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区域地源热泵系统在绿色校园中的应用

更新时间：2020-12-03　点击量：851

在能源和资源紧缺的形势下，大力发展绿色建筑已经成为我们国家的基本国策，绿色校园是绿色建筑的成熟转型。校园内人员密集，建筑种类繁多，能源消耗量大，以夏热冬冷地区为例，经过13 所高校的能耗调查发现，生均能耗为人均能耗的2~4 倍，因此建设绿色校园，可有效减少能耗，提高能源利用率。根据校园建筑的使用特点，在绿色校园中推广区域地源热泵系统，具有非常重大的意义。

　　1 绿色校园和区域地源热泵系统

　　1.1 绿色校园。绿色校园是指在其全寿命周期内节约资源（节能、节水、节材、节地）、保护环境和减少污染，为师生提供健康、适用、高效的教学和生活环境，对学生具有环境教育功能，与自然环境和谐共生的校园。

　　1.2 地源热泵系统。地源热泵技术是一种利用地球表面浅层的地热能资源进行供热、制冷的高效、节能、环保的系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源———电能，实现低温热能向高温热能的转移。地热能在冬季作为热泵供热的热源；在夏季作为热泵制冷的冷源。即在冬季，把地热能中的热量“取”出来，提高温度后，向室内供给热量；夏季，把室内的热量“取”出来，“排放”到地下，可缓解城市热岛效应。通常热泵消耗1kW 的能量，用户可以得到4～5kW 左右的热量或冷量地源热泵技术起源于欧洲，是当今世界上的供暖降温技术之一。与燃煤锅炉和普通空调相比，地源热泵具有可再生性、高效节能、无环境污染、节省空间、一机多用、维护费用低、运行稳定可靠、使用方便、使用寿命长等诸多优点。地源热泵系统是一种新型环保能源利用系统，包括土壤源热泵系统、地表水热泵系统、地下水源热泵系统、污水源热泵系统等。可同时供暖、制冷并能提供生活热水，属于环保能源，符合可持续发展战略。

　　2 在绿色校园中推广区域地源热泵系统的意义

　　国家能源局组织制定的《可再生能源发展“十二五”规划》中提出，合理开发利用地热能，在保护地下水资源的前提下，鼓励夏热冬冷地区，开展浅层地温能供暖和制冷。目前我国高校数量达2000 余所，发展绿色校园，推广高效节能环保能源的使用，具有重大意义，区域地源热泵系统为节能减排、实现能源可持续发展将作出巨大贡献。

　　2.1 利用新能源，实现节能减排。在校园中使用地源热泵系统，可集约校园用能规模，性价比高。校园建筑有其自身特点，建筑物普遍不高，而且相对集中，如行政办公区、教学区、宿舍区、等，而且校园面积大，绿化多，可利用校区集中绿地及操场等非建筑区域打井，通过合理布置校区管网，有效供冷、供热及提供生活热水。采用地源热泵系统，可一定程度地减少电、燃气等能源的利用，尤其是夏季可提供免费生活热水，节约费用。以我校新校区为例，采用地源热泵为主要冷热源，建设区域能源站系统工程，解决校内行政综合楼、图文信息中心、教育技术中心、科技服务楼、学生宿舍等共13.5 万m2 建筑用房的供暖、供冷及热水问题。本项目的实施不仅可以改善校区的空气质量、美化环境，而且符合国家节能减排的要求，新校区将建设成为绿色建筑示范区，在扩大城市资源利用范围及再生能源的推广方面具有深远意义。

　　2.2 错峰填谷，减小装机总容量，利用能源合理使用。根据校园建筑的使用特点，通过运用智能化控制系统，在装机容量不增加的情况下，增大服务面积。以我校新校区为例，根据空调负荷计算表看出，校园建筑的使用特色鲜明：建筑数量多，人员集中，办公区域及教学区域和宿舍区的集中使用时间正好可以错开，因此可以在不增加装机容量的同时，地增加供能面积，从而实现能源的合理利用，提高能源使用效率，充分发挥地下蓄能的作用。

　　2.3 实验实训基地，利于培养学生。区域能源站的建设，在目前阶段属于比较*技术，能源站的建成，不但为教师和学生提供了健康、适用、高效的教学和生活环境，还可以为相关专业尤其是建筑设备类专业学生提供一个优质的实践、体验基地，在满足学校实验实训要求的同时，也为当地建设事业提供了一个展示平台，结合绿色校园，着力推动绿色教育。

　　2.4 利于运行管理。地源热泵系统能够实现节能环保，后期的运行管理尤其重要。建筑的运行阶段占整个建筑生命时限的95%以上，因此运行管理模式和策略关系到绿色建筑建设的成败，是真正实现绿色校园建筑内涵的关键。系统的智能化控制和节能管理是控制建筑实际能耗，实现终端能耗有效下降的关键环节。在运行管理方面，学校具有得天独厚的优势，首先，校内拥有大量暖通专业和智能化专业教师，能够保障地源热泵系统后续的专业运营，其次，运营管理也为学生提供了宝贵的实习实践机会，数据记录、监测、整理、分析等，让学生养成严谨的工作习惯，也为系统的诊断优化提供了理论基础。

　　2.5 系统使用的局限性。相比其它形式的空调系统，地源热泵系统因为充分利用了地热资源，能效比相对高，节能效果也更好，但这种系统的使用还是有一定的局限性，主要有以下三个因素：一是土壤性质是否能够达到要求，二是需要较多的土地资源，三是是否有专业的运营力量。作为学校而言，一般情况下可以用的土地会比较充足，如果经过土壤热物性测试，条件适合并且通过经济技术分析，相比传统空调系统的增量投资可以在较短时间内回收，用地源热泵系统是非常合适的，考虑系统运营管理的延续，综合性及工科学校更为适合，而以文科为主的学校则需要培养自己的专业运营队伍。

　　3 结论

　　解决能源供应的短缺问题，开发利用可再生能源，是节能减排、合理控制能源消费总量的需要，也是构建资源节约、环境友好型社会的重要内容。在绿色校园推广区域地源热泵系统，具有*的优势，不但能实现节能环保和校园的可持续发展，也为校园师生提供参与环境保护实践机会，提供了环境教育的资源，具有广泛的教育意义。在校园建筑中使用地源热泵系统，只是跨出节能降耗的第1步，在后期的使用过程中，严格执行绿色运营管理，保持数据记录的准确性和连续性，分析诊断，不断对运行方案进行优化，才能真正降低运行费用，这才是维持低成本绿色校园的关键。

全自动野外地温监测系统/冻土地温自动监测系统

地源热泵分布式温度集中测控系统

矿井总线分散式温度测量系统方案

矿井分散式垂直测温系统/地热普查/地温监测哪家好选鸿鸥

矿井测温系统/矿建冻结法施工温度监测系统/深井温度场地温监测系统

TD-016C型地源热泵能耗监控测温系统

产品关键词：地源热泵测温，地埋管测温，浅层地温在线监测系统，分布式地温监测系统

此款系统专门为地源热泵生产企业，新能源技术安装公司，地热井钻探公司以及节能环保产业等单位设计，通过连接我司单总线地热电缆，以及单通道或多通道485接口采集器，可对接到贵司单位的软件系统。欢迎各类单位以及经销商详询！此款设备支持贴牌，具体价格按量定制。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统【产品介绍】

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇,对建筑物进行供热和供冷.在埋地管换热器设计中,土壤的导热系数是很重要的参数.而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长,测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的测温电缆设计方法，单总线测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

采集服务器通过总线将现场与温度采集模块相连，温度采集模块通过单总线将各温度传感器采集到的数据发到总线上。每个采集模块可以连接内置1-60个温度传感器的测温电缆相连。本方案可以对大型试验场进行温度实时监测，支持180口井或测温电缆及1500点以上的观测井温度在线监测。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统：

1. 地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2. U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究，埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

竖直地埋管地源热泵温度测量系统，主要是一套*基于现场总线和数字传感器技术的在线监测及分析系统。它能有对地源热泵换热井进行实时温度监测并保存数据，为优化地源热泵设计、探讨地源热泵的可持续运行具有参考价值。

二、RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统本系统的重要特点：

１．结构简单，一根总线可以挂接1-60根传感器，总线采用三线制，所有的传感器就灯泡一样，可以直接挂在总线上．

２．总线距离长．采用强驱动模块，普通线，可以轻松测量500米深井.

３．的深井土壤检测传感器，防护等级达到ＩＰ６８，可耐压力高达5Mpa.

４．定制的防水抗拉电缆，增强了系统的稳定性和可靠特点总结：高性价格比，根据不同的需求，比你想象的*．

针对U型管口径小的问题，本系统是传统铂电阻测温系统理想的替代品. 可应用于：

１.地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2.U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

本系统技术参数：支持传感器：18B20高精度深井水温数字传感器，测井深：1000米，传感器耐压能力：5Mpa ,配置设备：远距离温度采集模块＋测井电缆＋传感器，

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统系统功能：

1、温度在线监测

2、报警功能

3、数据存储

4、定时保存设置

5、历史数据报表打印

6、历史曲线查询等功能。

【技术参数】

1、温度测量范围：-10℃ ～ +100℃

2、温度精度：正负0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采样点数：小于128

5、巡检周期：小于3s（可设置）

6、传输技术： RS485、RF(射频技术)、GPRS

7、测点线长：小于350米

8、供电方式： AC220V /内置锂电池可供电1-3年

9、工作温度： -30℃ ～ +80℃

10、工作湿度：小于90%RH

11、电缆防护等级：IP66

使用注意事项：

防水感温电缆经测试与检测，具备一定的防水和耐水压能力，使用时，请按以下方法操作与使用：
1．使用时，建议将感温电缆置于U形管内以方便后期维护。
若置与U形管外，请小心操作，做好电缆防护，防止在安装过程中电缆被划伤，以保持电缆的耐水压能力和使用寿命。
2. 电缆中不锈钢体为传感器所在位置，因温度为缓慢变化量，正常使用时，请等待测物热平衡后再进行测量。
3. 电缆采用三线制总线方式，红色为电源正，建议电源为3-5V DC，黑色为电源负，兰色为信号线。请严格按照此说明接线操作。
4. 系统理论上支持180个节点，实际使用应该限制在150个节点以内。
5.系统具备一定的纠错能力，但总线不能短路。
6. 系统供电，当总线距离在200米以内，则可以采用DC9V给现场模块供电，当距离在500米之内，可以采用DC12V给系统供电。

【北京鸿鸥成运仪器设备有限公司提供定制各个领域用的测温线缆产品介绍】

由北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出的地源热泵温度场测控系统，硬件采取*ARM技术；上位机软件使用编程语言技术设计，富有人性、直观明了；测温传感器直接封装在电缆内部，根据客户距离进行封装。目前该系统广泛应用于地源热泵地埋管、地源热泵温度场检测、地源热泵地埋换热井、地源热泵竖井及地源热泵温度场系统进行地温监测，本系统的可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

地源热泵诊断中土壤温度的监测方法：
　　为了实现地源热泵系统的诊断，必须首先制定保证系统正常运行的合理的标准。在系统的设计阶段，地下土壤温度的初始值是一个重要的依据参数，它也是在系统运行过程中可能产生变化的参数。如果在一个或几个空调采暖周期（一般一个空调采暖周期为1年）后，系统的取热和放热严重不平衡，则这个初始温度会有较大的变化，将会大大降低系统的运行效率。所以设计选用土壤温度变化曲线作为诊断系统是否正常的标准。
　　首先对地源热泵系统所控制的建筑物进行全年动态能耗分析，即输入建筑物的条件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、围护结构材料和房间功能等条件，计算出该区域全年供暖、制冷的负荷，我们根据该负荷，选择合适的系统配置，即地埋管数量以及必要的辅助冷热源，并动态模拟计算地源热泵植筋加固系统运行过程中土壤温度的变化情况，得到初始土壤温度标准曲线。采用满足土壤温度基本平衡要求的运行方案运行，同时系统实时监测土壤温度变化情况，即依靠埋置在地下的测温传感器监测土壤的温度，并且将测得的温度传递给地源热泵系统。

浅层地温能监测系统概况：

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇，对建筑物进行供热和供冷，在埋地管换热器设计中，土壤的导热系数是很重要的参数，而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长，测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地源热泵地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的地源热泵测温电缆设计方法，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的数字总线式测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

为方便研究土壤、水质等环境对空调换热井能效等方面的可靠研究或温度测量，目前地源热泵地埋管测温电缆对于地埋换热井，有口径小，深度较深等特点的测温方式,如果测量地下120米的地源热泵井，要放12路线PT100传感器。12根测温线缆若平均放置，即10米放一个探头，则所需线材要1500米，在井上需配置一个至少12通道的巡检仪，若需接入电脑进行温度实时记录，该巡检仪要有RS232或RS485功能,根据以上成本估计，这口井进行地热测温至少成本在8000元，虽然选择高精度的PT100可提高系统的测温精度，但对模拟量数据采集，提供精度的有效办法是提供仪器的AD转换器的位数，即提供巡检仪的测量精度，若能够在长距离测温的条件下进行多点测温，能够做到0.5度的精度，则是非常不容易。针对这一需求，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出“数字总线式地源热泵地埋管测温电缆”及相应系统。矿井深部地温监测，地源热泵温度监测研究，地源热泵温度测量系统，浅层地热测温系统。

地源热泵数字总线测温线缆与传统测温电缆对比分析：
传统的温度检测以热敏电阻、PT100或PT1000作为温度敏感元件，因其是模拟量，要对温度进行采集，若需较高精度，需要选择12位或以上的AD转换及信号处理电路，近距离时，其精度及可靠性受环境影响不大，但当大于30米距离传输时，宜采用三线制测方式，并需定期对温度进行校正。当进行多点采集时，需每个测温点放置一根电缆，因电阻作为模拟量及相互之间的干扰，其温度测量的准确度、系统的精度差，会受环境及时间的影响较大。模块量传感器在工作过程中都是以模拟信号的形式存在，而检测的环境往往存在电场、磁场等不确定因素，这些因素会对电信号产生较大的干扰，从而影响传感器实际的测量精度和系统的稳定性，每年需要进行校准，因而它们的使用有很大的局限性。

北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的总线式数字温度传感器，具有防水、防腐蚀、抗拉、耐磨的特性，总线式数字温度传感器采用测温芯片作为感应元件，感应元件位于传感器头部，传感器的精度和稳定性决定于美国进口测温芯片的特性及精度级别，无需校正，因数据传输采用总线方式，总线电缆或传感器外径可做得很小，直径不大于12mm,且线路长短不会对传感器精度造成任何影响。这是传统热电阻测温系统*的优势。所以数字总线式测温电缆是地源热泵地埋管管测温、地温能深井和地层温度监测理想的设备。数字总线式数据传感器本身自带12位高精度数据转换器和现场总线管理器，直接将温度数据转换成适合远距离传输的数字信号，而每个传感器本身都有唯的识别ID，所以很多传感器可以直接挂接在总线上，从而实现一根电缆检测很多温度点的功能。

地源热泵大数据监控平台建设

一、系统介绍

1、建设自动监测监测平台，可监测大楼内室内温度；热泵机组空调侧和地源侧温度、

压力、流量；系统空调侧和地源侧温度、压力、流量；热泵机组和水泵的电压、电流、功率、

电量等参数；地温场的变化等，实现热泵机组运行情况 24 小时实时监测，异常情况预

警，做到真正的无人值守。可对热泵系统的长期运行稳定性、系统对地温场的影响以及能效

比等进行综合的科学评价，为进一步示范推广与系统优化的工作提供数据指导依据。

具体测量要求如下：

1）各热泵机组实时运行情况；

2）室内温度监测数据及变化曲线；

3）室外环境温度数据及变化曲线；

4）机房内空调侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

5）机房内地埋管侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

6）机房内用电设备的电流、电压、功率、电能等监测数据及变化曲线；

7）地温场内不同深度的地温监测数据及变化曲线；

8）能耗综合分析、系统 COP 分析以及系统节能量的评价分析。

2、自动监测平台建成以后可以对已经安装自动监测设备的地热井实施自动监测的数据分

析展示，可实现地热井和回灌井的水位、水温、流量实施传输分析，并可实现数据异常情况预

警，做到实时监管，有地热井运行的稳定性。

1）开采水量及回水水量的流量监测及变化曲线；

2）开采水温及回水水温的温度监测及变化曲线；

3）开采井井内水位监测及变化曲线；

区域地源热泵系统在绿色校园中的应用

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