水源热泵中央空调自控系统逻辑关系

水源热泵工作原理及其系统构成（上）水源热泵工作原理及其系统构成（上）特别推荐：《2010中国新能源与可再生能源年鉴》摘要：水源是应用水源热泵的前提。

文中阐述了影响水源热泵运行工效的水源系统的水量、水温、水质和供水稳定性等因素。

介绍了各类水源、取水构筑物、水处理技术、回灌技术，指出了水源方案设计和施工中应注意的一些问题。

关键词：水源热泵取水构筑物水处理技术回灌技术清华同方人工环境设备公司今年向市场投放了节能、环保型新产品—GHP型水源中央空调系统。

国内其它厂家也有类似产品面市，如“节能冷暖机”、“地温冷暖机”，“地温空调”，“地温热泵”等。

名称虽然各异，但基本同属热泵类产品。

热泵能有效利用空气、水体和土壤中蕴藏的低温位热能。

水源热泵系统是21世纪能源利用的最优方式之一。

适合、可靠的水源是有效应用水源热泵的前提，推广利用水源热泵技术时，应注意解决好相关的水源问题。

1、水源热泵工作原理及其系统构成“热泵”这一术语是借鉴“水泵”一词得来。

在自然环境中，水往低处流动，热向低温位传递。

水泵将水从低处泵送到高处利用。

而热泵可将低温位热能“泵送”（交换传递）到高温位提供利用。

在我国《暖通空调术语标准（GB50155-92）》中，对“热泵”的解释是“能实现蒸发器和冷凝器功能转换的制冷机”；在《新国际制冷词典（New International Dictionary of Refrigeration）》中，对“热泵”的解释是“以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统”。

可见，热泵在本质上是与制冷机相同的，只是运行工况不同。

其工作原理是，由电能驱动压缩机，使工质（如R22）循环运动反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中气化吸热、在冷凝器中液化放热，使热量不断得到交换传递，并通过阀门切换使机组实现制热（或制冷）功能。

在此过程中，热泵的压缩机需要一定量的高位电能驱动，其蒸发器吸收的是低位热能，但热泵输出的热量是可利用的高位热能，在数量上是其所消耗的高位热能和所吸收低位热能的总和。

自控系统介绍一、概述随着科技的不断发展和进步，现代化的建筑物迅速崛起及发展，已成为国民经济迅速增长的必然条件。

而现代化建筑物的大型化、智能化和多功能化，必然导致建筑物内机电设备种类繁多，技术性能复杂，维修服务保养项目的不断增加,管理工作已非人工所能应付.因此,采用自动化监控系统技术及计算机管理已成为现代建筑最重要的管理手段。

它可以大量的节省人力、能源、降低设备故障率、提高设备运行效率、延长设备使用寿命、减少维护及营运成本，提高建筑物总体运作管理水平。

建筑自动化监控系统（Building Automation System，简称BAS),实质上是一套中央监控系统（Central Control Monitoring System, 简称CCMS），有时称为综合中央管理系统.现阶段已广泛应用于各类建筑领域，以提供对各类建筑物内设备进行高效率管理与控制的有效途径。

BA系统的主要功能是：对机电设备实现以最优控制为中心的过程控制自动化；以运行状态监视和计算为中心的设备管理自动化；以安全状态监视和灾害控制为中心的安全管理自动化；以节能运行为中心的能量管理自动化.机房集中监控系统是智能建筑系统中最重要的子系统之一，这可以从以下几方面看出：智能建筑设备控制中机房设备相对比例较大，控制流程和技术较复杂,涉及自动控制、通信、计算机、图形及显示技术等。

机房集中监控系统，它不仅涉及对大厦的电、风、水等设备进行控制，而且与大厦的IT（信息技术）应用了有紧密的联系。

机房集中监控系统技术发展十分迅速,控制网络技术的突破性进展给楼宇控制领域带来巨大的影响。

机房集中监控系统是智能化工程中投资较大的部分。

1、系统的必要性随着计算机技术的发展和普及，计算机系统数量与日俱增，其配套的环境设备也日益增多,计算机房已成为各大单位的重要组成部分。

机房的环境设备(供配电、 UPS、暖通设备、等）必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。

一旦机房设备出现故障，就会影响到计算机系统的运行，对数据传输、存储及系统运行的可靠性构成威胁，如事故严重又不能及时处理，就可能损坏硬件设备,造成严重后果。

水系统中央空调原理
中央空调系统是一种通过管道将冷热水传送到不同的房间，实现空调和供暖的一种系统。

它利用水的热传导性和稳定的温度特性，将热能从热源处传输到需要冷却或加热的区域。

中央空调系统由冷却水源、冷却水循环泵、冷却水管道、末端设备和控制系统组成。

冷却水源可以是冷水机组、冷却塔或地下水系统。

冷却水循环泵通过泵将冷却水从冷却水源处抽取，并通过管道输送至不同的末端设备。

末端设备可以是风机盘管、蓄冷或蓄热设备等。

在夏季，冷却水通过末端设备将室内空气的热量带走，实现降温。

而在冬季，中央空调系统利用蓄热设备将热能输送至末端设备，加热室内空气。

控制系统起着关键的作用，它通过监测室内温度和湿度，调节冷却水的流量和温度，实现对空调系统的智能控制。

当室内温度过高时，控制系统会启动冷却水循环泵，将冷却水输送至末端设备进行降温；当室内温度过低时，控制系统会启动加热装置，将热能输送至末端设备进行加热。

中央空调系统的优势在于可以统一管理和控制整个建筑物的温度，提高室内舒适度和能源利用效率。

此外，由于采用了水作为传热介质，中央空调系统在运行过程中几乎没有噪音和风扇的吹拂感，提供了更为安静和舒适的室内环境。

总之，中央空调系统利用水的热传导性和温度稳定性，通过管
道将冷热水传输到不同的房间，实现空调和供暖的功能。

其利用控制系统实现智能控制，提高室内舒适度和能源利用效率，为建筑物提供了更佳的空调解决方案。

水源热泵中央空调自控系统逻辑关系夏季工况：1、初次启动以单台主机及水泵启动，启动时水泵以最低频率启动（循环水泵32HZ，深井泵30HZ）；若需启动第二台主机，需在第一台主机启动1小时后再启动第二台主机。

2、单台主机启动后，当循环水进出水温差达到4℃时，循环水泵频率开始调高，当循环水泵频率调至50HZ运行10分钟后：a)当循环水出水温度≤10℃，且循环水进出水温差≥4℃时，循环泵频率调至保持循环水进出水温差等于4℃运行10分钟后，循环水状态仍满足循环水出水温度≤10℃，且循环水进出水温差≥4℃时停主机，循环泵低频运行；若循环水出水温度≤10℃，但循环水进出水温差＜4℃时，循环泵频率调至保持循环水进出水温差等于4℃，不停主机；（主机停机后若需再次启动则启动第二台）b)当循环水出水温度≤10℃，但循环水进出水温差＜4℃时，循环泵频率调至保持循环水进出水温差等于4℃，不停主机；c)当循环水出水温度＞10℃，且循环水进出水温差＜4℃时，循环水泵保持50HZ，启动第二台主机；3、第二台主机启动时，对应水泵以最低频率启动，当循环水进出水温差达到4℃时，循环水泵频率开始调高，当循环水泵频率调至50HZ后：a)当循环水出水温度≤10℃，且循环水进出水温差≥4℃时，再运行20分钟，停一台主机（第一台）及一台循环水泵一台深井泵，再运行10分钟后，进入单台主机及单台循环泵运行检测程序。

b)其他情况不停主机。

4、深井泵以温差控制调频，当温差＞9℃时调高，反则调低。

5、系统启动次序：开启深井水泵，开启循环水泵，3分钟后流量开关检测合格再启动主机。

冬季工况：1、初次启动以单台主机及水泵启动，启动时水泵以最低频率启动（循环水泵32HZ，深井泵30HZ）；若需启动第二台主机，需在第一台主机启动1小时后再启动第二台主机。

2、单台主机启动后，当循环水进出水温差达到4℃时，循环水泵频率开始调高，当循环水泵频率调至50HZ运行10分钟后：a)当循环水出水温度≥42℃，且循环水进出水温差≥4℃时，循环泵频率调至保持循环水进出水温差等于4℃运行10分钟后，循环水状态仍满足循环水出水温度≥42℃，且循环水进出水温差≥4℃时停主机，循环泵低频运行；若循环水出水温度≥10℃，但循环水进出水温差＜4℃时，循环泵频率调至保持循环水进出水温差等于4℃，不停主机；（主机停机后若需再次启动则启动第二台）b)当循环水出水温度≥42℃，但循环水进出水温差＜4℃时，循环泵频率调至保持循环水进出水温差等于4℃，不停主机；c)当循环水出水温度＜42℃，且循环水进出水温差＜4℃时，循环水泵保持50HZ，启动第二台主机；3、第二台主机启动时，对应水泵以最低频率启动，当循环水进出水温差达到4℃时，循环水泵频率开始调高，当循环水泵频率调至50HZ后：d)当循环水出水温度≥42℃，且循环水进出水温差≥4℃时，再运行20分钟，停一台主机（第一台）及一台循环水泵一台深井泵，再运行10分钟后，进入单台主机及单台循环泵运行检测程序。

中央空调水系统的配电控制原理中央空调水系统是大型商业建筑、工业厂房等大范围空调的常用系统，其可以通过集中供暖和制冷设备，将空调制冷或制热水通过管道输送到不同的空调末端，并通过控制传感器监测和调节整个系统的运行状态，以保持室内空调温度的稳定。

一、中央空调水系统的基本原理中央空调水系统的基本原理是以制冷循环为基础，通过冷水泵将制冷剂通过蒸发器和冷凝器等设备中循环流动，从而实现空调的制冷或制热功能。

其系统主要由以下几个部分组成：1. 制冷机组：负责冷水和热水循环的制冷和制热功能，通过压缩机的工作，使制冷剂在蒸发器和冷凝器中形成完整的制冷循环。

2. 冷却塔：用于冷却制冷剂在制冷过程中产生的副产品——热量，通过冷却塔内的水冷却制冷剂，使其重新达到需要的温度。

冷却塔能有效降低水温，保证制冷机组正常运行。

3. 水泵：将制冷循环产生的冷水和热水通过管道输送到不同的空调末端。

水泵一般设置在冷却塔的出口处，负责将水泵送到不同的末端设备中。

4. 管道系统：用于输送冷水和热水的管道系统，通过管道连接制冷机组、冷却塔、水泵和空调终端设备。

管道系统的设计和布局对中央空调水系统的运行效果有重要的影响，一般需考虑水流的流动、阻力和热损失等因素。

5. 控制系统：通过传感器和控制器对整个系统进行监测和控制，保证系统的稳定运行。

控制系统可以实现自动控制，根据室内温度和设定值的差异，自动调节制冷机组的工作状态、控制冷却塔的风扇转速和水泵的运行等。

二、配电控制原理配电控制是中央空调水系统中非常重要的一环，它涉及到电能的供应和运行的安全稳定性。

配电控制的原理一般包括如下几个方面：1. 供电方式：中央空调水系统一般采用三相交流电供电，以保证设备的运行稳定。

供电电源要满足系统的实际需求，包括电压等级和电流容量等。

2. 主配电箱：所有设备的电源都通过主配电箱进行供电，主配电箱一般设在一处集中的位置，便于管理和维护。

主配电箱要满足安全可靠的要求，包括过流、漏电和短路等保护功能。

水源热泵控制系统之欧侯瑞魂创作水源热泵作为一种用地下恒温水源取代冷却塔的高效节能空调, 在实际应用中, 为了进一步提高节能效果, 还应尽可能减少主机、冷冻水泵和冷却水泵等主要耗能设备的用能.传统的空调水系统使用定流量的运行方式, 水源热泵主机自己具有能量调节机构, 根据负载变动输出的能量可以在额定值的25％-100％的范围内调整.可是, 冷冻水泵和冷却水泵却不随着负载变动做出相应的调节, 流量坚持不变, 招致水系统经常在年夜流量、小温差的工况下运行, 电能浪费很年夜.采纳定温差变流量的水系统控制, 可以防止这种浪费.采纳这种控制方式, 可以把进回水的温差固定在一个较年夜的给定值上, 在用户负荷较小时, 通过减少流量来满足用户要求, 这样水泵的能耗可以年夜年夜减少.随着冷机技术的进步, 蒸发器的流量可以在额定流量的60%-100%范围内变动, 这样就为采纳交流变频调速器对水源热泵系统中的水泵进行变流量节能控制提供了技术保证.本文将利用PLC、触摸屏和变频器对水源热泵进行变频节能控制.2 变频节能控制方案采纳变频器配合可编程控制器组成控制单位,其中冷却水泵、冷冻水泵均采纳温度自动闭环调节, 即用温度传感器对冷却水、冷冻水的水温进行采样,并转换成电信号(一般为4-20 mA,0-10 V等)后送至PLC,通过PLC将该信号与设定值进行比力再作PID运算后, 决定变频器输出频率,以到达改变冷冻水泵、冷却水泵转速,从而到达节能目的.冷冻水系统系统采纳定温差变流量的方式运行, 在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下, 确定一个冷冻水泵变频器工作的最小工作频率作为水泵运行的下限频率并锁定；将电念头工频设定为上限频率, 改变变频器频率就可以调节系统的流量.另一方面, 在系统运行时, 由于高温冷冻水温度取决于蒸发器的运行参数, 一般冷冻水出水温度设定为8-10℃,因此, 只需控制高温冷冻水(回水)的温度,即可控制温差.为了确保冷冻水的出水回水温差在设定的范围内, 方案采纳温度传感器在冷冻水入口丈量水温T, 并与PLC、变频器及水泵组成闭环控制系统, 将冷冻水回水温度控制在△T（一般取5-7℃）.当负荷发生变动, 回水温度跟着变动, 控制系统跟着温差的变动调节水泵的转速从而调节系统冷冻水的流量, 直到满足新的负荷对冷冻水流量和温差要求.图1 冷冻水系统闭环控制框图当水源热泵系统首次起动时, 机电在工频下全速运行, 冷冻水系统充沛循环一段时间, 然后再根据冷冻回水温度对频率进行无级调速.其目的是增进冷冻水的流动, 保证换热效果.冷却水系统水源热泵系统采纳温度不变的地下恒温水源作为冷凝器的冷却水源, 负荷变动, 冷凝器散发的热量也会变动.取冷凝器两侧冷却水的温度作为控制参数,维持温差不变, 采纳温度传感器、PLC和变频器及冷却水泵组成闭环控制系统,调节冷却水泵的转速, 从而调节冷却水流量跟随热负载变动.系统在满足冷却需要的前提下,可以防止水泵全功率运行, 到达节电的目的.图2 冷却水系统闭环控制框图3 控制系统设计水源热泵系统设备以某医院病房水源热泵系统为例, 有两台螺杆压缩机, 每台输入功率65kW, Y-△起动, 每台压缩机带有3个能量调节电磁阀, 使压缩机能分别工作在25%、50%、75%、100%能级.每台压缩机带有排气温渡过高呵护, 内部温渡过高呵护, 高、高压力呵护, 油压差呵护, 均为开关量.系统有冷冻水泵两台(1台备用), 功率均为11kW, 冷却水泵两台(1台备用),功率均为15kW, 每台泵各匹配一个变频器.系统设水流开关两个,一个用于冷冻水水流, 一个用于冷却水水流, 两个水流开关中任何一个在断时, 压缩机不能起动.这些设备和呵护元件都需要检测其运行状态和起、停控制, 都是开关量.控制系统硬件配置根据系统分析和控制要求,系统平安运行要求控制端计有:系统启动/停机按扭2个,压缩机排气温度呵护2个,高、高压呵护4个,内部温渡过高呵护2个,油压差呵护2个,机电过流呵护6个,水泵机电呵护4个, 水流继电器2个,出水温渡过低呵护1个,电源相序呵护2个,共要求控制系统根据运行输入27个开关量以及4个模拟量信号, 对这些信号进行处置后, 给出的控制信号包括：驱动水泵变频器4个,驱动压缩机运行6个,驱动压缩机能量调节电磁阀6个, 驱动水回路电磁阀2个,共计输出开关量18个.根据以上系统要求的输入/输出端数量和系统特性, 选择日本欧姆龙(OMRON)公司生产的PLC系列产物组成控制系统, 包括有CP1H-XA40DR-A型号的PLC 1台, NT5Z-ST121B-EC型号的触摸屏1台, 3G3RV系列的变频器4台, CPM1A-TS102型号温度传感器单位1台组成.其中触摸屏和变频器通过RS-485串行通讯接口连接到PLC.温度传感器单位通过其所带的扩展I/O连接电缆和PLC相连, 4路Pt100直接连接在温度传感器单位的接线端.图3 PLC控制系统组成图控制系统软件设计方案的控制系统以回水温度为控制目标, 通过控制压缩机的能级及水泵的流量, 把回水温度控制在给定值上.基于PLC的水源热泵节能控制系统法式流程图如图4所示.图4 PLC法式流程图5 模拟量处置流程主法式主要功能为现场运行各泵的启停切换提供信号、以及处置模拟量和与触摸屏通信数据等.可以分为4个部份：系统初始化、模拟量处置法式、触摸屏通信法式和主控法式.当用户的负荷发生变动时, 控制系统检测到冷冻水出水和回水的温差超越触屏设定值之后, 法式自动跳入到中断处置法式.及时调整变频器输出频率, 调整水泵的转速改变冷冻水流量, 使冷负荷满足新的要求, 中央空调的温度回到设定的范围内.法式的编制过程中要考虑水泵的运行状态及互锁关系, 防止烧坏变频器.在设计中还要注意PLC和触摸屏通信能平安可靠, 要设定好RS-485端口的属性值和波特率, 确保法式的地址值和触屏按钮的地址一一对应, 否则通过触屏按钮就不能控制系统的运行.触摸屏系统主要包括系统初始化设置、运行模式选择、PID参数设置、温度显示、故障报警及复位等界面组成, 其结构如图6所示.从图6中可以看出一启动触摸屏, 则进入触摸屏主界面, 在主界面里可以通过运行模式的选择对水泵机电进行软启动, 通过小键盘设置合适的PID参数优化控制, 通过温度显示界面显示进出水口的温度变动, 运行一旦发生故障, 可以从报警复位界面显示故障位置.触摸屏系统在运行控制上不单可以进行组态, 而且还能监控下位机的运行, 实现一体化的现场管理.图6 触摸屏法式结构4 结束语实践证明：由PLC、触摸屏和变频器组成的水源热泵节能控制系统, 具有如下优点：（1）根据实际需要负荷的变动自动调节压缩机的能级和水泵的转速, 实现了从电路到水路的最高效率控制.（2）采纳变频控制, 实现对机电的软启动和软停止, 减少对电网和设备的电气及机械冲击, 还可以减少设备的磨损及维护, 延长主泵机电的使用寿命.（3）采纳触摸屏监控, 一方面可以很方便设置系统参数和调整工况, 另一方面能实现对系统运行情况的实时监控.总之, 基于PLC、触摸屏和变频器的闭环控制系统已在水源热泵等中央空调系统中获得广泛应用, 运行状况良好, 节能效果显著, 受到了用户的好评, 具有很好的应用前景.。

中央空调自动控制系统中央空调自动控制的内容与被控参数中央空调系统由空气加热、冷却、加湿、去湿、空气净化、风量调节设备以及空调用冷、热源等设备组成。

这些设备的容量是设计容量，但在日常运行中的实际负荷在大部分时间里是部分负荷,不会达到设计容量.所以,为了舒适和节能，必须对上述设备进行实时控制，使其实际输出量与实际负荷想适应.目前,对其容量控制已实现不同程度的自动化，其内容也日渐丰富。

被控参数主要有空气的温度、湿度、压力(压差)以及空气清新度、气流方向等，在冷热源方面主要是冷、热水温度，蒸汽压力。

有时还需要测量、控制供回水干管的压力差，测量供回水温度以及回水流量等。

在对这些参数进行控制的同时，还要对主要参数进行指示、记录、打印，并监测各机电设备的运行状态及事故状态、报警。

中央空调设备主要具有以下自控系统：风机盘管控制系统、新风机组控制系统、空调机组控制系统、冷冻站控制系统、热交换站控制系统以及有关给排水控制系统等。

中央空调自动控制的功能(1）创造舒适宜人的生活与工作环境对室内的温度、相对湿度、清新度等加以自动控制，保持控制的最佳品质。

具有防噪音措施(采用低噪音机器设备)。

可以在建筑物自动化系统中开放背景轻音乐等。

通过中央空调自动控制系统，能够使人们生活、工作在这话总环境中，心情舒畅，从而能大大提高工作效率.而对工艺性空调而言,可提供生产工艺所需的空气的温度、湿度、洁净度的条件，从而保证产品的质量.（2）节约能源在建筑物的电器设备中，中央空调的能耗是最大的，因此需要对这类电器设备进行节能控制。

中央空调采用自动控制系统后，能够大大节约能源.(3）创造了安全可靠的生产条件自动监测与安全系统，使中央空调系统能够正常工作,在发现故障时能及时报警并进行事故处理。

中央空调自动控制系统的基本组成室温的自动控制系统.它是由恒温室、热水加热器、传感器、调节器、执行器机构和（调节阀）调节机构组成。

其中恒温室和热水加热器组成调节对象（简称对象），所谓调节对象是指被调参数按照给定的规律变化的房间、设备、器械、容器等。

动图演示中央空调、热泵、新风系统，助你跨入暖通之门！
水冷机组+风机盘管系统
风冷热泵+FCU+AHU
水系统
还有这样的
中央空调末端管道式布风口出风方式模拟
排孔气流
喷口气流
网条气流
织物气流
接着是地源热泵、水源热泵、空气源热泵的原理图
三个版本的地源热泵系统的循环图
夏天工作原理
冬天工作原理
水源热泵的原理图
空气源热泵原理
还是空气能热泵，制冷的同时回收部分冷凝热制取热水
同时地热采暖和制取热水的模式
吸收式制冷
接着是末端的，风管机侧送风，下回风
两张新风热交换器的示意图，回收排风能量
地暖分集水器
接着是家用空调的一些示意图，
一拖五
户式新风系统
最后一张区域能源系统。