CN202547023U - 地源热泵自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种地源热泵自动控制系统，包括：机组工作状况采集模块、变频器、电动阀、温度传感器和主控设备，机组工作状况采集模块的信号输出端与变频器的状态信号输入端连接，变频器的信号输出端与温度传感器的信号输入端连接，主控设备的控制信号输出端与变频器的变频控制信号输入端连接，主控模块的开关控制信号输出端与电动阀的开关信号输入端连接。本实用新型实现了对地源热泵的自动控制。
Description
技术领域
本实用新型提供了一种地源热泵自动控制系统，属于热泵控制技术领域。
背景技术
随着经济的发展和人们生活水平的提高，公共建筑和住宅的供暖和空调已经成为普遍的要求。作为中国传统供热的燃煤锅炉不仅能源利用率低，而且还会给大气造成严重的污染，因此在一些城市中燃煤锅炉在被逐步淘汰，而燃油、燃气锅炉则运行费用很高。
热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力做功，输出可用的高品位热能的设备，可以把消耗的高品位电能转换为3倍甚至3倍以上的热能，是一种高效供能技术。热泵技术在空调领域的应用可分为空气源热泵、水源热泵以及地源热泵三类。由于热泵是提取自然界中能量，效率高，没有任何污染物排放，是当今最清洁、经济的能源方式。在资源越来越匮乏的今天，作为人类利用低温热能的最先进方式，热泵技术已经在全世界范围内受到广泛关注和重视。地源热泵就是一种在技术上和经济上都具有较大优势的解决供热和空调的替代方式，但目前市场上还没有能够进行实际应用的产品。
发明内容
本实用新型为解决现有的公共建筑和住宅的供暖及空调技术存在的没有能够进行实际应用的基于地源热泵技术的产品的问题，进而提供了一种地源热泵自动控制系统，包括：机组工作状况采集模块、变频器、电动阀、温度传感器和主控设备，机组工作状况采集模块的信号输出端与变频器的状态信号输入端连接，变频器的信号输出端与温度传感器的信号输入端连接，主控设备的控制信号输出端与变频器的变频控制信号输入端连接，主控模块的开关控制信号输出端与电动阀的开关信号输入端连接。
本实用新型实现了对地源热泵的自动控制。
附图说明
图1是本实用新型具体实施方式提供的地源热泵自动控制系统的结构示意图；
图2是本实用新型具体实施方式提供的冬季内循环控制环路示意图，图中的T1表示温度设定值，T`1表示内循环供水温度，ΔT1表示温差设定值，ΔT`1表示内循环供回水温差，t表示时间延时；
图3是本实用新型具体实施方式提供的冬季外循环控制环路示意图，图中的T2表示温度设定值，T`2表示蒸发器出口温度，ΔT2表示温差设定值，ΔT`1表示蒸发器进出口温差，t表示时间延时。
具体实施方式
本实用新型具体实施方式提供了一种地源热泵自动控制系统，如图1所示，包括：机组工作状况采集模块1、变频器2、电动阀3、温度传感器4和主控设备5，机组工作状况采集模块1的信号输出端与变频器2的状态信号输入端连接，变频器2的信号输出端与温度传感器4的信号输入端连接，主控设备5的控制信号输出端与变频器2的变频控制信号输入端连接，主控模块5的开关控制信号输出端与电动阀3的开关信号输入端连接。
具体的，以某办公楼为例，地下2层，地上7层，总建筑面积15000m2。采用土壤源热泵中央空调系统，地下埋管总长度为20000米。单孔设计孔深为125米，则总孔数为80个。末端采用风机盘管加新风系统，设计冷负荷1300kw，热负荷1200kw，采用由电动阀控制的热泵机组3台，变频器2台。其中，冬季内循环控制环路如图2所示，冬季外循环控制环路如图3所示。由于办公楼各支路负荷相差不大，空调末端管网特性相对稳定。冬季末端空调水系统采用室内循环供/回水温差，室内循环供水温度和机组工作状况相结合的控制方式，为了保证室内温度要求，控制方案中考虑了室内循环供水温度。对于地下埋管循环水系统采用地下埋管供/回水温差，蒸发器出口温度和机组工作状况相结合的控制方式。对蒸发器出口温度的控制是基于防止地下水温度过低出现结冰考虑的。
主控设备的选择应注意精度、测量范围和输出信号的类型。其中，主控设备精度代表仪表的灵敏程度，根据所需被测参数的精度要求选择；测量范围应在被测参数的波动范围内；输出信号的类型有电流信号(如4～20MA)，电压信号(如0～5V)和电阻信号(如铂电阻46～100Ω)。一般来说电流电压信号易受周围环境的干扰，但对接受信号的板卡要求不高；而电阻信号不易受周围环境的干扰，但对接受信号的板卡要求很高。
机组工作状况采集模块可采用RWB系列一体化温度变送器，精度±5％，测量范围0～80℃，输出信号4～20MA；压力采集采用WQSBP800系列压力变送器，精度0.1％，测量范围0～1.2MP，输出信号4～20MA；流量采集采用1151DP差压变送器，精度1％，测量范围31.1～186.8KP，输出信号4～20MA。
本具体实施方式采用的热泵机组有三台压缩机对应三个冷凝器，热泵机组可以根据蒸发器和冷凝器的进/出口水温和通过的水流量对压缩机进行多级卸载。如果在压缩机停止工作的情况下，与其对应的冷凝器还有水流通过时，会造成能源的浪费。假设冬季某一时刻1，2号压缩机停止工作，3号压缩机正常工作下，设冷凝器流量G，1，2，3号冷凝器流量都为G/3，冷凝器进口温度T1，出口温度T2，3号冷凝器吸热量Q，3号冷凝器出口温度T1’。根据Q＝G(T1’-T1)/(0.86*3)＝G(T2-T1)/0.86，可得T2＝(T1’+2T1)因T1’＞T1，所以T1’＞T2，这样就会造成能源的浪费。因而在三个冷凝器出口处安装电动阀，与热泵机组压缩机联动，压缩机工作与其对应的冷凝器上电动阀打开，压缩机停在工作与其对应的冷凝器上电动阀关闭。
变频器的选择主要是其功率的选择。变频器功率一般按泵功率的1.1倍选取。这样选取会造成变频器选取不当，变频器可能在泵在额定电流下不能正常工作，出现电流过载的故障。应按照水泵的额定电流和水泵功率相结合选取。如水泵功率为55KW，额定电流为101A，按泵功率选取功率大于W1＝55*1.1＝60.5W的变频器，按额定电流选取功率大于W2＝1.732*380*101＝66.5KW的变频器.最后选取功率大于66.5KW的变频器。
主控设备可采用ADVANTECH工控机，用于包括温湿度、压力、流量、功率和液位传感器变送的120路标准信号，并且还能拓展采集路数。软件系统采用INTELLUTION基于PC机的分布式处理客户/服务器的FIX组态软件，它是一种分布式自动化和控制软件，其基本功能是数据采集和数据处理，还具有监视、监控、报警、控制、数据归档和报表等功能。不仅能够显示数据的实时趋势曲线，而且可以显示数据的历史趋势曲线。软件系统提供了一套Visual Basic语言函数集，可以读写系统中的任一数据点，软件系统的开放式结构为编写解决自动控制问题的软件提供了工具，可以用Visual Basic快速开发与现场数据相关的应用程序。其处理能力可以满足各种类型的配置和处理策略，并可方便地进行分布式处理或集中式处理。
主控设备的输入信号包括直流电流，直流电压，热电阻，热电偶，远传压力表五类，通过按键输入选择。隔离万能输入，无需跳线器。直流电流：(4～20)mA，(0～10)mA，(0～20)mA，直流电压：(1～5)V，(0～5)V，mV，热电阻：Pt100，Cu100，Cu50，BA1，BA2，G53，热电偶：K，S，R，B，N，E，J，T。继电器输出：触点容量AC 220V，3A，阻性负载。具有12点可组态输出，可按通道的各报警点值设定；可组态8点变送输出，光电隔离，误差小于±0.2％F·S，电流输出负载能力≤450Ω；电压输出配接设备阻抗：需大于2K Ω。DC 24V电源：用于给变送器供电，最大负载能力≤200mA。AC 220V供电的仪表：AC 85～265V，功耗小于25VA；DC 24V供电的仪表：24V±10％，功耗小于25VA。工作温度范围：0℃～50℃，储藏温度范围：-20℃～70℃，工作湿度范围：低于85％R.H，无结露，仪表的重量：最大约2.8Kg。
采用本实施例提供的技术方案，实现了对地源热泵的自动控制，并具有以下的优点：使用电力，没有燃烧过程，对周围环境无污染排放；不需使用冷却塔，没有外挂机，不向周围环境排热，没有热岛效应，没有噪音；不抽取地下水，不破坏地下水资源；一机三用，冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活热水；使用寿命20年以上，是分体式或窗式空调器的2-4倍；全电脑控制，性能稳定，可以电话遥控，可以进行温湿度控制和新风配送。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种地源热泵自动控制系统，包括：机组工作状况采集模块、变频器、电动阀、温度传感器和主控设备，其特征在于，机组工作状况采集模块的信号输出端与变频器的状态信号输入端连接，变频器的信号输出端与温度传感器的信号输入端连接，主控设备的控制信号输出端与变频器的变频控制信号输入端连接，主控模块的开关控制信号输出端与电动阀的开关信号输入端连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160123604A1 (en) * | 2013-10-29 | 2016-05-05 | Beijing Hechuang Sanzen Energy Tech. Stock Corporation | Ground source heat pump integrated controller and method of achieving same |
| CN105937823A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-09-14 | 中国农业大学 | 一种地源热泵控制方法及系统 |
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2012
- 2012-04-26 CN CN2012201838046U patent/CN202547023U/zh not_active Expired - Fee Related
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| US9958169B2 (en) * | 2013-10-29 | 2018-05-01 | Beijing Hechuang Sanzen Energy Tech. Stock Corporation | Ground source heat pump integrated controller and method of achieving same |
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