空气源热泵采暖系统远程监控的研究与设计论文_杨杰

摘要:随着清洁能源的推广和普及,空气源热泵采暖在京津一带得到大范围推广和使用。空气源热泵采暖系统主要由空气源主机、采暖末端、水泵、缓冲水箱、过滤器、阀门、管路等零部件组成,为防止杂质流入水泵和空气源主机换热器而影响机组性能,在空气源进水流路上的水泵前面装有过滤器,用其过滤水中杂质。采暖系统安装后需派技术专员到现场对采暖系统进行多次冲洗和调试,冲洗周期长,成本高,效果差,有些采暖系统因冲洗不到位而导致系统无法正常采暖。为解决上述问题,通过调查研究,可以通过远程监控来完成采暖系统的冲洗、调试和维护;通过系统平台远程批量冲洗、调试及监控,可降低成本,提高工作效率及服务质量。

关键字:空气源热泵采暖;系统远程监控;研究与设计

1 损空气源热泵采暖系统的组成及安装

首先,浅谈空气源热泵采暖系统的工作原理:空气源热泵采暖系统通过空气源热泵主机吸收空气低品位热量,经压缩机做功压缩成高品位热量,在空气源机组换热器内与系统热媒进行热交换,换热后的热媒在水泵的推动下流向采暖末端进行制热,系统实现将空气热量吸收来采暖的功能。

其次,看空气能热泵采暖系统的组成:空气源热泵采暖系统主要由空气源主机、缓冲水箱、暖气片、膨胀罐、过滤器、水泵、排气阀、泄压阀、水流开关、压力传感器等零部件组成。空气源主机用来吸收室外空气热量制取热量,缓冲水箱用来保持系统采暖舒适性,水泵用来循环系统换热介质,膨胀罐用来稳压,排气阀用来排除管路系统里的空气,泄压阀用来保护系统免受高压冲击,水流开关用来监控系统流量,压力传感器用来检测系统压力变化,过滤器用来过滤管道内污垢、残渣等杂质。

最后,看空气源热泵采暖系统的安装:采暖行业流行一句话,“三分靠产品,七分靠安装”,由此看出,安装质量直接影响空气源热泵采暖的正常运行。

2 空气源热泵采暖系统的检漏

空气源热泵采暖系统完成安装后,须打压检测管路安装的可靠性和密闭性,检验安装是否满足系统运行要求。

随着“煤改电”政策的实施,很多燃煤取暖用户改用空气源热泵采暖。因此,很多空气源热泵采暖属于改造性工程,系统管路安装分为新管路的安装和旧管道的改装。针对新装管路,系统须加压到0.6MPa以上,稳压一小时,新装管路不漏算合格;对旧管路部分或整个系统,系统须打压到0.2MPa,稳压一小时,系统不漏算合格。

通过系统检漏合格后,才算完成空气源采暖系统的安装。

3 空气源热泵采暖系统的远程调试

3.1 现有空气源采暖系统的调试及问题分析

现有空气源热泵采暖系统在安装人员完成安装和检漏后,转由调试技术员对机组进行调试和试运行。

调试包括对水路系统的冲洗、排空和打压。采暖系统在水路安装时管道可能有残渣进入,末端污垢在水泵推动下可能沿水路流出,这些颗粒性物体随着热媒循环将堆积在过滤器的过滤器网上,影响系统水阻和水流量,进而影响系统采暖功能和机组正常运行。因此,空气源热泵采暖系统调试时需对系统水路进行冲洗。

待管道系统冲洗完成后,再向系统注入热媒进行排空及保压。通过补水口向系统注入热媒,通过系统压力表观察系统压力,待系统压力达到0.2MPa时停止注入热媒,然后系统保压半小时。若系统压力下降,再向系统注入热媒,确保系统压力在0.2MPa左右,启动循环泵运行一小时,若水泵进口压力低于0.2MPa,再向系统注入热媒,使水泵进口端的压力保持在0.2MPa左右。待系统压力稳定在0.2MPa后完成系统排空及热媒充注。

通过管道系统冲洗和热媒充注后,启动空气源热泵机组进行试运行,通过控制器检查排气温度、回气温度、盘管温度、环境温度、进水温度、出水温度、末端温度和水压压力值,检验各项参数是否符合设计要求。

经过上述过程的冲洗、排空、热媒充注和试运行,单个采暖系统的调试需要一个工作日的时间,而遍布北方各地的空气源热泵采暖系统没有足够的人力物力支撑很难做好调试工作。

现有空气源热泵采暖系统调试手段单一,成本高,效率低,反应速度慢,对机组使用缺乏监控。

3.2 获取机组运行状态的途径

为提高空气源热泵采暖系统调控效率,降低生产成本,提高反应速度和监控能力,可通过现有技术进行远程监控。

利用现有技术,空气源主机控制系统设有远程监控系统,该系统包括控制系统、信号采集系统、数据中继系统和数据传输系统,结合远端的数据监控中心,可实现远程监控功能。远程的监控中心可以通过网络权限访问机组参数,了解机组运行动态,并可以远程发送指令控制机组运行。空气源热泵采暖系统安装后根据需求进行远程冲洗、远程调试和远程维护。

3.3 空气源热泵采暖系统的远程冲洗

空气源热泵采暖系统进水流路上设有清洁用的过滤器,在水流推动下,热媒里的残渣堆积在过滤器上。随着污垢在过滤器上的堆积,过滤器的通径越来越小,水阻越来越大,热媒流量越来越小,空气源机组换热效果越来越差。因此,需及时清洗过滤器上的污垢,确保系统正常运行。

3.4 空气源热泵采暖系统的远程调试

空气源热泵采暖系统经使用前需调试。管道系统冲洗完成后,再向系统注入热媒进行排空及保压。通过补水口向系统注入热媒,当系统静态压力达到0.2MPa时停止注入热媒,然后系统保压半小时。若系统压力下降,再向系统注入热媒,确保系统压力在0.2MPa左右,启动循环泵运行一小时,若水泵进口压力低于0.2MPa,再向系统注入热媒,使水泵进口端的压力保持在0.2MPa左右。待系统压力稳定在0.2MPa后完成系统排空及热媒充注。

3.5 空气源热泵采暖系统的远程维护

现阶段,采暖系统常用的热媒是硬水,硬水里含有较多可溶性钙、镁化合物;当水中CO2含量偏高、PH偏低、水呈侵蚀性时就会引起腐蚀结垢现象,MgCO3和CaCO3难溶于水中,进而变成沉渣结垢。再加上原热媒中高浊水夹带的大量泥沙颗粒在管道中沉降而形成的颗粒状结垢,这些污垢随系统运行堆积在过滤器的过滤网上,进而影响系统水阻和流量。

4 空气源热泵采暖系统的远程调控的意义

空气源热泵采暖系统通过远程调控技术的应用,可实现远程冲洗、远程调试、远程监控、远程维护和集中控制功能。远程冲洗和远程调试可以集中、批量进行,从而降低成本,提高效率,通过远程获取机组运行参数来检验调试效果,可提高调试质量。远程监控可以定期查询机组运行参数,判断机组各项性能指标是否符合使用要求,为采暖系统的维护和保养提供最真实数据。远程维护可根据机组参数及故障代码为售后服务人员提供诊断报告,售后服务人员根据诊断报告提前准备售后维修工具和材料,提高服务质量。远程维护通过对机组运行参数的远程监控,能及时为机组维护保养提供宝贵意见,实现预警功能。

参考文献:

[1]崔孟丹. 空气能热泵热水机组无线监控系统的研究[D].郑州大学,2016.

[2]黄丹. 空气能热泵热水机组远程智能监控系统研究与应用[D].郑州大学,2014.

论文作者:杨杰

论文发表刊物:《建筑科技》2017年第6期

论文发表时间:2017/7/31

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