一种地源热管换热系统及控制方法，该系统包括：室内水系统、变频热泵机组和地埋管换热系统、室内水系统连接至变频热泵机组的负载侧，地埋管换热系统连接至变频热泵机组的地源侧，地埋管换热系统包括由若干地埋深度不同的地埋管分区组成的地埋管换热器、流量传感器、地源侧变频水泵、若干管道电磁阀、若干温度传感器和控制器，各地埋管的供水干管连接至总供水管，回水管连接总回水管；流量传感器和地源侧变频水泵与总回水管连接，各管道电磁阀和温度传感器分别与供水干管和总供水管连接，控制器分别与流量传感器、地源侧变频水泵、管道电磁阀和温度传感器连接。本发明专利技术具有换热效率高、能耗低、能够有效促进土壤温度场改善、经济社会效益高的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地源热泵
，具体地，涉及一种。
技术介绍
随着我国经济社会的快速发展，建筑中供热及空调的能耗占社会能源总消耗的比重持续上升。而伴随能源及环保问题的日益突出，在建筑供热及空调中采用节能的技术方法已经成为一项迫切的工作。地源热泵技术通过一套设备满足建筑的供热与供冷需求。竖直地埋管地源热泵一般通过埋深为5(Γ120米的地埋管换热器与土壤进行热交换。地埋管地源热泵技术的地埋 管换热器位于土壤中，土壤温度稳定(一般1(Γ20米深处以下的土壤温度不随季节变化，约高于当地年平均温度f2°C)，做为热源和冷源优于室外空气，所以，该技术不会影响建筑物外观，不会对周围环境产生噪声污染，而且系统运行安全，具有较高的稳定性和能效，是一项有效的建筑节能技术。目前，国内外众多文献资料对竖直地埋管地源热泵技术进行了叙述，其节能效果也在众多的工程实践中得到了验证。现有研究的关注点是整个系统的节能性、经济性或者是地埋管换热系统的换热模型。但对于变负荷工况下，地埋管换热系统的分区优化及运行策略尚待研究。空调系统在大多数情况下，是在部分负荷工况下运行的，因此地埋管换热系统是可以进一步挖掘节能潜力的。另外，在地埋管地源热泵的设计及应用过程中，也存在一些问题，影响了系统的节能效果。一是系统的地埋管埋深设计不合理，目前多数工程设计中，根据前期试验测试井的换热结果，结合负荷进行定埋深的地埋管管群设计，即所有地埋管的深度相同，这使得系统在变负荷条件下运行时，地埋管换热系统随系统负荷变化的调节性差，从而影响地埋管换热器的换热效果，并往往导致地埋管换热系统的水泵能耗增大。二是地埋管分区不合理，多数地埋管埋深设计没有结合系统运行周期内空调负荷的变化规律做出合理的分区设计及运行策略，导致部分负荷工况下不能充分利用地埋管的换热能力，同时在一定程度上影响了土壤的热恢复。以上两个问题的存在均不利于系统的长期稳定运行。经过对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为=200920073401. 4的技术专利公开了一种新型的地源热泵空调循环水泵联动控制系统，该系统根据冷、热负荷的大小，调节变频器的输出功率，来调节循环水泵的流量，从而控制地埋管换热系统的换热量以达到减少能耗的目的。但该方式忽视了地埋管换热器的换热效率问题，存在易出现地埋管换热器管内流量偏小，换热效率低的隐患。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种，本专利技术能够根据系统运行周期内负荷变化规律，调整地埋管换热系统的运行方式，充分挖掘地埋管换热系统的节能潜力，并有效改善土壤温度场，保证系统高效、经济、稳定运行。根据本专利技术的一个方面，提供一种适应运行周期内负荷变化的地源热管换热系统，包括室内水系统、变频热泵机组和地埋管换热系统、室内水系统连接至变频热泵机组的负载侧，地埋管换热系统连接至变频热泵机组的地源侧，地埋管换热系统包括由若干地埋深度不同的地埋管分区组成的地埋管换热器、流量传感器、地源侧变频水泵、若干管道电磁阀、若干温度传感器和控制器，各地埋管分区内地埋管的供水干管连接至总供水管，回水管连接至总回水管；流量传感器和地源侧变频水泵与总回水管连接，各管道电磁阀和温度传感器分别与供水干管和总供水管连接，控制器分别与流量传感器、地源侧变频水泵、管道电磁阀和温度传感器连接，用以根据流量传感器和温度传感器检测到的流量信号和温度信号，向地源侧变频水泵和管道电磁阀输出动作信号。优选地，该室内水系统包括室内水路、负载侧变频水泵、流量传感器、若干管道电磁阀和若干温度传感器，室内水路通过室内水系统供水管和回水管与变频换热机组连接，室内水系统回水管与变频热泵机组负载侧进水口连接，室内水系统供水管与热泵机组负载侧出水口连接，负载侧变频水泵与室内水系统回水管连接，流量传感器与室内水系统供水管连接，各管道电磁阀和温度传感器分别与室内水系统的供水管和回水管连接。优选地，该控制器采用可编程控制器。优选地，各地埋管同程式并联连接。根据本专利技术的另一个方面，提供一种适应运行周期内负荷变化的地源热管换热控制方法，包括以下步骤步骤一，设定建筑空调负荷为地埋管换热系统的设计负荷，且建筑空调的总负荷为地埋管换热器的设计总负荷；步骤二，根据地埋管换热系统的设计总负荷设计地埋管换热器的总土壤换热量；步骤三，根据地埋管换热器包含的地埋管的数量设置地埋管换热分区，分配不同分区内地埋管的土壤换热量，并结合土壤不同深度的温度场情况设定每一分区内地埋管的地埋深度和数量；步骤四，建筑空调负荷的设定参数为地埋管换热器总土壤换热量时，采集地埋管换热系统各数据采集点处的温度及流量参数，并设定地埋管换热器总供水管、回水管在稳定运行时的温差；步骤五，根据运行时空调负荷的变化计算地埋管换热系统的运行换热量，并根据得到的运行换热量对各地埋管分区进行组合，根据组合结果开启或关闭相应的管道电磁阀，实现地埋管换热系统的变负荷调节；步骤六，空调负荷的设定参数变化，返回步骤五。优选地，步骤五还包括若得到多组运行组合，则根据土壤温度场情况设定各组合的优先运行顺序，当某组合下地埋管换热系统的总回水管上的温度传感器达到设定值时，执行下一轮该运行组合，并依此依次循环运行各组合，直至建筑空调负荷设定参数变化。本专利技术对地埋管换热器进行换热管不同埋深及分区设置并采用变负荷控制方式，地埋管换热器由不同埋深(基本埋深型和起调节作用的埋深型)的竖直地埋管组成，并根据系统运行周期内的模拟负荷特点及系统工程条件确定若干分区，各分区内的地埋管采用同程式并联连接，保持各管路的水力平衡。在变负荷工况下可对地埋管进行相应的优化组合，通过对地埋管换热器总管中的水流量及温度、各分区回水温度的监测，对地埋管系统的组合方式及运行方式做出调整，以实现地埋管换热系统的能耗随负荷的变化而变化，有效避免了地埋管换热器管内流量偏小，换热效率低的情况的发生，保证地埋管换热器的高效率运行，最大限度的减少能耗，并促进土壤温度场的改善。本专利技术主要适用于负荷变化较大的民用建筑竖直地埋管地源热泵系统，如果地埋管换热系统不能随建筑空调负荷的变化而有效变化，会造成部分负荷下运行时，地埋管换热系统的效率降低，能耗增大等问题。本专利技术既可满足用户的需求，又可有效根据系统负荷的变化改变地埋管换热系统的运行方式，而且控制灵活方便，使地源热泵系统能够更好地发挥节能优势，能够产生较高的经济和社会效益。综上所述，与现有技术相比，本专利技术具有换热效率高、能耗低、能够有效促进土壤温度场改善、经济效益和社会效益高的有益效果。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显图1为本专利技术适应运行周期内负荷变化的地源热管换热系统的结构原理图。图中1为变频热泵机组，2-1为负载侧变频水泵，2-2为地源侧变频水泵，3_1 3-2为流量传感器，4-1 4-9为温度传感器，5为室内水系统，6-1 6_7为管道电磁阀，7为控制器，8为地埋管换热系统。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适应运行周期内负荷变化的地源热管换热系统，其特征在于，包括：室内水系统、变频热泵机组和地埋管换热系统、所述室内水系统连接至所述变频热泵机组的负载侧，所述地埋管换热系统连接至所述变频热泵机组的地源侧，所述地埋管换热系统包括由若干地埋深度不同的地埋管分区组成的地埋管换热器、流量传感器、地源侧变频水泵、若干管道电磁阀、若干温度传感器和控制器，所述各地埋管分区内地埋管的供水干管连接至总供水管，回水管连接至总回水管；所述流量传感器和地源侧变频水泵与所述总回水管连接，所述各管道电磁阀和温度传感器分别与所述供水干管和总供水管连接，所述控制器分别与所述流量传感器、地源侧变频水泵、管道电磁阀和温度传感器连接，用以根据所述流量传感器和温度传感器检测到的流量信号和温度信号，向所述地源侧变频水泵和管道电磁阀输出动作信号。
【技术特征摘要】
1.一种适应运行周期内负荷变化的地源热管换热系统，其特征在于，包括室内水系统、变频热泵机组和地埋管换热系统、所述室内水系统连接至所述变频热泵机组的负载侧，所述地埋管换热系统连接至所述变频热泵机组的地源侧，所述地埋管换热系统包括由若干地埋深度不同的地埋管分区组成的地埋管换热器、流量传感器、地源侧变频水泵、若干管道电磁阀、若干温度传感器和控制器，所述各地埋管分区内地埋管的供水干管连接至总供水管，回水管连接至总回水管；所述流量传感器和地源侧变频水泵与所述总回水管连接，所述各管道电磁阀和温度传感器分别与所述供水干管和总供水管连接，所述控制器分别与所述流量传感器、地源侧变频水泵、管道电磁阀和温度传感器连接，用以根据所述流量传感器和温度传感器检测到的流量信号和温度信号，向所述地源侧变频水泵和管道电磁阀输出动作信号。2.根据权利要求1所述的适应运行周期内负荷变化的地源热管换热系统，其特征在于，所述室内水系统包括室内水路、负载侧变频水泵、流量传感器、若干管道电磁阀和若干温度传感器，所述室内水路通过室内水系统供水管和回水管与所述变频换热机组连接，所述室内水系统回水管与所述变频热泵机组负载侧进水口连接，所述室内水系统供水管与所述热泵机组负载侧出水口连接，所述负载侧变频水泵与所述室内水系统回水管连接，所述流量传感器与所述室内水系统供水管连接，所述各管道电磁阀和温度传感器分别与所述室内水系统的供水管和回水管连接。3.根据权利要求1所述的适应运行周期内负荷变化的地源热管换热系统，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟晓强，裴海涛，王前进，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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