地源熱泵垂直埋管系統(tǒng)溫度場分析

/地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)

馮宗偉  環(huán)境工程學院  11級  空調(diào)潔凈技術

產(chǎn)品咨詢請北京鴻鷗儀器，產(chǎn)品搜索：地源熱泵測溫，地埋管測溫

地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵測溫摘 要：簡述地源熱泵垂直埋管方式的選擇原理，通過埋管井中，雙U管運行時冷卻水進出口水溫、管內(nèi)水流速計算出管內(nèi)外換熱熱量，同時將土壤近似為半無限大空間，對管內(nèi)各點與無限遠處的土壤同水平點間進行傳熱量計算，對比數(shù)據(jù)的準確性。運用已經(jīng)確定的導熱量，計算出管與管壁導熱后管外壁點的溫度，與熱泵系統(tǒng)運行時，溫度探測器測量到的地埋管在不同深度、不同時間段時各點的溫度，對兩組數(shù)據(jù)進行整理與分析，來探討地源熱泵地埋管系統(tǒng)運行時溫度場的變化規(guī)律。

地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵測溫關鍵詞：地源熱泵   垂直埋管   U型管   土壤溫度場 

地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵測溫引 言：熱泵技術在現(xiàn)代社會已經(jīng)是一項實用且普遍的建筑制冷取暖技術，其中的土壤源熱泵是利用地下淺層地熱資源進行供熱和制冷的節(jié)能的新型能源利用技術。它利用卡諾循環(huán)和逆卡諾循環(huán)原理實現(xiàn)與大地土壤進行冷熱交換的目的。地源熱泵系統(tǒng)由于其具有節(jié)能效果好、利用可再生資源、環(huán)保效益顯著、使用壽命長等優(yōu)點，現(xiàn)在越來越被廣泛運用。地源熱泵技術充分利用地殼表層土壤中的可再生低溫，通過消耗少量的電能，對室內(nèi)進行供冷或供熱。其占地面積小，無任何污染，運行耗電少、成本低。本文是我們通過在武漢地區(qū)進行實地考察，觀察地源熱泵在運行時，地源熱泵垂直地埋管系統(tǒng)的溫度變化數(shù)據(jù)，研究熱泵地下溫度場的變化規(guī)律。

地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵測溫正 文：熱泵是能夠在夏天提供制冷的同時也提供冬天供暖的一種系統(tǒng)，從能量的角度來看，熱泵系統(tǒng)是通過高品位電能驅(qū)動壓縮機促使制冷劑工質(zhì)相變循環(huán)與強制循環(huán)的土壤或者空氣進行傳熱。在夏季的時候?qū)⑹覂?nèi)的高溫傳入介質(zhì)中，同時通過冷卻水的循環(huán)將建筑物內(nèi)部達到適宜的溫度；冬季時則吸取介質(zhì)中的熱量，通過一定的處理之后輸送給建筑物內(nèi)部進行取暖。

熱泵的室外換熱器可以利用空氣、水或者土壤作為吸熱的來源或者散熱的對象，按照換熱器散熱、吸熱介質(zhì)的不同，可以分為地源熱泵和空氣源熱泵，其中地源熱泵又包括了水源熱泵和土壤源熱泵。地源熱泵的概念在1912年在瑞士的Zoelly在一份文獻中出現(xiàn)，在近十幾年的時間里得到了廣泛的應用。在歐洲地區(qū)，地源熱泵因其節(jié)能、環(huán)保無污染的特點被大力推廣。美國、加拿大及瑞士等國家在這個方面取得了較快的發(fā)展，如今中國的地源熱泵的市場也日趨活躍，可以預見，這將是中國日后取暖制冷的主流趨勢。

我們此次研究的是地源熱泵中采取垂直埋管形式的土壤源熱泵。土壤源熱泵地埋管系統(tǒng)是利用埋管中的流體與土壤間的換熱來達到制冷取暖的效果。地埋管系統(tǒng)分為水平埋管和垂直埋管兩種方式，水平埋管占地面積大，且對周邊建筑環(huán)境要求較高，武漢地區(qū)建筑密度過大，不適合采用水平埋管的方式。垂直埋管占地面積小，但是施工成本和初期投資較大，適合大型建筑使用。垂直埋管按照埋設深度的不同可分為淺埋、中埋和身埋。淺埋管是指埋管深度不超過30m，成本低，但是占用場地大，而且埋管換熱效率較低，故較少使用。深埋管埋管深度超過80m，占地面積小，單位管長換熱量大，埋管換熱效率高。相應的成本也比較高。一般適用于大型建筑，在武漢地區(qū)使用較為普遍。中埋管方式的效率及成本都介于淺埋與深埋之間。

    垂直埋管形式不同，垂直埋管換熱器管型的選擇也不同，目前使用多的是U型管和套管式管。由于U型垂直埋管式土壤源熱泵具有占地面積小、可用范圍廣、靈活性較高、恒溫效果好、換熱效率高、維護費用低等眾多優(yōu)勢,已成為目前應用為廣泛的埋管方式。我們此次進行研究的場所是一座使用深埋管系統(tǒng)并且非全天運行的大型建筑。總建筑面積5062m²，空調(diào)區(qū)域面積3450m²。地下?lián)Q熱器采用垂直鉆孔埋管方式，孔徑鉆孔間距4.7*4.8m ，共鉆孔64個，孔徑150mm，井深約101m，雙U管管內(nèi)徑φ=25mm,垂直埋管井設于地下車庫下，垂直埋管換熱器采用雙U型管，埋管材料采用高密度聚乙烯管（HDPE100）N32。

    垂直地埋管土壤源源熱泵溫度測量系統(tǒng)，基于現(xiàn)場總線和數(shù)字傳感器技術的在線監(jiān)測及分析系統(tǒng)。溫度探測器安裝在雙U管的外壁上，探測到的溫度即為管外壁處的溫度。對土壤源源熱泵換熱井進行實時溫度監(jiān)測并保存數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)為優(yōu)化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續(xù)運行具有極大地參考價值。我們收集的是在2009年9月份時熱泵機組啟動時記錄下來的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄的是四個井所埋管在不同深度，啟用后較典型日時的溫度值以及當日使用熱泵時，建筑物內(nèi)部的溫度。同時有冷凍水進出雙U管時的不同水溫。水在管內(nèi)流動的流量使用流量計測得。其中測量的四個井分別代號為A8井,E3井,F5井,G2井，本次計算比較采用的是E3井的記錄數(shù)據(jù)。各個井中地埋管上溫度探測器的深度分別為10m,30m,50m,70m,90m。

一、地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵測溫理論計算公式

地下?lián)Q熱器的目的在于讓管內(nèi)的流體與地下土壤間進行熱交換，所以地面溫度場是研究地下?lián)Q熱器的基礎數(shù)據(jù), 首先對土壤的地溫特性進行描述。受地面空氣和太陽對地表面輻射作用以及地溫梯度的影響，地表層溫度發(fā)生著日間的變化，其溫度變化規(guī)律可用公式（1）關系式來描述：

（1）

式中:t（z.τ）:地下巖土在深為z，時刻為T時的溫度℃;

tep: 地表面某一時間周期的平均溫度℃;

A0:地表面溫度的一階諧量振幅℃;

a：地下巖土的導溫系數(shù)，a=λ/ρc_p   ㎡ /s ;

ω：圓頻率，ω=2π/T₀  1/s:

T₀：溫度變化周期，日周期為To=24h

Z: 距地面的距離 m

τ:時刻  s

1/30：地溫梯度  ℃/m

2009年9月30日溫度變化可近似用公式（2）表示,可算出地面對應時間的地面溫度：

Y(t)=-4.5cos(π/12)t+24.5   (2)

已知冷卻出水水溫Tf1、冷卻回水Tf2及流速Q(mào),水在雙U管內(nèi)的循環(huán)流動過程，將雙U管視為左右*對稱，參考文獻，可將水溫看做線性變化，水溫度隨管長變化見公式（3），可計算出相應時間點對應深度的管內(nèi)流體溫度：
        T=(Tf₂-Tf₁)/202+Tf₁   (3)

本篇論文作了如下假設:土壤為半無限大非穩(wěn)態(tài)溫度場，無限遠處溫度t（z.τ）穩(wěn)定，流體在雙U管內(nèi)流動過程可以看做為管內(nèi)流體與無限遠處進行導熱的過程。土壤初始溫度均勻; 忽略鉆孔的幾何尺度而把它近似為軸心上的線熱源。在線源模型中，將垂直埋在地下的管子看作一均勻的線熱源，并假設該熱源沿深度方向單位長度的散熱量為常量，即具有恒定的熱流。土壤中傳熱方式為沿徑向的純導熱，忽略土壤熱濕傳遞;土壤與鉆孔接觸良好;土壤為各向同性，熱物性參數(shù)為常數(shù)。在此過程中有四部分的熱量傳導過程。過程1，流體在管內(nèi)與管壁進行對流換熱；過程2，管壁內(nèi)外進行導熱；過程3，管外壁與回填物質(zhì)間進行導熱；過程4，回填物質(zhì)與外層土壤進行導熱。

過程1：流體在管內(nèi)流動的過程可以看做流體管內(nèi)受迫對流換熱，由水流量Q和管口面積A可以算出水的流速Um，進而算出計算出水流動時的雷諾數(shù)Re=Umd/v,根據(jù)西得和塔特（Sieder-Tate）冷卻流體公式修正關聯(lián)式（4）,可計算出管內(nèi)流體與管壁的換熱系數(shù)h：

          Nu_f=0.023Re_f^0.8Pr_f^1/3（u_f/u_w）^0.14   (4)

過程2：根據(jù)管的材料高密度聚乙烯管（HDPE100）N32查表知管的導熱系數(shù)λ_1,管壁厚度δ₁ ，根據(jù)傅里葉（Fourier J）導熱公式

                 q=-λ₁gradt (w/m²)

過程3:根據(jù)回填物質(zhì)的物性參數(shù)，查表知回填物質(zhì)的導熱系λ₂，回填物質(zhì)的厚度為δ_2,根據(jù)傅里葉（Fourier J）導熱公式

                 q=-λ₁gradt (w/m²)

 過程4：土壤的物性系數(shù)查表知土壤導熱系數(shù)λ₃，土壤換熱器熱干擾半徑為4.5m左右。可近似認為為λ_3,根據(jù)傅里葉（Fourier J）導熱公式           

                 q=-λ₁gradt (w/m²)

二、地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵測溫數(shù)據(jù)計算

取2009年9月30日溫度記錄，E3井的數(shù)據(jù)進行計算，數(shù)據(jù)記錄如表1：

表1

地面溫度經(jīng)過土壤導熱可計算出隨地下土壤深度變化的溫度的變化值，根據(jù)公式（1）,當深度一定時，周期％越長，衰減程度越大；周期％越短，衰減程度越小。說明隨著深度的增加，以天為周期的地表面溫度波動作用的衰減速度遠比年周期的快。將武漢土壤衰減深度計算為25m，溫度值記錄如表2：

表2

對四個熱量交換過程進行計算，將鉆孔內(nèi)U型豎埋管的傳熱看做二維穩(wěn)態(tài)傳熱，求出該復合區(qū)域內(nèi)溫度場，以及管壁至鉆孔壁之間的傳熱熱阻表達式。用格林函數(shù)和虛擬熱源法對鉆孔與地層之間的換熱進行研究，計算結(jié)果如表3：

表3

 取其中溫度變化較為典型的一天某時刻，對不同深度四根測量管溫度的變化進行圖解分析，如下：

圖一

三、地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵測溫結(jié)論總結(jié) 

     從表（1）中可以看出，隨著埋管深度的增加，溫度逐漸降低，這是符合熱泵系統(tǒng)中溫度隨土地厚度變化的規(guī)律的。從數(shù)據(jù)可以推斷出，管內(nèi)溫度降低的幅度，與熱泵機組供冷處所開啟的溫度高低有關。用冷處溫度設置較低時，熱泵埋管的溫度稍微偏高；設置溫度較高時，熱泵埋管的溫度較低。可以推測，這與熱泵機組開啟后進行制冷時排入地下的熱量是有一定關系的。

     從根據(jù)冷卻水進出口溫度及流量計算出的理論值，表（3）與溫度探測器所測的溫度,表（2）進行比較，可得出以下結(jié)論。通過理論公式計算出的結(jié)果比實際溫度測量的值略大，可以認為在熱泵機組正常運行時能及時將熱量傳至土壤并均勻?qū)幔雇寥滥芗皶r恢復正常。但理論值與計算值越來越接近，說明連續(xù)工況下對土壤散熱還是有一定的影響。理論可知，U形管的傳熱量主要來源于它附近土壤的溫度下降，距離越遠的土壤所受的波及越小，溫度變化也越小。管內(nèi)流體與外層土壤的傳熱的溫度梯度大于外層土壤與更靠外的土壤傳熱的溫度梯度。由數(shù)據(jù)知連續(xù)運行工況時土壤溫度隨時間變化趨勢是一致的，可以預測在間歇工況中熱泵停機時U形管內(nèi)的水停止流動，不再從土壤中帶走熱量或向土壤放出熱量，這一期間土壤溫度可以得到恢復。

     從圖（1）中可以看出，雖然測量的是四根不處于一個井內(nèi)的地埋管的溫度值，溫度變化卻不是很大，四根線的變化趨勢及走向大致一致。由此我們可以得到結(jié)論，在熱泵機組開啟時，在一切外界環(huán)境均相同的情況下，不同井中地埋管的不同深度處的溫度值基本吻合的。這就是說，我們可以認為，在熱泵機組工作時，建筑物內(nèi)制冷所向土壤中排放的熱量，在土壤中散布較為均勻，土壤的溫度不會有很大的變化。

結(jié) 論：本文中，通過在實地的考察及數(shù)據(jù)的分析，我們得出以下結(jié)論：在土壤源熱泵系統(tǒng)運行的時候，地下埋管的溫度會隨著埋管深度的變化而變化，夏季溫度隨深度的加深而降低，冬季則相反。溫度隨土壤深度的變化率受熱泵系統(tǒng)排入地下熱量的影響不是很明顯，雖然較淺層土壤的溫度會隨著熱泵系統(tǒng)排放熱量的多少變化，但是會在熱泵機組不工作時自動散熱并且恢復本來溫度。熱泵中數(shù)量眾多的地埋管之間，都有熱量的排放，但是管與管之間的溫度變化不是特別大，基本上地埋管的溫度趨勢是一致的。總體來說，土壤源熱泵機組在運行時，、清潔、節(jié)能、穩(wěn)定，且對土壤的本來性質(zhì)影響較小，是一項值得在各個地區(qū)推廣的技術。

武漢地區(qū)屬于典型的冬冷夏熱地區(qū), 氣候惡劣，人口密度、建筑密度均偏大，所以特別需要一種節(jié)能、清潔、運行穩(wěn)定的供熱制冷系統(tǒng)來解決本地區(qū)的氣候變化問題。土壤源熱泵就其系統(tǒng)特點來說,很適合武漢地區(qū)的氣候特征和節(jié)能要求。所以土壤源熱泵系統(tǒng)在武漢是具有極大的發(fā)展?jié)摿Φ摹?/span>

地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵測溫參考文獻：

【1】張昌，熱泵技術與應用，武漢科技學院，2008年  

【2】胡平放，孫啟明，於仲義。地源熱泵地埋管換熱量的測試與分析；暖通空調(diào)，2007（10）

【3】陳焰華，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)及其在武漢地區(qū)的應用；建筑節(jié)能，2007年第三期P40-43

【4】呂麗霞 ，地源熱泵地下?lián)Q熱埋管傳熱特性研究，大連理工大學

具體地熱資料請下載文本：

TD-016C型 RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)

產(chǎn)品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫

此款系統(tǒng)專門為地源熱泵生產(chǎn)企業(yè)，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)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系統(tǒng)。歡迎各類單位以及經(jīng)銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)【產(chǎn)品介紹】

    地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長,測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結(jié)果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價比高等優(yōu)點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

   采集服務器通過總線將現(xiàn)場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)到總線上。每個采集模塊可以連接內(nèi)置1-60個溫度傳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(jiān)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(jiān)測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)：

1. 地埋管回填材料與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干擾的研究 

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究 

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究 

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究 

6. 埋地換熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統(tǒng)，主要是一套先進的基于現(xiàn)場總線和數(shù)字傳感器技術的在線監(jiān)測及分析系統(tǒng)。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監(jiān)測并保存數(shù)據(jù)，為優(yōu)化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續(xù)運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)本系統(tǒng)的重要特點：

１．結(jié)構(gòu)簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅(qū)動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa. 

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠特點總結(jié)：高性價格比，根據(jù)不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統(tǒng)是傳統(tǒng)鉑電阻測溫系統(tǒng)理想的替代品. 可應用于：

１.地埋管回填材料與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干擾的研究 

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究 

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究 

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究 

6. 埋地換熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究。

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

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)功能： 

1、溫度在線監(jiān)測 

2、 報警功能 

3、 數(shù)據(jù)存儲 

4、定時保存設置

5、歷史數(shù)據(jù)報表打印 

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數(shù)】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度： 正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分  辨 率： 0.1℃

4、采樣點數(shù)： 小于128

5、巡檢周期： 小于3s（可設置）

6、傳輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長： 小于350米

8、供電方式： AC220V /內(nèi)置鋰電池可供電1-3年 

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度： 小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經(jīng)測試與檢測，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使用：
1． 使用時，建議將感溫電纜置于U形管內(nèi)以方便后期維護。
若置與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，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統(tǒng)理論上支持180個節(jié)點，實際使用應該限制在150個節(jié)點以內(nèi)。
5.系統(tǒng)具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統(tǒng)供電，當總線距離在200米以內(nèi)，則可以采用DC9V給現(xiàn)場模塊供電，當距離在500米之內(nèi)，可以采用DC12V給系統(tǒng)供電。

【北京鴻鷗成運儀器設備有限公司提供定制各個領域用的測溫線纜產(chǎn)品介紹】

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長,測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結(jié)果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。

   由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統(tǒng)，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；測溫傳感器直接封裝在電纜內(nèi)部，根據(jù)客戶距離進行封裝。目前該系統(tǒng)廣泛應用于地源熱泵地埋管、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系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監(jiān)測方法：
　　為了實現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的診斷，必須首先制定保證系統(tǒng)正常運行的合理的標準。在系統(tǒng)的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據(jù)參數(shù)，它也是在系統(tǒng)運行過程中可能產(chǎn)生變化的參數(shù)。如果在一個或幾個空調(diào)采暖周期（一般一個空調(diào)采暖周期為1年）后，系統(tǒng)的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統(tǒng)的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統(tǒng)是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統(tǒng)所控制的建筑物進行全年動態(tài)能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結(jié)構(gòu)材料和房間功能等條件，計算出該區(qū)域全年供暖、制冷的負荷，我們根據(jù)該負荷，選擇合適的系統(tǒng)配置，即地埋管數(shù)量以及必要的輔助冷熱源，并動態(tài)模擬計算地源熱泵植筋加固系統(tǒng)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，同時系統(tǒng)實時監(jiān)測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監(jiān)測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統(tǒng)。

淺層地溫能監(jiān)測系統(tǒng)概況：

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù)，而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長，測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結(jié)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。較傳統(tǒng)的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發(fā)的數(shù)字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價比高等優(yōu)點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

   為方便研究土壤、水質(zhì)等環(huán)境對空調(diào)換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，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傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據(jù)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可提高系統(tǒng)的測溫精度，但對模擬量數(shù)據(jù)采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，即提供巡檢儀的測量精度，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，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數(shù)字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應系統(tǒng)。礦井深部地溫監(jiān)測，地源熱泵溫度監(jiān)測研究，地源熱泵溫度測量系統(tǒng)，淺層地熱測溫系統(tǒng)。

地源熱泵數(shù)字總線測溫線纜與傳統(tǒng)測溫電纜對比分析：
   傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，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(zhuǎn)換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環(huán)境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統(tǒng)的精度差，會受環(huán)境及時間的影響較大。模塊量傳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(huán)境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產(chǎn)生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

    北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發(fā)的總線式數(shù)字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數(shù)字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩(wěn)定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數(shù)據(jù)傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統(tǒng)熱電阻測溫系統(tǒng)*的優(yōu)勢。所以數(shù)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(jiān)測理想的設備。數(shù)字總線式數(shù)據(jù)傳感器本身自帶12位高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)場總線管理器，直接將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合遠距離傳輸?shù)臄?shù)字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現(xiàn)一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺建設

一、系統(tǒng)介紹

1、建設自動監(jiān)測監(jiān)測平臺，可監(jiān)測大樓內(nèi)室內(nèi)溫度；熱泵機組空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、

壓力、流量；系統(tǒng)空調(diào)側(cè)和地源側(cè)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(shù)；地溫場的變化等，實現(xiàn)熱泵機組運行情況 24 小時實時監(jiān)測，異常情況預

警，做到真正的無人值守。可對熱泵系統(tǒng)的長期運行穩(wěn)定性、系統(tǒng)對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統(tǒng)優(yōu)化的工作提供數(shù)據(jù)指導依據(jù)。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內(nèi)溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

3）室外環(huán)境溫度數(shù)據(jù)及變化曲線；

4）機房內(nèi)空調(diào)側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

5）機房內(nèi)地埋管側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

6）機房內(nèi)用電設備的電流、電壓、功率、電能等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

7）地溫場內(nèi)不同深度的地溫監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統(tǒng) COP 分析以及系統(tǒng)節(jié)能量的評價分析。

2、自動監(jiān)測平臺建成以后可以對已經(jīng)安裝自動監(jiān)測設備的地熱井實施自動監(jiān)測的數(shù)據(jù)分

析展示，可實現(xiàn)地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況預

警，做到實時監(jiān)管，有地熱井運行的穩(wěn)定性。

1）開采水量及回水水量的流量監(jiān)測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監(jiān)測及變化曲線；

3）開采井井內(nèi)水位監(jiān)測及變化曲線；

推薦產(chǎn)品如下：

地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵測溫／多功能鉆孔成像分析儀／井下電視／鉆孔成像儀／地熱井鉆孔成像儀／井下鉆孔成像儀/數(shù)字超聲成像測井系統(tǒng)/多功能超聲成像測井系統(tǒng)/超聲成像測井系統(tǒng)/超聲成像測井儀/成像測井系統(tǒng)/多功能井下超聲成像測井儀/超聲成象測井資料分析系統(tǒng)/超聲成像

關鍵詞：地熱水資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)／地熱井監(jiān)測系統(tǒng)／地熱井監(jiān)測／水資源監(jiān)測系統(tǒng)／地熱資源回灌遠程監(jiān)測系統(tǒng)／地熱管理系統(tǒng)／地熱資源開采遠程監(jiān)測系統(tǒng)／地熱資源監(jiān)測系統(tǒng)／地熱管理遠程系統(tǒng)／地熱井自動化遠程監(jiān)控／地熱資源開發(fā)利用監(jiān)測軟件系統(tǒng)／地熱水自動化監(jiān)測系統(tǒng)／城市供熱管網(wǎng)無線監(jiān)測系統(tǒng)／供暖換熱站在線遠程監(jiān)控系統(tǒng)方案／換熱站遠程監(jiān)控系統(tǒng)方案/干熱巖溫度監(jiān)測/干熱巖監(jiān)測/干熱巖發(fā)電／干熱巖地溫監(jiān)測統(tǒng)／地源熱泵自動控制／地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)／地源熱泵溫度傳感器／地源熱泵中央空調(diào)中溫度傳感器/地源熱泵遠程監(jiān)測系統(tǒng)/地源熱泵自控系統(tǒng)/地源熱泵自動監(jiān)控系統(tǒng)/節(jié)能減排自動化系統(tǒng)/無人值守地源熱泵自控系統(tǒng)/地熱遠程監(jiān)測系統(tǒng)

地熱管理系統(tǒng)（geothermal management system）是為實現(xiàn)地熱資源的可持續(xù)開發(fā)而建立的管理系統(tǒng)。

我司深井地熱監(jiān)測產(chǎn)品系列介紹：

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

2.0-1000米淺層地溫能監(jiān)測/高精度遠程地溫監(jiān)測系統(tǒng)（采集器采用低功耗、攜帶方便；物聯(lián)網(wǎng)NB無線傳輸至WEB端B/S架構(gòu)網(wǎng)絡；單總線結(jié)構(gòu)，可擴展256個點；進口18B20高精度傳感器，在10-85度范圍內(nèi)，精度在0.1-0.2度）

3. 4.0-10000米分布式多點深層地溫監(jiān)測（采用分布式光纖測溫系統(tǒng)細分兩大類：1.井筒測試 2.井壁測試）

4.0-2000米NB型液位／溫度一體式自動監(jiān)測系統(tǒng)（同時監(jiān)測溫度和液位兩個參數(shù)，MAX耐溫125攝氏度）

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

6. 微功耗采集系統(tǒng)／遙控終端機——地熱資源監(jiān)測系統(tǒng)／地熱管理系統(tǒng)（可在換熱站同時監(jiān)測溫度／流量／水位／泵內(nèi)溫度／壓力／能耗等多參數(shù)內(nèi)容，可實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)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！北京鴻鷗成運儀器設備有限公司

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