本實用新型提供了一種能耗監(jiān)測裝置，尤其是涉及一種地溫監(jiān)測及能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，我國逐漸重視可再生能源的開發(fā)與利用，出臺了一系列相應(yīng)的政策法規(guī)，在此背景下，作為可再生能源利用的一種重要方式，我國地源熱泵(尤其地埋管地源熱泵)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日益加快。國內(nèi)學(xué)者對地埋管地源熱泵系統(tǒng)運行特性的研究大多基于短期實測數(shù)據(jù)和長期模擬數(shù)據(jù)展開。而國外相關(guān)研究很多都是基于全年監(jiān)測數(shù)據(jù)或多年監(jiān)測數(shù)據(jù)展開。目前我國地埋管地源熱泵系統(tǒng)的推廣遇到了一些問題，尤其缺少長期運行數(shù)據(jù)的支撐。并且很多工程在運行幾年后出現(xiàn)了巖土體溫度冷熱堆積現(xiàn)象，導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓，造成了不良的經(jīng)濟和社會影響。如何來保證地源熱泵系統(tǒng)長期、持續(xù)、穩(wěn)定、可靠、高效、可控運行，這就需要針對工程實際熱工環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行必要的監(jiān)測。

地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)由國外傳到國內(nèi)，整個系統(tǒng)從工程體量上發(fā)生了很大的變化，國外上千平米就算是大的地源熱泵系統(tǒng)，而在國內(nèi)，少則上千，多則上萬、上室外年百萬平米。針對量的變化，會導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果，就是巖土體熱量的冷熱堆積問題。這就需要用地溫監(jiān)測系統(tǒng)來進(jìn)行長期的不間斷的監(jiān)測。國內(nèi)目前對地溫監(jiān)測主要有幾個方面需要改進(jìn)，一是在敷設(shè)地溫監(jiān)測線時，由于單孔需要設(shè)置若干個監(jiān)測點，例如布置12個監(jiān)測點，則單孔就需要布置12根溫度傳感線，傳感器布線施工難度大，布線完畢在配合下管時，下管難度加大，同時也增加了溫度傳感線劃傷的危險系數(shù)。傳統(tǒng)測溫線如果出現(xiàn)問題，需要更換時無法更換。

能效、能耗監(jiān)測系統(tǒng)，主要安裝在機房，用來監(jiān)測整套系統(tǒng)的能源消耗量、系統(tǒng)單季節(jié)及全年的能效比等。以此來體現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)高效節(jié)能這一突出特征。目前，國內(nèi)在做的這套系統(tǒng)長期運行穩(wěn)定性較差、綜合造價高，監(jiān)測內(nèi)容單一，通過監(jiān)測畫面數(shù)據(jù)較難指導(dǎo)運行維護人員調(diào)整系統(tǒng)運行狀況，不能及時的調(diào)整運行方案，造成能耗增加，能效比下降，時間連續(xù)型差，受環(huán)境制約因素較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種地溫監(jiān)測及能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)，保證地埋管地源熱泵系統(tǒng)能夠長期、持續(xù)、穩(wěn)定、可靠、高效、可控運行，同時也減少了國家節(jié)能檢測部門對于單個較大系統(tǒng)工程的工作量，使得能效數(shù)據(jù)更加合理準(zhǔn)確。另一方面能夠為系統(tǒng)增加冷熱源設(shè)備選型提供了量化參考數(shù)值。其技術(shù)方案如下所述：

一種地溫監(jiān)測及能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)，包括控制裝置和分別與其相連接的地溫監(jiān)測系統(tǒng)、能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)，所述地溫監(jiān)測系統(tǒng)包括垂直測溫線，所述垂直測溫線采用單線多點方式；所述能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)包括設(shè)置在熱泵系統(tǒng)內(nèi)的熱量表、電表、溫度傳感器、流量傳感器，用于監(jiān)測熱泵系統(tǒng)地源側(cè)的進(jìn)出口水溫、熱泵系統(tǒng)地源側(cè)的流量、熱泵系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)的進(jìn)出口水溫、熱泵系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)的流量、熱泵機組的實時功率、熱泵機組的耗電量。

所述控制裝置采用工業(yè)平板電腦。

所述垂直測溫線內(nèi)設(shè)抗拉不銹鋼鋼絲繩，防止在垂直測溫線綁扎在PE管材外部，下管過程中對垂直測溫線的摩擦拉傷現(xiàn)象。

所述垂直測溫線上的溫度傳感器采用數(shù)字傳感器。

所述能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)中的熱量表及遠(yuǎn)傳電表分別設(shè)置數(shù)據(jù)采集器。

所述地溫監(jiān)測系統(tǒng)和能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)線采用雙絞屏蔽線。

所述能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)還通過傳感器監(jiān)測循環(huán)水泵的實時功率、循環(huán)水泵的耗電量。

所述控制裝置連接有多組能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)，多組能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)共用一套循環(huán)水泵。

所述能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)和循環(huán)水泵都設(shè)置有互感器，所述互感器處設(shè)置有電表。

所述地溫監(jiān)測及能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)中，各個系統(tǒng)獨立，同時又互為補充，能夠及時發(fā)現(xiàn)且最大限度的防止地源熱泵設(shè)計、施工、運行方式方法導(dǎo)致的系統(tǒng)癱瘓，同時通過這兩套系統(tǒng)的互補，能夠指導(dǎo)甲方或業(yè)主根據(jù)各個參數(shù)調(diào)整運行方式方法，降低運行費用，且降低運行費用的量非常可觀。對于冷熱不均衡的負(fù)荷系統(tǒng)，通過室外的地溫監(jiān)測系統(tǒng)和能耗監(jiān)測系統(tǒng)，能夠為后期采取冷熱均衡措施提供量化數(shù)據(jù)參考。為甲方或業(yè)主減少冷熱負(fù)荷設(shè)備資金的投入量。

這兩套系統(tǒng)的融合，能夠保證地源熱泵系統(tǒng)長期、持續(xù)、穩(wěn)定、可靠、高效、可控運行。

附圖說明

圖1是所述地溫監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是所述所述垂直測溫線的示意圖；

圖3是所述能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖；

圖4是所述地溫監(jiān)測及能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)的綜合示意圖。

具體實施方式

本實用新型提供的地溫監(jiān)測及能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)，包括控制裝置和分別與其相連接的地溫監(jiān)測系統(tǒng)、能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所示，所述地溫監(jiān)測系統(tǒng)包括垂直測溫線1，所述垂直測溫線1采用單線多點方式；所述能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)包括設(shè)置在熱泵系統(tǒng)內(nèi)的熱量表、電表、溫度傳感器、流量傳感器，用于監(jiān)測熱泵系統(tǒng)地源側(cè)的進(jìn)出口水溫、熱泵系統(tǒng)地源側(cè)的流量、熱泵系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)的進(jìn)出口水溫、熱泵系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)的流量、熱泵機組的實時功率、熱泵機組的耗電量。如圖2中所述垂直測溫線上的溫度傳感器采用數(shù)字傳感器。所述控制裝置采用工業(yè)平板電腦。

本實用新型中的地溫監(jiān)測系統(tǒng)，能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)通訊數(shù)據(jù)線采用雙絞屏蔽線(rvvp2*0.5)。最大防止各種干擾信號因素。遵循強弱電信號傳輸線分層敷設(shè)布置，并采取隔離措施。根據(jù)甲方及業(yè)主要求，設(shè)置垂直埋管地溫監(jiān)測線的監(jiān)測數(shù)量點。

硬件組成：工業(yè)平板電腦，熱量表，電表，PT100溫度傳感器，流量傳感器，電流互感器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器及傳輸數(shù)據(jù)線等。

地源熱泵系統(tǒng)的性能測試包含以下幾個參數(shù)在軟件界面顯示：

(1)熱泵系統(tǒng)地源側(cè)的進(jìn)出口水溫

(2)熱泵系統(tǒng)地源側(cè)的流量

(3)熱泵系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)的進(jìn)出口水溫

(4)熱泵系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)的流量

(5)熱泵機組的實時功率

(6)循環(huán)水泵的實時功率

(7)熱泵機組的耗電量

(8)循環(huán)水泵的耗電量

(9)實時能效比

(10)累積能效比

所述地溫監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)甲方及業(yè)主要求，確定監(jiān)測井?dāng)?shù)量，以及每口監(jiān)測井的測溫點數(shù)量。

在鉆孔施工時，配合施工單位敷設(shè)垂直測溫線，可以綁扎在管道外壁或敷設(shè)在管道內(nèi)部。

注意施工完畢后的成品保護。

在水平連管開挖時，敷設(shè)垂直測溫井至監(jiān)測室之間的水平數(shù)據(jù)傳輸線(此距離不易超過200米)。

敷設(shè)水平數(shù)據(jù)傳輸線時宜穿管敷設(shè)，管材選用PE或PPR。

室外場平完畢后，做監(jiān)測井的檢查井。

如圖3所示，所述能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)線柜母線或電纜規(guī)格選擇合適的電流互感器。

遠(yuǎn)傳電表選擇，通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)modbus-Rtu協(xié)議，485通訊。

選擇熱量表，通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)modbus-Rtu協(xié)議，485通訊。

選擇通訊轉(zhuǎn)換器，工業(yè)型，堅固耐用，通訊穩(wěn)定。

選擇計算流量測量點的位置和距離。焊接流量傳感器。

選擇PT100溫度傳感器為熱量表的溫度檢測單元。焊接傳感器底座。

各測量點之間布線連接。

如圖4所示，本實用新型中，監(jiān)測了四組垂直測溫線，并監(jiān)控了地源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的溫度、流量和熱量，以及三組地源熱泵機組進(jìn)線柜和一組循環(huán)泵進(jìn)線柜的電量使用情況。

本實用新型采用單線多點方式，單孔多個測點只需要敷設(shè)一根測溫線即可。

防拉傷措施：垂直測溫線1內(nèi)設(shè)抗拉不銹鋼鋼絲繩，防止在測溫線綁扎在PE管材外部，下管過程中對測溫線的摩擦拉傷現(xiàn)象

溫度監(jiān)測點：摒棄了PT100，PT1000溫度傳感方式，采用數(shù)字傳感器。三層防水保護，不銹鋼材質(zhì)。

測溫線更換問題：此種方式測溫線，單根直徑ф16mm，可以敷設(shè)在PE管材內(nèi)部，尤其適合De32管材，管材內(nèi)徑為26mm。敷設(shè)方便，減少了交叉作業(yè)，并且易于更換，減少了工程造價。此種方式是傳統(tǒng)多線敷設(shè)無法比擬的。

能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)多元化：能夠顯示：熱泵機組耗電量，機組實時功率，循環(huán)泵耗電量，循環(huán)泵實時功率，地源側(cè)進(jìn)出水溫度，負(fù)荷側(cè)進(jìn)出水溫度，地源側(cè)實時吸排放熱量，負(fù)荷側(cè)實時吸排放熱量，地源側(cè)累積熱量值，負(fù)荷側(cè)累積熱量值。系統(tǒng)實時能效比，系統(tǒng)累積能效比，水泵能耗占系統(tǒng)能耗的比值。

能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)硬件：熱量表、遠(yuǎn)傳電量表為定制產(chǎn)品，采用標(biāo)準(zhǔn)modbus-Rtu通訊協(xié)議，熱量表及遠(yuǎn)傳電表分別設(shè)置數(shù)據(jù)采集器。通訊數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。

能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)軟件：采用工業(yè)組態(tài)編程。監(jiān)測畫面直觀，運行穩(wěn)定，實時存儲，永不丟失數(shù)據(jù)。能夠根據(jù)客戶要求設(shè)定存儲時間間隔。數(shù)據(jù)采集：采用工業(yè)平板電腦直接讀取存儲數(shù)據(jù)，易于操作，數(shù)據(jù)顯示及存儲簡單、直接、明了，運行速度快，體積小，散熱好，對運行環(huán)境要求較低，尤其是有灰塵的運行環(huán)境。

能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)實施：將熱量表、溫度采集器、數(shù)據(jù)傳輸器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器，工業(yè)平板電腦組合在一個特定監(jiān)測箱內(nèi)，體積小，可以根據(jù)甲方約定，提前定制，減少施工現(xiàn)場的工作量，只需要將各個數(shù)據(jù)傳輸線接至此監(jiān)測箱內(nèi)即可。硬件采用定型產(chǎn)品，軟件與硬件定型，減少軟件編程工作量，最大限度的降低了工程造價，利用推廣使用。

能效能耗監(jiān)測系統(tǒng)，能夠通過運行界面的系統(tǒng)實時能效比顯示數(shù)值，水泵功率占系統(tǒng)總功率的百分比，能夠提示運行維護人員及時更改運行方案，使得系統(tǒng)運行更加合理和經(jīng)濟。