CN217635989U - 一种地源热泵中央空调节能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种地源热泵中央空调节能系统，所述系统包括热泵机组、地源侧循环系统、一次侧循环系统、板式换热器、二次侧循环系统、用户侧设备、数据采集器、PLC控制器，地源侧供水温度传感器、地源侧回水温度传感器、一次侧供水温度传感器、一次侧回水温度传感器、二次侧供水温度传感器、二次侧回水温度传感器、末端室内温度传感器以及压差变送器均与数据采集器连接，热泵机组、地源侧循环泵、一次侧循环泵、二次侧循环泵均与PLC控制器连接，数据采集器、PLC控制器均与管理端连接。通过各传感器以及控制器的设置可实现对各机组设备的自动化控制，根据设备运行参数进行实时监测实现对设备运行控制，有效降低空调能耗，提高工作效率。

Description

一种地源热泵中央空调节能系统

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，具体涉及一种地源热泵中央空调节能系统。

背景技术

随着我国高层建筑及智能化大楼的大量涌现，中央空调系统的应用也得到了飞速的发展，而中央空调系统的能耗约占建筑总能耗的60％以上，因此中央空调系统的节能降耗引起人们的关注。

现代中央空调系统通常都按最大负荷设计，由于气候或负载大小变化等原因，一般中央空调系统的制冷量与供热量需求仅为设计冷量的80％或更低。传统的中央空调冷冻水循环系统长期处于大流量小温差的工作状态，造成了极大的能量浪费，同时，在工频状态下启停大功率的水泵和风机，冲击电流大，不利于电网的安全运行，而且设备长期在工频下运行，磨损严重，故障增大，使用寿命缩短。随着自动控制技术的不断成熟，人们对中央空调的监控要求也越来越高。因而，开发一套高效节能的中央空调节能系统，对于降低空调能耗和提高其工作效率具有重要意义。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种地源热泵中央空调节能系统，以解决现有中央空调节能系统未实现自动化的运行监测和控制，能耗高，工作效率低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种地源热泵中央空调节能系统，所述系统包括热泵机组、地源侧循环系统、一次侧循环系统、板式换热器、二次侧循环系统、用户侧设备、数据采集器、PLC控制器；

所述热泵机组包括与压缩机连接的冷凝器和蒸发器，所述冷凝器连接地源侧循环系统，所述地源侧循环系统包括地源侧循环泵，地源侧循环管路的供水和回水管上分别设置有地源侧供水和回水温度传感器，所述蒸发器连接一次侧循环系统，所述一次侧循环系统包括一次侧循环泵，一次侧循环管路的供水和回水管上分别设置有一次侧供水和回水温度传感器，所述一次侧循环系统连接板式换热器，所述板式换热器连接二次侧循环系统，所述二次侧循环系统包括二次侧循环泵，二次侧循环管路的供水和回水管上分别设置有二次侧供水和回水温度传感器，所述二次侧循环系统连接用户侧设备；

地源侧供水和回水温度传感器、一次侧供水和回水温度传感器、二次侧供水和回水温度传感器、末端室内温度传感器均与所述数据采集器连接，所述热泵机组、地源侧循环泵、一次侧循环泵、二次侧循环泵均与所述PLC控制器连接，所述数据采集器、PLC控制器均与管理端连接。

进一步地，所述系统还包括地源侧流量传感器、一次侧流量传感器以及二次侧流量传感器，所述地源侧流量传感器设置在地源侧循环管路上，所述一次侧流量传感器设置在一次侧循环管路上，所述二次侧流量传感器设置在二次侧循环管路上，所述地源侧流量传感器、一次侧流量传感器以及二次侧流量传感器均与数据采集器连接。

进一步地，所述系统还包括与数据采集器连接的室外温度传感器。

进一步地，所述数据采集器通过485通信连接无线传输模块，所述PLC控制器连接无线传输模块，所述无线传输模块连接管理端。

进一步地，所述系统还包括地源侧循环泵变频器、一次侧循环泵变频器、二次侧循环泵变频器，所述地源侧循环泵连接地源侧循环泵变频器，所述地源侧循环泵变频器连接PLC控制器，所述一次侧循环泵变频器连接PLC控制器，所述二次侧循环泵变频器连接PLC控制器。

进一步地，所述二次侧循环管路的供水和回水管上分别设置有二次侧供水和回水压力传感器，所述二次侧供水压力传感器和二次侧回水压力传感器连接压差变送器，所述压差变送器连接数据采集器。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型提出的一种地源热泵中央空调节能系统，所述系统包括热泵机组、地源侧循环系统、一次侧循环系统、板式换热器、二次侧循环系统、用户侧设备、数据采集器、PLC控制器，地源侧供水温度传感器、地源侧回水温度传感器、一次侧供水温度传感器、一次侧回水温度传感器、二次侧供水温度传感器、二次侧回水温度传感器、末端室内温度传感器以及压差变送器均与所述数据采集器连接，所述热泵机组、地源侧循环泵、一次侧循环泵、二次侧循环泵均与所述PLC控制器连接，所述数据采集器、PLC控制器均与管理端连接。通过各传感器以及控制器的设置可实现对各机组设备的自动化控制，根据设备运行参数进行实时监测实现对设备运行控制，有效降低空调能耗，提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例1提供的一种地源热泵中央空调节能系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的一种地源热泵中央空调节能系统的原理图。

图中：1—热泵机组；2—二次侧循环泵；3—一次侧循环泵；4—地源侧循环泵；5—地源侧供/回水温度传感器；6—地源侧流量传感器；7—二次侧供/回水压力传感器；8—二次侧流量传感器；9—一次侧流量传感器；10—数据采集器；11—485通信；12—无线传输模块；13—PLC控制器；14—室外温度传感器；15—末端室内温度传感器；16—压差变送器；17—管理端；18—一次侧供/回水温度传感器；19—二次侧循环泵变频器；20—二次侧供/回水温度传感器；21—冷凝器；22—蒸发器；23—用户侧设备。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提出了一种地源热泵中央空调节能系统，该系统包括热泵机组1、地源侧循环系统、一次侧循环系统、板式换热器、二次侧循环系统、用户侧设备23、数据采集器10、PLC控制器13。

热泵机组1包括与压缩机连接的冷凝器21和蒸发器22，冷凝器21连接地源侧循环系统，地源侧循环系统包括设置在地源侧循环管路上的地源侧循环泵4，地源侧循环管路的供水和回水管上分别设置有地源侧供水温度传感器和地源侧回水温度传感器5，蒸发器22连接一次侧循环系统，一次侧循环系统包括设置在一次侧循环管路上的一次侧循环泵3，一次侧循环管路的供水和回水管上分别设置有一次侧供水温度传感器和一次侧回水温度传感器18，一次侧循环系统连接板式换热器，板式换热器连接二次侧循环系统，二次侧循环系统包括设置在二次侧循环管路上的二次侧循环泵2，二次侧循环管路的供水和回水管上分别设置有二次侧供水温度传感器和二次侧回水温度传感器20，二次侧循环管路的供水和回水管上分别设置有二次侧供水压力传感器和二次侧回水压力传感器7，二次侧供水压力传感器和二次侧回水压力传感器7连接压差变送器16，二次侧循环系统连接用户侧设备23。

地源侧供水温度传感器、地源侧回水温度传感器、一次侧供水温度传感器、一次侧回水温度传感器、二次侧供水温度传感器、二次侧回水温度传感器、末端室内温度传感器以及压差变送器16均与数据采集器10连接，热泵机组1、地源侧循环泵4、一次侧循环泵3、二次侧循环泵2均与PLC控制器13连接，数据采集器10、PLC控制器13均与管理端17连接。

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。热泵机组1装置主要有：压缩机、冷凝器、蒸发器22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：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22：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21：是输出热量的设备，从蒸发器22中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器21中被冷却介质带走，达到制热的目的；膨胀阀或节流阀：对循环工质起到节流降压作用，并调节进入蒸发器22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。

本实施例中，该系统还包括地源侧流量传感器6、一次侧流量传感器以及二次侧流量传感器，地源侧流量传感器6设置在地源侧循环管路上，一次侧流量传感器设置在一次侧循环管路上，二次侧流量传感器设置在二次侧循环管路上，地源侧流量传感器6、一次侧流量传感器以及二次侧流量传感器均与数据采集器10连接。本实施例中，该系统还包括与数据采集器10连接的室外温度传感器。

本实施例中，该系统还包括地源侧循环泵变频器、一次侧循环泵变频器、二次侧循环泵变频器19，地源侧循环泵连接地源侧循环泵变频器，地源侧循环泵变频器连接PLC控制器13，一次侧循环泵变频器连接PLC控制器13，二次侧循环泵变频器19连接PLC控制器13。

本实施例中，数据采集器10通过485通信连接433无线传输模块，PLC控制器13连接433无线传输模块，433无线传输模块连接管理端17。

本实施例中，在机房系统的运行设置上，釆用供回水恒压差恒温差控制法。为使水能够在负载侧流经管网的每个角落，所以采用供回水恒压差控制。在恒压差的基础上设定供回水温差，并根据空调末端的温度变化来实时改变热泵机组1的运行数量，实现系统对一次侧流量动态调节。二次侧水泵的变频控制主要是满足系统供回水压差的要求，而对于温度不起作用，此刻，就通过一次侧水泵和热泵机组1的运行数量来进行温度控制。

热泵机组1与一次侧循环泵3、地源侧循环泵4的运行数量关系是1：1：1，增加一台热泵机组1就相应的增加一次侧水泵与地源侧的水泵运行数量。当热泵机组1增加一台运行后的一段时间内，一次侧供回水温度传感器温差仍然过大，此刻就需要再次增加热泵机组1数量，直至温差达到设定值要求。

系统存在多台热泵机组1时，热泵机组1投入运行的台数，根据其运行时间来控制。系统热泵机组1运行是按照顺序依次开启，并从运行时间最少的热泵机组1开始启动。多台热泵机组1运行时通过电动阀门控制机组间串水，保证流入机组水流量保证机组运行高效状态。

一次侧水泵的控制只要根据一次侧供回水温度传感器的温度差来控制，由于项目中热泵机组1的制冷量不是很大，一次侧水系统的控制主要通过控制开启台数来达到一次侧流量变化的目的。系统存在多台一次侧水泵运行时，一次侧水泵投入运行的台数，根据其运行时间来控制。

为保证二次侧冷冻水在负载侧流经管道的各个管道，二次侧水泵的变频控制主要依靠二次侧压力传感器及压差传感器保证二次侧最小供回水压差。热泵机组1每增加一台，一次侧的水流量就会增加，从而增大二次侧水流量，相应的会使二次侧循环泵2变频器的运行频率减低，达到恒压差的目的。系统存在多台二次侧水泵运行时，二次侧水泵投入运行的台数，根据其运行时间来控制。

地源侧水泵的控制主要依靠热泵机组1的开启台数来控制。系统存在多台地源侧水泵运行时，地源侧水泵投入运行的台数，根据其运行时间来控制。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种地源热泵中央空调节能系统，其特征在于，所述系统包括热泵机组、地源侧循环系统、一次侧循环系统、板式换热器、二次侧循环系统、用户侧设备、数据采集器、PLC控制器；

所述热泵机组包括与压缩机连接的冷凝器和蒸发器，所述冷凝器连接地源侧循环系统，所述地源侧循环系统包括地源侧循环泵，地源侧循环管路的供水和回水管上分别设置有地源侧供水和回水温度传感器，所述蒸发器连接一次侧循环系统，所述一次侧循环系统包括一次侧循环泵，一次侧循环管路的供水和回水管上分别设置有一次侧供水和回水温度传感器，所述一次侧循环系统连接板式换热器，所述板式换热器连接二次侧循环系统，所述二次侧循环系统包括二次侧循环泵，二次侧循环管路的供水和回水管上分别设置有二次侧供水和回水温度传感器，所述二次侧循环系统连接用户侧设备；

地源侧供水和回水温度传感器、一次侧供水和回水温度传感器、二次侧供水和回水温度传感器、末端室内温度传感器均与所述数据采集器连接，所述热泵机组、地源侧循环泵、一次侧循环泵、二次侧循环泵均与所述PLC控制器连接，所述数据采集器、PLC控制器均与管理端连接。

2.根据权利要求1所述的一种地源热泵中央空调节能系统，其特征在于，所述系统还包括地源侧流量传感器、一次侧流量传感器以及二次侧流量传感器，所述地源侧流量传感器设置在地源侧循环管路上，所述一次侧流量传感器设置在一次侧循环管路上，所述二次侧流量传感器设置在二次侧循环管路上，所述地源侧流量传感器、一次侧流量传感器以及二次侧流量传感器均与数据采集器连接。

3.根据权利要求1所述的一种地源热泵中央空调节能系统，其特征在于，所述系统还包括与数据采集器连接的室外温度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种地源热泵中央空调节能系统，其特征在于，所述数据采集器通过485通信连接无线传输模块，所述PLC控制器连接无线传输模块，所述无线传输模块连接管理端。

5.根据权利要求1所述的一种地源热泵中央空调节能系统，其特征在于，所述系统还包括地源侧循环泵变频器、一次侧循环泵变频器、二次侧循环泵变频器，所述地源侧循环泵连接地源侧循环泵变频器，所述地源侧循环泵变频器连接PLC控制器，所述一次侧循环泵变频器连接PLC控制器，所述二次侧循环泵变频器连接PLC控制器。

6.根据权利要求1所述的一种地源热泵中央空调节能系统，其特征在于，所述二次侧循环管路的供水和回水管上分别设置有二次侧供水和回水压力传感器，所述二次侧供水压力传感器和二次侧回水压力传感器连接压差变送器，所述压差变送器连接数据采集器。

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