福諾FN-104熱泵遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制系統(tǒng) PLC控制系統(tǒng) 熱泵自動(dòng)化控制系統(tǒng)

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)部分：1.設(shè)備遠(yuǎn)程調(diào)試：針對(duì)調(diào)試中的熱泵機(jī)組，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC控制器的遠(yuǎn)程程序上傳、下載的功能，使調(diào)試人員可以隨時(shí)修改PLC程序，節(jié)約了大量的外出調(diào)試時(shí)間。

2.熱泵能效分析：對(duì)售出熱泵機(jī)組的運(yùn)行能效進(jìn)行分析，讓業(yè)主和廠家管理人員實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行能效情況。包括熱泵的日/周/月用能曲線、月用能環(huán)比柱狀圖以及年度同比用能柱圖等.

3.設(shè)備管理：遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)了對(duì)熱泵機(jī)組本身的設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的功能。包括設(shè)備基本信息的錄入、查詢，設(shè)備的檢索及查詢，設(shè)備檢修記錄的錄入及查詢。

4.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控：包括對(duì)熱泵機(jī)組的壓縮機(jī)、氣體冷卻器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器的介質(zhì)物理參數(shù)監(jiān)測(cè)以及系統(tǒng)所在地室外溫度等。

5.報(bào)警管理：當(dāng)監(jiān)測(cè)到設(shè)備異常數(shù)據(jù)及設(shè)備網(wǎng)絡(luò)掉線時(shí)該系統(tǒng)可向當(dāng)?shù)氐木S護(hù)人員和廠家技術(shù)人員主動(dòng)推送報(bào)警短信。

6.用戶管理：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)廠家技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員、業(yè)主各層級(jí)多角色權(quán)限控制。

自動(dòng)控制系統(tǒng)部分

在整個(gè)地源熱泵系統(tǒng)中，自動(dòng)控制對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制范圍包括以下部分：埋管區(qū)域地溫監(jiān)測(cè)

通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控、全系統(tǒng)輸入／輸出能量計(jì)量、全系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行控制。

２．１ 埋管區(qū)域地溫監(jiān)測(cè)

２．１．１ 溫度傳感器的布置

為監(jiān)測(cè)地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中埋管周圍土壤溫度的變化狀況，本系統(tǒng)特設(shè)有土壤溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

埋點(diǎn)分布：將整個(gè)埋管區(qū)域劃分成若干區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)選取２個(gè)具有代表性的點(diǎn)作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)。為了滿足監(jiān)測(cè)需求，

監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)滿足如下條件：

１）監(jiān)測(cè)井分為２類：一類是將溫度傳感器同豎直埋管一起固定下埋（以下稱為ｉ類監(jiān)測(cè)點(diǎn)），對(duì)管井進(jìn)行監(jiān)測(cè)；另一類是設(shè)置單獨(dú)的溫度監(jiān)測(cè)井（以下稱為ｉｉ類監(jiān)測(cè)點(diǎn)），用其他載體固定溫度傳感器埋入井內(nèi)。

２）監(jiān)測(cè)井的選點(diǎn)：根據(jù)埋管區(qū)域的大小及地形，確定２類監(jiān)測(cè)井的數(shù)量和點(diǎn)位，滿足監(jiān)測(cè)需求 其中，單獨(dú)監(jiān)測(cè)井既有埋管區(qū)域邊沿部位，也應(yīng)有埋管區(qū)域中間部位。

３）每個(gè)監(jiān)測(cè)井內(nèi)傳感器的數(shù)量及埋深：根據(jù)井深及穿越的地質(zhì)構(gòu)造情況確定傳感器數(shù)量及埋深，保證每種構(gòu)造層都有監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

４）要確保傳感器和導(dǎo)線在高壓、偏堿性土質(zhì)（及液體）環(huán)境下的長(zhǎng)期穩(wěn)定使用。

２．１．２ 土壤溫度數(shù)據(jù)采集

溫度傳感器埋設(shè)完成后，通過(guò)屏蔽導(dǎo)線連接進(jìn)入機(jī)房，地埋管溫度傳感器連接到機(jī)組機(jī)房后，通過(guò)專門的溫度采集顯示主機(jī)進(jìn)行信號(hào)的采集，溫度采集顯示主機(jī)具備通訊接口和開放通訊協(xié)議。

在控制室設(shè)置１臺(tái)電腦，通過(guò)ＲＳ４８５通訊接口和通訊線纜與值班室內(nèi)的地埋管溫度采集計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊連接，

采集、存儲(chǔ)土壤溫度信號(hào)，供操作站節(jié)能管理軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析。

２．１．３ 土壤換熱器的監(jiān)控功能

空調(diào)系統(tǒng)第二個(gè)夏季運(yùn)行前一個(gè)月，ＤＤＣ通過(guò)土壤溫度傳感器收集土壤溫度并計(jì)算平均值，與一個(gè)夏季運(yùn)行前檢測(cè)的平均值比較。當(dāng)平均溫度高于一個(gè)夏季平均溫度設(shè)定值時(shí)（比如０．３℃），開啟冷卻塔、冷卻水泵、地源側(cè)冷水泵對(duì)土壤進(jìn)行降溫，直至土壤達(dá)到常年正常溫度為止。

２．２ 通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控

２．２．１ 新風(fēng)處理機(jī)組的控制通過(guò)溫、濕度傳感器和壓差控制開關(guān)，監(jiān)測(cè)新風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警狀態(tài)以及手動(dòng)／自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)；監(jiān)測(cè)新風(fēng)機(jī)送風(fēng)溫度，新風(fēng)機(jī)組與新風(fēng)門的聯(lián)鎖控制程序：空調(diào)機(jī)組開啟時(shí)，自動(dòng)打開新風(fēng)門，停機(jī)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉新風(fēng)門。

２．２．２ 風(fēng)機(jī)盤管的控制

通過(guò)室內(nèi)溫、濕度傳感器監(jiān)測(cè)室內(nèi)的溫度和濕度，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，電動(dòng)兩通閥自動(dòng)關(guān)閉，切斷冷凍水的供應(yīng)，從而起到控制風(fēng)機(jī)盤管的啟停作用。隨著室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管的啟停，供水主管上裝有水壓差傳感器的壓差控制開關(guān)監(jiān)測(cè)當(dāng)前水壓差，然后將信號(hào)傳輸至控制器，控制器經(jīng)過(guò)ＰＩＤ運(yùn)算控制安裝在分、集水器旁路上的壓差調(diào)節(jié)閥的開度，維持供、回水壓差恒定于設(shè)定值。

２．３ 全系統(tǒng)輸入／輸出能量計(jì)量

計(jì)量類別包括系統(tǒng)耗電總量（輸入）和系統(tǒng)熱量產(chǎn)能（輸出），以達(dá)到計(jì)算系統(tǒng)能耗及能效比之目的。

２．３．１ 電能消耗計(jì)量

機(jī)房?jī)?nèi)通過(guò)控制柜電能表計(jì)量全部空調(diào)機(jī)組和循環(huán)水泵的耗電量。通過(guò)每層樓配電柜計(jì)量各風(fēng)機(jī)盤管和新風(fēng)機(jī)組的耗電量。通過(guò)電能計(jì)量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)耗能；電能計(jì)量?jī)x表設(shè)置應(yīng)靠近用電設(shè)備，盡量集中計(jì)量，以保證計(jì)量精度、計(jì)量數(shù)據(jù)傳輸方便。

２．３．２ 熱量產(chǎn)能計(jì)量

系統(tǒng)能量輸出由空調(diào)熱水系統(tǒng)、地源循環(huán)水系統(tǒng)、夏季板換水系統(tǒng)和用戶側(cè)空調(diào)水系統(tǒng)４個(gè)系統(tǒng)組成。通過(guò)熱能表對(duì)進(jìn)水管和出水管的溫度采集結(jié)合管內(nèi)的流量進(jìn)行計(jì)算，得出每個(gè)系統(tǒng)的能量輸出。

圖２ 熱能表安裝示意圖

系統(tǒng)中熱能表的安裝：在地源側(cè)（埋管系統(tǒng)）干管上安裝１只，用來(lái)計(jì)量地源側(cè)能量輸出；用戶端干管上安裝１只，用來(lái)計(jì)量用戶側(cè)能量輸出；每層樓水平干管上安裝１８只，用來(lái)計(jì)量樓每層能量的輸出；熱水干管上機(jī)房端安裝１只，用來(lái)計(jì)量熱水能量輸出；冷卻塔干管上安裝１只，用來(lái)計(jì)量冷卻塔的能量輸出。共有２２個(gè)計(jì)量點(diǎn)。

系統(tǒng)通過(guò)采集空調(diào)熱水系統(tǒng)、地源循環(huán)水系統(tǒng)、夏季板換水系統(tǒng)、用戶側(cè)空調(diào)水系統(tǒng)的能量輸入和輸出，計(jì)算系統(tǒng)的總能量以及通過(guò)電能表計(jì)量主機(jī)、地源側(cè)水泵、用戶側(cè)水泵、冷卻塔側(cè)水泵以及末端風(fēng)機(jī)盤管的耗電量。通過(guò)能量的輸入／輸出和系統(tǒng)總耗電量計(jì)算機(jī)房能效比和整棟大樓的能效比。

２．４ 全系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行控制

通過(guò)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)主要設(shè)備的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)機(jī)房的自動(dòng)控制。具體監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)見圖３。

受控設(shè)備見表１。

基本控制功能：

①由監(jiān)控系統(tǒng)按內(nèi)部預(yù)先編寫的時(shí)間程序或通過(guò)管理中心操作員，啟動(dòng)地源熱泵機(jī)組及各相關(guān)設(shè)備之聯(lián)鎖控制。系統(tǒng)能保證各設(shè)備開機(jī)／關(guān)機(jī)的順序。當(dāng)其中一臺(tái)水泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用水泵會(huì)自動(dòng)投入工作。

１部分熱回收地源熱泵機(jī)組２臺(tái)

２全熱回收地源熱泵機(jī)組１臺(tái)

３用戶側(cè)空調(diào)泵２臺(tái)（１用１備）

４衛(wèi)生熱水循環(huán)空調(diào)泵２臺(tái)（１用１備）

５地源側(cè)循環(huán)泵４臺(tái)（３用１備）

６衛(wèi)生熱水循環(huán)水泵４臺(tái)（２用２備）

７熱水箱２個(gè)

８夏季用板式換熱器１個(gè)

９冷卻塔１個(gè)

１０冷卻塔循環(huán)泵２臺(tái)（１用１備）能夠完成主機(jī)的啟停工作，自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)組自帶的控制功能做分控接口，對(duì)主機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)主機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、分析和統(tǒng)計(jì)。

②根據(jù)供／回水溫差和回水流量計(jì)算系統(tǒng)在

該區(qū)域的冷（熱）負(fù)荷，并根據(jù)實(shí)際冷（熱）負(fù)荷以及機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間累計(jì)決定機(jī)組的啟停組合及臺(tái)數(shù)。

③對(duì)地源熱泵機(jī)組的電動(dòng)蝶閥進(jìn)行分組控

制，并與地源熱泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)功能。④對(duì)地源側(cè)循環(huán)水泵的啟停進(jìn)行控制，并對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；對(duì)每臺(tái)水泵的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行記錄，啟動(dòng)機(jī)組時(shí)，根據(jù)水泵的運(yùn)行時(shí)間決定開啟哪臺(tái)水泵；當(dāng)水泵運(yùn)行到一定的時(shí)間時(shí)，自動(dòng)提示對(duì)水泵進(jìn)行監(jiān)測(cè)和保養(yǎng)。

⑤對(duì)用戶側(cè)的循環(huán)水泵和樓層電動(dòng)蝶閥進(jìn)行

控制，樓層的電動(dòng)蝶閥分為辦公模式（全開）、加班模式（單獨(dú)開啟樓層的電動(dòng)蝶閥）

和下班模式（全關(guān)）；對(duì)用戶側(cè)的循環(huán)水泵的啟停進(jìn)行控制，并對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

⑥機(jī)組與熱水箱之間的加熱循環(huán)控制應(yīng)由水

箱溫度確定：水箱溫度達(dá)到５１℃時(shí)加熱泵停機(jī)，水箱溫度低于４９．５℃時(shí)加熱泵運(yùn)行。且應(yīng)分為夏季和其他２種模式：在夏季（空調(diào)機(jī)組制冷，熱回收生產(chǎn)熱水），如加熱泵停機(jī)時(shí)間達(dá)１５分鐘時(shí)，應(yīng)自動(dòng)打開熱水箱底部排水閥，將熱水排到地面雨水收集水池，至下限水位關(guān)閉，冷水補(bǔ)充。此后水箱溫度下降，加熱泵再次運(yùn)行，以保證系統(tǒng)制冷能力；在其他季節(jié)，水箱溫度達(dá)到５２．５℃后水泵停機(jī)保溫，不排水，待水溫降到５０．５℃時(shí)再開機(jī)加熱。

３ 自動(dòng)控制監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

通過(guò)上述控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)。如冷凍水溫度、流量和冷卻水溫度、流量等。通過(guò)數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出整個(gè)系統(tǒng)主機(jī)、各個(gè)樓層用戶、地埋管系統(tǒng)、冷卻塔系統(tǒng)、衛(wèi)生熱水系統(tǒng)等各個(gè)系統(tǒng)的耗能和產(chǎn)生的能量，從而計(jì)算整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)以及各個(gè)分系統(tǒng)的能效。通過(guò)數(shù)字終端系統(tǒng)以圖表的形式直觀地呈現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)采用*的自動(dòng)控制系統(tǒng)，較好地實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制和系統(tǒng)能效監(jiān)測(cè)：

１）通過(guò)對(duì)地埋管的溫度監(jiān)測(cè)，掌握地下溫度變化情況，切換冷卻塔與地源熱泵的使用狀態(tài)；２）通過(guò)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、管理實(shí)現(xiàn)在滿足使用條件下的節(jié)能運(yùn)行；

３）通過(guò)對(duì)全系統(tǒng)的能量輸入和輸出的計(jì)量，達(dá)到對(duì)系統(tǒng)整體能耗的評(píng)估計(jì)算和集中管理；４）通過(guò)對(duì)全系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)人值守的功能。