本發明涉及一種土壤換熱區域熱平衡監測報警控制系統。
背景技術：
地源熱泵是通過利用淺層土壤中的冷熱量為建筑物供冷、供熱的技術。眾所周知，地表之下淺層土壤的溫度一年四季基本保持恒定，在夏季，地下的溫度比空氣低，可以利用其為建筑物提供冷量，冬季地下的溫度則比空氣高，可以用來為建筑物供熱，因此地源熱泵是一種高效、節能、環保的可再生能源，但是土壤的熱導率不是無限的，一段時間內某個區域的土壤蓄熱量有一定的限制，一個區域進入過多的熱量或冷量會造成此區域熱平衡被破壞，土壤板結、熱導率下降，蓄熱能力下降等，最后導致整個地源熱泵系統土壤源部分完全失效。
地源熱泵與土壤的換熱是通過水作為介質進行的，為了增加換熱面積，在需要換熱的區域按一定的間距打數百或數千口數十米深的換熱井，在換熱井內放置u型換熱管，水從換熱管通過完成換熱過程。
由于換熱井數量多，需要按一定數量和區域進行編組，匯入總管進入空調主機進行熱交換，由于每組換熱井的換熱能力有一定差別，因此需要對每組換熱井進行熱平衡控制。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種成本低、實用性強、能耗低且使用方便的土壤換熱區域熱平衡監測報警控制系統。
為達到上述發明目的，本發明土壤換熱區域熱平衡監測報警控制系統，包括：
連通各換熱井的多根回水分管、多根進水分管，多根所述進水分管連通至進水總管，多根所述回水分管連通至回水總管，所述回水總管上設有第一回水溫度傳感器，各所述回水分管上設有第二回水溫度傳感器，所述進水總管上設有第一進水溫度傳感器，各所述進水分管上設有第二進水溫度傳感器；所述各回水分管上分別設有電動調節閥；
還包括與所述的第一回水溫度傳感器、第二回水溫度傳感器、第一進水溫度傳感器、第二進水溫度傳感器連接的熱平衡檢測報警裝置，所述熱平衡檢測報警裝置用于實時獲取第一回水溫度傳感器輸出的第一回水溫度值，第一進水溫度傳感器輸出的第一進水溫度值，計算第一回水溫度值與第一進水溫度值差值的絕對值，該絕對值為第一絕對值，判斷第一絕對值是否在預定的第一溫度閾值范圍內，
若第一絕對值在預定的第一溫度閾值范圍內，則不做處理；
若第一絕對值不在預定的第一溫度閾值范圍內，則發出報警信息，關閉所述各回水分管上的電動調節閥；
所述熱平衡檢測報警裝置還用于實時獲取各第二回水溫度傳感器輸出的第二回水溫度值，各第二進水溫度傳感器輸出的第二進水溫度值，計算第二回水溫度值與第二進水溫度值差值的絕對值，該絕對值為第二絕對值，判斷第二絕對值是否在預定的第二溫度閾值范圍內，
若第二絕對值在預定的第二溫度閾值范圍內，則不做處理；
若第二絕對值不在預定的第二溫度閾值范圍內，則發出報警信息，關閉該回水分管上的電動調節閥；
若第二絕對值＜1，則發出報警信息，關閉該回水分管上的電動調節閥。
進一步地，所述回水總管上設有流量傳感器。
進一步地，所述回水總管上設有水泵。
進一步地，室外氣溫低于10℃，進水總管溫度5.5~7.5℃，回水溫度11.5~13℃,第一溫度閾值為4至8℃；
室外氣溫大于等于10℃，進水溫度34~43℃，回水溫度27~34℃，第一溫度閾值為0至16℃；
第二溫度閾值范圍為[m，n]，所述的第二溫度閾值范圍根據第一絕對值確定，n=第一絕對值+2，若第一絕對值＞2，則m=第一絕對值-2，若第一絕對值＜2，則m=0。
借由上述方案，本發明土壤換熱區域熱平衡監測報警控制系統至少具有以下優點：
本發明防止土壤源的過度使用，控制器集監測和應急處理控制于一體，直接和檢測原件及執行器連接，設置好參數即可運行，調試簡單，報警及時反饋到客戶端，并且控制器能夠自行處理，減少用戶損失。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
附圖說明
圖1是本發明土壤換熱區域熱平衡監測報警控制系統示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
眾所周知，空調制冷、制熱的過程其實是通過熱交換實現的，夏季需要將建筑物內的熱量置換出來，然后將等量的熱量散發到空氣或土壤中；冬季則是將建筑物內的冷量置換出來，然后將冷量散發到空氣或土壤中，根據能量守恒定律，建筑物內的冷、熱量被置換出來多少，那么就有多少冷、熱量被置換到空氣或土壤中，本發明主要針對的是地源熱泵，就是將建筑物內被置換出來的冷、熱量散發到土壤中的熱交換形式；
建筑物在設計時會考慮建筑物的使用情況、辦公人數、所在位置的氣象條件等，計算建筑物在不同條件下的換熱需求量，其最大值就是地源熱泵系統換熱井設計換熱量的依據；根據以下熱量計算公式：
q=cp·r·vs·△t
q:熱負荷(kw)
cp:定壓比熱(kj/kg.℃)
r:比重(kg/m3)
vs:水流量(m3/h)
△t:水溫差(℃)…△t=t2(出入溫度)-t1(進水溫度)
即可以換算為流量、溫差等數值，對進、回水溫度、流量進行時時監測，防止超過設計值。
在系統運行過程中，由于需要和土壤進行熱交換，因此進水和回水之間有溫度差，根據經驗，冬季運行，地下埋管，進水溫度5.5~7.5℃（平均7.15℃），回水溫度11.5~13℃（平均12.13℃,溫差5℃左右）；夏天運行，地下埋管進水溫度34~43℃（平均41.48℃），回水溫度27~34℃（平均32.3℃），溫差9℃左右。但是以上數據為理想狀況，在實際運行中，當地的地質條件、室外干球溫度、建筑物實際使用情況等都會對地源進回水產生影響，但是總體原則是大溫差、小流量，大溫差會提高換熱效率，小流量則節約能量。
對于每一個分管來說，其溫差應該和總管的溫差保持基本一致，一方面各個分管的溫差應該和總管溫差進行比較，另一方面，需要計算所有分管的平均溫差，如果此分管的溫差和總管溫差及各分管溫差的平均值基本相當，則此分管屬于正常狀態；如果分管的進回水溫差與總管進回水溫差或者各分管平均進回水溫差比較，溫度相差2℃以上，則判定此分管異常，提醒用戶檢查，如果溫差在3℃以上，并且持續時間10分鐘以上，則判定此分管有故障，同時關閉此分管的回水閥。如果分管的進回水之間的溫差小于1℃，則判定此分管的換熱效率過低，則關閉此分管的閥門，同時提醒用戶維修。
實施例
如圖1所示，本實施例土壤換熱區域熱平衡監測報警控制系統，包括：
連通各換熱井3的多根回水分管16、多根進水分管21，多根所述進水分管連通至進水總管2，多根所述回水分管連通至回水總管1，所述回水總管上設有第一回水溫度傳感器12，各所述回水分管上設有第二回水溫度傳感器13，所述進水總管上設有第一進水溫度傳感器22，各所述進水分管上設有第二進水溫度傳感器23；所述各回水分管上分別設有電動調節閥15；
還包括與所述的第一回水溫度傳感器、第二回水溫度傳感器、第一進水溫度傳感器、第二進水溫度傳感器連接的熱平衡檢測報警裝置4，所述熱平衡檢測報警裝置用于實時獲取第一回水溫度傳感器輸出的第一回水溫度值，第一進水溫度傳感器輸出的第一進水溫度值，計算第一回水溫度值與第一進水溫度值差值的絕對值，該絕對值為第一絕對值，判斷第一絕對值是否在預定的第一溫度閾值范圍內，
若第一絕對值在預定的第一溫度閾值范圍內，則不做處理；
若第一絕對值不在預定的第一溫度閾值范圍內，則發出報警信息，關閉所述各回水分管上的電動調節閥；
所述熱平衡檢測報警裝置還用于實時獲取各第二回水溫度傳感器輸出的第二回水溫度值，各第二進水溫度傳感器輸出的第二進水溫度值，計算第二回水溫度值與第二進水溫度值差值的絕對值，該絕對值為第二絕對值，判斷第二絕對值是否在預定的第二溫度閾值范圍內，
若第二絕對值在預定的第二溫度閾值范圍內，則不做處理；
若第二絕對值不在預定的第二溫度閾值范圍內，則發出報警信息，關閉該回水分管上的電動調節閥；
若第二絕對值＜1，則發出報警信息，關閉該回水分管上的電動調節閥15。
進一步地，所述回水總管上設有流量傳感器14。所述回水總管上設有水泵17。
室外氣溫低于10℃，進水總管溫度5.5~7.5℃，回水溫度11.5~13℃,第一溫度閾值為4至8℃；
室外氣溫大于等于10℃，進水溫度34~43℃，回水溫度27~34℃，第一溫度閾值為0至16℃；
第二溫度閾值范圍為[m，n]，所述的第二溫度閾值范圍根據第一絕對值確定，n=第一絕對值+2，若第一絕對值＞2，則m=第一絕對值-2，若第一絕對值＜2，則m=0。
在一種實際情況中，在系統運行過程中，由于需要和土壤進行熱交換，因此進水和回水之間有溫度差，根據經驗，冬季運行，地下埋管，進水溫度5.5~7.5℃（平均7.15℃），回水溫度11.5~13℃（平均12.13℃,溫差5℃左右）；夏天運行，地下埋管進水溫度34~43℃（平均41.48℃），回水溫度27~34℃（平均32.3℃），溫差9℃左右。但是以上數據為理想狀況，在實際運行中，當地的地質條件、室外干球溫度、建筑物實際使用情況等都會對地源進回水產生影響，但是總體原則是大溫差、小流量，大溫差會提高換熱效率，小流量則節約能量。
對于每一個分管來說，其溫差應該和總管的溫差保持基本一致，一方面各個分管的溫差應該和總管溫差進行比較，另一方面，需要計算所有分管的平均溫差，如果此分管的溫差和總管溫差及各分管溫差的平均值基本相當，則此分管屬于正常狀態；如果分管的進回水溫差與總管進回水溫差或者各分管平均進回水溫差比較，溫度相差2℃以上，則判定此分管異常，提醒用戶檢查，如果溫差在3℃以上，并且持續時間10分鐘以上，則判定此分管有故障，同時關閉此分管的回水閥。如果分管的進回水之間的溫差小于1℃，則判定此分管的換熱效率過低，則關閉此分管的閥門，同時提醒用戶維修。
本實施例在各換熱井陣列之間的換熱量調節，并對整個換熱井的總換熱量進行計算和監測，防止總換熱量超過設計值，造成不可挽回的損失。
對每組換熱井陣列進行溫度監測，對于換熱溫差比較小的換熱井陣列進行分析，如果此陣列的溫差明顯低于其他陣列平均值，說明此陣列的換熱能力已經接近極限，應當調節此陣列的進水量，加大其他陣列的進水量，以平衡各陣列換熱能力，防止某一陣列因換熱量超出此陣列的極限值而造成此陣列換熱能力的不可逆的下降。
本實施例熱平衡監測報警控制器收集分水器各分管溫度和集水器各分管溫度，分析每對分管的進出水溫差，對于溫差比較小的分管，則調節此分管上的調節閥開度，減少進水量，保持此分管的溫差值和各分管的平均溫差值基本相當，如果減少水流量溫差仍然比較小，則關閉此分管。
各分管上的電動調節閥受熱平衡監測報警控制器控制，和相應分管上的溫差連鎖。熱平衡監測報警控制器集成以太網接口，報警信息能夠第一時間通知到用戶端，并且可以在客戶端設置溫差范圍、換熱量等信息。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，并不用于限制本發明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護范圍。