太阳能地源热泵耦合系统稳定运行的监控系统技术方案

一种太阳能地源热泵耦合系统稳定运行的监控系统，太阳能温度数据采集器设置在每组太阳能集热器出水管上，地埋管温度数据采集器设置在每组地埋管出水管上，供热管网楼门温度数据采集器设置在每栋建筑供回水管路上，供热住户温度数据采集器设置在每户的供回水管路上；若干组太阳能温度数据采集器、地埋管温度数据采集器汇集连接到取热端数据处理器，再连接到监视器；若干组供热管网楼门温度数据采集器、供热住户温度数据采集器汇集连接到供热端数据处理器，再连接到监视器；监视器内设报警模块。本准里既改变了传统地源热泵系统的漏洞，同时从运行上使地源热泵系统进入数字化的管理时代。

【技术实现步骤摘要】
太阳能地源热泵耦合系统稳定运行的监控系统
本专利技术属于地源热泵领域，尤其涉及到地源热泵与太阳能耦合系统集成的数据采集处理

技术介绍
地源热泵技术属可再生能源利用技术。由于地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。现行的地源热泵技术虽然能够储存大量的地热能予以人们利用，但是在使用一到两年后，地下的热量损失加剧，导致地源热泵的使用效率降低，以后就会出现使用地源热泵供暖或供热水的楼房不能达到预定温度。近年来国内针对太阳能与地源热泵耦合系统的申请专利数量很多，对地源热泵地埋换热管的换热能力的监测处理技术方面也有专利申请。专利号为299720096974.X的土壤源热泵地埋管换热器换热能力的数字化测试装置，对地下埋管换热器进行现场数据采集测试，有助于地源热泵系统的运行。然而没有发现太阳能地源热泵耦合系统稳定运行的监控系统。专利技术人认为太阳能地源热泵耦合系统与传统地源热泵系统相对比，提高效能的关键手段之一是监控系统，它是系统稳定运行的重要保障。专利技术人同日申报的太阳能地源热泵耦合系统从运行结构上看，由于地下埋管换热是开放形式循环，减少了气堵现象，但也很难保证整个换热系统的均恒工作。所以监控就显示出在整体运行中的必要性。具专利技术人经过多个现场测试传统的地埋管换热器约有35％没有达到设计要求。
技术实现思路
专利技术人在北方寒冷地区应用地源热泵及太阳能系统多年，优化设计并实践了这一系统集成技术。专利技术人以太阳能为主要能源，结合地源蓄能应用，利用热泵技术实现一套系统七种运行模式，实现了两种新能源系统的有机结合。在以供热为主要需求的地区，节能效果明显，无污染，是现代绿色建筑重要措施之一。同时更重要的是设计了太阳能地源热泵耦合系统稳定运行的监控系统，能够同时采集太阳能集热器每组的温度状况和地埋管每组井换热温度变化工况，这些数据是太阳能地源热泵系统工况的重要参数，这些参数决定了系统是否具有可持续性，是否是节能的基础数据，同时也是调整系统运行参数的依据。本专利技术是这样实现的，设计了一种太阳能地源热泵耦合系统稳定运行的监控系统，整个系统包括：地源热泵机组、水箱、太阳能集热器、地埋管、水泵、阀门、管路、供热管网、供热用户，还包括太阳能温度数据采集器、地埋管温度数据采集器、供热管网楼门温度数据采集器、供热住户温度数据采集器、取热端数据处理器、供热端数据处理器、监视器；太阳能温度数据采集器设置在每组太阳能集热器出水管上，地埋管温度数据采集器设置在每组地埋管出水管上，供热管网楼门温度数据采集器设置在每栋建筑供回水管路上，供热住户温度数据采集器设置在每户的供回水管路上；若干组太阳能温度数据采集器、地埋管温度数据采集器汇集连接到取热端数据处理器，再连接到监视器；若干组供热管网楼门温度数据采集器、供热住户温度数据采集器汇集连接到供热端数据处理器，再连接到监视器；监视器内设报警模块。所述的取热端数据处理器与供热端数据处理器均为温度读取、传输给监视器的数据处理器，是常规的数据处理器。同时各采集器还设定额定的温度参数，通过对比将非正常的数据采集点传输给监视器并进行报警显示。还可以存储记录一个阶段的采集数据，以供分析太阳能集热器、地源热泵的集热能力，并未今后的大数据统计运用，提供智能换管理方案的基础数据。地埋管数据采集分区布置，其中每个区由M个竖直地埋管换热井组成，每个换热井都在出水端设一温度数据采集点，一个分区设一地埋管温度数据采集器，一个工程设有N个分区，整个工程就要设M×N个探头组成地埋管数据监控系统。太阳能集热器数据采集系统也是一样，对每组太阳能集热器都设太阳能温度数据采集器，然后汇集到取热端数据处理器进行数据处理并在监视器上显示，一旦监控的数据出现问题，可以及时报警人工处理，使整个系统始终处于良好状态运行，最终实现系统的优化管理。该系统监控实现了针对竖直地埋管换热器进行全时在线监控，同时对每一组太阳能集热器实时监控。其作用就是：地源热泵系统地埋管换热能力最大化；太阳能集热器集热能力合理化。因为在实际地源热泵系统工程中，通常的地埋管换热器由于设计和施工等原因不可避免的要产生实际运行达不到设计要求，比如某个地埋管出现气堵、漏水等情况，因此监控并调整系统每一个地埋管换热器的工作状态是非常必要的，所以监控工作，特别是全时监控是重要方法，经实际使用验证，可提高效能达25％以上。太阳能集热器的监控目的在于合理化，当然均衡工作也是非常必要的。因为太阳能集热器离散性很大，为使太阳能集热器工作效能最佳，我们应用监控系统实时监控系统动态指标，推算出最合理的工作模式。所以说监控系统是太阳能地源热泵耦合系统运行的关键。本专利技术的有益效果是：这项技术即改变了传统地源热泵系统的漏洞，同时从运行上使地源热泵系统进入数字化的管理时代。特别是在太阳能地源热泵耦合系统中，节能和自动化管理效果明显。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明图1为本专利技术的原理框图。图2为本专利技术地源热泵制冷模式时的原理图。图3为本专利技术地埋管直接制冷模式时的原理图。图4为本专利技术地源热泵无太阳能耦合供热模式时的原理图。图5为本专利技术太阳能热泵供热模式的原理图。图6为本专利技术太阳能/地源热泵耦合供热模式的原理图。图7为本专利技术太阳能直接供热模式的原理图。图8为本专利技术太阳能补偿地源热能模式的原理图。图中：1.阀门A,2.阀门B，3.阀门C，4.阀门D，5.阀门E，6.阀门F，7.阀门G，8.阀门H，9.阀门I，10.阀门J，11.阀门K，12.阀门L，13.阀门M，14.阀门N，15.阀门O，16.阀门P，17.阀门Q，18.阀门R，19.阀门S，20.阀门T，21.阀门U，22.阀门V，23.阀门W，24.水泵A，25.水泵B，26.水泵C，27.水泵D，28.水泵E，29.水泵F，30.水泵G，31.水泵H，32.低温水箱，33.高温水箱，34.太阳能集热器，35.地埋管，36.热泵机组，37.蒸发器，38.冷凝器。具体实施方式本专利技术的具体实施例如附图1-8所示，现对照图，具体说明如下：一种太阳能地源热泵耦合系统稳定运行的监控系统，整个系统包括：地源热泵机组、水箱、太阳能集热器、地埋管、水泵、阀门、管路、供热管网、供热用户，还包括太阳能温度数据采集器、地埋管温度数据采集器、供热管网楼门温度数据采集器、供热住户温度数据采集器、取热端数据处理器、供热端数据处理器、监视器；太阳能温度数据采集器设置在每组太阳能集热器出水管上，地埋管温度数据采集器设置在每组地埋管出水管上，供热管网楼门温度数据采集器设置在每栋建筑供回水管路上，供热住户温度数据采集器设置在每户的供回水管路上；若干组太阳能温度数据采集器、地埋管温度数据采集器汇集连接到取热端数据处理器，再连接到监视器；若干组供热管网楼门温度数据采集器、供热住户温度数据采集器汇集连接到供热端数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能地源热泵耦合系统稳定运行的监控系统，整个系统包括：地源热泵机组、水箱、太阳能集热器、地埋管、水泵、阀门、管路、供热管网、供热用户，其特征在于：还包括太阳能温度数据采集器、地埋管温度数据采集器、供热管网楼门温度数据采集器、供热住户温度数据采集器、取热端数据处理器、供热端数据处理器、监视器；太阳能温度数据采集器设置在每组太阳能集热器出水管上，地埋管温度数据采集器设置在每组地埋管出水管上，供热管网楼门温度数据采集器设置在每栋建筑供回水管路上，供热住户温度数据采集器设置在每户的供回水管路上；若干组太阳能温度数据采集器、地埋管温度数据采集器汇集连接到取热端数据处理器，再连接到监视器；若干组供热管网楼门温度数据采集器、供热住户温度数据采集器汇集连接到供热端数据处理器，再连接到监视器；监视器内设报警模块；所述的取热端数据处理器与供热端数据处理器均为温度读取、传输给监视器的数据处理器，同时各采集器还设定额定的温度参数，通过对比将非正常的数据采集点传输给监视器并进行报警显示。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能地源热泵耦合系统稳定运行的监控系统，整个系统包括：地源热泵机组、水箱、太阳能集热器、地埋管、水泵、阀门、管路、供热管网、供热用户，其特征在于：还包括太阳能温度数据采集器、地埋管温度数据采集器、供热管网楼门温度数据采集器、供热住户温度数据采集器、取热端数据处理器、供热端数据处理器、监视器；太阳能温度数据采集器设置在每组太阳能集热器出水管上，地埋管温度数据采集器设置在每组地埋管出水管上，供热管网楼门温度数据采集器设置在每栋建筑供回水管路上，供热住户温度数据采集器设置在每户的供回水管路上；若干组太阳能温度数据采集器、地埋管温度数据采集器汇集连接到取热端数据处理器，再连接到监视器；若干组供热管网楼门温度数据采集器、供热住户温度数据采集器汇集连接到供热端数据处理器，再连接到监视器；监视器内设报警模块；所述的取热端数据处理器与供热端数据处理器均为温度读取、传输给监视器的数据处理器，同时各采集器还设定额定的温度参数，通过对比将非正常的数据采集点传输给监视器并进行报警显示；热泵机组(36)，水箱，太阳能集热器(34)、地埋管(35)、水泵、阀门、管路，水箱还分为高温水箱(33)、低温水箱(32)两部分，热泵机组(36)包括蒸发器(37)、冷凝器(38)；地埋管(35)输出端管路通过阀门Q(17)接入到低温水箱(32)，低温水箱(32)设置管路通过阀门P(16)、水泵A(24)、水泵B(25)、阀门E(5)、阀门F(6)连接到热泵机组(36)，热泵机组(36)与建筑物之间的管路进水侧上设置阀门A(1)、阀门B(2)、水泵C(26)、水泵D(27)，与管路出水侧上设置阀门C(3)、阀门D(4)；冷凝器(38)的两端连接管路上设置阀门I(9)；热泵机组(36)与地埋管(35)输入端的管路上设置阀门G(7)、阀门H(8)；地埋管(35)输出端与输入端连接的管路上分别设置阀门J(10)、阀门L(12)，地埋管(35)输出端与水泵B(25)之间的管路上设置阀门K(11)；低温水箱(32)的一个出水管路通过阀门O(15)、水泵H(31)与太阳能集热器(34)相连，回水管路通过阀门S(19)接入到低温水箱(32)，该回水管路还通过阀门U(21)、阀门W(23)分别经两个管路接入到低温水箱(32)、高温水箱(33)；高温水箱(33)通过水泵G(30)、阀门V(22)设置有一个进水管；高温水箱(33)的出水口设置阀门R(18)连接到一个管路，该管路一侧设置阀门N(14)连接到水泵H(31)，另一侧连接到水泵E(28)、水泵F(29)，水泵F(29)的输出管路分为两个支管，一个支管连接到水泵D(27)、另一个支管通过阀门M(13)连接到设置阀门T(20)的管路上；本系统通过阀门、水泵、热泵机组等机构的开启关闭实现七种模式运行，①地源热泵制冷模式：阀门G(7)、阀门L(12)、阀门Q(17)打开，冷凝器(38)排出的热水进入地埋管(35)散热，之后进入到敞开式低温水箱(32)，低温水箱(32)底部排水口通过阀门P(16)连接到水泵A(24)、阀门F(6)、冷凝器(38)入水口；制冷回水管通过打开的水泵C(26)、阀门A(1)连接到蒸发器(37)，蒸发器(37)的输出端通过打开的阀门D(4)连接制冷输出水管路；地埋管温度数据采集器汇集连接到取热端数据处理器(制冷时地埋管实际功能为放热)，再连接到监视器；②地埋管直接制冷模式：阀门M(13)、阀门A(1)、阀门H(8)、阀门L(12)打开，热泵机组不开机，制冷回水通过蒸发器(37)管路进入地埋管换热，地埋管出水管通过阀门K(11)、水泵A(24)、阀门F(6)、阀门I(9)、阀门C(3)连接到制冷进水管路；地埋管温度数据采集器汇集连接到取热端数据处理器(制冷时地埋管实际功...

【专利技术属性】
技术研发人员：王力凡，张艳丽，
申请(专利权)人：阜新宏利新能源供热有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21