SBLKDB-11型地源熱泵中央空調實訓裝置
地源熱泵中央空調實訓裝置，地源熱泵中央空調系統國民經濟的發展、社會的進步，人們生活環境追求水準越來越高，公共建筑和住宅的冬季供暖和夏季空調已經成為普遍的要求，供暖和空調能耗所占全社會的份額節節攀升。傳統的空調系統通常分別設置冷源（制冷機）和熱源（鍋爐）。作為傳統熱源的燃煤鍋爐，不僅能源利用率低，而且還會給大氣造成嚴重的污染，因此在一些城市中，燃煤鍋爐在被逐步淘汰，而引進的燃油、燃氣鍋爐則運行費用很高，而且逐年增長。與此同時，室外環境污染和自然資源枯竭的問題已經成為全社會關注的焦點。這樣，熱泵技術就成為一種在技術上和經濟上都具有較大優勢的解決供熱和空調的替代方式。熱泵這一術語，源于與水泵在功能上的形象對比。水泵的功能在于把水從低水位處抽吸到高水位處排放。熱泵是一種將低溫熱源的熱能轉移到高溫熱源的裝置。按熱泵驅動功的形式分：蒸汽壓縮式熱泵、吸收式熱泵、蒸汽噴射式熱泵。常見的是蒸汽壓縮式熱泵和吸收式熱泵。吸收式制冷的原理；利用液體蒸發時要從周圍環境吸收熱量這種特性制冷的。目前常用的是溴化鋰水溶液。加熱形式有蒸汽和直燃式兩種。吸收式熱泵省電不節能，市場逐漸縮小。蒸汽壓縮式制冷的原理：蒸汽壓縮式制冷系統主要由制冷壓縮機、冷凝器、節流閥﹙膨脹閥﹚和蒸發器組成。由管路連接成一個封閉的循環系統，制冷劑在系統內不斷地循環工作。蒸汽壓縮式熱泵裝置的工作原理與蒸汽壓縮式制冷機的工作原理是一致的。夏季空調降溫和冬季采暖，都是使用同一套設備完成的。蒸汽壓縮式熱泵是用作動力，可以得到比用電直接加熱獲得多幾倍的熱量，這是因為輸入給熱泵的電能不但本身轉變成了熱，而且靠它作功，把大量存在于周圍環境介質中處于低位勢的熱提高到了可利用的一定高的位勢。熱泵技術是一個相對成熟的技術，“源”的問題是熱泵技術的關鍵。地球上的能源種類眾多，一類是自然熱源，來自太陽的輻射能，并且通過各種類型的轉化過程而儲存于地球上可再生能源（水能、空氣能、地能）。太陽能作為一種潔凈的能源，資源十分豐富，既是一次能源，又是可再生能源，有著礦物能源不可比擬的優越性。太陽能是可再生能源中最引人注目、開發研究最多、應用最廣的潔凈能源，但熱源溫度較低，如空氣、水（地下水、地表水、江、河、湖等）、土壤和太陽能等；另一類為生活和生產排熱，這類排熱溫度較高，如廢氣、廢水等；熱泵技術采用的就是這些能源。根據蒸汽壓縮式熱泵所吸收的可再生低位熱源的種類，熱泵可分為：空氣源熱泵、地源熱泵、水環熱泵、和太陽能熱泵等�？諝庠礋岜每諝庾鳛榈蜏匚粺嵩�，可以取之不盡，用之不竭，而且是隨時隨地無償地獲取�？諝庠礋岜孟到y是以空氣作為低溫熱源。分體式熱泵空調機、VRV熱泵空調系統、大型風冷熱泵機組等，均屬于空氣源熱泵。這種空氣源熱泵的安裝和使用都非常方便，雖然被人們廣泛應用了很多年，但目前仍存在一些缺點。由于空氣的狀態參數隨地區和季節的不同而不同，這對空氣源熱泵的容量和制熱性能系數影響很大，空氣溫度偏高或偏低時，熱泵的制冷性能系數就會變得很低。尤其在冬季，當空氣溫度很低時，這時需求的供熱量就很大，勢必造成熱泵供熱量與建筑物耗熱量之間的供需矛盾。這是因為冬季空氣溫度很低時，空調換熱器中的工質蒸發溫度也很低。當安裝在窒外空調換熱器表面溫度低0℃，并且低于空氣露點溫度時，空氣中的水分在換熱器表面就會凝結成霜，導致蒸發器的吸熱量減少，熱泵不能正常供熱�？諝庠礋岜迷谖覈湫偷膽梅秶情L江流域以南地區。而在北方地區，冬季平均氣溫低于0℃，空氣源熱泵不僅運行條件惡劣，穩定性差，而且存在結霜問題，效率較低，因此空氣源熱泵用于北方地區時，必須慎重考慮！所以熱泵裝置的設計要考慮防止空調換熱器的結霜，還要選擇良好的除霜方式。其一般的除霜方法有：1)把壓縮機的部分高溫熱氣經旁通管直接送入蒸發器進行除霜；
2)利用四通閥，將熱泵由供熱工況運行變為制冷工況運行，這種方法除霜快，但要消耗大量能量；
3)在空調換熱器內鑲入電加熱器，用電加熱除霜。不同地區和不同品牌的空氣源熱泵機組除霜采用的方法不同，空氣源熱泵系統防霜和除霜的能耗估計占熱泵總能耗的10%，但是霜層的形成造成換熱器運行性能下降是無法確定的。隨著空氣溫度的下降，熱泵的效率降的很低。
目前，由于對空氣源熱泵存在的固有問題還沒有找到有效地解決辦法，所以空氣、土壤、太陽能和其它能源的綜合利用是一種發展趨勢。水源熱泵可供水源熱泵作為低溫位熱源的有，有地下水、地表水、城鎮污水、工業廢水等，根據地能采集系統形式不同，水源熱泵系統分地下水源（標準水源、高溫水源）、地表水源（海水源、污水源、淡水源）、水環熱泵三種形式。
埋藏在地表以下巖土和巖石空隙中的地下水是熱泵良好的低溫位熱源，水的比熱容大傳熱性能好。天然過濾、無色透明、一般水量穩定、水溫隨季節氣溫的變化較小。
不超過450m深淺層地下水溫比當地年的平均氣溫高1~2℃，在我國華北地區為16±1℃、華東地區為18±1℃、東北地區為10±1℃。
㈠地下水水源熱泵（GWHP）地下水水源熱泵系統（GWHP），也就是通常所說的鉆井抽取地下水回灌式水源熱泵系統。建造抽水井群將地下水提出，通過二次換熱或直接送到水源熱泵機組，經提取熱量或釋放熱量后，由回灌井群灌回地下。實現100%的回灌到原水層，這樣就能保證地下水總體上的供回平衡。地下水水源熱泵中央空調系統是目前應用最普遍的一種形式，與地下埋管的“閉式”土壤源熱泵相比，由于其工程造價低、容量大、水的溫度穩定，運行費低，所以市場占有率高，但是由于地下水回灌的堵塞問題沒有得到根本解決，在使用方面、地質環境方面的問題比較突出。這些問題能否解決，一方面影響這項技術的可持續發展；另一方面，也直接影響我們共同的生活環境。如果考慮使用地下水水源熱泵系統，首先應與當地政府的有關管理部門聯系，爭取得到他們的支持，允許使用地下水，然后再按照以下步驟工作：
⑴建設場地的水文地質條件是進行地下水水源熱泵設計的依據，首先要收集本地區水文地質資料，委托當地水文地質管理單位對水文地質進行調查。在當地勘查部門進行勘查的總結資料的基礎上，對地下水源進行估測、評定，以表明所選的地點是否是安裝地下水系統的理想地點。
二、地源熱泵中央空調實訓設備技術參數
1、工作電源：三相五線制 AC 380V±10% 50Hz
2、安裝尺寸：長×寬×高200×100×250cm
3、整機容量:最大供冷量：7.5kW；
4、最大輸入總功率：6.5kW；制冷額定功率：3.8kW； 最大堵轉電流：50A；
5、制熱額定功率：2.0kW 額定輸入電流：7A；
6、循環風量：700m3/h；制冷劑：R22；
7、漏電動作電流：≤30mA；安全保護措施：具有過壓、過流、過載、漏電、接地四種保護措施，符合國家相關標準。
三、地源熱泵中央空調實訓裝置系統功能特點
1、工程化概念強--實訓裝置的整套控制系統大部分采用工業現場實際應用的部件。
2、技術先進--控制系統部分應用了代表當今中央空調控制系統技術潮流的PLC控制技術，它充分考慮了系統的可擴展性和與樓宇其他子系統的兼容性。
3、開放性好--整套實訓裝置采用透明化、開放式設計，實訓者能夠直觀清晰地了解整個裝置的工作過程，系統控制部分源代碼完全開放，實訓者可自行添加或修改，進行創新性、設計性實訓。
4、土-氣型地源熱泵機組室內換熱系統, 該種室內換熱系統的制冷和供熱都是通過對室內空氣的降溫或升溫實現的，增加熱水附件可以全年提供生活熱水。機組除了有與室外換熱系統相連的水管、閥門等水系統外，還有為了將循環風送到每個空調房間內的風管、風閥、風閥等風系統。地源熱泵機組可以吊裝在衛生間內或布放在儲物間內。
5、室外換熱系統:采用拋放地耦管換熱方式即將盤管放入河水（或湖水）中，盤管與室內循環水換熱系統形成閉式系統。地源熱泵系統是利用地下水中熱量的閉路循環系統，它通過循環液體在封閉地下埋管中的流動，實現系統與大地之間的換熱。
6、在冬季制熱過程，流體從地下吸取熱量，再通過 熱泵系統把熱量帶到室內。
7、夏季制冷時系統運行；即把室內熱量帶到地下巖土中。因此，地耦管地源熱泵系統保持了地下水水源熱泵利用大地作為冷熱源的優點，同時又不需要抽取地下水作為傳熱的介質，地耦管地源熱泵系統從根本上解決了地下水水源熱泵的種種弊端，
8、生活用水：地源熱泵系統無論在冬季夏季為家庭提供生活用水.
四、地源熱泵中央空調實訓裝置系統組成
設備整體與實際地源熱泵中央空調系統結構相同，采用開放式鋼框架結構，各部件布局合理操作方便�？刂葡到y由電控柜、可編程控制器、壓力采集模塊、溫度采集模塊、數據采集點、PLC編程軟件、中央空調組態監控軟件組成。
1、地源熱泵制機組
由壓縮機、電磁四能閥板,式冷凝器、板式蒸發器、儲液罐、熱力膨脹閥、視液鏡、干燥過濾器等組成，管路中還設有控制閥等實訓所必需的部件，管路中視液鏡可觀察制冷劑狀態等設備組成。制冷機組主要完成制冷工作，制冷劑為R22。
雙向流量控制模塊：通過自動調節提高冷媒流量，可以有效降低壓縮機的排氣溫度，擴大壓縮機高效做功區。采用雙向控制系統，可實現雙向熱泵功能、冷庫控制，空用制冷機組，變頻機組、中央空調機組的的節能控制和流量自動調整。
★嵌入式觸摸屏主機流量控制與軟件：系統由顯示模塊、功能模塊、上們機軟件3部分組成，（出廠根據產品性能，廠家自主配置組合）嵌入式觸摸屏主機，采用觸摸屏控制,可直接進入系統調節，電壓5-36V/50HZ，帶開機語音功能，尺寸5寸，內存156M,電容式。
1）、可顯示壓縮機排氣溫度、壓縮機吸氣溫度、蒸發器溫度、冷凝溫度。
2)、上位機軟件同時在線同時監控系統的狀態（選配）。數碼管顯示器在線顯示開度、溫度以及故障代碼。數碼管顯示器在線顯示開度和溫度以及故障代碼.
3)、曲線顯示：可顯示溫度實時曲線
4）、具有上位機調節和手動調節功能
5)、可自行制冷系統制冷劑流量設定最小開度。
6）、自動調節：設備運行時有斷電記憶功能，保持當前值不變。確保制冷/熱泵/冷庫/水機等狀態下的流量開度。
7)、開度實時顯示：控制對象為最大 5000 開度設定。
8）、軟件控制，能在線控制系統的溫度，讀取機組在最佳溫度系統制冷冷媒的流量開度數，調整制冷機組的過熱度，過冷度。該文本顯示界面的左側，以文本的形式實時顯示當前機組的運行數據。在界面右側的上半部分，是對通訊信息的顯示，包括通訊角色及通訊端口的設定值以及對當前通訊狀態的顯示。在界面右側的下半部分"數據信息"中，顯示當前接收到哪種數據幀、接收到的數據幀的地址、等信息。
9)、可自動制冷系統中冷媒，如： R134A\R22\R410A 等其它冷媒。
10)、手動4 路實時溫度顯示：控制器同時檢測系統的制冷多點溫度，來控制機組過冷/過熱度。
11）、顯示界面上29 路參數控制參數設置/查詢：控制器內所有與控制相關的溫度參數、時間參數、控制參數、等29個參數都可以調整，以適應制冷/熱泵/冷庫/水機等設備。
12）、4路用戶模擬環境數據入：在調試中通過軟件模擬設定，可模擬制冷主機組在各個溫度條件下，閥的開度狀態來積累大量數據，從而根據每一個制冷機組的特點來設定的標準開度值。
13）、F)、多達 8 路設備運行監控：在線監控機組的壓縮機、膨脹閥、各點溫度、保護動作電路等運行狀態。
14)、過冷/熱度控制范圍：2-15 攝氏度�？勺孕性O定制冷主機的過/冷、過熱度為設計提供數據。
15)、手動設定溫度和開度可顯示查詢/設置：控制器所有檢測到的溫度都可以被查詢開度也可以實時查詢顯示
16)、手動設定調節功能：在機組開發和調試階段，可以通過控制器手動調節功能，取得有效的試驗數據
9.在蒸發器不同壓力下，實現壓縮機在不同制冷量的測試，具有壓縮機過冷/過熱自動調節
17.★改變了機械式節流裝置在實驗過程中難以調節和損壞,讓學生在實驗過程中學習電子控制的方法，操作調節方式，技術參數調整.
18.★外部控制模式：可第二次開發成4-20Ma輸入模式、0-5V控制模式。
19.動畫模式:觸摸屏或軟件連接模式下：各自己顯示執泵或者制冷工作流程狀態，
20. 動畫模式:觸摸屏或軟件連接模式下:可顯示壓縮機排氣溫度、吸氣溫度、冷凝溫度、蒸發溫度，可根據溫度實時調節機組過冷度。過熱度。
控制軟件
2、地/水源水系統
系統由1個不銹鋼水箱、1臺地耦水泵、電子流量開關、2P地耦管、電磁閥，2個不銹鋼換熱器組成，主要完成制冷機組冷卻熱交換，為機組提供適當的工作溫度。
2.1、水箱:尺寸400mm*300mm*400mm,材質：不銹鋼
2.2、地耦水泵:220V/50HZ,370w，形式：離心式空調專用泵
2.3、流量開關: 電子式：最大次數5000次，電壓24V，電流0.1A
2.3、地耦管: 2P,散熱面積6.8M2
2.4、電磁閥: 220V/50HZ,DN15，材質：銅
2.5、換熱器：材質：不銹鋼。散熱量：5000W，B水側：DN20,A側：12MM
2.6、閥: DN15，材質：銅
3、熱水系統
生活熱水系統：由1臺熱水泵、電子流量開關、閥門、膨脹水箱等組成，主要給家庭提供生活熱水。
3.1、水箱:尺寸400mm*300mm*400mm,材質：不銹鋼
3.2、閥: DN15，材質：銅
3.3、流量開關: 電子式：最大次數5000次，電壓24V，電流0.1A
3.4、地耦管: 2P,散熱面積6.8M2
3.5、換熱器：材質：不銹鋼。散熱量：5000W，B水側：DN20,A側：12MM
4、空氣調節系統
空氣調節系統由、模擬房間、風機盤管、中央空調控制器、閥門，一臺水泵、不銹鋼換熱器組等組成，主要完成空氣調節作用。（室內送風風機轉速可調）,主要完成制冷機組冷卻熱交換，為室內提供適當的溫度
4.1、電磁閥: 220V/50HZ,DN15，材質：銅，三線制
4.2、中央空調水泵:220V/50HZ,370w，形式：離心式空調專用泵
4.3、流量開關: 電子式：最大次數5000次，電壓24V，電流0.1A
4.4、風機盤管: 1P,散熱面積3.4M2、 220V/50HZ,DN15
4.5、換熱器：材質：不銹鋼。散熱量：5000W，B水側：DN20,A側：12MM
4.6、分水器：材質：304不銹鋼。四進一出, 閥: DN15，材質：銅
4.7、集水器：材質：304不銹鋼。四進一出, 閥: DN15，材質：銅
4.8、中央空調控制器：形式：液晶式，傳感器：內置:風速度：三擋, 電壓220V/50HZ.
5、模擬房間
由1套風機盤管、1套溫度控制器及風量調節系統組成，主要完成房間的溫度設定與空氣調節作用。兩側由有機玻璃組成，透明可觀察內部組成。
模擬房間尺寸：800MM*500MM*500MM
6、控制裝置配置
整個中央空調采用FX3U-48PLC可編程控制器及工業總線控制，由計算機通過通信總線與PLC進行通信，控制整個中央空調的運行�？照{的運行參數由各類傳感器進行采集，并通過通信總線送入計算機中，通過專用中央空調組態控制軟件進行實時監控。在現場控制柜上可顯示中央空調的所有運行數據，可進行全手動和自動運行操作。
6.1控制柜：鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，結構堅固。前門采用透明設計，可觀察到中央控制器、接觸器、熱保護器等控制元件。面板上面有控制開關旋鈕、工作狀態指示燈、系統流程圖及PLC主機單元及測試點。
6.2、交流電源控制單元：三相四線制AC 380V電源供電，并設有漏電保護器控制控制屏總電源。
6.3測量儀表
6.3.1、電源電壓指示單元：提供1只交流電壓表和1只交流電流表，用于測量系統電網電壓與測量壓縮機、冷卻水泵、冷凍水泵工作電流。制冷系統壓力檢測單元：
6.3.2、提供2只真空壓力表和1只雙組壓力控制器，測量范圍分別為-0.1～1.5MPa、-0.1～3.5MPa,可顯示系統壓縮機低壓側和高壓側的壓力變化，對壓縮機起到保護作用。
7、 地源熱泵中央空調實訓裝置可實現手動控制和計算機控制兩種控制方式：
7.1、手動控制按鈕在控制柜的門上，這些控制按鈕接入到PLC各個相應的輸入變量上，可直接對整個中央空調進行控制；
7.2、計算機控制則采用組態技術建立計算機與PLC之間的穩定通訊，從而控制整個中央空調，并實現對空調運行數據的顯示、分析等各種功能，同時也可通過網絡升級建立遠程計算機與現場計算機的通訊，實現對中央空調的遠程控制
* 8、系統原理圖：
*為了能更 好的掌握中央空調的控制和系統原理，控制面板上畫有制冷系統流程圖，控制面板上在對應的元器件上噴繪有標識，字體，流程圖并配有對對應的相關器件工作指示燈，開啟或關閉對應的部件時，相應的狀態指示燈亮或關閉
9、控制柜配置表
|
編號 |
名稱 |
單位 |
數量 |
|
|
1 |
配電控制柜，網絡式機柜 |
套 |
1 |
1800*700*700MM,采用藍色框架結構，白色為搭配色，前后開門，方便實訓操作，前門采用玻璃裝飾，美觀大方(面板：鐵質面板，激光雕刻，彩色噴繪) |
|
2 |
三相4P帶漏電開關 |
只 |
1 |
32A |
|
3 |
三相保險 |
臺 |
1 |
32A |
|
4 |
450V電壓表，30A電流表 |
個 |
1 |
6L2 |
|
5 |
按鈕 |
套 |
9 |
不帶鎖 |
|
6 |
開關電源:為控制系統提供電源 |
套 |
1 |
Q60.:提供+24V.+5V |
|
7 |
中間繼電器 |
套 |
12 |
24V |
|
8 |
交流接觸器 |
套 |
1 |
220V |
|
9 |
壓力采集模塊，FX2N-2AD |
塊 |
1 |
|
|
10 |
壓力變送器，0-10V |
只 |
2 |
|
|
11 |
7寸彩色觸摸屏 |
只 |
|
昆侖動態 |
|
12 |
通信線 |
只 |
1 |
|
|
13 |
制熱水泵 |
個 |
1 |
|
|
14 |
中央空調控制實訓軟件 |
套 |
1 |
|
|
15 |
實驗操作指導書 |
套 |
1 |
|
|
16 |
PT100傳感器 |
只 |
8 |
|
|
17 |
PLC，FX3U-48M |
臺 |
1 |
|
|
18 |
數據采集系統 溫度采集模塊，FX2N-4AD-PT |
套 |
1 |
|
|
19 |
系統 流程圖 |
套 |
1 |
|
|
20 |
工業組態軟件 |
套 |
1 |
|
|
21 |
PLC編程軟件 |
套 |
1 |
|
|
22 |
中央空調PLC應用程序 |
套 |
1 |
|
|
23 |
中央空調組態應用程序 |
套 |
1 |
|
|
24 |
實驗指導書、、線纜、配套工具 |
套 |
1 |
|
|
25 |
微機與控制柜通訊連接線 |
條 |
1 |
|
|
26 |
觸摸屏下載線 |
根 |
1 |
|
|
27 |
PT100 |
根 |
8 |
A級 |
|
28 |
流量控制系統 |
套 |
1 |
|
10、主機系統
采用2匹水冷機組：為整機系統提供冷源，采用一套分水器對冷量進行分配調節，整個中央空調采用PLC作為主控機，由計算機通過通信線與PLC進行通信，從而控制整個空調的運行，也可通過網絡實現遠程控制�？照{的運行參數由傳感器及變送器進行采集，并通過A/D模塊轉換后送入PLC中，再由PLC送到計算機中進行實時顯示監控。
|
編號 |
名稱 |
單位 |
數量 |
說明 |
|
1 |
壓縮機（2P）壓縮機 |
臺 |
1 |
|
|
2 |
高低壓力控制器 |
只 |
1 |
|
|
3 |
低壓表 |
只 |
1 |
3.8MP |
|
4 |
高低壓表 |
只 |
2 |
|
|
5 |
過濾器 |
個 |
1 |
|
|
6 |
視液鏡 |
個 |
1 |
|
|
7 |
低壓表 |
只 |
1 |
1.8MP |
|
8 |
膨脹閥 |
只 |
1 |
|
|
9 |
模擬水井（鋼制） |
臺 |
1 |
不銹鋼 |
|
10 |
冷凝熱器 |
只 |
1 |
不銹鋼 |
|
11 |
地耦管換熱器 |
個 |
1 |
不銹鋼 |
|
12 |
熱泵換熱器 |
個 |
1 |
不銹鋼 |
|
13 |
蒸發器 |
|
|
不銹鋼 |
|
14 |
蒸發器 |
套 |
1 |
|
|
15 |
四通閥 |
套 |
1 |
|
冷水機配置表
五、地源熱泵中央空調實訓設備項目要求
1.掌握地源熱泵機組的原理與結構組成
2.地源熱泵空調系統電氣自動控制
3.地源熱泵空調系統夏季運行工況調試
4.地源熱泵空調系統冬季運行工況調試
5.掌握地源熱泵機組拋放地耦管換熱方式構成
6.掌握地源熱泵機組土-氣型地源熱泵機組室內換熱系統, 方式構成
六、地源熱泵中央空調實訓設備主要配置清單
|
編號 |
名稱 |
單位 |
數量 |
說明 |
|
1 |
模擬客房，800*500*500MM |
套 |
1 |
|
|
2 |
風機盤管 |
套 |
1 |
|
|
3 |
分水器 一進四出 |
套 |
1 |
|
|
4 |
集水器 一進四出 |
套 |
1 |
|
|
5 |
地耦水系統 |
|
|
|
|
6 |
媒水系統 |
|
|
|
|
7 |
熱水系統 |
|
|
|
|
8 |
升降閥（銅質） |
個 |
12 |
|
|
9 |
水管組件 |
套 |
1 |
|
|
10 |
水泵 |
臺 |
3 |
|
|
11 |
電磁閥 |
只 |
4 |
|
|
12 |
三通閥 |
只 |
1 |
|
|
13 |
電子式水流開關 |
個 |
3 |
|
|
14 |
智能溫控器 |
只 |
1 |
|
|
15 |
鋼架2000*1000*700MM |
套 |
1 |
|
|
16 |
實驗操作指導書 |
套 |
1 |
|
|
17 |
鋁合金電腦桌 |
套 |
1 |
|
|
18 |
生活水箱 |
只 |
1 |
不銹鋼 |
|
19 |
膨脹水箱 |
只 |
1 |
不銹鋼 |
