某項目中地源熱泵空調(diào)自動化控制研討

張鈺

【摘 要】地源熱泵類型的中央空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用初期，對其恒溫差進(jìn)行控制時產(chǎn)生的能源浪費較為嚴(yán)重。為了使得能源浪費狀況得到改善，地源熱泵空調(diào)自動化控制理念應(yīng)運而生。在自動化控制系統(tǒng)中，通過溫度的監(jiān)測自動化、能源控制閥通斷自動化，進(jìn)而優(yōu)化熱源供應(yīng)系統(tǒng)，減少能源浪費。本文以實際某項目為案例，對地源熱泵空調(diào)自動化控制進(jìn)行研討，旨在推動地源熱泵空調(diào)的應(yīng)用發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】地源熱泵空調(diào);系統(tǒng)設(shè)計;自動化控制;系統(tǒng)運行

中圖分類號： TU831.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）21-0113-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.051

0 引言

能源應(yīng)用不僅是當(dāng)代熱門話題，更是未來人類面臨的挑戰(zhàn)之一，因此如何保證能源應(yīng)用的環(huán)保性、安全性，是現(xiàn)階段較為探討的重點。相對于傳統(tǒng)的中央空調(diào)而言，地源熱泵中央空調(diào)在環(huán)保、節(jié)能等方面，都具有更大的優(yōu)點。譬如，在地源熱泵空調(diào)的使用過程中，消耗2kw的電能，卻能獲得8到10kw的熱能，較高的能源利用率使其在近年來被廣泛應(yīng)用，然而在實際使用的過程中，以自動化控制為代表的設(shè)計問題卻屢見不鮮。

1 地源熱泵中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)特點

地源熱泵中央空調(diào)控制系統(tǒng)，是使用地表淺層的熱能以及太陽能等進(jìn)行能源的供應(yīng)，其本身具有無污染以及綠色等特點，在使用的過程中所表現(xiàn)的狀態(tài)較為堅固。實際應(yīng)用中，擁有高品質(zhì)動力就能滿足應(yīng)用需求，且在系統(tǒng)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換中，不會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，能夠使得溫室氣體的排放得到減少。我國南方在進(jìn)行空調(diào)的使用中，因為制冷使用比制熱使用更為多，便會發(fā)生泥土的熱能累積問題。應(yīng)用節(jié)能控制系統(tǒng)，對于淺層地表熱能可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，達(dá)成環(huán)保要求，也能實現(xiàn)經(jīng)濟效益。除此之外，節(jié)能控制系統(tǒng)中，無需配置加熱及冷卻類輔助系統(tǒng)，使得整體系統(tǒng)的構(gòu)件上較為少，養(yǎng)護(hù)維修更為便利。地源熱泵中空調(diào)的節(jié)能控制系統(tǒng)，較傳統(tǒng)型中央空調(diào)，在操作上更為便捷，具有較為先進(jìn)的自動化程度，系統(tǒng)的可靠性極強。

2 項目概況

在本次項目工程中，地下為一層，地上則為六層，建筑高度為27.8m，總建筑面積達(dá)2799m2。樓房使用中央空調(diào)，在地下一層進(jìn)行地源熱泵集中機房的配置，并使用兩臺地源熱泵機組進(jìn)行空調(diào)冷熱水的制取，新風(fēng)則是裝設(shè)在集中機房內(nèi)的新風(fēng)空調(diào)機組進(jìn)行提供。本次地源熱泵中央空調(diào)控制系統(tǒng)項目，是根據(jù)工程進(jìn)行配置及定制，目的為節(jié)能控制。進(jìn)行設(shè)計的過程中，主要依據(jù)《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》、《自動化儀表安裝工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并符合相關(guān)設(shè)計要求。

作者主要對地源熱泵空調(diào)控制系統(tǒng)施工中的安裝監(jiān)管以及調(diào)試工作，并通過對相應(yīng)傳感器以及執(zhí)行的配合，來實現(xiàn)地源熱泵空調(diào)進(jìn)行冷熱的自動化控制;并對控制模式以及控制范圍、故障報警功能等，進(jìn)行控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖繪制;參與至PLC接收以及處理模擬量統(tǒng)計、PLC輸出的數(shù)字控制量統(tǒng)計;且對PLC主機通訊模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、擴展模塊、觸摸屏、電腦監(jiān)控主機進(jìn)行選取;參照控制流程圖、控制方案，使用PLC編程軟件進(jìn)行了梯形圖的繪制。

3 系統(tǒng)組成及運行情況

3.1 組成部分

3.1.1 設(shè)備組成

在本次系統(tǒng)中空調(diào)冷、熱源系統(tǒng)共有2臺地源熱泵機組，一者編號為GSHP-B-1、GSHP-B-2，地源變頻側(cè)水泵3臺;二者編號為CTP-B-1～CTP-B-3，空調(diào)側(cè)水泵3臺，兩臺投入使用一臺作為備用;三者編號為CHP-B-1～ CHP-B-3，在此機組中空調(diào)側(cè)CHP-B-3水泵為備用泵，機組與水泵一一對應(yīng)。

3.1.2 構(gòu)成作用

地源熱泵空調(diào)的控制系統(tǒng)主要由三個部分組成，分別為能量的采集，能量的提升以及能量的釋放。能量的采集是對大地土壤中的能量進(jìn)行采集，主要依據(jù)各地的不同地?zé)崮茉辞闆r而言，采集部分主要有地源測水循環(huán)構(gòu)成[3]。該系統(tǒng)的運行作用主要是加快地下水系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)間的能量置換速率。通過能量提升，將完成采集的能量交換到空調(diào)的空間內(nèi)，該部分由冷卻塔以及換熱器機組，以及一次側(cè)水循環(huán)和熱泵機組系統(tǒng)共同構(gòu)成。在運行的過程中，熱泵機組的作用便是將能量從地源的一側(cè)將其轉(zhuǎn)移至空調(diào)的一次側(cè);一側(cè)水循環(huán)進(jìn)行工作時，可以促進(jìn)熱泵機組的循環(huán)水系統(tǒng)的換熱作用，換熱器機組、冷卻塔機組適用于不同的季節(jié)，若二次側(cè)溫度無法達(dá)成相關(guān)的使用標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)便會自行進(jìn)行二次側(cè)水的降溫或者加熱操作。能量的釋放作用，則主要是對整體地源空調(diào)使用過程中產(chǎn)生的空氣問題進(jìn)行調(diào)節(jié)，其構(gòu)件含有二次側(cè)水循環(huán)系統(tǒng)以及位于空調(diào)末端風(fēng)機盤管。二次側(cè)水循環(huán)也被稱為用戶側(cè)的水循環(huán)系統(tǒng)，其涵蓋了冬季采暖循環(huán)水以及夏季冰凍水。自動定壓補水則是獨立于系統(tǒng)之外的部分，一般在地源側(cè)管以及一次側(cè)管管內(nèi)發(fā)生缺失情況時，及時進(jìn)行補水。

3.2 運行情況分析

本次系統(tǒng)中運行中，對閥門進(jìn)行切換V1～V9，GSHP-B-1機組電動閥V10、V12，GSHP-B-2機組電動閥V9、V11。在工作模式按夏季、冬季分類，冬季模式運行的過程中，冷卻側(cè)只能選擇地源，PLC發(fā)出信號，地源下的電動閥V1～V6開啟，機組電動閥V10、V12開啟，300s后開啟水泵CTP-B-1、CHP-B-1，480s后開啟GSHP-B-1機組。從而開啟了制冷模式。溫度變送器將空調(diào)側(cè)回水主管上的溫度檢測值送入PLC，PLC按照程序設(shè)計，在溫度A1大于設(shè)定溫度A2時超過1800s時PLC發(fā)出加載控制信號，開啟機組電動閥V10、V12，300s后開啟水泵CTP-B-2、CHP-B-2，480s后開啟GSHP-B-2機組，當(dāng)溫度A1小于設(shè)定溫度A2時超過1800s，PLC發(fā)出減載控制信號，關(guān)閉GSHP-B-2機組，300S后關(guān)閉水泵CTP-B-2、CHP-B-2，470S后關(guān)閉機組電動閥V10、V12。當(dāng)溫度傳感器檢測到地源溫度檢測通過壓力傳感器檢測空調(diào)主管供、回水壓力，PLC按照程序設(shè)計，完成壓差△T1計算，通過壓差△T1與設(shè)定壓差△T2比較，PLC來控制空調(diào)供回水主管之間電動調(diào)節(jié)閥的開度。