CN201935316U - 地源热泵自动补偿群控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于自动补偿系统供冷热的不足的地源热泵自动补偿群控系统，包括地源热泵机组、冷却水循环泵和地侧U形地埋管，地侧U形地埋管的进水管和出水管之间跨接一支管，支管中并联装有板式换热器和辅助加热器；自动补偿群控系统还包括计算机、输入输出模块以及系统温度采集模块，其中地源热泵机组设有温度探头，该系统温度探头的信号输出端通过输入输出模块与系统温度采集模块连接，地侧U形地埋管的出水管、板式换热器、辅助加热器的出水管以及冷却水循环泵均设有末端执行设备，末端执行设备信号输入端通过输入输出模块与计算机连接。本系统动态采集并模拟分析热泵系统的实时运行状态，给出恰当的补偿值，动态开启热补偿设备投入运行，达到最佳使用效率。

Description

地源热泵自动补偿群控系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种用于自动补偿系统供冷热的不足的地源热泵自动补偿群控系统。

【背景技术】

地源热泵是一种利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖制冷空调系统。地源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术，地表土壤和水体是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳辐射能量，比人类每年利用的500倍还多(地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量)；它同时又是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的平衡，地源热泵技术的成功使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为现实。地源热泵机组运行时，不消耗水也不污染水，不需要锅炉，不需要冷却塔，也不需要堆放燃料废物的场地，环保效益显著。地源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵相比也可以减少40％以上；与电供暖相比可以减少70％以上，它的制热系统比燃气锅炉的效率平均提高近50％，比燃气锅炉的效率高出了75％。

热泵机组装置主要有：压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀四部分组成，通过让液态工质(制冷剂或冷媒)不断完成：蒸发(吸取环境中的热量)→压缩→冷凝(放出热量)→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中。压缩机(Compressor)：起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用，是热泵(制冷)系统的心脏；蒸发器(Evaporator)：是输出冷量的设备，它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的；冷凝器(Condenser)：是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走，达到制热的目的；膨胀阀(Expansion Valve)或节流阀(Throttle)：对循环工质起到节流降压作用，并调节进入蒸发器的循环工质流量。根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功(电能)起到补偿作用，使循环工质不断地从低温环境中吸热，并向高温环境放热，周而往复地进行循环。

地源热泵技术虽然有诸多好处，但在实际运行中遇到土壤极冷或极热的工况，常规做法是增加附属冷热设备，加大设备的容量，从而使得设备余量过大，往往会带来初期投资的增加和设备利用率低下的问题，或者根本不能满足系统运行的基本需求。

中国专利ZL201020117950.X公开了一种“地源热泵中央空调能量补偿系统”，通过在地热循环系统中设置板式换热器，所述的板式换热器的入水口端分别通过管路连通地热循环系统中的蒸发器组及内网循环系统中的内网分水器，所述的板式换热器的出水口端分别通过管路连通地热循环系统中的地源侧循环泵组及内网循环系统中的内网集水器。上述方案只是通过在原有的基础上连接一换热器，就可以有效的解决由于原地下供热系统所存在的地埋管数量少，或由于长时间运行换热效率降低，导致地埋管系统低端热能不足的问题。虽然可以通过换热器补偿因土壤极冷造成的系统供热输出不足的问题，但对于因土壤温度上升导致地热循环系统制冷效果下降的问题无法解决，并且该补偿系统完全采用人工手动控制，不能对系统状态自动进行动态补偿，因此其补偿效果存在一定滞后性，效果并不理想。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种地源热泵自动补偿群控系统，通过将系统热能实际输入和输出需求进行数字化处理，通过计算机实现实时监控系统状况并自动补偿系统制冷或供热输出的不足。

本实用新型的技术方案是：地源热泵自动补偿群控系统，包括地源热泵机组、冷却水循环泵和地侧U形地埋管，所述地侧U形地埋管的进水管和出水管之间跨接一支管，所述支管中并联装有板式换热器和辅助加热器；所述自动补偿群控系统还包括计算机、输入输出模块以及系统温度采集模块，其中所述地源热泵机组设有温度探头，该系统温度探头的信号输出端通过所述输入输出模块与所述系统温度采集模块连接，所述地侧U形地埋管的出水管、板式换热器、辅助加热器的出水管以及冷却水循环泵均设有末端执行设备，所述末端执行设备信号输入端通过所述输入输出模块与所述计算机连接。

作为上述方案的进一步改进，所述板式换热器设有外部管路连接冷却塔，所述外部管路中设有所述末端执行设备，所述末端执行设备通过所述输入输出模块与所述计算机连接。

作为上述方案的进一步改进，所述辅助加热器可以是太阳炉、锅炉、电加热器或热交换器。

本实用新型的优点在于：本系统采用最新的组态软件，动态采集并模拟分析热泵系统的实时运行状态，给出恰当的补偿值，动态开启热补偿设备投入运行，从而最终达到最优的启停热泵设备，保护机组，延长了设备的使用寿命，同时节约了大量的能耗，对于大规模的可再生能源应用起到保障作用，具有相当的现实意义。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1为本实用新型的结构示意图。

【具体实施方式】

参见图1，地源热泵自动补偿群控系统，包括地源热泵机组1、冷却水循环泵2和地侧U形地埋管3，地侧U形地埋管3的进水管和出水管之间跨接一支管，支管中并联装有板式换热器4和辅助加热器5；自动补偿群控系统还包括计算机6、输入输出模块7以及系统温度采集模块8，其中地源热泵机组1设有温度探头，该系统温度探头的信号输出端通过输入输出模块7与系统温度采集模块8连接，地侧U形地埋管3的出水管、板式换热器4、辅助加热器5的出水管以及冷却水循环泵2均设有末端执行设备9，末端执行设备9信号输入端通过输入输出模块7与计算机6连接，末端执行设备9采用程控阀，程控阀是通过程序控制，使用电动执行机构来控制阀门开关，计算机6通过输入输出模块7用远程通讯方式同时给多个末端执行设备的执行机构下达指令，实现远程群控多个阀门的开或关。计算机6根据温度探头反馈的数据，通过软件自动将地侧U形地埋管3的出水管自切换到板式换热器4或辅助加热器5上，以达到自动补偿的目的。辅助加热器5可以采用太阳炉、锅炉、电加热器或热交换器。

另外，板式换热器4可以设有外部管路连接冷却塔10，以增强散热效率，外部管路中也设有末端执行设备，该末端执行设备通过输入输出模块7与计算机6连接。

现有地源热泵的应用很少监控系统的实时变化，即使有，也多为监视而很少提出相应补偿设备的切入运行，浪费大量能耗。而本系统采用实时动态补偿的群控系统，可以顺利解决这个问题，具备广阔的应用前景。

自动补偿系统的介入：根据实际情况，系统工况变化较大，为了更好地调节设备运行状态，采用自动控制系统，对系统自动加/减设备，并累计设备运行时间，及时调整每台设备的运行时间，使每台设备运行时间基本一致。土壤热堆积是夏季长期向土壤排热或排热量大于取热量的产物，为了抑制土壤温度的不平衡，在夏季，根据土壤温度调节系统运行状态也是运行策略中的一部分，具体策略如下：当土壤温度超过一定值，地源回水上升到一定温度时，即开启冷却塔，减少向土壤放热；当土壤温度经过数年运行无法达到理想的平衡状态，在过渡季节开启冷却塔对土壤降温。

本系统可以动态显示每台机组及水泵的系统图，实时显示所有测量点(如温度、流量、压力、压差等)参数值和动态趋势图；故障报警与所在平面图关联打印，有关故障报警信号设定模拟信号报警上下限，打印输出；自动记录及打印空调系统负荷，并可根据管理部门要求以不同时段累计负荷情况并打印。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.地源热泵自动补偿群控系统，包括地源热泵机组、冷却水循环泵和地侧U形地埋管，其特征在于：所述地侧U形地埋管的进水管和出水管之间跨接一支管，所述支管中并联装有板式换热器和辅助加热器；所述自动补偿群控系统还包括计算机、输入输出模块以及系统温度采集模块，其中所述地源热泵机组设有温度探头，该系统温度探头的信号输出端通过所述输入输出模块与所述系统温度采集模块连接，所述地侧U形地埋管的出水管、板式换热器、辅助加热器的出水管以及冷却水循环泵均设有末端执行设备，所述末端执行设备信号输入端通过所述输入输出模块与所述计算机连接。

2.根据权利要求1所述地源热泵自动补偿群控系统，其特征在于：所述板式换热器设有外部管路连接冷却塔，所述外部管路中设有所述末端执行设备，所述末端执行设备通过所述输入输出模块与所述计算机连接。

3.根据权利要求1所述地源热泵自动补偿群控系统，其特征在于：所述辅助加热器可以是太阳炉、锅炉、电加热器或热交换器。