專利名稱：地源熱泵自動(dòng)補(bǔ)償群控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
地源熱泵自動(dòng)補(bǔ)償群控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)供冷熱的不足的地源熱泵自動(dòng)補(bǔ)償群控 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
地源熱泵是一種利用地球所儲(chǔ)藏的太陽(yáng)能資源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖 制冷空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)，地表土壤和水體是一個(gè) 巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了 47%的太陽(yáng)輻射能量，比人類每年利用的500倍還多(地下的 水體是通過(guò)土壤間接的接受太陽(yáng)輻射能量)；它同時(shí)又是一個(gè)巨大的動(dòng)態(tài)能量平衡系統(tǒng)， 地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散相對(duì)的平衡，地源熱泵技術(shù)的成功使得利用 儲(chǔ)存于其中的近乎無(wú)限的太陽(yáng)能或地能成為現(xiàn)實(shí)。地源熱泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)，不消耗水也不污 染水，不需要鍋爐，不需要冷卻塔，也不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地，環(huán)保效益顯著。地源熱泵 機(jī)組的電力消耗，與空氣源熱泵相比也可以減少40%以上；與電供暖相比可以減少70%以 上，它的制熱系統(tǒng)比燃?xì)忮仩t的效率平均提高近50%，比燃?xì)忮仩t的效率高出了 75%。熱泵機(jī)組裝置主要有壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和膨脹閥四部分組成，通過(guò)讓液態(tài) 工質(zhì)(制冷劑或冷媒)不斷完成蒸發(fā)(吸取環(huán)境中的熱量)一壓縮一冷凝(放出熱量)一 節(jié)流一再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過(guò)程，從而將環(huán)境里的熱量轉(zhuǎn)移到水中。壓縮機(jī)(Compressor) 起著壓縮和輸送循環(huán)工質(zhì)從低溫低壓處到高溫高壓處的作用，是熱泵(制冷)系統(tǒng)的心臟； 蒸發(fā)器(Evaporator)是輸出冷量的設(shè)備，它的作用是使經(jīng)節(jié)流閥流入的制冷劑液體蒸 發(fā)，以吸收被冷卻物體的熱量，達(dá)到制冷的目的；冷凝器(Condenser)是輸出熱量的設(shè)備， 從蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機(jī)消耗功所轉(zhuǎn)化的熱量在冷凝器中被冷卻介質(zhì)帶走，達(dá)到 制熱的目的；膨脹閥(Expansion Valve)或節(jié)流閥(Throttle)對(duì)循環(huán)工質(zhì)起到節(jié)流降壓 作用，并調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的循環(huán)工質(zhì)流量。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，壓縮機(jī)所消耗的功(電 能)起到補(bǔ)償作用，使循環(huán)工質(zhì)不斷地從低溫環(huán)境中吸熱，并向高溫環(huán)境放熱，周而往復(fù)地 進(jìn)行循環(huán)。地源熱泵技術(shù)雖然有諸多好處，但在實(shí)際運(yùn)行中遇到土壤極冷或極熱的工況，常 規(guī)做法是增加附屬冷熱設(shè)備，加大設(shè)備的容量，從而使得設(shè)備余量過(guò)大，往往會(huì)帶來(lái)初期投 資的增加和設(shè)備利用率低下的問(wèn)題，或者根本不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行的基本需求。中國(guó)專利ZL201020117950.X公開(kāi)了一種“地源熱泵中央空調(diào)能量補(bǔ)償系統(tǒng)”，通 過(guò)在地?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)中設(shè)置板式換熱器，所述的板式換熱器的入水口端分別通過(guò)管路連通地 熱循環(huán)系統(tǒng)中的蒸發(fā)器組及內(nèi)網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)中的內(nèi)網(wǎng)分水器，所述的板式換熱器的出水口端 分別通過(guò)管路連通地?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)中的地源側(cè)循環(huán)泵組及內(nèi)網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)中的內(nèi)網(wǎng)集水器。上 述方案只是通過(guò)在原有的基礎(chǔ)上連接一換熱器，就可以有效的解決由于原地下供熱系統(tǒng)所 存在的地埋管數(shù)量少，或由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行換熱效率降低，導(dǎo)致地埋管系統(tǒng)低端熱能不足的 問(wèn)題。雖然可以通過(guò)換熱器補(bǔ)償因土壤極冷造成的系統(tǒng)供熱輸出不足的問(wèn)題，但對(duì)于因土 壤溫度上升導(dǎo)致地?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)制冷效果下降的問(wèn)題無(wú)法解決，并且該補(bǔ)償系統(tǒng)完全采用人工手動(dòng)控制，不能對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，因此其補(bǔ)償效果存在一定滯后性，效果并 不理想。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種地源熱泵自動(dòng)補(bǔ)償群控系統(tǒng)，通過(guò) 將系統(tǒng)熱能實(shí)際輸入和輸出需求進(jìn)行數(shù)字化處理，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)狀況并自 動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)制冷或供熱輸出的不足。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是地源熱泵自動(dòng)補(bǔ)償群控系統(tǒng)，包括地源熱泵機(jī)組、冷卻 水循環(huán)泵和地側(cè)U形地埋管，所述地側(cè)U形地埋管的進(jìn)水管和出水管之間跨接一支管，所述 支管中并聯(lián)裝有板式換熱器和輔助加熱器；所述自動(dòng)補(bǔ)償群控系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)、輸入輸 出模塊以及系統(tǒng)溫度采集模塊，其中所述地源熱泵機(jī)組設(shè)有溫度探頭，該系統(tǒng)溫度探頭的 信號(hào)輸出端通過(guò)所述輸入輸出模塊與所述系統(tǒng)溫度采集模塊連接，所述地側(cè)U形地埋管的 出水管、板式換熱器、輔助加熱器的出水管以及冷卻水循環(huán)泵均設(shè)有末端執(zhí)行設(shè)備，所述末 端執(zhí)行設(shè)備信號(hào)輸入端通過(guò)所述輸入輸出模塊與所述計(jì)算機(jī)連接。作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述板式換熱器設(shè)有外部管路連接冷卻塔，所述外 部管路中設(shè)有所述末端執(zhí)行設(shè)備，所述末端執(zhí)行設(shè)備通過(guò)所述輸入輸出模塊與所述計(jì)算機(jī) 連接。作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述輔助加熱器可以是太陽(yáng)爐、鍋爐、電加熱器或熱 交換器。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于本系統(tǒng)采用最新的組態(tài)軟件，動(dòng)態(tài)采集并模擬分析熱泵 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，給出恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)償值，動(dòng)態(tài)開(kāi)啟熱補(bǔ)償設(shè)備投入運(yùn)行，從而最終達(dá)到最 優(yōu)的啟停熱泵設(shè)備，保護(hù)機(jī)組，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，同時(shí)節(jié)約了大量的能耗，對(duì)于大規(guī) 模的可再生能源應(yīng)用起到保障作用，具有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實(shí)意義。

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式參見(jiàn)圖1，地源熱泵自動(dòng)補(bǔ)償群控系統(tǒng)，包括地源熱泵機(jī)組1、冷卻水循環(huán)泵2和地 側(cè)U形地埋管3，地側(cè)U形地埋管3的進(jìn)水管和出水管之間跨接一支管，支管中并聯(lián)裝有板 式換熱器4和輔助加熱器5 ；自動(dòng)補(bǔ)償群控系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)6、輸入輸出模塊7以及系統(tǒng) 溫度采集模塊8，其中地源熱泵機(jī)組1設(shè)有溫度探頭，該系統(tǒng)溫度探頭的信號(hào)輸出端通過(guò)輸 入輸出模塊7與系統(tǒng)溫度采集模塊8連接，地側(cè)U形地埋管3的出水管、板式換熱器4、輔助 加熱器5的出水管以及冷卻水循環(huán)泵2均設(shè)有末端執(zhí)行設(shè)備9，末端執(zhí)行設(shè)備9信號(hào)輸入 端通過(guò)輸入輸出模塊7與計(jì)算機(jī)6連接，末端執(zhí)行設(shè)備9采用程控閥，程控閥是通過(guò)程序控 制，使用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)，計(jì)算機(jī)6通過(guò)輸入輸出模塊7用遠(yuǎn)程通訊方式同時(shí) 給多個(gè)末端執(zhí)行設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)下達(dá)指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程群控多個(gè)閥門(mén)的開(kāi)或關(guān)。計(jì)算機(jī)6根 據(jù)溫度探頭反饋的數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件自動(dòng)將地側(cè)U形地埋管3的出水管自切換到板式換熱器4或輔助加熱器5上，以達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康?。輔助加熱器5可以采用太陽(yáng)爐、鍋爐、電加熱 器或熱交換器。另外，板式換熱器4可以設(shè)有外部管路連接冷卻塔10，以增強(qiáng)散熱效率，外部管路 中也設(shè)有末端執(zhí)行設(shè)備，該末端執(zhí)行設(shè)備通過(guò)輸入輸出模塊7與計(jì)算機(jī)6連接?，F(xiàn)有地源熱泵的應(yīng)用很少監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)變化，即使有，也多為監(jiān)視而很少提出 相應(yīng)補(bǔ)償設(shè)備的切入運(yùn)行，浪費(fèi)大量能耗。而本系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)娜嚎叵到y(tǒng)，可以順 利解決這個(gè)問(wèn)題，具備廣闊的應(yīng)用前景。自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的介入根據(jù)實(shí)際情況，系統(tǒng)工況變化較大，為了更好地調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn) 行狀態(tài)，采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)加/減設(shè)備，并累計(jì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，及時(shí)調(diào)整每臺(tái) 設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，使每臺(tái)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間基本一致。土壤熱堆積是夏季長(zhǎng)期向土壤排熱或排 熱量大于取熱量的產(chǎn)物，為了抑制土壤溫度的不平衡，在夏季，根據(jù)土壤溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行 狀態(tài)也是運(yùn)行策略中的一部分，具體策略如下當(dāng)土壤溫度超過(guò)一定值，地源回水上升到一 定溫度時(shí)，即開(kāi)啟冷卻塔，減少向土壤放熱；當(dāng)土壤溫度經(jīng)過(guò)數(shù)年運(yùn)行無(wú)法達(dá)到理想的平衡 狀態(tài)，在過(guò)渡季節(jié)開(kāi)啟冷卻塔對(duì)土壤降溫。本系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)顯示每臺(tái)機(jī)組及水泵的系統(tǒng)圖，實(shí)時(shí)顯示所有測(cè)量點(diǎn)(如溫度、 流量、壓力、壓差等)參數(shù)值和動(dòng)態(tài)趨勢(shì)圖；故障報(bào)警與所在平面圖關(guān)聯(lián)打印，有關(guān)故障報(bào) 警信號(hào)設(shè)定模擬信號(hào)報(bào)警上下限，打印輸出；自動(dòng)記錄及打印空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷，并可根據(jù)管理 部門(mén)要求以不同時(shí)段累計(jì)負(fù)荷情況并打印。盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言， 可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修 改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求1.地源熱泵自動(dòng)補(bǔ)償群控系統(tǒng)，包括地源熱泵機(jī)組、冷卻水循環(huán)泵和地側(cè)U形地埋管， 其特征在于所述地側(cè)U形地埋管的進(jìn)水管和出水管之間跨接一支管，所述支管中并聯(lián)裝 有板式換熱器和輔助加熱器；所述自動(dòng)補(bǔ)償群控系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)、輸入輸出模塊以及系 統(tǒng)溫度采集模塊，其中所述地源熱泵機(jī)組設(shè)有溫度探頭，該系統(tǒng)溫度探頭的信號(hào)輸出端通 過(guò)所述輸入輸出模塊與所述系統(tǒng)溫度采集模塊連接，所述地側(cè)U形地埋管的出水管、板式 換熱器、輔助加熱器的出水管以及冷卻水循環(huán)泵均設(shè)有末端執(zhí)行設(shè)備，所述末端執(zhí)行設(shè)備 信號(hào)輸入端通過(guò)所述輸入輸出模塊與所述計(jì)算機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述地源熱泵自動(dòng)補(bǔ)償群控系統(tǒng)，其特征在于所述板式換熱器設(shè) 有外部管路連接冷卻塔，所述外部管路中設(shè)有所述末端執(zhí)行設(shè)備，所述末端執(zhí)行設(shè)備通過(guò) 所述輸入輸出模塊與所述計(jì)算機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述地源熱泵自動(dòng)補(bǔ)償群控系統(tǒng)，其特征在于所述輔助加熱器可 以是太陽(yáng)爐、鍋爐、電加熱器或熱交換器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)供冷熱的不足的地源熱泵自動(dòng)補(bǔ)償群控系統(tǒng)，包括地源熱泵機(jī)組、冷卻水循環(huán)泵和地側(cè)U形地埋管，地側(cè)U形地埋管的進(jìn)水管和出水管之間跨接一支管，支管中并聯(lián)裝有板式換熱器和輔助加熱器；自動(dòng)補(bǔ)償群控系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)、輸入輸出模塊以及系統(tǒng)溫度采集模塊，其中地源熱泵機(jī)組設(shè)有溫度探頭，該系統(tǒng)溫度探頭的信號(hào)輸出端通過(guò)輸入輸出模塊與系統(tǒng)溫度采集模塊連接，地側(cè)U形地埋管的出水管、板式換熱器、輔助加熱器的出水管以及冷卻水循環(huán)泵均設(shè)有末端執(zhí)行設(shè)備，末端執(zhí)行設(shè)備信號(hào)輸入端通過(guò)輸入輸出模塊與計(jì)算機(jī)連接。本系統(tǒng)動(dòng)態(tài)采集并模擬分析熱泵系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，給出恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)償值，動(dòng)態(tài)開(kāi)啟熱補(bǔ)償設(shè)備投入運(yùn)行，達(dá)到最佳使用效率。
文檔編號(hào)F24F13/30GK201935316SQ20112000316
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者畢禮毅 申請(qǐng)人:畢禮毅