一種可再生能源綜合利用建築的能源管理系統的製作方法

2023-06-14 20:40:36 1

一種可再生能源綜合利用建築的能源管理系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種可再生能源綜合利用建築的能源管理系統，包括：現場監控計算機、現場模塊、傳感器、執行器、太陽能集熱器、土壤換熱器、熱泵、室內地暖盤管和管路；現場監控計算機與現場模塊聯接，現場模塊與傳感器和執行器聯接；分別實現太陽能直接向室內供暖、太陽能熱泵供暖、太陽能聯合土壤源熱泵供暖、土壤源熱泵供暖、太陽能季節性土壤蓄熱、土壤直接向室內供冷六種控制方式。其有益效果是:提高產品質量和客戶滿意度，降低了系統維護、改造成本，還可幫助管理者完成高速、高效的智能化決策，以創造更多的經濟效益和社會效益。
【專利說明】一種可再生能源綜合利用建築的能源管理系統【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能熱利用領域，特別是一種可再生能源綜合利用建築的能源
管理系統。
【背景技術】
[0002]由於我國的地理位置與氣候特點，絕大部分建築都需要使用供暖空調系統，城市建築的快速發展給地源熱泵系統在建築暖通空調系統中的應用帶來了巨大的發展潛力。據統計，建築能耗在我國能源總消費中所佔的比例已經達到27.6%，且仍持續增長。目前我國城鎮民用建築運行耗電佔我國總發電量的25%左右，北方地區城鎮供暖消耗的燃煤佔我國非發電用煤量的15%~20%，這些數值僅為建築運行所消耗的能源。
[0003]建築物使用過程消耗的能源佔其全生命過程消耗總能源的80%以上。現在中國城鎮建築運行能耗由北方地區冬季採暖能耗、住宅和一般公共建築除採暖外的能耗、大型公共建築能耗構成，佔社會總能耗的20%~22%。建築能耗受單位面積能耗和建築總量影響，隨著建築總量的增加而增加。在美國、歐洲和日本等發達國家，建築運行能耗水平已經處於製造大國時期的20%~25%。
[0004]隨著太陽能熱利用產業的迅猛發展，對太陽地源熱泵供暖(冷)系統智能化控制的要求與日俱增，在以信息化、數位化、網絡化為基礎的新經濟條件下，太陽地源熱泵供暖(冷)器的網絡化也將成為一個發展的必然趨勢。
[0005]在太陽能利用控制行業，因整體起步較晚，國內僅有部分企業對太陽熱水工程的遠程訪問做了實際的應用探討，但在實際工程的控制上，多還未真正實現自動化控制功能。

【發明內容】

`[0006]為了解決對太陽地源熱泵供暖(冷)系統智能化控制的要求，本實用新型所採用的技術方案是:本實用新型提供一種可再生能源綜合利用建築的能源管理系統，包括:現場監控計算機、現場模塊、傳感器、執行器、太陽能集熱器、土壤換熱器、熱泵、室內地暖盤管和管路。
[0007]本實用新型提供一種可再生能源綜合利用建築的能源管理系統為計算機化監控系統，又稱DDC系統，即直接控制系統，它對測量數據的處理以及控制算法都是以數字計算為基礎，通過軟體實現的；軟體採用工控組態軟體，將各種輸入信號通過數據總線直接接到計算機輸入埠，從而實現數據採集與控制管理保護功能；現場監控計算機與現場模塊聯接，現場模塊與傳感器和執行器聯接；太陽能集熱器出水口連接電動泵a，進水口連接電動閥h ;土壤換熱器進水口連接電動閥f，水口連接電動閥g ;熱泵熱源側分別連接電動閥d、電動閥e，熱泵地暖側分別連接電動閥d、電動閥e ;室內地暖盤管進水口連接電動泵b，室內地暖盤管出水口連接電動泵b ;
[0008]管路b分別聯通電動泵a、電動閥1、電動閥j、電動閥a、電動閥d ;管路c分別聯通電動泵b、電動閥a、電動閥b ;管路d分別聯通室內地暖盤管、電動閥C、電動閥i ;管路f分別聯通電動閥1、電動閥e、電動閥j、電動泵e ;管路g分別聯通電動泵e、電動閥k、電動閥f ;管路h分別聯通電動閥g、電動閥h、電動閥1、電動閥k ；
[0009]室外溫度傳感器測量的溫度為T8，集熱器內溫度傳感器測量的溫度為Tl，蓄熱土壤溫度傳感器測量的溫度為T2，土壤換熱器出水溫度傳感器測量的溫度為T9，室內地暖盤管溫度傳感器測量的溫度為T3、室內溫度傳感器測量的溫度為T10。[0010]當室內溫度TlO ( 15°C (可調)時，利用太陽能集熱器進行對系統管道內介質進行加熱，當太陽能集熱器內溫度TI > T3，且TI > (T10+3 °C )時，先同時啟動電動閥a、電動閥
1、電動閥k、電動閥h，再間隔2S後啟動電動泵a、電動泵b、電動泵e ;當室內溫度T10=22°C(可調)時，關閉所有執行器，實現用太陽能直接向室內供暖。
[0011]當室內溫度TlO ( 15°C (可調)時，當太陽能集熱器內溫度Tl≥5°C，且Tl < TlO(室內溫度)3°C (可調)時,先同時啟動電動閥b、電動閥C、電動閥d、電動閥e、電動閥k、電動閥h，再間隔2S後啟動電動泵a、電動泵b、電動泵e，同時啟動熱泵進行工作；當室內溫度T10=22°C (可調)時，關閉所有執行器和熱泵，實現利用太陽能集熱器及熱泵對室內地暖盤管內介質進行加熱，即太陽能熱泵供暖模式。
[0012]當室內溫度TlO ( 15°C (可調)時，並且土壤中溫度T2≥太陽能集熱器內溫度Tl且Tl≥5°C，並且Tl < TlO (室內溫度)3°C (可調)時，先同時啟動電動閥b、電動閥C、電動閥d、電動閥e、電動閥f、電動閥g、電動閥h，再間隔2S後啟動電動泵a、電動泵b、電動泵e，同時啟動熱泵進行工作；當室內溫度T10=22°C (可調)時，關閉所有執行器和熱泵，實現利用太陽能集熱器、熱泵和土壤換熱器聯合對室內地暖盤管內介質進行加熱，即太陽能聯合土壤源熱泵供暖模式。
[0013]在供暖季:當室內溫度TlO ( 15°C (可調)時，當土壤中溫度T2≥太陽能集熱器內溫度Tl且Tl ^ 5°C時，先同時啟動電動閥b、電動閥C、電動閥d、電動閥e、電動閥f、電動閥g、電動閥i，再間隔2S後啟動電動泵b、電動泵e，同時啟動熱泵進行工作；當室內溫度T10=22°C (可調)時，關閉所有執行器和熱泵，實現利用熱泵和土壤換熱器對室內地暖盤管內介質進行加熱，即土壤源熱泵供暖模式。
[0014]當太陽能集熱器中溫度Tl≥土壤中溫度T2約8°C (可調)時，先同時啟動電動閥f、電動閥g、電動閥h、電動閥k，再間隔2S後啟動電動泵a、電動泵e，實現利用土壤換熱器進行散熱。經過一段時間工作後當Tl與T2的溫差<3°C (可調)時，關閉所有執行器，即太陽能季節性土壤蓄熱模式。其有益效果是:在非採暖季，:室內不需要供熱或供冷，但由於東西冬夏建築冷熱負荷不平衡，地源熱泵用於供暖空調，長期運行會導致土壤換熱器周圍冷量堆積，運行能效及可靠性會逐年下降，因此應向土壤換熱器周圍補熱或與其他系統聯合運行，保證土壤熱平衡。
[0015]夏季當室溫TlO > 28°C (可調)，且土壤溫度T2≥20°C (可調)時，先同時啟動電動閥f、電動閥g、電動閥1、電動閥a、電動閥i，再間隔2S後啟動電動泵b、電動泵e，當室溫TlO低於25°C或者與T2溫差< 3°C時，關閉所有執行器，實現土壤直接向室內供冷模式。
[0016]本實用新型提供的是一種可再生能源綜合利用建築的能源管理系統，其有益效果是:提高產品質量和客戶滿意度，降低了系統維護、改造成本，還可幫助管理者完成高速、高效的智能化決策，以創造更多的經濟效益和社會效益。【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的控制系統的原理示意圖。
[0018]圖2是本實用新型的控制系統及結構示意圖。
[0019]圖中標號說明如下:
[0020]5-現場監控計算機、6-現場模塊、7-傳感器、8-執行器、10-太陽能集熱器、11-土壤換熱器、12-熱泵、13-室內地暖盤管、21-管路b、22-管路c、23-管路d、25-管路f、26-管路g、27-管路h、40-電動閥a、41-電動閥b、42-電動閥C、43-電動閥d、44-電動閥e、45-電動閥f、46-電動閥g、47-電動閥h、48-電動閥1、49-電動閥j、50-電動閥k、51-電動閥1、60-電動泵a、61-電動泵b、64-電動泵e、80_室外溫度傳感器、81-集熱器內溫度傳感器、82-蓄熱土壤溫度傳感器、83- 土壤換熱器出水溫度傳感器、84-室內地暖盤管溫度傳感器、85-室內溫度傳感器。
【具體實施方式】
[0021]如圖1、圖2所示，本實用新型提供一種可再生能源綜合利用建築的能源管理系統，包括:現場監控計算機5、現場模塊6、傳感器7、執行器8、太陽能集熱器10、土壤換熱器
11、熱泵12、室內地暖盤管13和管路；其中，管路包括:管路b21、管路c22、管路d23、管路f25、管路g26、管路h27 ;執行器8包括:電動閥a40、電動閥b41、電動閥c42、電動閥d43、電動閥e44、電動閥f45、電動閥g46、電動閥h47、電動閥i48、電動閥j49、電動閥k50、電動閥i51、電動泵a60、電動泵b61、電動泵e64 ;傳感器7包括:室外溫度傳感器80、集熱器內溫度傳感器81、蓄熱土壤溫度傳感器82、土壤換熱器出水溫度傳感器83、室內地暖盤管溫度傳感器84、室內溫度傳感器85。
[0022]本實用新型提供一種可再生能源綜合利用建築的能源管理系統為計算機化監控系統，又稱DDC系統，即直接控制系統，它對測量數據的處理以及控制算法都是以數字計算為基礎，通過軟體實現的；軟體採用工控組態軟體，將各種輸入信號通過數據總線直接接到計算機輸入埠，從而實現數據採集與控制管理保護功能；現場監控計算機5與現場模塊6聯接，現場模塊6與傳感器7和執行器8聯接。
[0023]太陽能集熱器10出水口連接電動泵a60，進水口連接電動閥h47 ;土壤換熱器11進水口連接電動閥f45，出水口連接電動閥g46 ;熱泵12熱源側分別連接電動閥d43、電動閥e44，熱泵12地暖側分別連接電動閥b41、電動閥c42 ;室內地暖盤管13進水口連接電動泵b61 ;管路b21分別聯通電動泵a60、電動閥i48、電動閥j49、電動閥a40、電動閥d43 ;管路c22分別聯通電動泵b61、電動閥a40、電動閥b41 ;管路d23分別聯通室內地暖盤管13、電動閥c42、電動閥i51 ;管路f25分別聯通電動閥i51、電動閥e44、電動閥j49、電動泵e64 ；管路g26分別聯通電動泵e64、電動閥k50、電動閥f45 ;管路h27分別聯通電動閥g46、電動閥h47、電動閥i48、電動閥k50 ;室外溫度傳感器80測量的溫度為T8，集熱器內溫度傳感器81測量的溫度為Tl，蓄熱土壤溫度傳感器82測量的溫度為T2，土壤換熱器出水溫度傳感器83測量的溫度為T9，室內地暖盤管溫度傳感器84測量的溫度為T3、室內溫度傳感器85測量的溫度為TlO。
[0024]如圖2所示，當室內溫度TlO≤15°C (可調)時，利用太陽能集熱器10進行對系統管道內介質進行加熱，當太陽 能集熱器10內溫度Tl≤T3，且Tl≤(T10+3°C)時，先同時啟動電動閥a40、電動閥i51、電動閥k50、電動閥h47,再間隔2S後啟動電動泵a60、電動泵b61、電動泵e64;當室內溫度T10=22°C (可調)時，關閉所有執行器8，實現用太陽能直接向室內供暖。
[0025]如圖2所示，當室內溫度TlO ≤ 15 0C (可調)時，當太陽能集熱器10內溫度Tl≥5°C，且Tl < TlO (室內溫度)3°C (可調)時，先同時啟動電動閥b41、電動閥c42、電動閥d43、電動閥e44、電動閥k50、電動閥h47，再間隔2S後啟動電動泵a60、電動泵b61、電動泵e64，同時啟動熱泵12進行工作；當室內溫度T10=22°C (可調)時，關閉所有執行器8和熱泵12，實現利用太陽能集熱器10及熱泵12對室內地暖盤管13內介質進行加熱，即太陽能熱泵供暖模式。
[0026]如圖2所示，當室內溫度TlO ≤ 15°C (可調)時，並且土壤中溫度T2≥太陽能集熱器10內溫度Tl且Tl≥5°C，並且Tl < TlO (室內溫度)3°C (可調)時，先同時啟動電動閥b41、電動閥c42、電動閥d43、電動閥e44、電動閥f45、電動閥g46、電動閥h47，再間隔2S後啟動電動泵a60、電動泵b61、電動泵e64，同時啟動熱泵12進行工作；當室內溫度T 10=22°C(可調)時，關閉所有執行器8和熱泵12，實現利用太陽能集熱器10、熱泵12和土壤換熱器11聯合對室內地暖盤管13內介質進行加熱，即太陽能聯合土壤源熱泵供暖模式。
[0027]如圖2所示，在供暖季:當室內溫度TlO ≤ 15°C (可調)時，當土壤中溫度T2≥太陽能集熱器10內溫度Tl且Tl≥5°C時，先同時啟動電動閥b41、電動閥C42、電動閥d43、電動閥e44、電動閥f45、電動閥g46、電動閥i48，再間隔2S後啟動電動泵b61、電動泵e64，同時啟動熱泵12進行工作；當室內溫度T10=22°C (可調)時，關閉所有執行器8和熱泵12，實現利用熱泵12和土壤換熱器11對室內地暖盤管13內介質進行加熱，即土壤源熱泵供暖模式。
[0028]如圖2所示，當太陽能集熱器10中溫度Tl ≥土壤中溫度T2約8°C (可調)時，先同時啟動電動閥f45、電動閥g46、電動閥h47、電動閥k50，再間隔2S後啟動電動泵a60、電動泵e64，實現利用土壤換熱器11進行散熱。經過一段時間工作後當Tl與T2的溫差≤ 3°C(可調)時，關閉所有執行器8，即太陽能季節性土壤蓄熱模式。其有益效果是:在非採暖季，:室內不需要供熱或供冷，但由於東西冬夏建築冷熱負荷不平衡，地源熱泵用於供暖空調，長期運行會導致土壤換熱器周圍冷量堆積，運行能效及可靠性會逐年下降，因此應向土壤換熱器周圍補熱或與其他系統聯合運行，保證土壤熱平衡。
[0029]如圖2所示，夏季當室溫TlO > 28°C (可調)，且土壤溫度T2≤20°C (可調)時，先同時啟動電動閥f45、電動閥g46、電動閥i48、電動閥a40、電動閥i51，再間隔2S後啟動電動泵b61、電動泵e64，當室溫TlO低於25°C或者與T2溫差< 3°C時，關閉所有執行器8，實現土壤直接向室內供冷模式。
【權利要求】
1.一種可再生能源綜合利用建築的能源管理系統，包括:現場監控計算機(5)、現場模塊(6)、傳感器(7)、執行器(8)、太陽能集熱器(10)、土壤換熱器(11)、熱泵(12)、室內地暖盤管(13)和管路；其中，管路包括:管路b(21)、管路c (22)、管路d(23)、管路f(25)、管路g (26)、管路h (27);執行器(8)包括:電動閥a (40)、電動閥b (41)、電動閥c (42)、電動閥d (43)、電動閥e (44)、電動閥f (45)、電動閥g (46)、電動閥h (47)、電動閥i (48)、電動閥j (49)、電動閥k (50)、電動閥i (51)、電動泵a (60)、電動泵b (61)、電動泵e (64);傳感器(7)包括:室外溫度傳感器(80)、集熱器內溫度傳感器(81)、蓄熱土壤溫度傳感器(82)、土壤換熱器出水溫度傳感器(83)、室內地暖盤管溫度傳感器(84)、室內溫度傳感器(85)； 其特徵在於:現場監控計算機(5)與現場模塊(6)聯接，現場模塊(6)與傳感器(7)和執行器⑶聯接；太陽能集熱器(10)出水口連接電動泵a(60)，進水口連接電動閥h(47)；土壤換熱器(11)進水口連接電動閥f (45)，出水口連接電動閥g(46);熱泵(12)熱源側分別連接電動閥d(43)、電動閥e(44)，熱泵(12)地暖側分別連接電動閥b (41)、電動閥c (42);室內地暖盤管(13)進水口連接電動泵b(61);管路b(21)分別聯通電動泵a(60)、電動閥i (48)、電動閥j (49)、電動閥a (40)、電動閥d (43);管路c (22)分別聯通電動泵b (61)、電動閥a (40)、電動閥b (41);管路d(23)分別聯通室內地暖盤管(13)、電動閥c (42)、電動閥i (51);管路f(25)分別聯通電動閥i (51)、電動閥e (44)、電動閥j (49)、電動泵e (64)；管路g(26)分別聯通電動泵e(64)、電動閥k(50)、電動閥f(45);管路h(27)分別聯通電動閥g(46)、電動閥h (47)、電動閥i (48)、電動閥k(50);室外溫度傳感器(80)測量的溫度為T8,集熱器內溫度傳感器(81)測量的溫度為Tl，蓄熱土壤溫度傳感器(82)測量的溫度為T2，土壤換熱器出水溫度傳感器(83)測量的溫度為T9，室內地暖盤管溫度傳感器(84)測量的溫度為T3、室內溫度傳感器(85)測量的溫度為TlO ； 當室內溫度TlO ( 15°C (可調)時，利用太陽能集熱器(10)進行對系統管道內介質進行加熱，當太陽能集熱器(10)內溫度Tl≥T3，且Tl≥(T10+3°C)時，先同時啟動電動閥a (40)、電動閥i (51)、電動閥k (50)、電動閥h (47)，再間隔2S後啟動電動泵a (60)、電動泵b (61)、電動泵e (64);當室內溫度T10=22°C (可調)時，關閉所有執行器(8)，實現用太陽能直接向室內供暖； 當室內溫度TlO≥15°C(可調)時，當太陽能集熱器(10)內溫度Tl≥5°C，且Tl 5°C，並且Tl 28°C (可調)，且土壤溫度T2≤20°C (可調)時，先同時啟動電動閥f (45)、電動閥g(46)、電動閥i(48)、電動閥a(40)、電動閥i(51)，再間隔2S後啟動電動泵b (61)、電動泵e (64)，當室溫TlO低於25°C或者與T2溫差< 3°C時，關閉所有執行器(8)，實現土壤直接向室內供冷模式。
【文檔編號】F24F11/02GK203671812SQ201320847839
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月22日 優先權日:2013年12月22日
【發明者】林閩, 李衛華, 熱孜望, 張豔紅, 修強, 韓宇, 阿不來提 申請人:新疆太陽能科技開發公司