[发明专利]太阳能地源热泵耦合系统稳定运行的监控系统

说明书

技术领域

本发明属于地源热泵领域，尤其涉及到地源热泵与太阳能耦合系统集成的数据采集处理技术领域。

背景技术

地源热泵技术属可再生能源利用技术。由于地源热泵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。现行的地源热泵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，导致地源热泵的使用效率降低，以后就会出现使用地源热泵供暖或供热水的楼房不能达到预定温度。

近年来国内针对太阳能与地源热泵耦合系统的申请专利数量很多，对地源热泵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的土壤源热泵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，有助于地源热泵系统的运行。

然而没有发现太阳能地源热泵耦合系统稳定运行的监控系统。发明人认为太阳能地源热泵耦合系统与传统地源热泵系统相对比，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。

发明人同日申报的太阳能地源热泵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。具发明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。

发明内容

发明人在北方寒冷地区应用地源热泵及太阳能系统多年，优化设计并实践了这一系统集成技术。发明人以太阳能为主要能源，结合地源蓄能应用，利用热泵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。

同时更重要的是设计了太阳能地源热泵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泵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。

本发明是这样实现的，设计了一种太阳能地源热泵耦合系统稳定运行的监控系统，整个系统包括：

地源热泵机组、水箱、太阳能集热器、地埋管、水泵、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。

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。还可以存储记录一个阶段的采集数据，以供分析太阳能集热器、地源热泵的集热能力，并未今后的大数据统计运用，提供智能换管理方案的基础数据。

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M×N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，一旦监控的数据出现问题，可以及时报警人工处理，使整个系统始终处于良好状态运行，最终实现系统的优化管理。