地源熱泵中央空調節能控制系統設計的思考

黃磊

摘要 在中央空調控制系統中，地源熱泵中央空調控制系統十分常用。近年來，隨著科技的進步，技能技術、電子技術、控制理論等都取得了較大的進步，因而傳統地源熱泵中央空調控制系統，已經難以滿足節能穩定的運行要求。對于新一代地源熱泵中央空調系統來說，需要滿足節能效果理想、電路設計簡單可靠等要求，采用數字化、模塊化的方式進行系統設計。因此，應對地源熱泵中央空調節能控制系統的特點、運行等加以熟悉，在此基礎上完成系統的設計。

【關鍵詞】地源熱泵 中央空調 節能控制 系統設計

在當前社會中，人們對于環保問題越來越重視，在生活中的各個方面加以滲透。建筑能耗是我國能源消耗的一個重點領域，其中空調耗能是不可忽視的。為了滿足新時期的環保和可持續發展要求，應對原有中央空調系統加以優化，降低能耗并提高效率。地源熱泵中央空調是一種具有良好的節能、環保性能的類型，在經濟、環境等方面都可實現良好的效益。

1 地源熱泵中央空調節能控制系統特點

地源熱泵中央空調控制系統主要具有節能低碳、經濟環保、維護方便等特點。此種空調系統利用地表淺層熱能、太陽能等作為主要能源供給，具有綠色、純凈、無污染等優勢，功能狀態相對較為穩定。在實際應用中，只需要供給少量高品能源即可滿足使用需求。而且系統在能量交換中沒有發生化學反應，溫室氣體排放大大降低。以往南方地區使用傳統空調，由于制冷遠大于制熱，因而會帶來土壤熱能累積等問題。利用節能控制系統可利用淺層地標能量，實現了更好的經濟性與環保性。另外，節能控制系統不無需專門設置冷卻、加熱等輔助系統，節省了機械部件數量，在養護維修方面更為簡單。此外，相比于傳統的重要空調，地源熱泵中央空調節能控制系統，具有更高的自動化程度，操作更加便捷簡單，系統可靠性也更為理想。

2 地源熱泵中央空調節能控制系統運行

在地源熱泵中央空調節能控制系統運行中，主要的工作模式為制熱、制冷，兩種模式下都是以電能驅動工質液化或汽化，通過能量轉換改變溫度，并經由開關閥門、機組的協同工作完成溫度調節。在制冷中，制冷劑氣體高溫高壓，通過壓縮機進入冷凝器，這一過程中不斷向土壤釋放熱量，直到溫度恢復正常，然后從膨脹閥門恢復到低壓狀態，經由蒸汽系統完成空氣熱量、水的吸收，最后形成低壓蒸汽。壓縮機將低壓蒸汽處理為高壓氣體，通過往復循環，利用蒸發過程使環境溫度降低，進而完成制冷。而在制熱下，空氣、水上升的溫度，給外界環境供給熱量，從而完成制熱。由此能夠看出，地源熱泵中央空調節能控制系統，其不同的介質是主要的區分因素。主要包括水.水系統、水.冷劑系統、水.空氣系統等。水.水系統中，熱泵主機制冷時，可提供冷凍水給空調系統末端，制熱時提供熱水。水.冷劑系統中，其原理類似于傳統加用分體式空調，低溫熱源和冷卻水，一般利用地熱換熱器循環水，因而和分體式空調相比，可減少噪聲污染和二氧化碳排放。水一空氣系統則更類似于全空氣空調機組，不過其自身具備熱源、冷源，無需額外設置制熱系統或制冷系統。而且這種模式熱泵主機能夠發揮更高的效率。

3 地源熱泵中央空調節能控制系統設計

3.1 系統總體設計

在系統總體設計中，運用了溫差變流量的方式控制一次側，傳感器感應到溫差后，向可編程邏輯控制器上傳，完成數據處理后，相應的控制一次側水泵的運行數量。在二次側，利用了恒壓差的方式實現控制，在閉環負反饋系統中，差壓變送器探測供水管路的壓力，向處理器上傳獲取的數據。處理器將模擬信號轉變為數字信號，連接變頻器，進而控制二次側的水泵數量、運行效率等。

3.2 系統網絡設計

在地源熱泵中央空調節能控制系統中，系統網絡架構十分重要，在具體設計中，將大系統進行劃分，使之形成多個子系統。在各個子系統當中，可以具有一部分獨立的控制功能，在共享軟件的連接作用下，完成數據鏈接和交換。系統中的各個子系統，可看做是一個控制站點，以地源測水循環控制站點為主，將其它視作從站，利用處理器完成數據的發布，并滿足更新、共享的要求。

3.3 一次側變溫差設計

在一次側水循環系統當中，按照最大熱負荷，選擇熱泵主機容量，缺少對季節氣候改變影響因素的考慮，因而會發生能源損耗。因此，在節能控制系統設計當中，可利用變溫差控制的方法補償溫度環境，從而加強系統節能作用。在恒溫差控制的條件下，如果空調供水溫度在55℃，回水溫度在45℃，則二者始終具有10℃的溫差。如果利用變溫差控制的措施，在環境溫度變化的時候，供水溫度也能夠發生改變。在較高的外界溫度條件下，減少供熱量，在較低的外界溫度條件下，則提高供熱量。例如，在-20℃下，供水溫度在55℃，而如果外界溫度上升為-15℃，則供水溫度在45℃，以此計算得出的溫差為5℃。另外，如果用戶有更高的使用需求，可以利用其它變換形式控制供水溫度，以使用戶具有良好的自主選擇性。

4 結論

地源熱泵中央空調，是當前逐漸興起并廣泛應用的一種新型中央空調，在當前環保發展的理念下，空調節能控制系統發揮著不可忽視的重要作用。其主要的特點在于節能低碳、環保經濟、維護方便，在實際運行中具有不同的工作模式而運行型式。在此基礎上，通過總體設計、網絡設計、一次側變熱差設計等完成節能控制系統設計，使其滿足節能運行的需求。

參考文獻

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