本實(shí)用新型提供了一種能耗監(jiān)測(cè)裝置，尤其是涉及一種地溫監(jiān)測(cè)及能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，我國(guó)逐漸重視可再生能源的開(kāi)發(fā)與利用，出臺(tái)了一系列相應(yīng)的政策法規(guī)，在此背景下，作為可再生能源利用的一種重要方式，我國(guó)地源熱泵(尤其地埋管地源熱泵)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日益加快。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)地埋管地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行特性的研究大多基于短期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和長(zhǎng)期模擬數(shù)據(jù)展開(kāi)。而國(guó)外相關(guān)研究很多都是基于全年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或多年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展開(kāi)。目前我國(guó)地埋管地源熱泵系統(tǒng)的推廣遇到了一些問(wèn)題，尤其缺少長(zhǎng)期運(yùn)行數(shù)據(jù)的支撐。并且很多工程在運(yùn)行幾年后出現(xiàn)了巖土體溫度冷熱堆積現(xiàn)象，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，造成了不良的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響。如何來(lái)保證地源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期、持續(xù)、穩(wěn)定、可靠、高效、可控運(yùn)行，這就需要針對(duì)工程實(shí)際熱工環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行必要的監(jiān)測(cè)。

地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)由國(guó)外傳到國(guó)內(nèi)，整個(gè)系統(tǒng)從工程體量上發(fā)生了很大的變化，國(guó)外上千平米就算是大的地源熱泵系統(tǒng)，而在國(guó)內(nèi)，少則上千，多則上萬(wàn)、上室外年百萬(wàn)平米。針對(duì)量的變化，會(huì)導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果，就是巖土體熱量的冷熱堆積問(wèn)題。這就需要用地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行長(zhǎng)期的不間斷的監(jiān)測(cè)。國(guó)內(nèi)目前對(duì)地溫監(jiān)測(cè)主要有幾個(gè)方面需要改進(jìn)，一是在敷設(shè)地溫監(jiān)測(cè)線時(shí)，由于單孔需要設(shè)置若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，例如布置12個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，則單孔就需要布置12根溫度傳感線，傳感器布線施工難度大，布線完畢在配合下管時(shí)，下管難度加大，同時(shí)也增加了溫度傳感線劃傷的危險(xiǎn)系數(shù)。傳統(tǒng)測(cè)溫線如果出現(xiàn)問(wèn)題，需要更換時(shí)無(wú)法更換。

能效、能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要安裝在機(jī)房，用來(lái)監(jiān)測(cè)整套系統(tǒng)的能源消耗量、系統(tǒng)單季節(jié)及全年的能效比等。以此來(lái)體現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)高效節(jié)能這一突出特征。目前，國(guó)內(nèi)在做的這套系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性較差、綜合造價(jià)高，監(jiān)測(cè)內(nèi)容單一，通過(guò)監(jiān)測(cè)畫(huà)面數(shù)據(jù)較難指導(dǎo)運(yùn)行維護(hù)人員調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行狀況，不能及時(shí)的調(diào)整運(yùn)行方案，造成能耗增加，能效比下降，時(shí)間連續(xù)型差，受環(huán)境制約因素較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種地溫監(jiān)測(cè)及能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，保證地埋管地源熱泵系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期、持續(xù)、穩(wěn)定、可靠、高效、可控運(yùn)行，同時(shí)也減少了國(guó)家節(jié)能檢測(cè)部門對(duì)于單個(gè)較大系統(tǒng)工程的工作量，使得能效數(shù)據(jù)更加合理準(zhǔn)確。另一方面能夠?yàn)橄到y(tǒng)增加冷熱源設(shè)備選型提供了量化參考數(shù)值。其技術(shù)方案如下所述：

一種地溫監(jiān)測(cè)及能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括控制裝置和分別與其相連接的地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括垂直測(cè)溫線，所述垂直測(cè)溫線采用單線多點(diǎn)方式；所述能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置在熱泵系統(tǒng)內(nèi)的熱量表、電表、溫度傳感器、流量傳感器，用于監(jiān)測(cè)熱泵系統(tǒng)地源側(cè)的進(jìn)出口水溫、熱泵系統(tǒng)地源側(cè)的流量、熱泵系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)的進(jìn)出口水溫、熱泵系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)的流量、熱泵機(jī)組的實(shí)時(shí)功率、熱泵機(jī)組的耗電量。

所述控制裝置采用工業(yè)平板電腦。

所述垂直測(cè)溫線內(nèi)設(shè)抗拉不銹鋼鋼絲繩，防止在垂直測(cè)溫線綁扎在PE管材外部，下管過(guò)程中對(duì)垂直測(cè)溫線的摩擦拉傷現(xiàn)象。

所述垂直測(cè)溫線上的溫度傳感器采用數(shù)字傳感器。

所述能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的熱量表及遠(yuǎn)傳電表分別設(shè)置數(shù)據(jù)采集器。

所述地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)線采用雙絞屏蔽線。

所述能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)循環(huán)水泵的實(shí)時(shí)功率、循環(huán)水泵的耗電量。

所述控制裝置連接有多組能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，多組能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共用一套循環(huán)水泵。

所述能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和循環(huán)水泵都設(shè)置有互感器，所述互感器處設(shè)置有電表。

所述地溫監(jiān)測(cè)及能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立，同時(shí)又互為補(bǔ)充，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)且最大限度的防止地源熱泵設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行方式方法導(dǎo)致的系統(tǒng)癱瘓，同時(shí)通過(guò)這兩套系統(tǒng)的互補(bǔ)，能夠指導(dǎo)甲方或業(yè)主根據(jù)各個(gè)參數(shù)調(diào)整運(yùn)行方式方法，降低運(yùn)行費(fèi)用，且降低運(yùn)行費(fèi)用的量非?？捎^。對(duì)于冷熱不均衡的負(fù)荷系統(tǒng)，通過(guò)室外的地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?yàn)楹笃诓扇±錈峋獯胧┨峁┝炕瘮?shù)據(jù)參考。為甲方或業(yè)主減少冷熱負(fù)荷設(shè)備資金的投入量。

這兩套系統(tǒng)的融合，能夠保證地源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期、持續(xù)、穩(wěn)定、可靠、高效、可控運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

圖1是所述地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是所述所述垂直測(cè)溫線的示意圖；

圖3是所述能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖；

圖4是所述地溫監(jiān)測(cè)及能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的綜合示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提供的地溫監(jiān)測(cè)及能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括控制裝置和分別與其相連接的地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖1所示，所述地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括垂直測(cè)溫線1，所述垂直測(cè)溫線1采用單線多點(diǎn)方式；所述能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置在熱泵系統(tǒng)內(nèi)的熱量表、電表、溫度傳感器、流量傳感器，用于監(jiān)測(cè)熱泵系統(tǒng)地源側(cè)的進(jìn)出口水溫、熱泵系統(tǒng)地源側(cè)的流量、熱泵系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)的進(jìn)出口水溫、熱泵系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)的流量、熱泵機(jī)組的實(shí)時(shí)功率、熱泵機(jī)組的耗電量。如圖2中所述垂直測(cè)溫線上的溫度傳感器采用數(shù)字傳感器。所述控制裝置采用工業(yè)平板電腦。

本實(shí)用新型中的地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通訊數(shù)據(jù)線采用雙絞屏蔽線(rvvp2*0.5)。最大防止各種干擾信號(hào)因素。遵循強(qiáng)弱電信號(hào)傳輸線分層敷設(shè)布置，并采取隔離措施。根據(jù)甲方及業(yè)主要求，設(shè)置垂直埋管地溫監(jiān)測(cè)線的監(jiān)測(cè)數(shù)量點(diǎn)。

硬件組成：工業(yè)平板電腦，熱量表，電表，PT100溫度傳感器，流量傳感器，電流互感器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器及傳輸數(shù)據(jù)線等。

地源熱泵系統(tǒng)的性能測(cè)試包含以下幾個(gè)參數(shù)在軟件界面顯示：

(1)熱泵系統(tǒng)地源側(cè)的進(jìn)出口水溫

(2)熱泵系統(tǒng)地源側(cè)的流量

(3)熱泵系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)的進(jìn)出口水溫

(4)熱泵系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)的流量

(5)熱泵機(jī)組的實(shí)時(shí)功率

(6)循環(huán)水泵的實(shí)時(shí)功率

(7)熱泵機(jī)組的耗電量

(8)循環(huán)水泵的耗電量

(9)實(shí)時(shí)能效比

(10)累積能效比

所述地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)甲方及業(yè)主要求，確定監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)量，以及每口監(jiān)測(cè)井的測(cè)溫點(diǎn)數(shù)量。

在鉆孔施工時(shí)，配合施工單位敷設(shè)垂直測(cè)溫線，可以綁扎在管道外壁或敷設(shè)在管道內(nèi)部。

注意施工完畢后的成品保護(hù)。

在水平連管開(kāi)挖時(shí)，敷設(shè)垂直測(cè)溫井至監(jiān)測(cè)室之間的水平數(shù)據(jù)傳輸線(此距離不易超過(guò)200米)。

敷設(shè)水平數(shù)據(jù)傳輸線時(shí)宜穿管敷設(shè)，管材選用PE或PPR。

室外場(chǎng)平完畢后，做監(jiān)測(cè)井的檢查井。

如圖3所示，所述能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)線柜母線或電纜規(guī)格選擇合適的電流互感器。

遠(yuǎn)傳電表選擇，通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)modbus-Rtu協(xié)議，485通訊。

選擇熱量表，通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)modbus-Rtu協(xié)議，485通訊。

選擇通訊轉(zhuǎn)換器，工業(yè)型，堅(jiān)固耐用，通訊穩(wěn)定。

選擇計(jì)算流量測(cè)量點(diǎn)的位置和距離。焊接流量傳感器。

選擇PT100溫度傳感器為熱量表的溫度檢測(cè)單元。焊接傳感器底座。

各測(cè)量點(diǎn)之間布線連接。

如圖4所示，本實(shí)用新型中，監(jiān)測(cè)了四組垂直測(cè)溫線，并監(jiān)控了地源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的溫度、流量和熱量，以及三組地源熱泵機(jī)組進(jìn)線柜和一組循環(huán)泵進(jìn)線柜的電量使用情況。

本實(shí)用新型采用單線多點(diǎn)方式，單孔多個(gè)測(cè)點(diǎn)只需要敷設(shè)一根測(cè)溫線即可。

防拉傷措施：垂直測(cè)溫線1內(nèi)設(shè)抗拉不銹鋼鋼絲繩，防止在測(cè)溫線綁扎在PE管材外部，下管過(guò)程中對(duì)測(cè)溫線的摩擦拉傷現(xiàn)象

溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)：摒棄了PT100，PT1000溫度傳感方式，采用數(shù)字傳感器。三層防水保護(hù)，不銹鋼材質(zhì)。

測(cè)溫線更換問(wèn)題：此種方式測(cè)溫線，單根直徑ф16mm，可以敷設(shè)在PE管材內(nèi)部，尤其適合De32管材，管材內(nèi)徑為26mm。敷設(shè)方便，減少了交叉作業(yè)，并且易于更換，減少了工程造價(jià)。此種方式是傳統(tǒng)多線敷設(shè)無(wú)法比擬的。

能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)多元化：能夠顯示：熱泵機(jī)組耗電量，機(jī)組實(shí)時(shí)功率，循環(huán)泵耗電量，循環(huán)泵實(shí)時(shí)功率，地源側(cè)進(jìn)出水溫度，負(fù)荷側(cè)進(jìn)出水溫度，地源側(cè)實(shí)時(shí)吸排放熱量，負(fù)荷側(cè)實(shí)時(shí)吸排放熱量，地源側(cè)累積熱量值，負(fù)荷側(cè)累積熱量值。系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效比，系統(tǒng)累積能效比，水泵能耗占系統(tǒng)能耗的比值。

能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件：熱量表、遠(yuǎn)傳電量表為定制產(chǎn)品，采用標(biāo)準(zhǔn)modbus-Rtu通訊協(xié)議，熱量表及遠(yuǎn)傳電表分別設(shè)置數(shù)據(jù)采集器。通訊數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。

能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件：采用工業(yè)組態(tài)編程。監(jiān)測(cè)畫(huà)面直觀，運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，永不丟失數(shù)據(jù)。能夠根據(jù)客戶要求設(shè)定存儲(chǔ)時(shí)間間隔。數(shù)據(jù)采集：采用工業(yè)平板電腦直接讀取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，易于操作，數(shù)據(jù)顯示及存儲(chǔ)簡(jiǎn)單、直接、明了，運(yùn)行速度快，體積小，散熱好，對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求較低，尤其是有灰塵的運(yùn)行環(huán)境。

能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施：將熱量表、溫度采集器、數(shù)據(jù)傳輸器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器，工業(yè)平板電腦組合在一個(gè)特定監(jiān)測(cè)箱內(nèi)，體積小，可以根據(jù)甲方約定，提前定制，減少施工現(xiàn)場(chǎng)的工作量，只需要將各個(gè)數(shù)據(jù)傳輸線接至此監(jiān)測(cè)箱內(nèi)即可。硬件采用定型產(chǎn)品，軟件與硬件定型，減少軟件編程工作量，最大限度的降低了工程造價(jià)，利用推廣使用。

能效能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠通過(guò)運(yùn)行界面的系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效比顯示數(shù)值，水泵功率占系統(tǒng)總功率的百分比，能夠提示運(yùn)行維護(hù)人員及時(shí)更改運(yùn)行方案，使得系統(tǒng)運(yùn)行更加合理和經(jīng)濟(jì)。