地源熱泵系統(tǒng)需要監(jiān)控哪些數(shù)據(jù)及如何自動(dòng)控制？
時(shí)間:2022-02-23
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地源熱泵系統(tǒng)需要監(jiān)控哪些數(shù)據(jù)及如何自動(dòng)控制？
我國(guó)應(yīng)用地源熱泵的面積逐漸增大，對(duì)于已經(jīng)建成的地源熱泵系統(tǒng)需要進(jìn)行有效的監(jiān)督管理，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，主要的監(jiān)控內(nèi)容如下：
1、地源熱泵使用的業(yè)主或是物業(yè)管理處要定時(shí)對(duì)系統(tǒng)的地下系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行檢測(cè)，還要進(jìn)行日常的全面維護(hù)工作。
2、地源熱泵系統(tǒng)的管理人員必須要熟練的掌握地下參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的使用，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，出現(xiàn)故障時(shí)要及時(shí)的進(jìn)行修理。
3、地源熱泵在運(yùn)行期間發(fā)生的任何異常與故障在做好記錄的同時(shí)還要及時(shí)的進(jìn)行處理，避免造成系統(tǒng)的無(wú)法使用。
4、對(duì)地源熱泵傳感器的定期標(biāo)定與檢測(cè)系統(tǒng)的定期檢驗(yàn)。
5、為了保護(hù)地下的水文、地質(zhì)環(huán)境等，因此必須對(duì)地溫、水溫、水位、水流量、滲流速度與流向、水質(zhì)等進(jìn)行檢測(cè)。
為了地源熱泵能夠健康穩(wěn)定的發(fā)展，使用與檢測(cè)是十分重要的工作，切不可盲目使用，影響后期的運(yùn)行效果，對(duì)地質(zhì)等環(huán)境造成危害。
地源熱泵自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)容
在整個(gè)地源熱泵系統(tǒng)中，自動(dòng)控制對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制范圍包括以下部分：埋管區(qū)域地溫監(jiān)測(cè)
通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控、全系統(tǒng)輸入／輸出能量計(jì)量、全系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行控制。
2.1埋管區(qū)域地溫監(jiān)測(cè)
2.1.溫度傳感器的布置
為監(jiān)測(cè)地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中埋管周?chē)寥罍囟鹊淖兓癄顩r，本系統(tǒng)特設(shè)有土壤溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
埋點(diǎn)分布：將整個(gè)埋管區(qū)域劃分成若干區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)選取2個(gè)具有代表性的點(diǎn)作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)。為了滿足監(jiān)測(cè)需求，
監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)滿足如下條件：
1）監(jiān)測(cè)井分為2類(lèi)：一類(lèi)是將溫度傳感器同豎直埋管一起固定下埋（以下稱為ｉ類(lèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)），對(duì)管井進(jìn)行監(jiān)測(cè)；另一類(lèi)是設(shè)置單獨(dú)的溫度監(jiān)測(cè)井（以下稱為ii類(lèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)），用其他載體固定溫度傳感器埋入井內(nèi)。
2）監(jiān)測(cè)井的選點(diǎn)：根據(jù)埋管區(qū)域的大小及地形，確定2類(lèi)監(jiān)測(cè)井的數(shù)量和點(diǎn)位，滿足監(jiān)測(cè)需求 其中，單獨(dú)監(jiān)測(cè)井既有埋管區(qū)域邊沿部位，也應(yīng)有埋管區(qū)域中間部位。
3）每個(gè)監(jiān)測(cè)井內(nèi)傳感器的數(shù)量及埋深：根據(jù)井深及穿越的地質(zhì)構(gòu)造情況確定傳感器數(shù)量及埋深，保證每種構(gòu)造層都有監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
4）要確保傳感器和導(dǎo)線在高壓、偏堿性土質(zhì)（及液體）環(huán)境下的長(zhǎng)期穩(wěn)定使用。
2.1.2土壤溫度數(shù)據(jù)采集
溫度傳感器埋設(shè)完成后，通過(guò)屏蔽導(dǎo)線連接進(jìn)入機(jī)房，地埋管溫度傳感器連接到機(jī)組機(jī)房后，通過(guò)專門(mén)的溫度采集顯示主機(jī)進(jìn)行信號(hào)的采集，溫度采集顯示主機(jī)具備通訊接口和開(kāi)放通訊協(xié)議。
在控制室設(shè)置1臺(tái)電腦，通過(guò)RS485通訊接口和通訊線纜與值班室內(nèi)的地埋管溫度采集計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊連接，
采集、存儲(chǔ)土壤溫度信號(hào)，供中央操作站節(jié)能管理軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析。
2.1.3土壤換熱器的監(jiān)控功能
空調(diào)系統(tǒng)第二個(gè)夏季運(yùn)行前一個(gè)月，DDC通過(guò)土壤溫度傳感器收集土壤溫度并計(jì)算平均值，與第一個(gè)夏季運(yùn)行前檢測(cè)的平均值比較。當(dāng)平均溫度高于第一個(gè)夏季平均溫度設(shè)定值時(shí)（比如0.3℃），開(kāi)啟冷卻塔、冷卻水泵、地源側(cè)冷水泵對(duì)土壤進(jìn)行降溫，直至土壤達(dá)到常年正常溫度為止。
2.2通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控
2.2.1 新風(fēng)處理機(jī)組的控制通過(guò)溫、濕度傳感器和壓差控制開(kāi)關(guān)，監(jiān)測(cè)新風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警狀態(tài)以及手動(dòng)／自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)；監(jiān)測(cè)新風(fēng)機(jī)送風(fēng)溫度，新風(fēng)機(jī)組與新風(fēng)門(mén)的聯(lián)鎖控制程序：空調(diào)機(jī)組開(kāi)啟時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)新風(fēng)門(mén)，停機(jī)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉新風(fēng)門(mén)。
2.2.2 風(fēng)機(jī)盤(pán)管的控制
通過(guò)室內(nèi)溫、濕度傳感器監(jiān)測(cè)室內(nèi)的溫度和濕度，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，電動(dòng)兩通閥自動(dòng)關(guān)閉，切斷冷凍水的供應(yīng)，從而起到控制風(fēng)機(jī)盤(pán)管的啟停作用。隨著室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤(pán)管的啟停，供水主管上裝有水壓差傳感器的壓差控制開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)當(dāng)前水壓差，然后將信號(hào)傳輸至控制器，控制器經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算控制安裝在分、集水器旁路上的壓差調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，維持供、回水壓差恒定于設(shè)定值。
2.3 全系統(tǒng)輸入／輸出能量計(jì)量
計(jì)量類(lèi)別包括系統(tǒng)耗電總量（輸入）和系統(tǒng)熱量產(chǎn)能（輸出），以達(dá)到計(jì)算系統(tǒng)能耗及能效比之目的。
2.3.1 電能消耗計(jì)量
機(jī)房?jī)?nèi)通過(guò)控制柜電能表計(jì)量全部空調(diào)機(jī)組和循環(huán)水泵的耗電量。通過(guò)每層樓配電柜計(jì)量各風(fēng)機(jī)盤(pán)管和新風(fēng)機(jī)組的耗電量。通過(guò)電能計(jì)量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)耗能；電能計(jì)量?jī)x表設(shè)置應(yīng)靠近用電設(shè)備，盡量集中計(jì)量，以保證計(jì)量精度、計(jì)量數(shù)據(jù)傳輸方便。
2.3.2 熱量產(chǎn)能計(jì)量
系統(tǒng)能量輸出由空調(diào)熱水系統(tǒng)、地源循環(huán)水系統(tǒng)、夏季板換水系統(tǒng)和用戶側(cè)空調(diào)水系統(tǒng)4個(gè)系統(tǒng)組成。通過(guò)熱能表對(duì)進(jìn)水管和出水管的溫度采集結(jié)合管內(nèi)的流量進(jìn)行計(jì)算，得出每個(gè)系統(tǒng)的能量輸出。
地源熱泵系統(tǒng)中熱能表的安裝：在地源側(cè)（埋管系統(tǒng)）干管上安裝1只，用來(lái)計(jì)量地源側(cè)能量輸出；用戶端干管上安裝1只，用來(lái)計(jì)量用戶側(cè)能量輸出；每層樓水平干管上安裝18只，用來(lái)計(jì)量樓每層能量的輸出；熱水干管上機(jī)房端安裝1只，用來(lái)計(jì)量熱水能量輸出；冷卻塔干管上安裝1只，用來(lái)計(jì)量冷卻塔的能量輸出。共有22個(gè)計(jì)量點(diǎn)。
地源熱泵系統(tǒng)通過(guò)采集空調(diào)熱水系統(tǒng)、地源循環(huán)水系統(tǒng)、夏季板換水系統(tǒng)、用戶側(cè)空調(diào)水系統(tǒng)的能量輸入和輸出，計(jì)算系統(tǒng)的總能量以及通過(guò)電能表計(jì)量主機(jī)、地源側(cè)水泵、用戶側(cè)水泵、冷卻塔側(cè)水泵以及末端風(fēng)機(jī)盤(pán)管的耗電量。最后通過(guò)能量的輸入／輸出和系統(tǒng)總耗電量計(jì)算機(jī)房能效比和整棟大樓的能效比。
2.4全系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行控制
通過(guò)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)主要設(shè)備的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)機(jī)房的自動(dòng)控制。具體監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)見(jiàn)圖3。
基本控制功能：
?、儆芍醒氡O(jiān)控系統(tǒng)按內(nèi)部預(yù)先編寫(xiě)的時(shí)間程序或通過(guò)管理中心操作員，啟動(dòng)地源熱泵機(jī)組及各相關(guān)設(shè)備之聯(lián)鎖控制。系統(tǒng)能保證各設(shè)備開(kāi)機(jī)／關(guān)機(jī)的順序。當(dāng)其中一臺(tái)水泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用水泵會(huì)自動(dòng)投入工作。
1.部分熱回收地源熱泵機(jī)組2臺(tái)
2.全熱回收地源熱泵機(jī)組1臺(tái)
3.用戶側(cè)空調(diào)泵2臺(tái)（1用1備）
4.衛(wèi)生熱水循環(huán)空調(diào)泵2臺(tái)（1用1備）
5.地源側(cè)循環(huán)泵4臺(tái)（3用1備）
6.衛(wèi)生熱水循環(huán)水泵4臺(tái)（2用2備）
7.熱水箱2個(gè)
8.夏季用板式換熱器1個(gè)
9.冷卻塔1個(gè)
10.冷卻塔循環(huán)泵2臺(tái)（1用1備）能夠完成主機(jī)的啟停工作，自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)組自帶的控制功能做分控接口，對(duì)主機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)主機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、分析和統(tǒng)計(jì)。
?、诟鶕?jù)供／回水溫差和回水流量計(jì)算系統(tǒng)在
該區(qū)域的冷（熱）負(fù)荷，并根據(jù)實(shí)際冷（熱）負(fù)荷以及機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間累計(jì)決定機(jī)組的啟停組合及臺(tái)數(shù)。
③對(duì)地源熱泵機(jī)組的電動(dòng)蝶閥進(jìn)行分組控制，并與地源熱泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)功能。④對(duì)地源側(cè)循環(huán)水泵的啟停進(jìn)行控制，并對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；對(duì)每臺(tái)水泵的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行記錄，啟動(dòng)機(jī)組時(shí)，根據(jù)水泵的運(yùn)行時(shí)間決定開(kāi)啟哪臺(tái)水泵；當(dāng)水泵運(yùn)行到一定的時(shí)間時(shí)，自動(dòng)提示對(duì)水泵進(jìn)行監(jiān)測(cè)和保養(yǎng)。
?、輰?duì)用戶側(cè)的循環(huán)水泵和樓層電動(dòng)蝶閥進(jìn)行控制，樓層的電動(dòng)蝶閥分為辦公模式（全開(kāi)）、加班模式（單獨(dú)開(kāi)啟指定樓層的電動(dòng)蝶閥）和下班模式（全關(guān)）；對(duì)用戶側(cè)的循環(huán)水泵的啟停進(jìn)行控制，并對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
?、迿C(jī)組與熱水箱之間的加熱循環(huán)控制應(yīng)由水箱溫度確定：水箱溫度達(dá)到51℃時(shí)加熱泵停機(jī)，水箱溫度低于49.5℃時(shí)加熱泵運(yùn)行。且應(yīng)分為夏季和其他2種模式：在夏季（空調(diào)機(jī)組制冷，熱回收生產(chǎn)熱水），如加熱泵停機(jī)時(shí)間達(dá)15分鐘時(shí)，應(yīng)自動(dòng)打開(kāi)熱水箱底部排水閥，將熱水排到地面雨水收集水池，至下限水位關(guān)閉，冷水補(bǔ)充。此后水箱溫度下降，加熱泵再次運(yùn)行，以保證系統(tǒng)制冷能力；在其他季節(jié)，水箱溫度達(dá)到52.5℃后水泵停機(jī)保溫，不排水，待水溫降到50.5℃時(shí)再開(kāi)機(jī)加熱。
3.自動(dòng)控制監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
通過(guò)上述控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)。如冷凍水溫度、流量和冷卻水溫度、流量等。通過(guò)數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出整個(gè)系統(tǒng)主機(jī)、各個(gè)樓層用戶、地埋管系統(tǒng)、冷卻塔系統(tǒng)、衛(wèi)生熱水系統(tǒng)等各個(gè)系統(tǒng)的耗能和產(chǎn)生的能量，從而計(jì)算整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)以及各個(gè)分系統(tǒng)的能效。通過(guò)數(shù)字終端系統(tǒng)以圖表的形式直觀地呈現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)。
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)采用完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)，較好地實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制和系統(tǒng)能效監(jiān)測(cè)：
1）通過(guò)對(duì)地埋管的溫度監(jiān)測(cè)，掌握地下溫度變化情況，切換冷卻塔與地源熱泵的使用狀態(tài)；
2）通過(guò)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、管理實(shí)現(xiàn)在滿足使用條件下的節(jié)能運(yùn)行；
3）通過(guò)對(duì)全系統(tǒng)的能量輸入和輸出的計(jì)量，達(dá)到對(duì)系統(tǒng)整體能耗的評(píng)估計(jì)算和集中管理；
4）通過(guò)對(duì)全系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)人值守的功能。
自動(dòng)控制在地源熱泵系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅可實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)，同時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸?shù)姆绞綄⒄麠澊髽堑哪芎谋O(jiān)測(cè)以動(dòng)態(tài)方式傳輸至監(jiān)測(cè)平臺(tái)，為我國(guó)發(fā)展“十二五”節(jié)能減排計(jì)劃中建設(shè)我國(guó)大型公共建筑監(jiān)測(cè)平臺(tái)提供了參考。
