CN203396430U - 地源热泵便携式监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种地源热泵系统运行参数监测仪，包括非接触测量的传感器系统和工控机，传感器系统包括流量监测系统、温度监测系统和电力监测系统，流量监测系统为流量计，温度监测系统包括温度传感器和温度采集模块，电力监测系统包括钳形电流互感器和电力计量仪表，流量计、温度采集模块和电力计量仪表与工控机之间分别通过数据线相连。该监测仪能够在不破坏原有管道系统和电器系统的情况下，实现地源热泵系统运行参数的全面、实时、同步、准确地监测。

Description

地源热泵便携式监测仪

技术领域

本实用新型涉及一种地源热泵便携式监测仪，本检测仪用于地源热泵系统冷冻水供回水温度、流量，冷却水供回水温度、流量，环境温湿度，机组及水泵的电力参数的采集与监测。

背景技术

地源热泵是一种利用浅层地热能源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等的能量）的既可供热又可制冷的高效节能系统。目前，地源热泵已成功利用地下水、江河湖水、水库水、海水、城市中水、工业尾水、坑道水等各类水资源以及土壤源作为地源热泵的冷、热源。

地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。

地源热泵是一种利用土壤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。

地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中地源热泵机主要有两种形式：水—水式或水—空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，地源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。

地缘热泵系统的主要运行参数包括流量、温度、压力、电力等，这些参数对于地源热泵系统的问题排查、运行操作调整、系统改进以及系统综合能效评价至关重要。随着地源热泵工程项目的日益增多，暴露出来的问题也越来越多，无论是地源热泵设计上，还是地源热泵系统的操作运行上，都没有真正实现科学、合理地设计和使用。而地源热泵系统综合能效评价工作能够发现系统存在的问题，包括设计和操作不当，从而可对系统或操作方法进行改进。另一方面通过评价工作增加了实际项目对现有理论的验证和校核环节，有利于现有理论的进一步完善，从而真正实现地源热泵节能、环保的特点。

鉴于地源热泵技术规模化应用以及应用环节存在问题，同时绝大多数地源热泵项目在安装过程中没有预留各参数的监测接口，这使得系统运行过程中的参数监测变得困难，这意味着地源热泵系统运行操作方案优化、系统改进以及综合能效评价存在非常大的市场。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服前期未安装运行参数监测设备、同时也未预留接口的地源热泵系统，无法进行全面的运行参数监测的问题，提供一种新型结构的地源热泵系统运行参数监测仪。

本发明人基于对地源热泵系统的理解，研制出确具实用价值的本使用新型—地源热泵系统运行参数监测仪，使其能够在不破坏原有管道系统和电气系统的情况下，实现地缘热泵系统所有重要参数的实时、同步监测、非常适于实用。

一种地源热泵系统运行参数监测仪，包括非接触测量的传感器系统和工控机，所述的传感器系统包括流量监测系统、温度监测系统和电力监测系统等，所述的流量监测系统为流量计，所述的温度监测系统包括温度传感器和温度采集模块，所述的电力监测系统包括钳形电流互感器和电力计量仪表，所述的流量计、温度采集模块和电力计量仪表与工控机之间分别通过数据线相连。这样传感器系统的测量数据均被传送至工控机。

本实用新型的地源热泵系统运行参数监测仪，其中所述的流量计为超声波流量计；所述的超声波流量计的探头（超声波流量传感器）设置在地源侧总管、空调侧总管和/或生活热水侧总管上，用于测定其流量。进一步地，所述的超声波流量计的RS485接口通过RS485总线与工控机的接口相连接，由工控机进行流量数据采集。

本实用新型的地源热泵系统运行参数监测仪，其中所述的温度传感器为Pt1000温度传感器，温度传感器通常安装在管壁上。所述的温度传感器采用表贴式的温度探头，探头采用保温棉和隔热胶板固定在管道上。

温度传感器连接到温度采集模块（MB1000模块），温度采集模块通过RS485总线连接到工控机的接口上。温度采集模块将温度传感器输入的模拟信号转换成数字信号，再传输到工控机上，由此工控机可以采集到多个温度信号数据。

钳形电流互感器与电力计量仪表相连，电力计量仪表的RS485接口与工控机接口相连。由此，将电力数据以数字形式传送到工控机。

所述的传感器系统包括2套超声波流量计、6个温度传感器和1个温度采集模块、3套钳形电流互感器和电力计量仪表。

地源热泵系统运行参数监测仪中设置两个设备箱，一个是工控机设备箱，包括工控机和超声波流量计及温度采集模块等；另一个是电力测量设备箱，包括电力计量仪表等。

上述的地源热泵系统运行参数监测仪，将流量传感器和温度传感器测得的模拟信号转化为数字信号，同样的也将钳形互感器测得的模拟信号转化成数字信号，传送到用于存储数据的工控机。

介于由上述技术方案，本实用新型至少具有下列优点及有益效果：

1)在地源热泵系统没有预留参数监测接口的情况下系统运行过程中的参数监测；

2)监测参数较齐全，包括流量、温度和电力参数；

3)所有的监测仪器都具有非接触监测，不破坏原有的系统，做到实时、同步监测，可实现所有参数的同时监测；

4)监测仪具有高度可移动性，自由放置，即装即用，操作方便；

5)与传感器连接的电缆线和航空插头，实现仪器的即插即用。

综上所述，本实用新型地源热泵系统运行参数监测仪，包括传感器系统、工控机，同步、实时监测流量、温度和电力参数。本监测仪能够在不破坏原有管道系统和电器系统的情况下，实现地源热泵系统运行参数的全面、实时、同步、准确地监测。本实用新型在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，成为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，可依照说明书的内容进行实施，并且为了让实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为地源热泵系统运行参数监测仪中工控机设备箱的结构示意图。

图2为工控机设备箱侧板上航空插头示意图。

图3为电力测量设备箱的结构示意图。

图4为电力测量设备箱侧板上航空插头示意图。

图5为系统监测流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的地源热泵系统运行参数监测仪其具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明，详细说明如后。

本实用新型较佳实施例的地源热泵系统运行参数监测仪，包括非接触测量的传感器系统和工控机。从参数监测角度分为流量监测系统、温度监测系统、电力监测系统。流量监测系统为流量计，温度监测系统包括温度传感器和温度采集模块，电力监测系统包括钳形电流互感器和电力计量仪表，流量传感器、温度采集模块和电力计量仪表与工控机之间分别通过数据线相连。这样传感器系统的测量数据均被传送至工控机。

在本实施例中，传感器系统优选包括2套超声波流量计、6个温度传感器和1个温度采集模块、3套钳形电流互感器和电力计量仪表。如图5所示，为系统监测流程示意图。地源热泵系统运行参数监测仪中设置两个设备箱，一个是工控机设备箱，包括工控机和超声波流量计及温度采集模块（包括Pt温度传感器的接口）等；另一个是电力测量设备箱，包括电力计量仪表等。

如图1和图2所示，分别为地源热泵系统运行参数监测仪中工控机设备箱的结构示意图（俯瞰图）和工控机设备箱侧板上（为超声波流量计和温度采集模块接口的设备箱侧板上）航空插头示意图；图3和图4分别为电力测量设备箱的结构示意图（俯瞰图）和电力测量设备箱侧板上航空插头示意图，其中，1-10均表示接口。具体为1、2是超声波流量计的接口，3是温度采集模块的接口，4、5是工控机的接口，6是温度传感器的接口，7是超声波流量计探头的接口，8是预留的通讯接口（两个），9、10是钳形电流互感器的接口。

超声波流量计采用非接触式测试设备，超声波选型可以根据配置自动适配管径的大小。多数地源热泵系统需要监测的流量为地源侧和空调侧总管，个别项目还有生活热水侧总管。两个超声波流量计的探头（超声波流量传感器）设置在地源侧总管和空调侧总管上，用于测定其流量。两个超声波流量计通过设备箱的220V电源进行供电，同时将这两个超声波流量计的RS485接口用RS485总线与工控机的接口4相连接，并由工控机进行流量数据采集；在图2所示的接口7为流量计的超声波探头的接口，其内部分别与两个流量计的探头接口1、2相连接，这样外部的探头取得的流量数据就可以进入对应的流量计进行计量。

地源热泵系统运行参数监测仪通常是在管壁上安装温度传感器，温度传感器优选Pt1000温度传感器。传感器选型时采用表贴式的温度探头，可以将探头利用保温棉和隔热胶板固定在管道上。在图2所示的接口6为Pt1000温度传感器的连接接口，其内部是与设备箱内部的温度1～6相连接，温度1～6通过接口3归拢到温度采集模块—MB1000模块，而MB1000通过RS485总线连接到工控机的接口5；由此工控机可以通过接口5采集到6个温度信号数据。

钳形电流互感器通过图4所示的9、10号接口将电力数据接入到图3所示的电力计量仪表—电表；电力参数监测数据，即电力计量仪表则通过485通讯口，该通讯口内部与电力计量仪表的RS485接口进行手拉手串联，与工控机的通讯口连接起来，工控机就可以通过该接口取得电力仪表数据。

本实用新型的地源热泵系统运行参数监测仪，将流量传感器和温度传感器测得的模拟信号转化为数字信号，同样的也将钳形互感器测得的模拟信号转化成数字信号（多功能电表），最终传送到用于存储数据的工控机。

Claims (8)

1.一种地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于：包括非接触测量的传感器系统和工控机，所述的传感器系统包括流量监测系统、温度监测系统和电力监测系统，所述的流量监测系统为流量计，所述的温度监测系统包括温度传感器和温度采集模块，所述的电力监测系统包括钳形电流互感器和电力计量仪表，所述的流量计、温度采集模块和电力计量仪表与工控机之间分别通过数据线相连。

2.如权利要求1所述的地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于：所述的流量计为超声波流量计。

3.如权利要求2所述的地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于：所述的超声波流量计的探头设置在地源侧总管、空调侧总管和或生活热水侧总管上。

4.如权利要求1所述的地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于：所述的温度传感器为Pt1000温度传感器。

5.如权利要求4所述的地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于：所述的温度传感器连接到温度采集模块，温度采集模块通过RS485总线连接到工控机的接口上。

6.如权利要求1所述的地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于：所述的钳形电流互感器与电力计量仪表相连，电力计量仪表的RS485接口与工控机接口相连。

7.如权利要求1所述的地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于：所述的传感器系统包括2套超声波流量计、6个温度传感器和1个温度采集模块、3套钳形电流互感器和电力计量仪表。

8.如权利要求7所述的地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于：所述的地源热泵系统运行参数监测仪设置两个设备箱，一个是工控机设备箱，包括工控机和超声波流量计及温度采集模块；另一个是电力测量设备箱，包括电力计量仪表。

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