太陽能地源熱泵耦合系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地源熱栗領(lǐng)域，尤其涉及到地源熱栗與太陽能耦合系統(tǒng)集成的數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]地源熱栗技術(shù)屬可再生能源利用技術(shù)。由于地源熱栗是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源(通常小于400米深)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。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源，使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式?，F(xiàn)行的地源熱栗技術(shù)雖然能夠儲存大量的地?zé)崮苡枰匀藗兝?，但是在使用一到兩年后，地下的熱量損失加劇，導(dǎo)致地源熱栗的使用效率降低，以后就會出現(xiàn)使用地源熱栗供暖或供熱水的樓房不能達(dá)到預(yù)定溫度。
[0003]近年來國內(nèi)針對太陽能與地源熱栗耦合系統(tǒng)的申請專利數(shù)量很多，對地源熱栗地埋換熱管的換熱能力的監(jiān)測處理技術(shù)方面也有專利申請。專利號為299720096974.X的土壤源熱栗地埋管換熱器換熱能力的數(shù)字化測試裝置，對地下埋管換熱器進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集測試，有助于地源熱栗系統(tǒng)的運(yùn)行。
[0004]然而沒有發(fā)現(xiàn)太陽能地源熱栗耦合系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)。發(fā)明人認(rèn)為太陽能地源熱栗耦合系統(tǒng)與傳統(tǒng)地源熱栗系統(tǒng)相對比，提高效能的關(guān)鍵手段之一是監(jiān)控系統(tǒng)，它是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。
[0005]發(fā)明人同日申報(bào)的太陽能地源熱栗耦合系統(tǒng)從運(yùn)行結(jié)構(gòu)上看，由于地下埋管換熱是開放形式循環(huán)，減少了氣堵現(xiàn)象，但也很難保證整個換熱系統(tǒng)的均恒工作。所以監(jiān)控就顯示出在整體運(yùn)行中的必要性。具發(fā)明人經(jīng)過多個現(xiàn)場測試傳統(tǒng)的地埋管換熱器約有35%沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明人在北方寒冷地區(qū)應(yīng)用地源熱栗及太陽能系統(tǒng)多年，優(yōu)化設(shè)計(jì)并實(shí)踐了這一系統(tǒng)集成技術(shù)。發(fā)明人以太陽能為主要能源，結(jié)合地源蓄能應(yīng)用，利用熱栗技術(shù)實(shí)現(xiàn)一套系統(tǒng)七種運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)了兩種新能源系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合。在以供熱為主要需求的地區(qū)，節(jié)能效果明顯，無污染，是現(xiàn)代綠色建筑重要措施之一。
[0007]同時(shí)更重要的是設(shè)計(jì)了太陽能地源熱栗耦合系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠同時(shí)采集太陽能集熱器每組的溫度狀況和地埋管每組井換熱溫度變化工況，這些數(shù)據(jù)是太陽能地源熱栗系統(tǒng)工況的重要參數(shù)，這些參數(shù)決定了系統(tǒng)是否具有可持續(xù)性，是否是節(jié)能的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)也是調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的依據(jù)。
[0008]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)了一種太陽能地源熱栗耦合系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)，整個系統(tǒng)包括:
[0009]地源熱栗機(jī)組、水箱、太陽能集熱器、地埋管、水栗、閥門、管路、供熱管網(wǎng)、供熱用戶，還包括太陽能溫度數(shù)據(jù)采集器、地埋管溫度數(shù)據(jù)采集器、供熱管網(wǎng)樓門溫度數(shù)據(jù)采集器、供熱住戶溫度數(shù)據(jù)采集器、取熱端數(shù)據(jù)處理器、供熱端數(shù)據(jù)處理器、監(jiān)視器；太陽能溫度數(shù)據(jù)采集器設(shè)置在每組太陽能集熱器出水管上，地埋管溫度數(shù)據(jù)采集器設(shè)置在每組地埋管出水管上，供熱管網(wǎng)樓門溫度數(shù)據(jù)采集器設(shè)置在每棟建筑供回水管路上，供熱住戶溫度數(shù)據(jù)采集器設(shè)置在每戶的供回水管路上；若干組太陽能溫度數(shù)據(jù)采集器、地埋管溫度數(shù)據(jù)采集器匯集連接到取熱端數(shù)據(jù)處理器，再連接到監(jiān)視器；若干組供熱管網(wǎng)樓門溫度數(shù)據(jù)采集器、供熱住戶溫度數(shù)據(jù)采集器匯集連接到供熱端數(shù)據(jù)處理器，再連接到監(jiān)視器；監(jiān)視器內(nèi)設(shè)報(bào)警模塊。
[0010]所述的取熱端數(shù)據(jù)處理器與供熱端數(shù)據(jù)處理器均為溫度讀取、傳輸給監(jiān)視器的數(shù)據(jù)處理器，是常規(guī)的數(shù)據(jù)處理器。同時(shí)各采集器還設(shè)定額定的溫度參數(shù)，通過對比將非正常的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)傳輸給監(jiān)視器并進(jìn)行報(bào)警顯示。還可以存儲記錄一個階段的采集數(shù)據(jù)，以供分析太陽能集熱器、地源熱栗的集熱能力，并未今后的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)運(yùn)用，提供智能換管理方案的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0011]地埋管數(shù)據(jù)采集分區(qū)布置，其中每個區(qū)由Μ個豎直地埋管換熱井組成，每個換熱井都在出水端設(shè)一溫度數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，一個分區(qū)設(shè)一地埋管溫度數(shù)據(jù)采集器，一個工程設(shè)有Ν個分區(qū)，整個工程就要設(shè)ΜΧΝ個探頭組成地埋管數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)。太陽能集熱器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也是一樣，對每組太陽能集熱器都設(shè)太陽能溫度數(shù)據(jù)采集器，然后匯集到取熱端數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并在監(jiān)視器上顯示，一旦監(jiān)控的數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題，可以及時(shí)報(bào)警人工處理，使整個系統(tǒng)始終處于良好狀態(tài)運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化管理。
[0012]該系統(tǒng)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了針對豎直地埋管換熱器進(jìn)行全時(shí)在線監(jiān)控，同時(shí)對每一組太陽能集熱器實(shí)時(shí)監(jiān)控。其作用就是:地源熱栗系統(tǒng)地埋管換熱能力最大化；太陽能集熱器集熱能力合理化。因?yàn)樵趯?shí)際地源熱栗系統(tǒng)工程中，通常的地埋管換熱器由于設(shè)計(jì)和施工等原因不可避免的要產(chǎn)生實(shí)際運(yùn)行達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，比如某個地埋管出現(xiàn)氣堵、漏水等情況，因此監(jiān)控并調(diào)整系統(tǒng)每一個地埋管換熱器的工作狀態(tài)是非常必要的，所以監(jiān)控工作，特別是全時(shí)監(jiān)控是重要方法，經(jīng)實(shí)際使用驗(yàn)證，可提高效能達(dá)25%以上。
[0013]太陽能集熱器的監(jiān)控目的在于合理化，當(dāng)然均衡工作也是非常必要的。因?yàn)樘柲芗療崞麟x散性很大，為使太陽能集熱器工作效能最佳，我們應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)動態(tài)指標(biāo)，推算出最合理的工作模式。所以說監(jiān)控系統(tǒng)是太陽能地源熱栗耦合系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:這項(xiàng)技術(shù)即改變了傳統(tǒng)地源熱栗系統(tǒng)的漏洞，同時(shí)從運(yùn)行上使地源熱栗系統(tǒng)進(jìn)入數(shù)字化的管理時(shí)代。特別是在太陽能地源熱栗耦合系統(tǒng)中，節(jié)能和自動化管理效果明顯。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明
[0016]圖1為本發(fā)明的原理框圖。
[0017]圖2為本發(fā)明地源熱栗制冷模式時(shí)的原理圖。
[0018]圖3為本發(fā)明地埋管直接制冷模式時(shí)的原理圖。
[0019]圖4為本發(fā)明地源熱栗無太陽能耦合供熱模式時(shí)的原理圖。
[0020]圖5為本發(fā)明太陽能熱栗供熱模式的原理圖。
[0021]圖6為本發(fā)明太陽能/地源熱栗耦合供熱模式的原理圖。
[0022]圖7為本發(fā)明太陽能直接供熱模式的原理圖。
[0023]圖8為本發(fā)明太陽能補(bǔ)償?shù)卦礋崮苣Ｊ降脑韴D。
[0024]圖中:1.閥門A, 2.閥門B，3.閥門C，4.閥門D，5.閥門E，6.閥門F，7.閥門G，8.閥門H，9.閥門I，10.閥門J，11.閥門K，12.閥門L，13.閥門M，14.閥門N，15.閥門0，16.閥門P，17.閥門Q，18.閥門R，19.閥門S，20.閥門T，21.閥門U，22.閥門V，23.閥門W，24.水栗A，25.水栗B，26.水栗C，27.水栗D，28.水栗E，29.水栗F，30.水栗G，31.水栗H，32.低溫水箱，33.高溫水箱，34.太陽能集熱器，35.地埋管，36.熱栗機(jī)組，37.蒸發(fā)器，38.冷凝器。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明的具體實(shí)施例如附圖1-8所示，現(xiàn)對照圖，具體說明如下:
[0026]一種太陽能地源熱栗耦合系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)，整個系統(tǒng)包括:
[0027]地源熱栗機(jī)組、水箱、太陽能集熱器、地埋管、水栗、閥門、管路、供熱管網(wǎng)、供熱用戶，還包括太陽能溫度數(shù)據(jù)采集器、地埋管溫度數(shù)據(jù)采集器、供熱管網(wǎng)樓門溫度數(shù)據(jù)采集器、供熱住戶溫度數(shù)據(jù)采集器、取熱端數(shù)據(jù)處理器、供熱端數(shù)據(jù)處理器、監(jiān)視器；太陽能溫度數(shù)據(jù)采集器設(shè)置在每組太陽能集熱器出水管上，地埋管溫度數(shù)據(jù)采集器設(shè)置在每組地埋管出水管上，供熱管網(wǎng)樓門溫度數(shù)據(jù)采集器設(shè)置在每棟建筑供回水管路上，供熱住戶溫度數(shù)據(jù)采集器設(shè)置在每戶的供回水管路上；若干組太陽能溫度數(shù)據(jù)采集器、地埋管溫度數(shù)據(jù)采集器匯集連接到取熱端數(shù)據(jù)處理器，再連接到監(jiān)視器；若干組供熱管網(wǎng)樓門溫度數(shù)據(jù)采集器、供熱住戶溫度數(shù)據(jù)采集器匯集連接到供熱端數(shù)據(jù)處理器，再連接到監(jiān)視器；監(jiān)視器內(nèi)設(shè)報(bào)警模塊。
[0028]所述的取熱端數(shù)據(jù)處理器與供熱端數(shù)據(jù)處理器均為簡單的溫度讀取、傳輸給監(jiān)視器的數(shù)據(jù)處理器，同時(shí)還設(shè)定各采集器額定的溫度參數(shù)，通過對比將非正常的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)傳輸給監(jiān)視器并進(jìn)行報(bào)警顯示，是常規(guī)的數(shù)據(jù)處理器。
[0029]地埋管數(shù)據(jù)采集分區(qū)布置，其中每個區(qū)由Μ個豎直地埋管換熱井組成，每個換熱井都在出水端設(shè)一溫度數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，一個分區(qū)設(shè)一地埋管溫度數(shù)據(jù)采集器，一個工程設(shè)有Ν個分區(qū)，整個工程就要設(shè)ΜΧΝ個探頭組成地埋管數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)。太陽能集熱器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也是一樣，對每組太陽能集熱器都設(shè)太陽能溫度數(shù)據(jù)采集器，然后匯集到取熱端數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并在監(jiān)視器上顯示，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化管理。
[0030]地源熱栗機(jī)組36，水箱，太陽能集熱器34、地埋管35、水栗、閥門、管路，水箱分為高溫水箱33、低溫水箱32兩部分，地源熱栗機(jī)組36包括蒸發(fā)器37、冷凝器38，其特征在于:地埋管35輸出端管路通過閥門Q17接入到低溫水箱32，低溫水箱32設(shè)置管路通過閥