一种高温地源热泵供暖机房的联动系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高温地源热泵供暖机房的联动系统，包括多台并联的热泵主机、室外地埋管、地源侧循环泵组、高位膨胀水箱、蓄水槽、补水槽、补水泵组、定压膨胀罐和供热管网循环泵组。热泵主机与外网供水管并联；室外地埋管通过一根热泵进管和热泵出管与热泵主机并联，热泵进管上设置所述地源侧循环泵组；高位膨胀水箱的箱壁上设有高、低水位传感器；蓄水槽的箱壁上设有液位指示器和低位传感器；补水槽的底部连接一根补水管；定压膨胀罐通过一根供热管与供热管网循环泵组的进口端连接；供热管网循环泵组的进口端连接外网回水管，供热管网循环泵组的出口端通过用户侧回水管与热泵主机并联。
【专利说明】 一种高温地源热泵供暖机房的联动系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高温地源热泵供暖机房的联动系统。
【背景技术】
[0002]由于集中供热或区域供热供热面积大，热负荷也很大，如果使用地源热泵机组替代原有锅炉热源系统，需要较大数量的并联热泵主机，及配套的相关机房附属设备，如水泵、定压补水设施等。现有的使用高温地源热泵进行大规模集中供暖的机房联动技术还没有现成的经验，但一个运行良好的集中供暖用地源热泵机房应具有下列特点:
[0003]I)满足用户室温合格率标准，即供暖期间需满足我国民用建筑设计室温标准18 0C ；
[0004]2)供热系统的定压运行，由于供热系统如果变压运行，在超过静压线上限时，会造成系统超压，使底层散热器破裂，在低于静压线下限时，会造成系统亏水顶层散热器倒空，影响供热效果；
[0005]3)按需供热，由于用户的热负荷不断发生变化，需要热源提供的热量也要求发生变化，否则过热开窗或欠热穿衣都不符合集中供热的运行要求；
[0006]4)较高的水输送系数，单位水泵功率输送的热量越高越高，水泵越省电；
[0007]5)连续供热和间隙调节运行，能够在设计外温下连续运行，在高于设计外温时间隙运行；
[0008]6)能够自动检测系统参数、自动识别系统参数、自动报警，供热系统是一个相对复杂的系统，水力工况和热力工况变化复杂，特别是多台并联运行的地源热泵主机系统，水力工况更加复杂。
[0009]因此一个建立在人工调节基础上的计算机监控系统对地源热泵集中供热的安全运行和节能运行有着重要的意义。
实用新型内容
[0010]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种高温地源热泵供暖机房的联动系统，它能对运行设备进行水力工况和热力工况的监控，并对影响系统安全运行的设备进行自动控制，对影响系统能效运行的设备进行监管并辅以人工管理的手段。
[0011]本实用新型的目的是这样实现的:一种高温地源热泵供暖机房的联动系统，包括多台并联的热泵主机、室外地埋管、地源侧循环泵组、高位膨胀水箱、蓄水槽、补水槽、补水泵组、定压膨胀罐和供热管网循环泵组，其中，
[0012]所述热泵主机与外网供水管并联；
[0013]所述室外地埋管通过一根热泵进管和热泵出管与所述热泵主机并联，所述热泵进管上设置所述地源侧循环泵组；
[0014]所述高位膨胀水箱的箱壁上设有高、低水位传感器，该高位膨胀水箱的进水管与一根加注管的一端连接，该加注管通过一个止回阀与所述地源侧循环泵组的进口端连接；该高位膨胀水箱的底部连接一根膨胀管，该膨胀管通过一单向阀也与所述地源侧循环泵组的进口端连接；
[0015]所述蓄水槽的箱壁上设有液位指示器和低位传感器，该蓄水槽的下部箱壁上连接一根增压水管，该增压水管通过一增压泵和单向阀与所述加注管的一端连接，该蓄水槽上还连接一根与所述地源侧循环泵组的出口端连接的放水管，该放水管上设置一放水单向阀；
[0016]所述补水槽的底部连接一根补水管，该补水管上通过所述补水泵组与所述定压膨胀罐连接，该补水槽上还连接一根泄水管，该泄水管通过一泄水阀与所述定压膨胀罐连接;
[0017]所述定压膨胀罐通过一根供热管与所述供热管网循环泵组的进口端连接；
[0018]所述供热管网循环泵组的进口端连接外网回水管，该供热管网循环泵组的出口端通过用户侧回水管与所述热泵主机并联。
[0019]上述的高温地源热泵供暖机房的联动系统，其中，所述供热管网循环泵组的进口端通过一除污器连接所述外网回水管，该供热管网循环泵组上还并联一个旁通过滤器。
[0020]上述的高温地源热泵供暖机房的联动系统，其中，所述泄水阀上还并联一个安全阀。
[0021]上述的高温地源热泵供暖机房的联动系统，其中，所述蓄水槽通过一单向阀与市政供水管连接，所述补水槽通过一流量传感器和单向阀与市政供水管连接。
[0022]上述的高温地源热泵供暖机房的联动系统，其中，所述外网供水管和外网回水管之间还连接一个旁通电磁阀。
[0023]上述的高温地源热泵供暖机房的联动系统，其中，所述外网供水管、外网回水管、热泵进管、热泵出管、用户侧回水管上分别设置一温度传感器，所述外网供水管、外网回水管、热泵出管和供热管上分别设置一压力传感器，所述外网供水管和热泵进管分别设置一流量传感器。
[0024]本实用新型的高温地源热泵供暖机房的联动系统具有以下特点:
[0025]1.能依据外网总管的回水温度自动调整多台并联运行的高温地源热泵机组的运行台数，并能依据每台地源热泵的运行时间自动判断减载或加载机组的对象，实现连续运行与间隙调整运行的功能；
[0026]2.能根据室外温度，依据预先编制的室外温度-水温运行曲线或室外温度-水温运行区段自动调整高温地源热泵的回水温度设定，实现供热运行的质调节；
[0027]3.能依据预先设置的供热管网静压线，自动调整供热管网静压，确保供热运行为定压运行，防止外网设备破裂或高层散热器倒空，影响采暖效果；
[0028]4.能依据供热管网总管的流量监测设备，人工调整供热管网循环水泵的变频量或水泵运行数量，确保最大化的水泵输送系数，实现供热运行的量调节；
[0029]5.能自动管理运行地埋管高位膨胀水箱的定压补水系统，监测地埋管是否有泄漏；
[0030]6.能自动保存或打印当天供热运行阶段的水力工况参数和热力工况参数，如供热管网的供回水压力、静压变化曲线、循环流量和补水量、地源侧的供回水压力、循环流量、供热管网的供回水温度变化曲线、外温变化曲线、地源侧供回水温度变化曲线等；[0031]7.能对影响系统或设备安全运行的水力工况参数进行及时的预判和报警，如供热管网超压报警、供热管网变压运行报警、供热管网流量过低报警、地埋管超压报警、地埋管流量过低报警、水泵过载报警等。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本实用新型的高温地源热泵供暖机房的联动系统的结构原理图。
【具体实施方式】
[0033]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0034]请参阅图1，本实用新型的一种高温地源热泵供暖机房的联动系统，包括高温地源热泵主机1、室外地埋管7、地源侧循环泵组2、高位膨胀水箱19、蓄水槽16、补水槽14、补水泵组12、定压膨胀罐9和供热管网循环泵组4，其中:
[0035]热泵主机I与外网供水管并联，该外网供水管设有温度传感器25、压力传感器23和流量传感器24 ；
[0036]室外地埋管7通过一根热泵进管和热泵出管与热泵主机I并联，热泵进管上设置地源侧循环泵组2 ;热泵进管设有温度传感器30和流量传感器32，热泵出管上设有温度传感器27和压力传感器29 ；
[0037]高位膨胀水箱19的箱壁上设有高、低水位传感器18、17，该高位膨胀水箱19的进水管与一根加注管的一端连接，该加注管通过一个止回阀与地源侧循环泵组2的进口端连接；该高位膨胀水箱19的底部连接一根膨胀管，该膨胀管通过一单向阀也与地源侧循环泵组2的进口端连接；
[0038]蓄水槽16的箱壁上设有液位指示器和低位传感器20，该蓄水槽16通过一单向阀与市政供水管连接，该蓄水槽16的下部箱壁上连接一根增压水管，该增压水管通过一增压泵15和单向阀与加注管的一端连接，该蓄水槽16上还连接一根与地源侧循环泵组2的出口端连接的放水管，该放水管上设置一放水单向阀；
[0039]补水槽14通过一流量传感器13和单向阀与市政供水管连接，该补水槽14的底部连接一根补水管，该补水管上通过补水泵组12与定压膨胀罐9连接，该补水槽14上还连接一根泄水管，该泄水管通过一泄水阀10与定压膨胀罐9连接；泄水阀10上还并联一个安全阀11 ;
[0040]定压膨胀罐9通过一根供热管与供热管网循环泵组4的进口端连接；该供热管上设有一压力传感器21 ；
[0041]供热管网循环泵组4的进口端通过一除污器6连接外网回水管，该供热管网循环泵组4的出口端通过用户侧回水管与热泵主机I并联，外网回水管上设置压力传感器31和温度传感器22 ;用户侧回水管上设置一温度传感器26 ;该供热管网循环泵组4上还并联一个旁通过滤器8 ；
[0042]外网回水管和外网供水管之间还连接一个旁通电磁阀5。
[0043]本实用新型的一种高温地源热泵供暖机房的联动系统，其主要功能如下:
[0044]1.热泵主机I为多台并联运行，并联数量从几台到几十台不等，当并联数量超过12台时，可分组。如在回水温度控制模式时，热泵出管上的温度传感器27发出的供热回水温度信号和人工输入的设定值或外温-温度曲线自动设定的设定值比较，系统再依据每台热泵主机或组群的运行时间决定加减载数量和加减载对象。
[0045]2.热力工况运行参数:
[0046]A.外网供水管上的温度传感器25采集外网供水温度，当外网供水温度超出预先编制的外温-供水温度或预先设定的最高供水温度时，系统将发出警告信号，需人工查明原因；
[0047]B.外网回水管上的温度传感器22采集外网回水温度，当外网供水温度超出预先编制的外温-供水温度或预先设定的最低供水温度时，系统将发出警告信号，需人工查明原因；
[0048]C.用户侧回水管上的温度传感器26采集热泵机组的用户侧回水温度，系统依据此信号并根据预先编制的外温-回水温度曲线或人工设定的回水温度控制并联运行的热泵主机I的启停；
[0049]D.室外温度计28采集室外温度，系统依据接受的室外温度信号和预先设定的室外温度-回水温度曲线，自动判定热泵主机I的启停；
[0050]E.热泵进管上的温度传感器30采集热源侧进热泵机组的温度；
[0051]F.地埋管温度传感器33?36采集不同地埋管深度的土壤温度；
[0052]G.热泵出管上的温度传感器27采集热泵机组进热源侧温度，系统依据人工设定的热源侧循环液的冻点的温度，发出防冻预警信号。
[0053]3.水力工况运行参数:
[0054]A.供热管上的压力传感器21采集供热管网的静水压力，系统依据预先设定的供热管网静水压力的允许范围，对泄水阀10和热水管网的补水泵组12进行管理，即供热管网的静水压力大于设定值+上偏差时，泄水阀10打开，直至供热管网的静水压力等于设定值时关闭，如供热管网的静水压力小于设定值-偏差时，补水泵组12启动，直至供热管网的静水压力等于设定值关闭；
[0055]B.外网供水管上的压力传感器23采集外网供水压力，作为供热管网循环泵4的流量调节依据或旁通电动阀5的调节依据，当地外网供水压力超过设定压力时，系统发出外网供水超压警示；
[0056]C.外网回水管上的压力传感器31采集外网回水压力，作为供热管网循环泵组4的变频依据，并当外网回水压力低于设定压力时，系统发出外网回水低压警示；并且外网回水压力和供热管网的静水压力的差值将作为除污器6的清洗依据，系统会发出除污器6清洗提醒信号；
[0057]D.热泵出管上的压力传感器29采集地埋管供水压力，作为地埋管超压警示依据，当地埋管供水压力超过设定压力时，系统发出地埋管超压警示；
[0058]E.外网供水管上的流量传感器24采集供热管网循环流量，作为供热管网循环泵组4的流量调节依据，并和外网回水管上的温度传感器22采集的回水温度和外网供水管上的温度传感器25采集的供回水温度一起作为供热量的计算依据，系统计算并描绘以日为单位的采暖期供热量变化曲线；
[0059]F.热泵进管上的流量传感器32采集地源侧循环流量，并和热泵出管上的温度传感器27采集的地源侧供水温度一起作为地源侧循环泵组2的调节依据；[0060]G.补水槽14上的流量传感器13采集补水流量，作为外网漏水依据，当日累计流量大于设定的日允许补水量值时，系统发出外网漏水警示；
[0061]H.当使用高位膨胀水箱19作为地埋管定压补水系统时，利用高位膨胀水箱19上的高液位传感器18和低液位传感器17控制增压泵15的启闭，即当高位膨胀水箱19内的液位低于低液位传感器17时，系统启动增压泵15将蓄水槽16或乙二醇蓄液槽的液体泵入高位膨胀水箱19，直至浸没高液位传感器18，停止增压泵15，确保地埋管系统的定压运行正常；
[0062]1.当使用蓄水槽16作为高位膨胀水箱19的蓄水槽或乙二醇蓄液槽时，如蓄水槽16按地埋管系统的最大膨胀量设计，蓄水槽16上的低位传感器20充当地埋管泄漏警示传感器的作用，即当蓄水槽16的液位低于低位传感器20的安装位置时，系统会发出地埋管泄漏的警示信号。
[0063]4.系统发出各类和安全运行相关的警示信号:
[0064]A.系统会发出外网超压警示、外网变压运行警示、地埋管运行压力过高警示、地埋管泄漏警示、外网泄漏警示、外网供水温度过高警示、外网回水温度过低警示、热源温度过低警示、除污器堵塞警示等；
[0065]B.系统会发出各类执行机构的动作信号，如补水泵组12、增压泵15、泄水阀10。
[0066]5.外网回水管和外网供水管之间的旁通电动阀5，具体开度由人工调节，依据外网供水管上的流量传感器24采集的供热管网流量和压力传感器23采集的压力与外网回水管上的压力传感器31采集的压力得到的供回水压差。
[0067]6.其它器件的功能:
[0068]A.定压膨胀罐9内预充压力为供热管网静水压力下限，最高运行压力即安全阀11的打开压力为最高静水压力的90% ；
[0069]B.供热管网循环泵组4上并联的旁通过滤器8，运行流量为额定流量的5%?10%。
[0070]以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关【技术领域】的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。
【权利要求】
1.一种高温地源热泵供暖机房的联动系统，包括多台并联的高温地源热泵主机、室外地埋管、地源侧循环泵组、高位膨胀水箱、蓄水槽、补水槽、补水泵组、定压膨胀罐和供热管网循环泵组，其特征在于， 所述热泵主机与外网供水管并联； 所述室外地埋管通过一根热泵进管和热泵出管与所述热泵主机并联，所述热泵进管上设置所述地源侧循环泵组； 所述高位膨胀水箱的箱壁上设有高、低水位传感器，该高位膨胀水箱的进水管与一根加注管的一端连接，该加注管通过一个止回阀与所述地源侧循环泵组的进口端连接；该高位膨胀水箱的底部连接一根膨胀管，该膨胀管通过一单向阀也与所述地源侧循环泵组的进口端连接； 所述蓄水槽的箱壁上设有液位指示器和低位传感器，该蓄水槽的下部箱壁上连接一根增压水管，该增压水管通过一增压泵和单向阀与所述加注管的一端连接，该蓄水槽上还连接一根与所述地源侧循环泵组的出口端连接的放水管，该放水管上设置一放水单向阀； 所述补水槽的底部连接一根补水管，该补水管上通过所述补水泵组与所述定压膨胀罐连接，该补水槽上还连接一根泄水管，该泄水管通过一泄水阀与所述定压膨胀罐连接； 所述定压膨胀罐通过一根供热管与所述供热管网循环泵组的进口端连接； 所述供热管网循环泵组的进口端连接外网回水管，该供热管网循环泵组的出口端通过用户侧回水管与所述热泵主机并联。
2.根据权利要求1所述的高温地源热泵供暖机房的联动系统，其特征在于，所述供热管网循环泵组的进口端通过一除污器连接所述外网回水管，该供热管网循环泵组上还并联一个旁通过滤器。
3.根据权利要求1所述的高温地源热泵供暖机房的联动系统，其特征在于，所述泄水阀上还并联一个安全阀。
4.根据权利要求1所述的高温地源热泵供暖机房的联动系统，其特征在于，所述蓄水槽通过一单向阀与市政供水管连接，所述补水槽通过一流量传感器和单向阀与市政供水管连接。
5.根据权利要求1所述的高温地源热泵供暖机房的联动系统，其特征在于，所述外网供水管和外网回水管之间还连接一个旁通电磁阀。
6.根据权利要求1所述的高温地源热泵供暖机房的联动系统，其特征在于，所述外网供水管、外网回水管、热泵进管、热泵出管、用户侧回水管上分别设置一温度传感器，所述外网供水管、外网回水管、热泵出管和供热管上分别设置一压力传感器，所述外网供水管和热泵进管分别设置一流量传感器。
【文档编号】F24D19/10GK203797785SQ201420214893
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】沈建刚, 周盛, 范键兵 申请人:挪信能源技术（上海）有限公司