地源熱地源側(cè)換熱試驗(yàn)系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地源熱栗技術(shù)，特別涉及的是一種模擬地源熱栗與土壤換熱中地源側(cè)換熱情況的試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]地源熱栗技術(shù)屬可再生能源利用技術(shù)。地源熱栗是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層地?zé)豳Y源可以稱之為地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地?zé)崮芏N(yùn)藏的低溫位熱能。地表淺層是一個(gè)巨大的太陽能集熱器，收集了 47%的太陽能量，比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無處不在。這種儲(chǔ)存于地表淺層近乎無限的可再生能源，成為了清潔的可再生能源一種形式。地源熱栗一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣。地源熱栗系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)；可應(yīng)用于賓館、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校等建筑。不同的溫度帶均可使用，尤其是對(duì)于寒冷地區(qū)，在空氣源熱栗無法使用時(shí)，地源熱栗還可以使用。
[0003]在地源熱栗技術(shù)中，開挖地下水源供水系統(tǒng)比較困難，工程量大，因而需要對(duì)地下水源供水系統(tǒng)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，特別需要對(duì)地源側(cè)換熱進(jìn)行模擬，從而測(cè)試機(jī)組的工況，以避免機(jī)組在實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)相應(yīng)工況相同的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種地源熱地源側(cè)換熱試驗(yàn)系統(tǒng)及其控制方法，可以模擬地源熱栗在實(shí)際應(yīng)用過程中的各種工況，避免實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)相應(yīng)問題，降低工程風(fēng)險(xiǎn)成本。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種地源熱地源側(cè)換熱試驗(yàn)系統(tǒng)，包括:
[0006]保溫水箱，其用于容納并保溫試驗(yàn)水溶液，所述試驗(yàn)水溶液的冰點(diǎn)低于_5°C，沸點(diǎn)大于30 0C ；
[0007]制冷機(jī)組，通過管路連接保溫水箱，管路上設(shè)有閥門，制冷機(jī)組用以根據(jù)閥門信號(hào)對(duì)所述保溫水箱進(jìn)行循環(huán)供冷；
[0008]流體加熱裝置，用以根據(jù)設(shè)定溫度對(duì)所述保溫水箱進(jìn)行加熱；
[0009]流體循環(huán)裝置，連接在所述保溫水箱和試驗(yàn)臺(tái)的被測(cè)換熱器之間形成試驗(yàn)水溶液的循環(huán)，以在制熱工況中換熱器釋放熱量至保溫水箱、在制冷工況中換熱器從保溫水箱中吸熱；以及
[0010]控制系統(tǒng)，用以控制流體加熱裝置的加熱和流體循環(huán)裝置的循環(huán)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述保溫水箱為二層隔熱箱，兩層箱壁之間設(shè)置隔熱棉。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述流體加熱裝置包括:
[0013]電加熱器，其設(shè)置在所述保溫水箱內(nèi)，用以加熱所述試驗(yàn)水溶液；
[0014]調(diào)功器，由所述控制系統(tǒng)控制，根據(jù)所述設(shè)定溫度確定電加熱功率，以控制所述電加熱器加熱至相應(yīng)溫度。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述流體循環(huán)裝置包括:
[0016]出水管路，其始端連接所述保溫水箱的出水口，其末端連接所述換熱器的進(jìn)水口，其上設(shè)有開關(guān)控制閥；
[0017]進(jìn)水管路，其始端連接所述換熱器的出水口，其末端連接所述保溫水箱的進(jìn)水P ;
[0018]水栗，其設(shè)置在所述出水管路的靠近始端處，用以提供所述保溫水箱的出水動(dòng)力；
[0019]三通閥，其設(shè)置在所述出水管路上，其輸入端連接所述水栗的輸出端，其第一輸出端連接到所述進(jìn)水管路，其第二輸出端連接所述換熱器的進(jìn)水口。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述流體循環(huán)裝置還包括:
[0021]變頻器，由所述控制系統(tǒng)控制，通過控制所述水栗的電機(jī)調(diào)節(jié)所述水栗的輸出流量。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述流體循環(huán)裝置還包括三通閥驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，其包括:
[0023]PID調(diào)節(jié)器，由所述控制系統(tǒng)控制，產(chǎn)生三通閥的閥門開度信號(hào)；
[0024]驅(qū)動(dòng)器，接收并根據(jù)所述閥門開度信號(hào)調(diào)節(jié)所述三通閥的閥門開度。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括:
[0026]液位計(jì)，其設(shè)置在保溫水箱內(nèi)，用以檢測(cè)保溫水箱的水位，并將水位信號(hào)傳輸給控制系統(tǒng)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括:
[0028]高低液位繼電器，其設(shè)置在保溫水箱內(nèi)，用以檢測(cè)保溫水箱的高低液位，在液位過高或過低時(shí)產(chǎn)生一斷開信號(hào)，并將其傳輸給控制系統(tǒng)控制流體循環(huán)裝置停止循環(huán)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括:
[0030]溫度傳感器，其設(shè)置在所述保溫水箱的出水口，用以檢測(cè)出水口的試驗(yàn)水溶液溫度。
[0031]為解決上述問題，本發(fā)明還提出一種如前述地源熱地源側(cè)換熱試驗(yàn)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0032]S1:設(shè)定試驗(yàn)臺(tái)工作參數(shù)，所述工作參數(shù)包括所述設(shè)定溫度、被測(cè)機(jī)組工況、試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間；
[0033]S2:判斷保溫水箱的箱內(nèi)水溫或出口水溫，若設(shè)定溫度大于所述箱內(nèi)水溫或出口水溫，則啟動(dòng)所述流體加熱裝置進(jìn)行加熱至設(shè)定溫度，若設(shè)定溫度小于等于所述箱內(nèi)水溫或出口水溫，則啟動(dòng)所述制冷機(jī)組利用其恒溫冷水向所述保溫水箱供冷至設(shè)定溫度；
[0034]S3:判斷被測(cè)機(jī)組工況，若為制熱工況，則控制三通閥保持全開狀態(tài)、控制變頻器調(diào)整水栗電機(jī)轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)水栗輸出流量，或控制變頻器保持全速狀態(tài)、控制PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)三通閥的閥門開度以調(diào)節(jié)系統(tǒng)循環(huán)流量，配合所述流體加熱裝置加熱，以使保溫水箱出水溫度保持為設(shè)定溫度，若為制冷工況，則控制三通閥保持全開狀態(tài)、控制變頻器調(diào)整水栗電機(jī)轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)水栗輸出流量，或控制變頻器保持全速狀態(tài)、控制PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)三通閥的閥門開度以調(diào)節(jié)系統(tǒng)循環(huán)流量，配合所述制冷機(jī)組供冷，以使保溫水箱出水溫度保持為設(shè)定溫度；
[0035]S4:記錄保溫水箱出水溫度，記錄水栗和流體加熱裝置消耗的功率。
[0036]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:設(shè)置保溫水箱提供恒定溫度的試驗(yàn)水溶液，并且通過流通加熱裝置可以加溫保溫水箱的試驗(yàn)水溶液，通過制冷機(jī)組可以冷卻保溫水箱的水溶液，因而可以控制調(diào)節(jié)水溫，從而可以用于不同工況中的模擬試驗(yàn)，通過流體循環(huán)裝置在保溫水箱和被測(cè)換熱器之間形成循環(huán)的水路，被測(cè)換熱器就是被測(cè)機(jī)組的換熱器，從而在制熱工況時(shí)，保溫水箱中的試驗(yàn)水溶液溫度低于被測(cè)換熱器流出的試驗(yàn)水溶液溫度，流體循環(huán)裝置將被測(cè)換熱器中的熱量帶到保溫水箱中換熱，在制冷工況時(shí)，保溫水箱中的試驗(yàn)水溶液高于被測(cè)換熱器流出的試驗(yàn)水溶液的溫度，流體循環(huán)裝置將被測(cè)換熱器中的冷量帶到保溫水箱中，保溫水箱的熱量帶給被測(cè)換熱器，以此可以實(shí)現(xiàn)地源熱地源側(cè)的換熱模擬試驗(yàn)，測(cè)得工況下的各參數(shù)，可以預(yù)先檢知異常問題，減少實(shí)際工程中的損失。
【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的地源熱地源側(cè)換熱試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0038]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的地源熱地源側(cè)換熱試驗(yàn)系統(tǒng)的控制方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0040]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0041]本發(fā)明的試驗(yàn)系統(tǒng)是專門用于各種地源熱栗類制冷制熱機(jī)組在檢驗(yàn)檢測(cè)過程中，模仿地源熱栗恒溫供水水源的系統(tǒng)。系統(tǒng)的保溫水箱內(nèi)設(shè)有流體加熱裝置，用于地源熱栗類制熱機(jī)組檢測(cè)時(shí)，保證供水水溫維持在可設(shè)定溫度，另保溫水箱設(shè)有外接接口，供地源熱栗類制冷機(jī)組檢測(cè)時(shí)外接冷水機(jī)組，以冷卻水源溫度并保持恒溫。通過提供人工控制的恒溫水源，從而在實(shí)驗(yàn)室中模擬真實(shí)的地源熱栗制冷制熱機(jī)組工作時(shí)的進(jìn)水環(huán)境，從而避免開挖地下水源供水系統(tǒng)的困難。系統(tǒng)按照EN14511-1-4:2011《用電力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)為房間加熱(制冷)的空調(diào)器，液體制冷機(jī)》標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)，并可用于按照上述標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)相應(yīng)空調(diào)器時(shí)作為供水水源使用。
[0042]參看圖1，在本實(shí)施例中，地源熱地源側(cè)換熱試驗(yàn)系統(tǒng)包括:保溫水箱1，制冷機(jī)組2，流體加熱裝置，流體循環(huán)裝置和控制系統(tǒng)6。
[0043]其中，保溫水箱I用于容納并保溫地源熱栗機(jī)組檢測(cè)試驗(yàn)所需的試驗(yàn)水溶液，因試驗(yàn)條件要求，在某些工況下地源熱栗機(jī)組室外側(cè)換熱器(圖中未示出)的進(jìn)口介質(zhì)溫度為-5°C，某些工況下出口介質(zhì)溫度會(huì)達(dá)到_3°C，而系統(tǒng)的某些試驗(yàn)工況要求機(jī)組室外側(cè)換熱器的進(jìn)口介質(zhì)溫度為30°C，故試驗(yàn)中使用的介質(zhì)應(yīng)能在此溫度下仍然保持流動(dòng)狀態(tài)，因而選用的試驗(yàn)水溶液的冰點(diǎn)低于_5°C，沸點(diǎn)大于30°C，例如可以為乙二醇水溶液，更具體可以是質(zhì)量濃度為25%的乙二醇水溶液，其冰點(diǎn)為-12°C以下，故足夠滿足系統(tǒng)要求，但是并不限制于此。
[0044]在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，保溫水箱I可以為二層隔熱箱，并在兩層箱壁之間設(shè)置隔熱棉，一方面可以使箱體的保溫效果更好，另一方面可以避免箱體使用中變形。
[0045]在保溫箱體I上設(shè)有連接制冷機(jī)組的接口，也就是制冷機(jī)組2的入水口和出水口均通過管路連接到保溫水箱I的倆接口，可以形成制冷回路，在管路上設(shè)有閥門，制冷機(jī)組2根據(jù)閥門信號(hào)對(duì)保溫水箱I進(jìn)行循環(huán)供冷，可以在和制冷機(jī)組2連接的出水管路和入水管路上均設(shè)閥門，在倆閥門均開啟時(shí)，制冷機(jī)組2向保溫水箱I供冷。
[0046]流體加熱裝置用以根據(jù)設(shè)定溫度對(duì)保溫水箱進(jìn)行加熱，也就是對(duì)保溫水箱中的試驗(yàn)水溶液加熱到設(shè)定溫度。
[0047]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，流體加熱裝置可以包括電加熱器31和調(diào)功器32。電加熱器31設(shè)置在保溫水箱I內(nèi)，可以設(shè)置在箱體內(nèi)側(cè)壁上，用來加熱試驗(yàn)水溶液，例如可以是不銹鋼電加熱器。調(diào)功器32由控制系統(tǒng)控制，根據(jù)設(shè)定溫度確定所需的電加熱功率，以控制電加熱器31加熱至相應(yīng)設(shè)定的溫度，盡量確保試驗(yàn)水溶液的溫度滿足試驗(yàn)要求。
[0048]流體循環(huán)裝置連接在保溫水箱I和試驗(yàn)臺(tái)的被測(cè)換熱器之間形成試驗(yàn)水溶液的循環(huán)，被測(cè)換熱器為被測(cè)機(jī)組的換熱器，試驗(yàn)水溶液的循環(huán)是的在制熱工況中被測(cè)換熱器釋放熱量至保溫水箱1、在制冷工況中被測(cè)換熱器從保溫水箱I中吸熱，試驗(yàn)水溶液的循環(huán)例如是試驗(yàn)水