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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：1449

　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(dǎo)下，熱泵熱水器產(chǎn)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(nèi)發(fā)展比較緩慢的主要原因是: 技術(shù)難度大，受影響因素多，產(chǎn)品的可靠性不易保障。雖然熱泵熱水器系統(tǒng)和熱泵空調(diào)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(diào)將室外低溫空氣中的熱量泵到室內(nèi)空氣環(huán)境中，室內(nèi)溫度運行的范圍一般在18 ～ 30℃之間; 但熱泵熱水器室內(nèi)側(cè)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(chǎn)品工作環(huán)境復(fù)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(diào)技術(shù)，產(chǎn)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(dǎo)致壓縮機的頻繁停啟，會降低壓縮機的可靠性; 蒸發(fā)器結(jié)霜時導(dǎo)致熱泵系統(tǒng)運行工況變差，頻繁化霜會導(dǎo)致系統(tǒng)制熱效果變差; 冷媒泄漏、高低壓保護開關(guān)故障等導(dǎo)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(shù)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)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(nèi)( 一般為5℃ 以上) 把自來水加熱到設(shè)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，長期以來研發(fā)人員主要關(guān)心產(chǎn)品功能的實現(xiàn)，對其可靠性很少進行研究，而產(chǎn)品的設(shè)計是決定了產(chǎn)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(shù)企業(yè)是小批量生產(chǎn)，很多工序采用手工作業(yè)，降低了產(chǎn)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(guān)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{(diào)的配件，還沒有全部按照國家標準進行設(shè)計制造。空氣源熱泵熱水器和空調(diào)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(diào)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(fù)雜系統(tǒng)工程，大多數(shù)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(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品中。

　　基于以上的原因，將可靠性工程技術(shù)應(yīng)用到空氣源熱泵熱水器的設(shè)計生產(chǎn)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(wù)的過程中完成規(guī)定功能的概率，也就是任務(wù)可靠性模型。

　　基本可靠性模型是用以估計產(chǎn)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(lián)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(yīng)該盡可能減少儲備。對家用型熱泵熱水器進行結(jié)構(gòu)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(wù)可靠性模型是用以估計產(chǎn)品在執(zhí)行任務(wù)過程中完成規(guī)定功能的概率，描述完成任務(wù)過程中，產(chǎn)品各單元的預(yù)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(lián)裝置的可靠性要高于其串聯(lián)裝置的可靠性; 家用型空氣源熱泵熱水器的制熱任務(wù)剖面的任務(wù)可靠性框圖初步建立如圖1 中( b) 所示。

　　根據(jù)建立的基本可靠性框圖和任務(wù)可靠性框圖建立基本可靠性數(shù)學模型和任務(wù)可靠性數(shù)學模型［4］。主要依據(jù)概率論的知識，根據(jù)分析基本可靠性框圖和任務(wù)可靠性框圖得知，基本可靠性模型各部分是全串聯(lián)的，而任務(wù)可靠性模型是串并混聯(lián)的，由此運用概率論知識得知其數(shù)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(wù)可靠度

　　Ri———各單元的可靠度，i = 1，2，3，…， 17，0 ＜ Ri ＜ 1假設(shè)系統(tǒng)各單元壽命服從指數(shù)分布，圖中各單元上方的數(shù)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(shù)分布，故障監(jiān)測裝置及轉(zhuǎn)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(wù)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(shè)備而組成相互關(guān)聯(lián)、相互影響的系統(tǒng)，如果系統(tǒng)中有一個部件出現(xiàn)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(xiàn)的故障很多、也很復(fù)雜，根據(jù)不同的特征進行歸類; 根據(jù)故障顯現(xiàn)程度，可分為顯性故障和隱形故障。如: 風機停轉(zhuǎn)，水管漏水等容易察覺的故障屬于顯性故障; 換熱器結(jié)垢等不易察覺的故障稱為隱性故障。

　　根據(jù)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(shè)備*失效的故障稱為硬故障。儀表漂移等設(shè)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(lián)組成。把制熱系統(tǒng)故障作為頂事件，導(dǎo)致頂事件發(fā)生的事件又有許多基本事件，根據(jù)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(shù)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(guān)鍵。節(jié)流裝置采用毛細管節(jié)流裝置和電子膨脹閥并聯(lián)組成，能提高其任務(wù)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(shù)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(dǎo)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(guān)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(guān)故障，會導(dǎo)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(shè)計

　　根據(jù)客戶的需求，制定出關(guān)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(yù)測技術(shù)對可靠性進行預(yù)計，通過分析、試驗對產(chǎn)品的設(shè)計進行改進，把可靠性的定量要求體現(xiàn)到產(chǎn)品的技術(shù)文件中?？諝庠礋岜脽崴鞯目煽啃栽O(shè)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(chǎn)品和研發(fā)產(chǎn)品，對它們分別采取不同的可靠性研究方法。然而上市產(chǎn)品的可靠性分析可以作為新研發(fā)產(chǎn)品的設(shè)計參考，上市產(chǎn)品的可靠性指標分配可做為新研發(fā)產(chǎn)品的可靠性指標分配的參考。

　　( 1) 上市產(chǎn)品，大都具有比較完善的數(shù)據(jù)，如故障模式、故障影響、故障檢測方法、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(guān)鍵問題，針對問題進行專項攻關(guān)改進; 然后再通過設(shè)計評審對改進進行研究，保證改進確實能夠提高產(chǎn)品的可靠性水平; 通過可靠性試驗驗證是否達到了預(yù)定的可靠性要求，同時建立起該產(chǎn)品可靠性經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫，也為以后建立該產(chǎn)品的可靠性標準打下基礎(chǔ)和同類或類似新產(chǎn)品的開發(fā)提供可靠性方面的參考。

　　( 2) 研發(fā)產(chǎn)品，首先分析市場的需求以及客

　　戶的需要來確定產(chǎn)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(chǎn)品的故障分析結(jié)果，進行可靠性指標的分配和預(yù)計; 再經(jīng)過對比分析可靠性預(yù)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(shè)計方案，直到滿足要求為止?？煽啃灶A(yù)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(chǎn)品壽命周期內(nèi)，特別在產(chǎn)品研制階段，運用可靠性工程技術(shù)，才能達到預(yù)期的目的。上市產(chǎn)品和研發(fā)產(chǎn)品的可靠性增長研究方法不同，其中對上市產(chǎn)品的可靠性分析結(jié)果，可作為開發(fā)設(shè)計新產(chǎn)品的可靠性設(shè)計的參考，這樣有助于迅速開發(fā)出高可靠性的新產(chǎn)品。

　　6． 1 上市產(chǎn)品

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

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

　　6． 2 研發(fā)產(chǎn)品

　　對新產(chǎn)品的可靠性設(shè)計用同類或相似產(chǎn)品的可靠性設(shè)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(chǎn)品的可靠性設(shè)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(yīng)當按照計劃開展可靠性設(shè)計、分析和試驗工作; 產(chǎn)品設(shè)計成型階段，必須測試產(chǎn)品的可靠性，確保達到要求的可靠性指標。必須加強產(chǎn)品研發(fā)過程中的可靠性試驗，通過試驗檢驗產(chǎn)品當中存在的問題，及時進行相應(yīng)的改進設(shè)計;( 2) 空氣源熱泵熱水器的生產(chǎn)階段，要鑒定在批量生產(chǎn)條件下可靠性保證措施的有效性; 生產(chǎn)階段應(yīng)保證批量生產(chǎn)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(guān)鍵部件和關(guān)鍵工序的可靠性。由于產(chǎn)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(chǎn)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(shè)計決定了產(chǎn)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(yīng)該使企業(yè)中的研發(fā)人員及時掌握可靠性設(shè)計方法，從源頭上提高產(chǎn)品的可靠性水平; 其次根據(jù)可靠性的設(shè)計要求，制定出合理的加工工藝; 在產(chǎn)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(xiàn)產(chǎn)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(xiàn)有技術(shù)水平可以改進的應(yīng)該改進，如果技術(shù)上難以保證或經(jīng)濟上不合算的部件，則必須制定相應(yīng)的預(yù)防性維修任務(wù)，以減少故障發(fā)生的頻率。

　　7 結(jié)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(chǎn)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(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立了基本可靠性模型和任務(wù)可靠性模型，并分析了基本可靠度和任務(wù)可靠度之間的制約關(guān)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(guān)鍵部件; 論述可靠性設(shè)計和可靠性增長等技術(shù)在空氣源熱泵熱水器產(chǎn)品設(shè)計中的具體應(yīng)用; 為提高產(chǎn)品可靠性提供了技術(shù)保障。

　　由于技術(shù)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(chǎn)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(jié)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(chǎn)品關(guān)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(chǎn)企業(yè)，新能源技術(shù)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(shè)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(shè)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(shè)計中,土壤的導(dǎo)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(dǎo)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(shè)計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的測溫電纜設(shè)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(yīng)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(wù)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*基于現(xiàn)場總線和數(shù)字傳感器技術(shù)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(shè)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(yīng)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(shù)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(shè)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(shè)置

5、歷史數(shù)據(jù)報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術(shù)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(shè)置）

6、傳輸技術(shù)： RS485、RF(射頻技術(shù))、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(yīng)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(shè)備有限公司提供定制各個領(lǐng)域用的測溫線纜產(chǎn)品介紹】

由北京鴻鷗成運儀器設(shè)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(shù)；上位機軟件使用編程語言技術(shù)設(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)計中，土壤的導(dǎo)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(dǎo)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(shè)計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的地源熱泵測溫電纜設(shè)計方法，北京鴻鷗成運儀器設(shè)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(shè)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(yīng)元件，感應(yīng)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(shè)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(shè)

一、系統(tǒng)介紹

1、建設(shè)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(yù)

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(shù)據(jù)指導(dǎo)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(shè)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(shè)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(yù)

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；

空氣源熱泵熱水器的可靠性研究

推薦產(chǎn)品如下：