智能化網絡監控水源熱泵機組的開發

楊松　姜國偉　劉吉宏　曲恩強　雷歡

摘 要：水源熱泵是目前空調系統中能效比較高的一種空調系統，在北方的采暖與空調系統中應用也越來越廣泛，針對這樣的市場需求，我們提出開發一種小型智能化網絡監控水源熱泵機組。

關鍵詞：中央空調；水源熱泵；智能化控制；網絡監控

1 概述

小型水源熱泵機組應用越來越廣泛，如別墅、農村單體建筑等的采暖與空調制冷。為了適應市場需要，我們開出了一種互聯網控制技術與水源熱泵機組一體化的智能化網絡監控水源熱泵機組。用戶可以通過遠程端手機軟件或者計算機軟件實現遠程監控該水源熱泵機組。

2 制冷系統流程及方案設計

水源熱泵機組主要由壓縮機、水源側換熱器、用戶側換熱器、熱力膨脹閥、四通換向閥及控制系統組成。壓縮機是水源熱泵機組的心臟，起著壓縮和輸送循環工質從低溫低壓到高溫高壓處的作用。水源側換熱器與用戶側換熱器采用套管式換熱器，水系統與制冷劑系統形成逆流，傳熱效率比較高。熱力膨脹閥對循環工質起到節流降壓作用，并調節進入蒸發器的循環工質流量。根據熱力學第二定律，壓縮機所消耗的功（電能）起到補償作用，使循環工質不斷地從低溫環境中吸收，并向高溫環境放熱。

本機組制冷系統流程圖如圖1所示。為了達到系統中設置一個熱力膨脹閥，制冷系統中設置了4個單向閥。制冷工況時，從壓縮機出來的高溫高壓制冷劑氣體經過四通換向閥從D到C進入水源側換熱器，此時水源側換熱器為冷凝器，高溫高壓制冷劑氣體經過冷凝器將熱量傳遞給水源側的循環水，同時制冷劑液化成液體，溫度降低。制冷劑隨后到達單向閥處，由于制冷劑的壓力差，單向閥3關閉，制冷劑通過單向閥4后制冷劑液體進入儲液器。從儲液器出來的常溫制冷劑經過干燥過濾器后，制冷系統內可能存在水及雜質被吸收及過濾掉，然后制冷劑液體經過熱力膨脹閥，壓力降低，制冷劑開始蒸發，溫度隨之降低。由于壓差的關系，單向閥2關閉，制冷劑通過單向閥1進入用戶側換熱器，此時用戶側換熱器為蒸發器，制冷劑蒸發吸熱，降低了用戶側的循環水溫度。從用戶側出來的制冷劑經過四通換向閥后進入氣液分離器，將多余未蒸發的制冷劑分離，防止壓縮機液擊，保證壓機的安全運行。制熱工況時，從壓縮機出來的高溫高壓制冷劑氣體經過四通換向閥從D到E進入用戶側換熱器，此時用戶側換熱器為冷凝器，水源側換熱器為蒸發器，制冷系統工作時將水源側的熱量吸收后，通過制冷劑循環傳遞給用戶側循環水，使用戶側循環水溫度升高。

3 智能化控制系統

現場控制系統結構如圖2所示，現場設置一個嵌入式觸摸屏控制系統，負責現場整個系統的指揮控制及數據采集存儲、故障報警、遠程數據發送調度等功能。嵌入式觸摸屏下設多功能控制器及GPRS模塊。多功能控制器具備設備啟停控制、運行狀態監控、溫度采集、水流信號采集及電量等參數采集等功能。GPRS模塊的功能是將現場實時數據傳送到遠程數據服務器上以便供遠程網絡用戶數據共享，同時提供手機短信查詢、故障短息報警及設備短信控制等功能。

現場系統采用7寸彩色觸摸屏嵌入式控制系統作為現場中央數據處理中心，現場嵌入式監控系統軟件采用所見即所得的友好圖形動態界面，方便用戶操作，主界面如圖3所示。

4 結束語

本成品采用1.5-20P功率不等的渦旋式壓縮機作為水源熱泵機組的壓縮機，該機組技術參數指標：標準工況下制冷系數為3.8，制熱系數為3.2，即壓縮機每消耗1KWh電能，輸出4.0KWh制冷量，或者3.2KWh制熱量。互聯網智能化控制技術與水源熱泵機組一體化，使水源熱泵機組的使用更為便捷，適合目前的市場需求。

參考文獻

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[4]沈卓民.地源熱泵控制系統的設計與實現[D].杭州電子科技大學，2013.

作者簡介：楊松（1991-），男，貴州黔南州人，本科生在讀，就讀于遼寧工業大學土木建筑工程學院。