太陽能地源熱泵耦合系統穩定運行的監控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于地源熱栗領域，尤其涉及到地源熱栗與太陽能耦合系統集成的數據采集處理技術領域。
【背景技術】
[0002]地源熱栗技術屬可再生能源利用技術。由于地源熱栗是利用了地球表面淺層地熱資源(通常小于400米深)作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。地表淺層地熱資源可以稱之為地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地熱能而蘊藏的低溫位熱能。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。現行的地源熱栗技術雖然能夠儲存大量的地熱能予以人們利用，但是在使用一到兩年后，地下的熱量損失加劇，導致地源熱栗的使用效率降低，以后就會出現使用地源熱栗供暖或供熱水的樓房不能達到預定溫度。
[0003]近年來國內針對太陽能與地源熱栗耦合系統的申請專利數量很多，對地源熱栗地埋換熱管的換熱能力的監測處理技術方面也有專利申請。專利號為299720096974.X的土壤源熱栗地埋管換熱器換熱能力的數字化測試裝置，對地下埋管換熱器進行現場數據采集測試，有助于地源熱栗系統的運行。
[0004]然而沒有發現太陽能地源熱栗耦合系統穩定運行的監控系統。發明人認為太陽能地源熱栗耦合系統與傳統地源熱栗系統相對比，提高效能的關鍵手段之一是監控系統，它是系統穩定運行的重要保障。
[0005]發明人同日申報的太陽能地源熱栗耦合系統從運行結構上看，由于地下埋管換熱是開放形式循環，減少了氣堵現象，但也很難保證整個換熱系統的均恒工作。所以監控就顯示出在整體運行中的必要性。具發明人經過多個現場測試傳統的地埋管換熱器約有35%沒有達到設計要求。
【發明內容】
[0006]發明人在北方寒冷地區應用地源熱栗及太陽能系統多年，優化設計并實踐了這一系統集成技術。發明人以太陽能為主要能源，結合地源蓄能應用，利用熱栗技術實現一套系統七種運行模式，實現了兩種新能源系統的有機結合。在以供熱為主要需求的地區，節能效果明顯，無污染，是現代綠色建筑重要措施之一。
[0007]同時更重要的是設計了太陽能地源熱栗耦合系統穩定運行的監控系統，能夠同時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，這些數據是太陽能地源熱栗系統工況的重要參數，這些參數決定了系統是否具有可持續性，是否是節能的基礎數據，同時也是調整系統運行參數的依據。
[0008]本發明是這樣實現的，設計了一種太陽能地源熱栗耦合系統穩定運行的監控系統，整個系統包括:
[0009]地源熱栗機組、水箱、太陽能集熱器、地埋管、水栗、閥門、管路、供熱管網、供熱用戶，還包括太陽能溫度數據采集器、地埋管溫度數據采集器、供熱管網樓門溫度數據采集器、供熱住戶溫度數據采集器、取熱端數據處理器、供熱端數據處理器、監視器；太陽能溫度數據采集器設置在每組太陽能集熱器出水管上，地埋管溫度數據采集器設置在每組地埋管出水管上，供熱管網樓門溫度數據采集器設置在每棟建筑供回水管路上，供熱住戶溫度數據采集器設置在每戶的供回水管路上；若干組太陽能溫度數據采集器、地埋管溫度數據采集器匯集連接到取熱端數據處理器，再連接到監視器；若干組供熱管網樓門溫度數據采集器、供熱住戶溫度數據采集器匯集連接到供熱端數據處理器，再連接到監視器；監視器內設報警模塊。
[0010]所述的取熱端數據處理器與供熱端數據處理器均為溫度讀取、傳輸給監視器的數據處理器，是常規的數據處理器。同時各采集器還設定額定的溫度參數，通過對比將非正常的數據采集點傳輸給監視器并進行報警顯示。還可以存儲記錄一個階段的采集數據，以供分析太陽能集熱器、地源熱栗的集熱能力，并未今后的大數據統計運用，提供智能換管理方案的基礎數據。
[0011]地埋管數據采集分區布置，其中每個區由Μ個豎直地埋管換熱井組成，每個換熱井都在出水端設一溫度數據采集點，一個分區設一地埋管溫度數據采集器，一個工程設有Ν個分區，整個工程就要設ΜΧΝ個探頭組成地埋管數據監控系統。太陽能集熱器數據采集系統也是一樣，對每組太陽能集熱器都設太陽能溫度數據采集器，然后匯集到取熱端數據處理器進行數據處理并在監視器上顯示，一旦監控的數據出現問題，可以及時報警人工處理，使整個系統始終處于良好狀態運行，最終實現系統的優化管理。
[0012]該系統監控實現了針對豎直地埋管換熱器進行全時在線監控，同時對每一組太陽能集熱器實時監控。其作用就是:地源熱栗系統地埋管換熱能力最大化；太陽能集熱器集熱能力合理化。因為在實際地源熱栗系統工程中，通常的地埋管換熱器由于設計和施工等原因不可避免的要產生實際運行達不到設計要求，比如某個地埋管出現氣堵、漏水等情況，因此監控并調整系統每一個地埋管換熱器的工作狀態是非常必要的，所以監控工作，特別是全時監控是重要方法，經實際使用驗證，可提高效能達25%以上。
[0013]太陽能集熱器的監控目的在于合理化，當然均衡工作也是非常必要的。因為太陽能集熱器離散性很大，為使太陽能集熱器工作效能最佳，我們應用監控系統實時監控系統動態指標，推算出最合理的工作模式。所以說監控系統是太陽能地源熱栗耦合系統運行的關鍵。
[0014]本發明的有益效果是:這項技術即改變了傳統地源熱栗系統的漏洞，同時從運行上使地源熱栗系統進入數字化的管理時代。特別是在太陽能地源熱栗耦合系統中，節能和自動化管理效果明顯。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明
[0016]圖1為本發明的原理框圖。
[0017]圖2為本發明地源熱栗制冷模式時的原理圖。
[0018]圖3為本發明地埋管直接制冷模式時的原理圖。
[0019]圖4為本發明地源熱栗無太陽能耦合供熱模式時的原理圖。
[0020]圖5為本發明太陽能熱栗供熱模式的原理圖。
[0021]圖6為本發明太陽能/地源熱栗耦合供熱模式的原理圖。
[0022]圖7為本發明太陽能直接供熱模式的原理圖。
[0023]圖8為本發明太陽能補償地源熱能模式的原理圖。
[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.熱栗機組，37.蒸發器，38.冷凝器。
【具體實施方式】
[0025]本發明的具體實施例如附圖1-8所示，現對照圖，具體說明如下:
[0026]一種太陽能地源熱栗耦合系統穩定運行的監控系統，整個系統包括:
[0027]地源熱栗機組、水箱、太陽能集熱器、地埋管、水栗、閥門、管路、供熱管網、供熱用戶，還包括太陽能溫度數據采集器、地埋管溫度數據采集器、供熱管網樓門溫度數據采集器、供熱住戶溫度數據采集器、取熱端數據處理器、供熱端數據處理器、監視器；太陽能溫度數據采集器設置在每組太陽能集熱器出水管上，地埋管溫度數據采集器設置在每組地埋管出水管上，供熱管網樓門溫度數據采集器設置在每棟建筑供回水管路上，供熱住戶溫度數據采集器設置在每戶的供回水管路上；若干組太陽能溫度數據采集器、地埋管溫度數據采集器匯集連接到取熱端數據處理器，再連接到監視器；若干組供熱管網樓門溫度數據采集器、供熱住戶溫度數據采集器匯集連接到供熱端數據處理器，再連接到監視器；監視器內設報警模塊。
[0028]所述的取熱端數據處理器與供熱端數據處理器均為簡單的溫度讀取、傳輸給監視器的數據處理器，同時還設定各采集器額定的溫度參數，通過對比將非正常的數據采集點傳輸給監視器并進行報警顯示，是常規的數據處理器。
[0029]地埋管數據采集分區布置，其中每個區由Μ個豎直地埋管換熱井組成，每個換熱井都在出水端設一溫度數據采集點，一個分區設一地埋管溫度數據采集器，一個工程設有Ν個分區，整個工程就要設ΜΧΝ個探頭組成地埋管數據監控系統。太陽能集熱器數據采集系統也是一樣，對每組太陽能集熱器都設太陽能溫度數據采集器，然后匯集到取熱端數據處理器進行數據處理并在監視器上顯示，最終實現系統的優化管理。
[0030]地源熱栗機組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，地源熱栗機組36包括蒸發器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設置管路通過閥