太阳能地源热泵耦合系统稳定运行的监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于地源热栗领域，尤其涉及到地源热栗与太阳能耦合的系统集成的数据采集处理技术领域。
【背景技术】
[0002]地源热栗技术属可再生能源利用技术。由于地源热栗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。现行的地源热栗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，导致地源热栗的使用效率降低，以后就会出现使用地源热栗供暖或供热水的楼房不能达到预定温度。
[0003]近年来国内针对太阳能与地源热栗耦合系统的申请专利数量很多，对地源热栗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的土壤源热栗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，有助于地源热栗系统的运行。
[0004]然而没有发现太阳能地源热栗耦合系统稳定运行的监控系统。实用新型人认为太阳能地源热栗耦合系统与传统地源热栗系统相对比，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。
[0005]实用新型人同日申报的太阳能地源热栗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。具实用新型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。
【实用新型内容】
[0006]实用新型人在北方寒冷地区应用地源热栗及太阳能系统多年，优化设计并实践了这一系统集成技术。实用新型人以太阳能为主要能源，结合地源蓄能应用，利用热栗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。
[0007]同时更重要的是设计了太阳能地源热栗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栗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。
[0008]本实用新型是这样实现的，设计了一种太阳能地源热栗耦合系统稳定运行的监控系统，整个系统包括:
[0009]地源热栗机组、水箱、太阳能集热器、地埋管、水栗、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。
[0010]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。
[0011]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MXN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，最终实现系统的优化管理。
[0012]本实用新型的有益效果是: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:地源热栗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。因为在实际地源热栗系统工程中，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。
[0013]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栗耦合系统运行的关键。这项实用新型即改变了传统地源热栗系统的漏洞，同时从运行上使地源热栗系统进入数字化的管理时代。特别是在太阳能地源热栗耦合系统中，节能和自动化管理效果明显。
【附图说明】
[0014]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明
[0015]图1为本实用新型的原理框图。
[0016]图2为本实用新型地源热栗制冷模式时的原理图。
[0017]图3为本实用新型地埋管直接制冷模式时的原理图。
[0018]图4为本实用新型地源热栗无太阳能耦合供热模式时的原理图。
[0019]图5为本实用新型太阳能热栗供热模式的原理图。
[0020]图6为本实用新型太阳能/地源热栗耦合供热模式的原理图。
[0021 ]图7为本实用新型太阳能直接供热模式的原理图。
[0022]图8为本实用新型太阳能补偿地源热能模式的原理图。
[0023 ] 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0，16.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.低温水箱，33.高温水箱，34.太阳能集热器，35.地埋管，36.热栗机组，37.蒸发器，38.冷凝器。
【具体实施方式】
[0024]本实用新型的具体实施例如附图1-8所示，现对照图，具体说明如下:
[0025]一种太阳能地源热栗耦合系统稳定运行的监控系统，整个系统包括:
[0026]地源热栗机组、水箱、太阳能集热器、地埋管、水栗、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。
[0027]所述的取热端数据处理器与供热端数据处理器均为简单的温度读取、传输给监视器的数据处理器，同时还设定各采集器额定的温度参数，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，是常规的数据处理器。
[0028]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MXN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，最终实现系统的优化管理。
[0029]地源热栗机组36，水箱，太阳能集热器34、地埋管35、水栗、阀门、管路，水箱分为高温水箱33、低温水箱32两部分，地源热栗机组36包括蒸发器37、冷凝器38，其特征在于:地埋管35输出端管路通过阀门Q17接入到低温水箱32，低温水箱32设置管路通过阀门P16、水栗A24、水栗B25、阀门E5、阀门F6连接到热栗机组36，热栗机组36与建筑物之间的管路进水侧上设置阀门Al、阀门B2、水栗C26、水栗D27，与管路出水侧上设置阀门C3、阀门D4;冷凝器38的两端连接管路上设置阀门19;热栗机组36与地埋管35输入端的管路上设置阀门G7、阀门HS;地埋管35输出端与输入端连接的管路上分别设置阀门J10、阀门L12，地埋管35输出端与水栗B25之间的管路上设置阀门Kll;低温水箱32的一个出水管路通过阀门015、水栗H31与太阳能集热器34相连，回水管路通过阀门S19接入到低温水箱32，该回水管路还通过阀门U21、阀门W23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通过水栗G30、阀门V22设置有一个进水管；高温水箱33的出水口设置阀门R18连接到一个管路，该管路一侧设置阀门N14连接到水栗H31，另一侧连接到水栗E28、水栗F29，水栗F29的输出管路分为两个支管，一个支管连接到水栗D27、另一个支管通过阀门M13连接到设置阀门T20的管路上；
[0030]本系统通过阀门、水栗、热栗机组等机构的开启关闭实现七种模式运行，地源热栗制冷模