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空氣源熱泵熱水器的可靠性研究

更新時間：2020-12-07　點擊量：1051

　1 引言

　　空氣源熱泵熱水器是新一代節(jié)能型熱水器，其制熱效率是電熱水器的2 ～ 3 倍，在發(fā)達國家使用比例高達80% 左右。然而，我國在2009 年9 月1 日起實施的國家標準GB /T23137－ 2008《家用和類似用途熱泵熱水器》的引導下，熱泵熱水器產品開始發(fā)展，*在2009 年初不足3%， 2010 年剛超過5%。熱泵熱水器在國內發(fā)展比較緩慢的主要原因是: 技術難度大，受影響因素多，產品的可靠性不易保障。雖然熱泵熱水器系統(tǒng)和熱泵空調系統(tǒng)工作原理相同，但是運行工況更惡劣、運行溫度范圍更寬。熱泵空調將室外低溫空氣中的熱量泵到室內空氣環(huán)境中，室內溫度運行的范圍一般在18 ～ 30℃之間; 但熱泵熱水器室內側水箱中的熱水溫度范圍為5 ～55℃，此種運行溫度范圍對熱泵熱水器系統(tǒng)提出了更高的要求。同時這些產品工作環(huán)境復雜多變，節(jié)能效果受季節(jié)影響很大，如果直接借用熱泵空調技術，產品的可靠性很難得到保障; 例如熱泵系統(tǒng)頻繁高溫高壓保護，導致壓縮機的頻繁停啟，會降低壓縮機的可靠性; 蒸發(fā)器結霜時導致熱泵系統(tǒng)運行工況變差，頻繁化霜會導致系統(tǒng)制熱效果變差; 冷媒泄漏、高低壓保護開關故障等導致售后維修量大; 還有北方地區(qū)在冬季時段用熱泵熱水器供熱水時，裝置運行工況比較惡劣，機組性能系數較低，如果機組冷凝器和蒸發(fā)器匹配不當，則機組的可靠性會大大降低，直接影響產品的節(jié)能效果。本文將深入分析影響空氣源熱泵熱水器產品可靠性的原因，研究提升其可靠性的模型和方法。

　　2 空氣源熱泵熱水器可靠性的影響因素分析

　　可靠性是指產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力?？諝庠礋岜脽崴鞯目煽啃砸笫窃陬~定功率下、在規(guī)定的氣溫范圍內( 一般為5℃ 以上) 把自來水加熱到設定溫度( 一般為50 ～ 60℃左右) 的加熱速度。但一些空氣源熱泵熱水器由于各種原因達不到這個要求，主要有以下幾個方面:

　　( 1) 空氣源熱泵熱水器結構復雜，長期以來研發(fā)人員主要關心產品功能的實現，對其可靠性很少進行研究，而產品的設計是決定了產品固有可靠性;( 2) 目前我國空氣源熱泵熱水器處于市場培

　　育階段，多數企業(yè)是小批量生產，很多工序采用手工作業(yè)，降低了產品的可靠性水平。例如，熱泵機組中連接壓縮機、電磁換向四通閥、蒸發(fā)器、換熱器和氣液分離器等部件的銅管折彎以及銅管的焊接，采用手工完成，人為因素會影響整個機組可靠性水平;( 3) 空氣源熱泵熱水器的相關國家標準制定和實施時間比較晚?？諝庠礋岜脽崴鞯暮芏嗔悴考际鞘褂每照{的配件，還沒有全部按照國家標準進行設計制造。空氣源熱泵熱水器和空調的工作環(huán)境不同，空氣源熱泵熱水器的工作環(huán)境惡劣些。例如空氣源熱泵熱水器直接采用空調壓縮機，勢必會影響壓縮機的壽命以及可靠性水平;( 4) 空氣源熱泵熱水器的安裝和使用維護，特別是使用維護方面，存在很多問題進而影響到其使用過程可靠性。例如，機組安裝的位置要符合規(guī)定要求，蒸發(fā)器要定期清理等，否則會影響其可靠性;( 5) 可靠性工程是一項復雜系統(tǒng)工程，大多數的研發(fā)人員和企業(yè)的管理者對它不很了解，這樣就很難將可靠性技術應用到產品中。

　　基于以上的原因，將可靠性工程技術應用到空氣源熱泵熱水器的設計生產過程，對提高空氣源熱泵熱水器的可靠性水平，具有重要的意義。

　　3 空氣源熱泵熱水器可靠性模型

　　建立家用型空氣源熱泵熱水器的可靠性模型時不僅要考慮可能發(fā)生的故障引起的維修及保障要求，也就是基本可靠性模型; 也要考慮在執(zhí)行任務的過程中完成規(guī)定功能的概率，也就是任務可靠性模型。

　　基本可靠性模型是用以估計產品及其組成單元可能發(fā)生的故障引起的維修及其保障要求，是一個全串聯模型［4］。系統(tǒng)儲備單元越多，其基本可靠性越低。因此，對基本可靠性而言，應該盡可能減少儲備。對家用型熱泵熱水器進行結構分析，由于家用型的壓縮機和氣液分離器是一體的，所以基本可靠性框圖初步建立如圖1 中( a) 所示: 任務可靠性模型是用以估計產品在執(zhí)行任務過程中完成規(guī)定功能的概率，描述完成任務過程中，產品各單元的預定作用并度量工作有效性的一種可靠性模型［4］。顯然，系統(tǒng)儲備單元越多，其可靠性就越高。并聯裝置的可靠性要高于其串聯裝置的可靠性; 家用型空氣源熱泵熱水器的制熱任務剖面的任務可靠性框圖初步建立如圖1 中( b) 所示。

　　根據建立的基本可靠性框圖和任務可靠性框圖建立基本可靠性數學模型和任務可靠性數學模型［4］。主要依據概率論的知識，根據分析基本可靠性框圖和任務可靠性框圖得知，基本可靠性模型各部分是全串聯的，而任務可靠性模型是串并混聯的，由此運用概率論知識得知其數學模型分別如下:

　　RS = R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10R11× R12R13 R14R15 R16R17( 1)Rms = R1R2R3R4

　?。? － ( 1 － R5) ( 1 － R6) ］× R7R8R9R10R11R12R13R14－ R15R16R17( 2)式中RS———基本可靠性度

　　Rms———制熱系統(tǒng)任務可靠度

　　Ri———各單元的可靠度，i = 1，2，3，…， 17，0 ＜ Ri ＜ 1假設系統(tǒng)各單元壽命服從指數分布，圖中各單元上方的數字為單元的故障率λi( 0 ＜ λi) ，當所有單元相同，且壽命均服從指數分布，故障監(jiān)測裝置及轉換裝置可靠度為1 時，系統(tǒng)基本可靠度為:

　　Rs( t) =Π17i = 1e － λi t = exp( －Σ17i = 1λi t) ( 3)因為t ＞ 0 ，0＜ λi

　　所以e － λi t ＜ 1 可見故障率λ 越高，系統(tǒng)的基本可靠性和任務可靠性都降低

　　4 空氣源熱泵熱水器的故障模式分析和故障樹分析4． 1 故障模式分析

　　在整個家用型空氣源熱泵熱水器運行期間，凡是使系統(tǒng)工作工況不能滿足規(guī)定要求的事件都稱為故障事件?？諝庠礋岜脽崴飨到y(tǒng)是由管道連接的各種設備而組成相互關聯、相互影響的系統(tǒng)，如果系統(tǒng)中有一個部件出現故障，則會影響其它部件的工作，進而影響整個系統(tǒng)。家用型空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)有不同層次的系統(tǒng)組成，如制熱系統(tǒng)，除霜系統(tǒng)等。熱水器系統(tǒng)出現的故障很多、也很復雜，根據不同的特征進行歸類; 根據故障顯現程度，可分為顯性故障和隱形故障。如: 風機停轉，水管漏水等容易察覺的故障屬于顯性故障; 換熱器結垢等不易察覺的故障稱為隱性故障。

　　根據故障對系統(tǒng)造成的影響程度，可分為軟故障和硬故障。如電機燒壞等設備*失效的故障稱為硬故障。儀表漂移等設備性能下降等故障成為軟故障。

　　4． 2 故障樹分析

　　制熱系統(tǒng)是家用型空氣源熱泵熱水器的核心，同時也是容易發(fā)生故障的單元。制熱系統(tǒng)由壓縮機、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、冷凝器、電磁四通閥、風機、控制部分等組成; 其中節(jié)流裝置由毛細管和電子膨脹閥并聯組成。把制熱系統(tǒng)故障作為頂事件，導致頂事件發(fā)生的事件又有許多基本事件，根據具體情況分析得到制熱系統(tǒng)的故障樹如圖2 中虛框所示。

　　圖2 中虛框所示的故障樹可運用布爾代數邏

　可見要提高制熱系統(tǒng)的可靠性，提高壓縮機、蒸發(fā)器、電磁四通閥、冷凝器等的可靠性是提高整個制熱系統(tǒng)可靠性的關鍵。節(jié)流裝置采用毛細管節(jié)流裝置和電子膨脹閥并聯組成，能提高其任務可靠度。

　　家用型空氣源熱泵熱水器的故障由多個單元

　　故障引起，引起各個單元發(fā)生故障的原因又有很多小故障。主要由制熱系統(tǒng)、除霜系統(tǒng)等部分組成。把空氣源熱泵熱水器的故障作為頂事件，從上到下逐層逐級可建立故障樹，如圖2 所示。圖2 中的故障樹可運用布爾代數邏輯運算簡化:

　　T = Z1 + Z2 + Z3= ( Y1 + Y2 + Y3 + X7 + X8 + X9+ X10) + ( Y1 + Y2 + Y3 + X7 + X8+ X10) + X11 + X12= X1 + X2 + X3 + X4 + X5· X6 + X7+ X8 + X9 + X10 + X11 + X12其中Z1 = X11 + X12Z2 = X1 + X2 + X3 + X4 + X5· X6 + X7 +X8 + X10Z3 = X1 + X2 + X3 + X4 + X5· X6 + X7 +X8 + X9 + X10“+”表示邏輯加法，“·”表示邏輯乘法

　　同時也是制熱系統(tǒng)和除霜系統(tǒng)所共有部分，其中的任意個發(fā)生故障，都將會導致制熱系統(tǒng)和除霜系統(tǒng)的故障發(fā)生，因此其可靠性對整個系統(tǒng)的可靠性尤為關鍵。

　　實際上各個單元之間相互影響，壓縮機故障可能是由其他單元故障引起的，如高低壓開關故障，會導致壓縮機工作環(huán)境的高低壓保護失去作用，進而可能引起壓縮機故障。

　　5 空氣源熱泵熱水器的可靠性設計

　　根據客戶的需求，制定出關于空氣源熱泵熱水器的可靠性定性和定量的指標，然后再通過系統(tǒng)可靠性模型、可靠性分配和預測技術對可靠性進行預計，通過分析、試驗對產品的設計進行改進，把可靠性的定量要求體現到產品的技術文件中。空氣源熱泵熱水器的可靠性設計流程如圖3 所示。從節(jié)約成本、節(jié)省時間、見效快的方面考慮，分為上市產品和研發(fā)產品，對它們分別采取不同的可靠性研究方法。然而上市產品的可靠性分析可以作為新研發(fā)產品的設計參考，上市產品的可靠性指標分配可做為新研發(fā)產品的可靠性指標分配的參考。

　　( 1) 上市產品，大都具有比較完善的數據，如故障模式、故障影響、故障檢測方法、產品結構等。

　　從節(jié)約成本和減少工作量的角度考慮，一般采用故障模式及其影響分析( FMEA) 和故障樹分析( FTA) 等; 先找出制約可靠度提高的關鍵問題，針對問題進行專項攻關改進; 然后再通過設計評審對改進進行研究，保證改進確實能夠提高產品的可靠性水平; 通過可靠性試驗驗證是否達到了預定的可靠性要求，同時建立起該產品可靠性經驗數據庫，也為以后建立該產品的可靠性標準打下基礎和同類或類似新產品的開發(fā)提供可靠性方面的參考。

　　( 2) 研發(fā)產品，首先分析市場的需求以及客

　　戶的需要來確定產品的定性和定量的可靠性指標; 然后參考同類或類似上市產品的故障分析結果，進行可靠性指標的分配和預計; 再經過對比分析可靠性預計與可靠性指標，如不能滿足客戶要求，修正各部分的可靠性指標或者修正設計方案，直到滿足要求為止?？煽啃灶A計和分配指標如圖4 所示。

　　6 空氣源熱泵熱水器的可靠性增長

　　為了提高空氣源熱泵熱水器的可靠性水平，必須把可靠性工作合理地安排在整個產品壽命周期內，特別在產品研制階段，運用可靠性工程技術，才能達到預期的目的。上市產品和研發(fā)產品的可靠性增長研究方法不同，其中對上市產品的可靠性分析結果，可作為開發(fā)設計新產品的可靠性設計的參考，這樣有助于迅速開發(fā)出高可靠性的新產品。

　　6． 1 上市產品

　　因為過去的空氣源熱泵熱水器產品主要進行功能設計，很少采用可靠性設計，可靠性難以滿足用戶的要求，這就迫使生產商要對產品進行改進，改進設計流程如圖5 所示。

　　有效的方法就是加強生產商和用戶的溝通，通過不斷對產品使用信息的反饋，找出產品的薄弱環(huán)節(jié)，進行產品的改造［6］。首先，用戶在使用產品過程中，要記錄好運行和維修情況; 然后將產品的故障信息反饋給制造商，制造商應該將用戶的反饋信息分別送給相關研發(fā)人員，然后研發(fā)人員根據反饋的信息，通過對生產過程中可靠性的監(jiān)控和分析，進行故障原因的查找和產品的改進設計。隨著故障數據的累積，研發(fā)人員可以對數據進行分析，形成該產品的可靠性設計規(guī)范。

　　6． 2 研發(fā)產品

　　對新產品的可靠性設計用同類或相似產品的可靠性設計規(guī)范作為參考，如下進行:

　　( 1) 空氣源熱泵熱水器的研制階段要用同類

　　或相似產品的可靠性設計規(guī)范作為參考，提出定性與定量的可靠性要求，確定合適的方案、可靠性指標和考核方法; 研制過程中應當按照計劃開展可靠性設計、分析和試驗工作; 產品設計成型階段，必須測試產品的可靠性，確保達到要求的可靠性指標。必須加強產品研發(fā)過程中的可靠性試驗，通過試驗檢驗產品當中存在的問題，及時進行相應的改進設計;( 2) 空氣源熱泵熱水器的生產階段，要鑒定在批量生產條件下可靠性保證措施的有效性; 生產階段應保證批量生產中各種裝備的可靠性，重點跟蹤和控制空氣源熱泵熱水器關鍵部件和關鍵工序的可靠性。由于產品在整個研制階段可靠性是一個增長的過程，如果一個環(huán)節(jié)失控，產品可靠性可能會達不到要求，因此必須對其采取全程監(jiān)控，加強可靠性管理。

　　總之，可靠性設計決定了產品的固有可靠性，為了提高空氣源熱泵熱水器可靠性水平，首先應該使企業(yè)中的研發(fā)人員及時掌握可靠性設計方法，從源頭上提高產品的可靠性水平; 其次根據可靠性的設計要求，制定出合理的加工工藝; 在產品成型后，不僅要進行功能試驗，還要按照可靠性試驗的要求，對其進行可靠性試驗，及時發(fā)現產品中可靠性較低的部件; 對于重要的、可靠性差的空氣源熱泵熱水器部件，對其進行失效機理分析; 如果現有技術水平可以改進的應該改進，如果技術上難以保證或經濟上不合算的部件，則必須制定相應的預防性維修任務，以減少故障發(fā)生的頻率。

　　7 結語

　　空氣源熱泵熱水器是一種高效節(jié)能裝置，但在實際推廣使用的過程中，暴露了產品可靠性不高的缺點。針對這種情況，指出了目前空氣源熱泵熱水器可靠性不高具體的原因; 在分析空氣源熱泵熱水器結構的基礎上，建立了基本可靠性模型和任務可靠性模型，并分析了基本可靠度和任務可靠度之間的制約關系; 通過故障模式分析和故障樹分析，找出了制約其可靠性提高的關鍵部件; 論述可靠性設計和可靠性增長等技術在空氣源熱泵熱水器產品設計中的具體應用; 為提高產品可靠性提供了技術保障。

　　由于技術進步日新月異，未來空氣源熱泵熱水器的功能趨向多樣化，對產品的可靠性會提出新的更高要求; 但隨著對其可靠性的深入研究，必將提高其運行性能。

全自動野外地溫監(jiān)測系統(tǒng)/凍土地溫自動監(jiān)測系統(tǒng)

地源熱泵分布式溫度集中測控系統(tǒng)

礦井總線分散式溫度測量系統(tǒng)方案

礦井分散式垂直測溫系統(tǒng)/地熱普查/地溫監(jiān)測哪家好選鴻鷗

礦井測溫系統(tǒng)/礦建凍結法施工溫度監(jiān)測系統(tǒng)/深井溫度場地溫監(jiān)測系統(tǒng)

TD-016C型地源熱泵能耗監(jiān)控測溫系統(tǒng)

產品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫，淺層地溫在線監(jiān)測系統(tǒng)，分布式地溫監(jiān)測系統(tǒng)

此款系統(tǒng)專門為地源熱泵生產企業(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)【產品介紹】

地源熱泵空調系統(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,土壤的導熱系數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數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據發(fā)到總線上。每個采集模塊可以連接內置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傳熱的數值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統(tǒng)，主要是一套*基于現場總線和數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)測并保存數據，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．結構簡單，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：高性價格比，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傳熱的數值模擬與實驗研究。

本系統(tǒng)技術參數：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數字傳感器，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、數據存儲

4、定時保存設置

5、歷史數據報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數】

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：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。
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，則可以采用DC9V給現場模塊供電，當距離在500米之內，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品介紹】

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*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部，根據客戶距離進行封裝。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參數，它也是在系統(tǒng)運行過程中可能產生變化的參數。如果在一個或幾個空調采暖周期（一般一個空調采暖周期為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、圍護結構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，我們根據該負荷，選擇合適的系統(tǒng)配置，即地埋管數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，土壤的導熱系數是很重要的參數，而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數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、水質等環(huán)境對空調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，但對模擬量數據采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉換器的位數，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)的總線式數字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數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，因數據傳輸采用總線方式，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。數字總線式數據傳感器本身自帶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輸的數字信號，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，從而實現一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數據監(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)測大樓內室內溫度；熱泵機組空調側和地源側溫度、

壓力、流量；系統(tǒng)空調側和地源側溫度、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(jiān)測，異常情況預

警，做到真正的無人值守?？蓪岜孟到y(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)化的工作提供數據指導依據。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內溫度監(jiān)測數據及變化曲線；

3）室外環(huán)境溫度數據及變化曲線；

4）機房內空調側出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數據及變化曲線；

5）機房內地埋管側出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數據及變化曲線；

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

7）地溫場內不同深度的地溫監(jiān)測數據及變化曲線；

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安裝自動監(jiān)測設備的地熱井實施自動監(jiān)測的數據分

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

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）開采井井內水位監(jiān)測及變化曲線；

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空氣源熱泵熱水器的可靠性研究

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