用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统，包括地源热泵单元、水冷螺杆单元、冷却塔单元、负载泵、冷却塔泵和源水泵，及地源热泵温度传感器、水冷螺杆温度传感器、冷却塔温度传感器、室外温度传感器、地温传感器、地源热泵流量传感器、水冷螺杆流量传感器、冷却塔流量传感器；采集控制单元，用于采集各传感器所采集的数据信息，并根据所采集的数据进行相应的控制判断；根据判断结果对负载侧水管路控制阀和源水侧水管路控制阀进行相应控制。采集控制单元通过控制阀对所采集数据做出相应回应，由此实现冷却塔辅助散热复合式地源热泵系统的高效管理，提高运行效率，降低运行能耗，特别适合江浙一带夏热冬冷地区的环境，保证经济性。
【专利说明】用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种冷却塔辅助散热复合式地源热泵的控制技术，尤其是一种用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统。
【背景技术】
[0002]在地源热泵的应用和研究过程中，人们逐渐发现:地源热泵具有其适用的最佳地域范围，即冷热负荷相当的建筑所在地区。而对于其他类型的地理环境和气候条件，一旦应用不当，地源热泵的优势不仅得不到很好的发挥，而且很可能适得其反，甚至于消耗更多的能量。因此，复合式地源热泵应运而生。
[0003]例如，在我国南方以夏季空调为主的地区，建筑物夏季的总冷负荷远远大于冬季的总热负荷，如果采用地源热泵冬夏兼用，就会导致系统夏天向土壤中排放的热量远大于冬天从土壤中提取的热量，长年累月就会导致地埋管周围土壤温度的持续升高，由此使地源热泵系统地埋管进水温度上升，机组效率下降，能耗增加。此外，在经济性方面，如果在冷负荷远大于热负荷的建筑内采用单一型的土壤源热泵进行制冷供热，由于要满足夏季较大的冷负荷，势必要根据冷负荷来确定地下埋管的长度，这不仅会造成冬季埋管的容量过大，而且会加大地埋管的配置，极大地增加系统的初投资，影响系统的经济性。因此，为了提高地源热泵系统的运行效率和经济性，在江浙一带夏热冬冷地区，则需要有更好地辅助冷却系统的介入，如冷却塔辅助散热系统，同时还要研究如何完善系统，从而对所介入的系统进行合理高效的效能控制。
[0004]所谓冷却塔辅助散热复合式地源热泵，是指地源热泵(地埋管换热器)加上冷却塔辅助散热的热泵系统。将地埋管地源热泵与冷却塔相结合，能够弥补单独采用地源热泵在某些地区应用上的缺陷，使其优越的性能得到更好的发挥。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种设计合理，可以对冷却塔等设备进行实时监控，同时根据监控所得数据进行实时操作的用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统，包括地源热泵单元、水冷螺杆单元、冷却塔单元、负载泵、冷却塔泵和源水泵，还包括有:
[0007]地源热泵温度传感器，用于监测地源热泵单元中供回水的温度，并产生相应的地源热泵温度数据；
[0008]水冷螺杆温度传感器，用于监测水冷螺杆单元中供回水的温度，并产生相应的水冷螺杆温度数据；
[0009]冷却塔温度传感器，用于监测冷却塔单元中供回水的温度，并产生相应的冷却塔温度数据；
[0010]室外温度传感器，用于监测室外的温度，并产生相应的室外温度数据；
[0011]地温传感器，用于监测地下场的温度，并产生相应的地温数据；
[0012]地源热泵流量传感器，用于监测地源热泵单元的流量，并产生相应的地源热泵流量数据；
[0013]水冷螺杆流量传感器，用于监测水冷螺杆单元的流量，并产生相应的水冷螺杆流量数据；
[0014]冷却塔流量传感器，用于监测冷却塔单元的流量，并产生相应的冷却塔流量数据；
[0015]采集控制单元，用于采集地源热泵温度数据、水冷螺杆温度数据、冷却塔温度数据、室外温度数据、地温数据、地源热泵流量数据、水冷螺杆流量数据和冷却塔流量数据，并根据所采集的数据进行相应的控制判断；
[0016]负载侧水管路控制阀，受控于采集控制单元；
[0017]冷却塔水管路控制阀，受控于采集控制单元；
[0018]源水侧水管路控制阀，受控于采集控制单元。
[0019]进一步设置为:所述用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统还包括有总电量表，用于监控地源热泵单元、水冷螺杆单元、冷却塔单元、负载泵、冷却塔泵和源水泵全部的耗电总量，并产生相应的总电量数据；所述总电量数据由采集控制单元进行采集，采集控制单元根据所采集的数据进行相应的控制判断。该总电流表被安装于电路输入端的起始端，从而便于监测所有用电单元的耗电总量。采集控制单元所做的控制判断是根据所采集的数据，并对数据进行分析(该分析可以通过人工实现)，通过采集控制单元内的电路模块对地源热泵主机、水冷螺杆机组、冷却塔、各泵以及控制阀等部件做出相应的控制。
[0020]进一步设置为:所述用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统还包括有:负载压力传感器，用于监测负载侧水管路的压力，并产生相应的负载压力数据；源水压力传感器，用于监测源水侧水管路的压力，并产生相应的源水压力数据；所述负载压力数据和源水压力数据由采集控制单元进行采集，采集控制单元根据所采集的数据进行相应的控制判断。采集控制单元所做的控制判断是根据工作人员的人工操作，通过采集控制单元内的电路模块对各泵和控制阀等部件做出相应的控制。
[0021]进一步设置为:所述用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统还包括有:负载泵变频节能仪，串接于负载泵和采集控制单元，且受控于采集控制单元；冷却塔泵变频节能仪，串接于冷却塔泵和采集控制单元，且受控于采集控制单元；源水泵变频节能仪，串接于源水泵和采集控制单元，且受控于采集控制单元。
[0022]进一步设置为:所述用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统还包括有:储备单元，用于储备所采集的数据、及采集控制单元控制判断后的数据；显示单元，用于显示所采集的数据、及采集控制单元控制判断后的数据。
[0023]本实用新型的有益效果是:各个单元和部件间的连接均通过有线或无线的形式进行数据收集和传递，通过各温度传感器、流量传感器以及压力传感器工作，将各单元、部件或位置处所对应的温度、流量和压力数据进行采集，并汇总给采集控制单元，而位于采集控制单元处的工作人员则根据所采集到的相应数据进行计算判断，而后通过控制地源热泵主机、水冷螺杆主机、负载泵、冷却塔泵、源水泵、负载侧水管路控制阀、冷却塔水管路控制阀以及源水水管路控制阀，实现冷却塔辅助散热复合式地源热泵系统的高效管理，提高整套系统的运行效率，降低运行能耗，特别是适合江浙一带夏热冬冷地区的环境，保证江浙一带使用的经济性。当然，采集控制单元除了可以由工人现场操作外，可以实现远程操作和自动化控制，从而大大降低工人的劳动强度和劳动成本，为企业节省成本，提高企业的效益。其中，负载侧水管路控制阀、冷却塔侧水管路控制阀和源水侧水管路控制阀分别安装于负载侧水管路、冷却塔侧水管路以及源水侧水管路上。控制阀为电动调节阀，可以通过调节电动阀的开度，调节管路水流量，达到供给的能量与需求量平衡的优化控制。同时此阀还可以控制系统管路的通断。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型实施例的控制框图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型作进一步描述:
[0026]如图1所示，本实施例包括地源热泵单元1、水冷螺杆单元2、冷却塔单元3、负载泵4、冷却塔泵5、源水泵6、采集控制单元7、及相应的温度传感器8、流量传感器9和控制阀10。温度传感器8包括用于监测地源热泵单元1中供回水温度的地源热泵温度传感器，该地源热泵温度传感器将根据所采集的信息产生相应的地源热泵温度数据；用于监测水冷螺杆单元2中供回水温度的水冷螺杆温度传感器，该水冷螺杆温度传感器将根据所采集的信息产生相应的水冷螺杆温度数据；用于监测冷却塔单元3中供回水温度的冷却塔温度传感器，该冷却塔温度传感器将根据所采集的信息产生相应的冷却塔温度数据；用于监测室外温度的室外温度传感器17，该室外温度传感器17将根据所采集的信息产生相应的室外温度数据；用于监测地下场温度的地温传感器18，该地温传感器18将根据所采集的信息产生相应的地温数据。流量传感器9包括用于监测地源热泵单元1中流量的地源热泵流量传感器，该地源热泵流量传感器将根据所采集的信息产生相应的地源热泵流量数据；用于监测水冷螺杆单元2流量的水冷螺杆流量传感器，该水冷螺杆流量传感器将根据所采集的信息产生相应的水冷螺杆流量数据；用于监测冷却塔单元3流量的冷却塔流量传感器，该冷却塔流量传感器将根据所采集的信息产生相应的冷却塔流量数据。控制阀10包括受控于采集控制单元7的负载侧水管路控制阀、冷却塔水管路控制阀和冷却塔水管路控制阀。为了便于管理控制，各控制阀统一安装于阀门控制箱13内。采集控制单元7通过网络连接器71与各单元、传感器和变频节能仪进行数据连接和交换。其中，地源热泵温度数据、水冷螺杆温度数据、冷却塔温度数据、室外温度数据、地温数据、地源热泵流量数据、水冷螺杆流量数据和冷却塔流量数据采集后统一汇总至采集控制单元7，而后采集控制单元7根据所采集的数据进行相应的控制判断，并对负载侧水管路控制阀、冷却塔水管路控制阀和冷却塔水管路控制阀进行相应控制操作。
[0027]本实施例中还包括有总电量表11、及相应的压力传感器12和变频节能仪。总电量表11用于监控地源热泵单元1、水冷螺杆单元2、冷却塔单元3、负载泵4、冷却塔泵5和源水泵6全部的耗电总量，并产生相应的总电量数据，其中总电量数据由采集控制单元7进行采集，通过采集控制单元7，并结合所采集的数据进行相应的控制操作。压力传感器12包括负载压力传感器和源水压力传感器，负载压力传感器用于监测负载侧水管路控制阀的压力，并产生相应的负载压力数据；源水压力传感器用于监测源水侧水管路控制阀的压力，并产生相应的源水压力数据。其中，负载压力数据和源水压力数据由采集控制单元7进行采集，采集控制单元7根据所采集的数据进行相应的控制判断。变频节能仪包括负载泵变频节能仪14、冷却塔泵变频节能仪15和源水泵变频节能仪16，负载泵变频节能仪14串接于负载泵4和采集控制单元7，且受控于采集控制单元7 ;冷却塔泵变频节能仪15串接于冷却塔泵5和采集控制单元7，且受控于采集控制单元7 ;源水泵变频节能仪16串接于源水泵6和采集控制单元7，且受控于采集控制单元7。
[0028]为了保证系统运行的智能化，更符合当今社会的需要，则本实用新型还包括储备单元和显示单元。储备单元用于储备所采集的数据、及采集控制单元7控制判断后的数据；显示单元用于显示所采集的数据、及采集控制单元7控制判断后的数据。
[0029]本实用新型中，地源热泵单元1和水冷螺杆单元2的数据采集以及智能控制系统，配合远程智能操作平台，达到实时数据采集分析，监测系统能耗，科学管理智能控制系统中各单元、水泵等设备运行和系统的运行策略的作用。安装于设备机房内的控制阀10、变频节能仪以及总电量表11等全部具有独立控制功能，与机房内配电箱及温度、流量等传感器等进行连接和通讯。通过0PC协议(OLE for Process Control,用于过程控制的OLE)解析，与各控制柜进行通讯，所有的连锁及协调动作均自动在控制器内完成。在系统实行自动控制、远程及现场这三种方式，实现对地源热泵主机、循环水泵、冷却塔及相关阀门的智能控制，并与远程设立的监控系统实现互相通讯。
[0030]控制系统预留与BAS 系统(Broadband Access Server/Broadband Remote AccessServer,宽带接入服务器)的开放式通讯接口，并可以集成到BAS系统，BAS系统再通过0PC技术完成对整个机房的远程监控。通过机房内安装的温度传感器8、流量传感器9等控制仪表对数据进行采集，向BAS系统提供如下实时数据:冷冻水供回水温度、冷冻水流量；地埋管侧供回水温度、水流量；各单元运行参数、报警信息；各泵的运行状态、故障报警、运行频率；冷却塔的供回水温度、流量、冷却塔风机的运行频率等。同时对于地埋管换热器，可通过地温传感器18采集地温场温度。本实用新型不仅实现地埋管地源热泵系统的高效管理，而且提高整套系统的运行效率，降低运行能耗，特别是适合江浙一带夏热冬冷地区的环境，保证江浙一带使用的经济性。
[0031]本实用新型特别具有以下优点:1、可对地源热泵单元1、各泵、冷却塔单元3等进行智能控制。智能控制内容包括运行/停止，手动/自动。正常/故障，运行频率等，实现地源热泵单元1、各泵、冷却塔单元3等设备运行的实时显示和运行记录。2、设备轮循控制:根据地源热泵单元1、负载泵4、冷却塔5、源水泵6的运行状况，累计运行时间、负载状况等。将地源热泵单元1、各泵、冷却塔单元3及相关阀门进行自动编组，轮换使用，延长各个设备的使用寿命。对于冷却塔复合式地源热泵系统，在主机轮换使用的同时，需要监测地温场的变化规律，防止热堆积的出现。3、
[0032]机组联锁控制:根据各系统运行模式制订运行顺序。4、控制系统建立程序智能控制模式、单机联动控制模式、系统设备群控控制模式等多种控制模式，满足用户在不同场合实现智能控制。系统实现多层级控制，普通级、操作员级、管理员级和工程师级，确保系统的安全性。5、控制系统对负载水侧、地源水侧进行温度、流量等方面进行保护；确保地源热泵系统安全运行。实现地源热泵单元1、各泵、冷却塔单元3等所有受控设备的故障报警监视。
【权利要求】
1.一种用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统，包括地源热泵单元、水冷螺杆单元、冷却塔单元、负载泵、冷却塔泵和源水泵，其特征是，还包括有: 地源热泵温度传感器，用于监测地源热泵单元中供回水的温度，并产生相应的地源热泵温度数据； 水冷螺杆温度传感器，用于监测水冷螺杆单元中供回水的温度，并产生相应的水冷螺杆温度数据； 冷却塔温度传感器，用于监测冷却塔单元中供回水的温度，并产生相应的冷却塔温度数据； 室外温度传感器，用于监测室外的温度，并产生相应的室外温度数据； 地温传感器，用于监测地下场的温度，并产生相应的地温数据； 地源热泵流量传感器，用于监测地源热泵单元的流量，并产生相应的地源热泵流量数据； 水冷螺杆流量传感器，用于监测水冷螺杆单元的流量，并产生相应的水冷螺杆流量数据； 冷却塔流量传感器，用于监测冷却塔单元的流量，并产生相应的冷却塔流量数据；采集控制单元，用于采集地源热泵温度数据、水冷螺杆温度数据、冷却塔温度数据、室外温度数据、地温数据、地源热泵流量数据、水冷螺杆流量数据和冷却塔流量数据，并根据所采集的数据进行相应的控制判断； 负载侧水管路控制阀，受控于采集控制单元； 冷却塔水管路控制阀，受控于采集控制单元； 源水侧水管路控制阀，受控于采集控制单元。
2.根据权利要求1所述的用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统，其特征是，还包括有总电量表，用于监控地源热泵单元、水冷螺杆单元、冷却塔单元、负载泵、冷却塔泵和源水泵全部的耗电总量，并产生相应的总电量数据；所述总电量数据由采集控制单元进行采集，采集控制单元根据所采集的数据进行相应的控制判断。
3.根据权利要求1所述的用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统，其特征是，还包括有: 负载压力传感器，用于监测负载侧水管路的压力，并产生相应的负载压力数据； 源水压力传感器，用于监测源水侧水管路的压力，并产生相应的源水压力数据； 所述负载压力数据和源水压力数据由采集控制单元进行采集，采集控制单元根据所采集的数据进行相应的控制判断。
4.根据权利要求1所述的用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统，其特征是，还包括有: 负载泵变频节能仪，串接于负载泵和采集控制单元，且受控于采集控制单元； 冷却塔泵变频节能仪，串接于冷却塔泵和采集控制单元，且受控于采集控制单元； 源水泵变频节能仪，串接于源水泵和采集控制单元，且受控于采集控制单元。
5.根据权利要求1所述的用于冷却塔辅助散热复合式地源热泵数据采集的控制系统，其特征是，还包括有: 储备单元，用于储备所采集的数据、及采集控制单元控制判断后的数据；显示单元，用于显示所采集的数据、及采集控制单元控制判断后的数据。
【文档编号】F25B49/00GK204043138SQ201420408565
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】佟娜娜 申请人:浙江省工程物探勘察院