地源熱泵遠程監控係統及數據處理與分析

地源熱泵遠程監控係統及數據處理與(yu) 分析 

對地源熱泵係統的運行狀況進行連續一年以上的監測和數據分析處理,以評價(jia) 其綜合經濟指標.文章介紹了地源熱泵係統的工藝流程,闡述了地源熱泵遠程監測係統的設計方案,重點研究了係統綜合經濟指標學模型的建立和數據處理分析方法.基於(yu) NET平台進行了程序設計,實現對係統綜合經濟指標的計算.較長時間的監測和分析表明,係統數據處理方法能夠準確地處理和分析原始數據,為(wei) 地源熱泵與(yu) 建築集成的示範提供有效、可靠的依據.

    Abstract： The economic indicator evaluation has been carried out on a ground source heat pumpsystem after over one year of remote monitoring and data processing and analysis on the consecu-tive system operation. The technological process of the ground source heat pump system has beenintroduced; meanwhile, the design scheme of the remote monitoring system has been described.

    The mathematic model for the comprehensive economic index of the system and the method forprocessing and analyzing the data are the main part of the paper. Based on NET platform, the pro-gram design has been carried out for calculating the comprehensive economic indicator. The longtime monitoring and analysis show that the data processing method could accurately process andanalyze the original data, and the method could provide valid and reliable basis for the demonstra-tion of the combination of ground source heat pump and building.

    Key words：  ground source heat pump; remote monitoring; mathematic model; data processing andanalysis; economic indicator evaluation

    近年來,地源熱泵技術發展迅速,已形成了產(chan) 業(ye) 化規模,但是地源熱泵與(yu) 建築係統的集成還存在許多問題.目前,很少有人對建築的地源熱泵係統進行連續一年以上的運行狀況監測,更缺少對係統綜合經濟指標的評價(jia) ,因此很難得到在相同地方、不同季節、不同氣候條件的地源熱泵係統,連續一年製熱/製冷工況的係統能效比、熱水工況係統能效比、室內(nei) 外環境的溫、濕度和全年土壤熱平衡等綜合經濟評價(jia) 。然而，這些綜合經濟評價(jia) 指標，對於(yu) 可再生能源規模化應用示範是非常重要的.

    1地源熱泵係統工藝流程及監測係統地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源（包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可製冷的高效節能空調係統。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現低溫位熱能向高溫位轉移。冬季，地能是熱泵供暖的熱源；夏季，地能是熱泵空調的冷源。冬季，地源熱泵係統把地下熱量取出來，提高溫度後供給室內(nei) 采暖；夏季把室內(nei) 的熱量取出來釋放到地下。

    熱泵機組的能量流動：利用所消耗的能量（如電能）將吸取的全部熱能（即電能和吸收的熱能）一起排輸至高溫熱源。熱泵機組所耗能量使製冷劑氟裏昂壓縮至高溫高壓狀態，而吸收低溫熱源中的熱能。

    地源熱泵子監測係統主要是由地源熱泵抽水係統、熱泵機組、地源側(ce) /用戶側(ce) 循環管道、循環水泵、空調水泵、集水器/分水器和控製係統、變送器、數據采集儀(yi) 器等輔助設施組成。監測儀(yi) 表主要包括流量變送器、溫度變送器、濕度變送器、電能表等。測試參數為(wei) 用戶端出、回水溫度T2，T1；水流量M；地源熱泵機組耗電量Qp1；地源側(ce) 循環泵耗電量Qp2；用戶側(ce) 空調泵耗電量Qp3。

    地源熱泵監測子係統原理如圖1所示。

    2地源熱泵遠程監測係統方案設計地源熱泵遠程監測係統主要由若幹個(ge) 分布在不同地域、不同氣候地區的地源熱泵監測子係統組成。各監測子係統采集原始數據並通過GPRS模塊發送至INTERNET，或采用OPC服務器、Modbus協議、FTP等方式通過INTERNET上傳(chuan) 。總數據中心通過INTERNET將獲取原始數據，並存入SQL數據庫，通過數據處理中心進行實時數據的處理。

    遠程監測係統方案框圖如圖2所示。

    3技術經濟評價(jia) 指標的數學模型地源熱泵係統的主要技術經濟評價(jia) 指標：製熱/製冷工況係統能效比、熱水工況係統能效比、室內(nei) 外環境溫、濕度和全年土壤熱平衡。本文基於(yu) 製熱/製冷工況係統能效比、熱水工況係統能效比等經濟評價(jia) 指標建立數學模型，並進行處理分析。該數學模型所用的各種參數：係統輸出熱量Qb、地源熱泵機組耗電量Qp1、地源側(ce) 循環泵耗電量Qp2、用戶側(ce) 空調泵耗電量Qp3、用戶端出、回水溫差ΔT和水流量M。

    ①製熱/製冷工況係統能效比製熱/製冷工況係統能效比（COP係統）是指在特定的冬季或者夏季工況下，係統的製熱/製冷量與(yu) 製熱/製冷消耗電量之比：

    cop=Qp1+Qp2+Qp3式中：係統輸出熱量Qb=CMΔT，C為(wei) 水的比熱容。

    ②熱水工況係統能效比熱水工況係統能效（COP熱水)是指在特定工況下，製熱水係統的製熱量與(yu) 製熱水消耗電量之比：

    cop=Qp1+Qp24數據處理通過INTERNET網絡實時接收地源熱泵監測係統原始數據，存入本地SQL數據庫；基於(yu) NET平台進行程序設計；剔除異常數據，對原始1號熱泵機組每日的耗電量；Q″-Q″為(wei) 2號熱數據進行處理分析；將處理分析後的結果，形成泵機組每日的耗電量。A2A1新的文件存入本地SQL數據庫。程序運行期地源側(ce) 循環泵每日耗電量Qp2間不斷讀取數據庫的原始數據，以每天、每周、Q=Q′-Q′

全自動野外地溫監測係統/凍土地溫自動監測係統

地源熱泵分布式溫度集中測控係統

礦井總線分散式溫度測量係統方案

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礦井測溫係統/礦建凍結法施工溫度監測係統/深井溫度場地溫監測係統

TD-016C型 地源熱泵能耗監控測溫係統

產(chan) 品關(guan) 鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫，淺層地溫在線監測係統，分布式地溫監測係統

此款係統專(zhuan) 門為(wei) 地源熱泵生產(chan) 企業(ye) ，新能源技術安裝公司，地熱井鑽探公司以及節能環保產(chan) 業(ye) 等單位設計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件係統。歡迎各類單位以及經銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體(ti) 價(jia) 格按量定製。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測係統【產(chan) 品介紹】

    地源熱泵空調係統利用土壤作為(wei) 埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建築物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱係數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱係數時測試時間要足夠長,測試時工況穩定後的流體(ti) 進出口及不同深度的溫度會(hui) 影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳(chuan) 統的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為(wei) 接線方便、精度高且不受環境影響、性價(jia) 比高等優(you) 點，目前已廣泛應用於(yu) 地埋管及地源熱泵係統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證並取得了較好的口啤。

   采集服務器通過總線將現場與(yu) 溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳(chuan) 感器采集到的數據發到總線上。每個(ge) 采集模塊可以連接內(nei) 置1-60個(ge) 溫度傳(chuan) 感器的測溫電纜相連。 本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測係統：

1. 地埋管回填材料與(yu) 地源熱泵地下溫度場的測試分析 

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱幹擾的研究 

3. U型管地源熱泵係統性能及地下溫度場的研究 

4. 地源熱泵地埋管的傳(chuan) 熱性能實驗研究 

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳(chuan) 熱研究 

6. 埋地換熱器含水層內(nei) 傳(chuan) 熱的數值模擬與(yu) 實驗研究，埋地換熱器含水層內(nei) 傳(chuan) 熱的數值模擬與(yu) 實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量係統，主要是一套先進的基於(yu) 現場總線和數字傳(chuan) 感器技術的在線監測及分析係統。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監測並保存數據，為(wei) 優(you) 化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續運行具有參考價(jia) 值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測係統本係統的重要特點：

１．結構簡單，一根總線可以掛接1-60根傳(chuan) 感器，總線采用三線製，所有的傳(chuan) 感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅動模塊，普通線，可以輕鬆測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳(chuan) 感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa. 

４．定製的防水抗拉電纜，增強了係統的穩定性和可靠特點總結：高性價(jia) 格比，根據不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本係統是傳(chuan) 統鉑電阻測溫係統理想的替代品. 可應用於(yu) ：

１.地埋管回填材料與(yu) 地源熱泵地下溫度場的測試分析 

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱幹擾的研究 

3. U型管地源熱泵係統性能及地下溫度場的研究 

4. 地源熱泵地埋管的傳(chuan) 熱性能實驗研究 

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳(chuan) 熱研究 

6. 埋地換熱器含水層內(nei) 傳(chuan) 熱的數值模擬與(yu) 實驗研究。

   本係統技術參數：支持傳(chuan) 感器：18B20高精度深井水溫數字傳(chuan) 感器，測井深：1000米，傳(chuan) 感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳(chuan) 感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測係統係統功能： 

1、溫度在線監測 

2、 報警功能 

3、 數據存儲(chu)  

4、定時保存設置

5、曆史數據報表打印 

6、曆史曲線查詢等功能。

【技術參數】

1、溫度測量範圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度： 正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分  辨 率： 0.1℃

4、采樣點數： 小於(yu) 128

5、巡檢周期： 小於(yu) 3s（可設置）

6、傳(chuan) 輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長： 小於(yu) 350米

8、供電方式： AC220V /內(nei) 置鋰電池可供電1-3年 

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度： 小於(yu) 90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經測試與(yu) 檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與(yu) 使用：
1． 使用時，建議將感溫電纜置於(yu) U形管內(nei) 以方便後期維護。
若置與(yu) U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷(shang) ，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不鏽鋼體(ti) 為(wei) 傳(chuan) 感器所在位置，因溫度為(wei) 緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡後再進行測量。
3. 電纜采用三線製總線方式，紅色為(wei) 電源正，建議電源為(wei) 3-5V DC，黑色為(wei) 電源負，蘭(lan) 色為(wei) 信號線。請嚴(yan) 格按照此說明接線操作。
4. 係統理論上支持180個(ge) 節點，實際使用應該限製在150個(ge) 節點以內(nei) 。
5.係統具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 係統供電，當總線距離在200米以內(nei) ，則可以采用DC9V給現場模塊供電，當距離在500米之內(nei) ，可以采用DC12V給係統供電。

【2024美洲杯视频在线观提供定製各個(ge) 領域用的測溫線纜產(chan) 品介紹】

地源熱泵空調係統利用土壤作為(wei) 埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建築物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱係數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱係數時測試時間要足夠長,測試時工況穩定後的流體(ti) 進出口及不同深度的溫度會(hui) 影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。

   由2024美洲杯视频在线观推出的地源熱泵溫度場測控係統，硬件采取先進的ARM技術；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性、直觀明了；測溫傳(chuan) 感器直接封裝在電纜內(nei) 部，根據客戶距離進行封裝。目前該係統廣泛應用於(yu) 地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場係統進行地溫監測，本係統的可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證並取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監測方法：
　　為(wei) 了實現地源熱泵係統的診斷，必須首先製定保證係統正常運行的合理的標準。在係統的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個(ge) 重要的依據參數，它也是在係統運行過程中可能產(chan) 生變化的參數。如果在一個(ge) 或幾個(ge) 空調采暖周期（一般一個(ge) 空調采暖周期為(wei) 1年）後，係統的取熱和放熱嚴(yan) 重不平衡，則這個(ge) 初始溫度會(hui) 有較大的變化，將會(hui) 大大降低係統的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為(wei) 診斷係統是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵係統所控製的建築物進行全年動態能耗分析，即輸入建築物的條件，包括建築的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結構材料和房間功能等條件，計算出該區域全年供暖、製冷的負荷，我們(men) 根據該負荷，選擇合適的係統配置，即地埋管數量以及必要的輔助冷熱源，並動態模擬計算地源熱泵植筋加固係統運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時係統實時監測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳(chuan) 感器監測土壤的溫度，並且將測得的溫度傳(chuan) 遞給地源熱泵係統。

淺層地溫能監測係統概況：

地源熱泵空調係統利用土壤作為(wei) 埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建築物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱係數是很重要的參數，而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱係數時測試時間要足夠長，測試時工況穩定後的流體(ti) 進出口及不同深度的溫度會(hui) 影響測試結果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳(chuan) 統的地源熱泵測溫電纜設計方法，2024美洲杯视频在线观研發的數字總線式測溫電纜因為(wei) 接線方便、精度高且不受環境影響、性價(jia) 比高等優(you) 點，目前已廣泛應用於(yu) 地埋管及地源熱泵係統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證並取得了較好的口啤。

   為(wei) 方便研究土壤、水質等環境對空調換熱井能效等方麵的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對於(yu) 地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳(chuan) 感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個(ge) 探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個(ge) 至少12通道的巡檢儀(yi) ，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀(yi) 要有RS232或RS485功能,根據以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高係統的測溫精度，但對模擬量數據采集，提供精度的有效辦法是提供儀(yi) 器的AD轉換器的位數，即提供巡檢儀(yi) 的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，2024美洲杯视频在线观推出“數字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應係統。礦井深部地溫監測，地源熱泵溫度監測研究，地源熱泵溫度測量係統，淺層地熱測溫係統。

地源熱泵數字總線測溫線纜與(yu) 傳(chuan) 統測溫電纜對比分析：
   傳(chuan) 統的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為(wei) 溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環境影響不大，但當大於(yu) 30米距離傳(chuan) 輸時，宜采用三線製測方式，並需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個(ge) 測溫點放置一根電纜，因電阻作為(wei) 模擬量及相互之間的幹擾，其溫度測量的準確度、係統的精度差，會(hui) 受環境及時間的影響較大。模塊量傳(chuan) 感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會(hui) 對電信號產(chan) 生較大的幹擾，從(cong) 而影響傳(chuan) 感器實際的測量精度和係統的穩定性，每年需要進行校準，因而它們(men) 的使用有很大的局限性。

    2024美洲杯视频在线观研發的總線式數字溫度傳(chuan) 感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數字溫度傳(chuan) 感器采用測溫芯片作為(wei) 感應元件，感應元件位於(yu) 傳(chuan) 感器頭部，傳(chuan) 感器的精度和穩定性決(jue) 定於(yu) 美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數據傳(chuan) 輸采用總線方式，總線電纜或傳(chuan) 感器外徑可做得很小，直徑不大於(yu) 12mm,且線路長短不會(hui) 對傳(chuan) 感器精度造成任何影響。這是傳(chuan) 統熱電阻測溫係統*的優(you) 勢。所以數字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監測理想的設備。數字總線式數據傳(chuan) 感器本身自帶12位高精度數據轉換器和現場總線管理器，直接將溫度數據轉換成適合遠距離傳(chuan) 輸的數字信號，而每個(ge) 傳(chuan) 感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳(chuan) 感器可以直接掛接在總線上，從(cong) 而實現一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數據監控平台建設

一、係統介紹

1、建設自動監測監測平台，可監測大樓內(nei) 室內(nei) 溫度；熱泵機組空調側(ce) 和地源側(ce) 溫度、

壓力、流量；係統空調側(ce) 和地源側(ce) 溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數；地溫場的變化等，實現熱泵機組運行情況 24 小時實時監測，異常情況預

警，做到真正的無人值守。可對熱泵係統的長期運行穩定性、係統對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價(jia) ，為(wei) 進一步示範推廣與(yu) 係統優(you) 化的工作提供數據指導依據。

具體(ti) 測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內(nei) 溫度監測數據及變化曲線；

3）室外環境溫度數據及變化曲線；

4）機房內(nei) 空調側(ce) 出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

5）機房內(nei) 地埋管側(ce) 出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

6）機房內(nei) 用電設備的電流、電壓、功率、電能等監測數據及變化曲線；

7）地溫場內(nei) 不同深度的地溫監測數據及變化曲線；

8）能耗綜合分析、係統 COP 分析以及係統節能量的評價(jia) 分析。

2、自動監測平台建成以後可以對已經安裝自動監測設備的地熱井實施自動監測的數據分

析展示，可實現地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳(chuan) 輸分析，並可實現數據異常情況預

警，做到實時監管，有地熱井運行的穩定性。

1）開采水量及回水水量的流量監測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監測及變化曲線；

3）開采井井內(nei) 水位監測及變化曲線；

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地熱管理係統（geothermal management system）是為(wei) 實現地熱資源的可持續開發而建立的管理係統。

我司深井地熱監測產(chan) 品係列介紹：

1.0-1000米單點溫度檢測（普通表和存儲(chu) 表）／0-3000米單點溫度檢測（普通顯示，隻能顯示溫度，沒有存儲(chu) 分析軟件功能）

2.0-1000米淺層地溫能監測/高精度遠程地溫監測係統（采集器采用低功耗、攜帶方便；物聯網NB無線傳(chuan) 輸至WEB端B/S架構網絡；單總線結構，可擴展256個(ge) 點；進口18B20高精度傳(chuan) 感器，在10-85度範圍內(nei) ，精度在0.1-0.2度）

3. 4.0-10000米分布式多點深層地溫監測（采用分布式光纖測溫係統細分兩(liang) 大類：1.井筒測試 2.井壁測試）

4.0-2000米NB型液位／溫度一體(ti) 式自動監測係統（同時監測溫度和液位兩(liang) 個(ge) 參數，MAX耐溫125攝氏度）

5.0-7000米全景型耐高溫測溫成像一體(ti) 井下電視（同時監測溫度和視頻圖片等）

6. 微功耗采集係統／遙控終端機——地熱資源監測係統／地熱管理係統（可在換熱站同時監測溫度／流量／水位／泵內(nei) 溫度／壓力／能耗等多參數內(nei) 容，可實現物聯網遠程監控，24小時無人值守）

有此類深井地溫項目，歡迎新老客戶朋友垂詢！2024美洲杯视频在线观

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