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空氣源熱泵熱水器的可靠性研究

更新時(shí)間：2020-12-07

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　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(dá)國(guó)家使用比例高達(dá)80% 左右。然而，我國(guó)在2009 年9 月1 日起實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(guò)5%。熱泵熱水器在國(guó)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(yùn)行工況更惡劣、運(yùn)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(yùn)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(yùn)行溫度范圍對(duì)熱泵熱水器系統(tǒng)提出了更高的要求。同時(shí)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(hù)，導(dǎo)致壓縮機(jī)的頻繁停啟，會(huì)降低壓縮機(jī)的可靠性; 蒸發(fā)器結(jié)霜時(shí)導(dǎo)致熱泵系統(tǒng)運(yùn)行工況變差，頻繁化霜會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)制熱效果變差; 冷媒泄漏、高低壓保護(hù)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(shí)段用熱泵熱水器供熱水時(shí)，裝置運(yùn)行工況比較惡劣，機(jī)組性能系數(shù)較低，如果機(jī)組冷凝器和蒸發(fā)器匹配不當(dāng)，則機(jī)組的可靠性會(huì)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(shí)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(lái)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(dá)不到這個(gè)要求，主要有以下幾個(gè)方面:

　　( 1) 空氣源熱泵熱水器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，長(zhǎng)期以來(lái)研發(fā)人員主要關(guān)心產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)其可靠性很少進(jìn)行研究，而產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是決定了產(chǎn)品固有可靠性;( 2) 目前我國(guó)空氣源熱泵熱水器處于市場(chǎng)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(jī)組中連接壓縮機(jī)、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(huì)影響整個(gè)機(jī)組可靠性水平;( 3) 空氣源熱泵熱水器的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定和實(shí)施時(shí)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(méi)有全部按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jī)，勢(shì)必會(huì)影響壓縮機(jī)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(hù)，特別是使用維護(hù)方面，存在很多問(wèn)題進(jìn)而影響到其使用過(guò)程可靠性。例如，機(jī)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(huì)影響其可靠性;( 5) 可靠性工程是一項(xiàng)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(duì)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(jì)生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)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(shí)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(guò)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(jì)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(gè)全串聯(lián)模型［4］。系統(tǒng)儲(chǔ)備單元越多，其基本可靠性越低。因此，對(duì)基本可靠性而言，應(yīng)該盡可能減少儲(chǔ)備。對(duì)家用型熱泵熱水器進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，由于家用型的壓縮機(jī)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(jì)產(chǎn)品在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中完成規(guī)定功能的概率，描述完成任務(wù)過(guò)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(chǔ)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(xué)模型和任務(wù)可靠性數(shù)學(xué)模型［4］。主要依據(jù)概率論的知識(shí)，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(yùn)用概率論知識(shí)得知其數(shù)學(xué)模型分別如下:

　　RS = R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10R11× R12R13 R14R15 R16R17( 1)Rms = R1R2R3R4

　　［1 － ( 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(dāng)所有單元相同，且壽命均服從指數(shù)分布，故障監(jiān)測(cè)裝置及轉(zhuǎn)換裝置可靠度為1 時(shí)，系統(tǒng)基本可靠度為:

　　Rs( t) =Π17i = 1e － λi t = exp( －Σ17i = 1λi t) ( 3)因?yàn)閠＞ 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(gè)家用型空氣源熱泵熱水器運(yùn)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(gè)部件出現(xiàn)故障，則會(huì)影響其它部件的工作，進(jìn)而影響整個(gè)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(jìn)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(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，水管漏水等容易察覺(jué)的故障屬于顯性故障; 換熱器結(jié)垢等不易察覺(jué)的故障稱為隱性故障。

　　根據(jù)故障對(duì)系統(tǒng)造成的影響程度，可分為軟故障和硬故障。如電機(jī)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(shí)也是容易發(fā)生故障的單元。制熱系統(tǒng)由壓縮機(jī)、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、冷凝器、電磁四通閥、風(fēng)機(jī)、控制部分等組成; 其中節(jié)流裝置由毛細(xì)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(yùn)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(jī)、蒸發(fā)器、電磁四通閥、冷凝器等的可靠性是提高整個(gè)制熱系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。節(jié)流裝置采用毛細(xì)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(gè)單元

　　故障引起，引起各個(gè)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(jí)可建立故障樹，如圖2 所示。圖2 中的故障樹可運(yùn)用布爾代數(shù)邏輯運(yùn)算簡(jiǎn)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(shí)也是制熱系統(tǒng)和除霜系統(tǒng)所共有部分，其中的任意個(gè)發(fā)生故障，都將會(huì)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性尤為關(guān)鍵。

　　實(shí)際上各個(gè)單元之間相互影響，壓縮機(jī)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(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)工作環(huán)境的高低壓保護(hù)失去作用，進(jìn)而可能引起壓縮機(jī)故障。

　　5 空氣源熱泵熱水器的可靠性設(shè)計(jì)

　　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(biāo)，然后再通過(guò)系統(tǒng)可靠性模型、可靠性分配和預(yù)測(cè)技術(shù)對(duì)可靠性進(jìn)行預(yù)計(jì)，通過(guò)分析、試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，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(jì)流程如圖3 所示。從節(jié)約成本、節(jié)省時(shí)間、見效快的方面考慮，分為上市產(chǎn)品和研發(fā)產(chǎn)品，對(duì)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(jì)參考，上市產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)分配可做為新研發(fā)產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)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(cè)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(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行專項(xiàng)攻關(guān)改進(jìn); 然后再通過(guò)設(shè)計(jì)評(píng)審對(duì)改進(jìn)進(jìn)行研究，保證改進(jìn)確實(shí)能夠提高產(chǎn)品的可靠性水平; 通過(guò)可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證是否達(dá)到了預(yù)定的可靠性要求，同時(shí)建立起該產(chǎn)品可靠性經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，也為以后建立該產(chǎn)品的可靠性標(biāo)準(zhǔn)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(chǎng)的需求以及客

　　戶的需要來(lái)確定產(chǎn)品的定性和定量的可靠性指標(biāo); 然后參考同類或類似上市產(chǎn)品的故障分析結(jié)果，進(jìn)行可靠性指標(biāo)的分配和預(yù)計(jì); 再經(jīng)過(guò)對(duì)比分析可靠性預(yù)計(jì)與可靠性指標(biāo)，如不能滿足客戶要求，修正各部分的可靠性指標(biāo)或者修正設(shè)計(jì)方案，直到滿足要求為止?？煽啃灶A(yù)計(jì)和分配指標(biāo)如圖4 所示。

　　6 空氣源熱泵熱水器的可靠性增長(zhǎng)

　　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(gè)產(chǎn)品壽命周期內(nèi)，特別在產(chǎn)品研制階段，運(yùn)用可靠性工程技術(shù)，才能達(dá)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(zhǎng)研究方法不同，其中對(duì)上市產(chǎn)品的可靠性分析結(jié)果，可作為開發(fā)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)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?yàn)檫^(guò)去的空氣源熱泵熱水器產(chǎn)品主要進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，很少采用可靠性設(shè)計(jì)，可靠性難以滿足用戶的要求，這就迫使生產(chǎn)商要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)設(shè)計(jì)流程如圖5 所示。

　　有效的方法就是加強(qiáng)生產(chǎn)商和用戶的溝通，通過(guò)不斷對(duì)產(chǎn)品使用信息的反饋，找出產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)行產(chǎn)品的改造［6］。首先，用戶在使用產(chǎn)品過(guò)程中，要記錄好運(yùn)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(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中可靠性的監(jiān)控和分析，進(jìn)行故障原因的查找和產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì)。隨著故障數(shù)據(jù)的累積，研發(fā)人員可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，形成該產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)規(guī)范。

　　6． 2 研發(fā)產(chǎn)品

　　對(duì)新產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)用同類或相似產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)規(guī)范作為參考，如下進(jìn)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(jì)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(biāo)和考核方法; 研制過(guò)程中應(yīng)當(dāng)按照計(jì)劃開展可靠性設(shè)計(jì)、分析和試驗(yàn)工作; 產(chǎn)品設(shè)計(jì)成型階段，必須測(cè)試產(chǎn)品的可靠性，確保達(dá)到要求的可靠性指標(biāo)。必須加強(qiáng)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中的可靠性試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)產(chǎn)品當(dāng)中存在的問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)設(shè)計(jì);( 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(diǎn)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(gè)研制階段可靠性是一個(gè)增長(zhǎng)的過(guò)程，如果一個(gè)環(huán)節(jié)失控，產(chǎn)品可靠性可能會(huì)達(dá)不到要求，因此必須對(duì)其采取全程監(jiān)控，加強(qiáng)可靠性管理。

　　總之，可靠性設(shè)計(jì)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(shí)掌握可靠性設(shè)計(jì)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(jì)要求，制定出合理的加工工藝; 在產(chǎn)品成型后，不僅要進(jìn)行功能試驗(yàn)，還要按照可靠性試驗(yàn)的要求，對(duì)其進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中可靠性較低的部件; 對(duì)于重要的、可靠性差的空氣源熱泵熱水器部件，對(duì)其進(jìn)行失效機(jī)理分析; 如果現(xiàn)有技術(shù)水平可以改進(jìn)的應(yīng)該改進(jìn)，如果技術(shù)上難以保證或經(jīng)濟(jì)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(yǔ)

　　空氣源熱泵熱水器是一種高效節(jié)能裝置，但在實(shí)際推廣使用的過(guò)程中，暴露了產(chǎn)品可靠性不高的缺點(diǎn)。針對(duì)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(guò)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(jì)和可靠性增長(zhǎng)等技術(shù)在空氣源熱泵熱水器產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jìn)步日新月異，未來(lái)空氣源熱泵熱水器的功能趨向多樣化，對(duì)產(chǎn)品的可靠性會(huì)提出新的更高要求; 但隨著對(duì)其可靠性的深入研究，必將提高其運(yùn)行性能。

全自動(dòng)野外地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/凍土地溫自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

地源熱泵分布式溫度集中測(cè)控系統(tǒng)

礦井總線分散式溫度測(cè)量系統(tǒng)方案

礦井分散式垂直測(cè)溫系統(tǒng)/地?zé)崞詹?地溫監(jiān)測(cè)哪家好選鴻鷗

礦井測(cè)溫系統(tǒng)/礦建凍結(jié)法施工溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/深井溫度場(chǎng)地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

TD-016C型地源熱泵能耗監(jiān)控測(cè)溫系統(tǒng)

產(chǎn)品關(guān)鍵詞：地源熱泵測(cè)溫，地埋管測(cè)溫，淺層地溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分布式地溫監(jiān)測(cè)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?zé)峋@探公司以及節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)等單位設(shè)計(jì)，通過(guò)連接我司單總線地?zé)犭娎|，以及單通道或多通道485接口采集器，可對(duì)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(jià)格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)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(duì)建筑物進(jìn)行供熱和供冷.在埋地管換熱器設(shè)計(jì)中,土壤的導(dǎo)熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對(duì)地溫進(jìn)行長(zhǎng)期可靠的監(jiān)測(cè)顯得特別重要。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)土壤導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)測(cè)試時(shí)間要足夠長(zhǎng),測(cè)試時(shí)工況穩(wěn)定后的流體進(jìn)出口及不同深度的溫度會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此地埋測(cè)溫電纜的設(shè)計(jì)顯得尤其重點(diǎn)。較傳統(tǒng)的測(cè)溫電纜設(shè)計(jì)方法，單總線測(cè)溫電纜因?yàn)榻泳€方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)證并取得了較好的口啤。

采集服務(wù)器通過(guò)總線將現(xiàn)場(chǎng)與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過(guò)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(gè)采集模塊可以連接內(nèi)置1-60個(gè)溫度傳感器的測(cè)溫電纜相連。本方案可以對(duì)大型試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，支持180口井或測(cè)溫電纜及1500點(diǎn)以上的觀測(cè)井溫度在線監(jiān)測(cè)。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場(chǎng)的測(cè)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(chǎng)的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究，埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測(cè)量系統(tǒng)，主要是一套先進(jìn)的基于現(xiàn)場(chǎng)總線和數(shù)字傳感器技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)及分析系統(tǒng)。它能有對(duì)地源熱泵換熱井進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)并保存數(shù)據(jù)，為優(yōu)化地源熱泵設(shè)計(jì)、探討地源熱泵的可持續(xù)運(yùn)行具有參考價(jià)值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本系統(tǒng)的重要特點(diǎn)：

１．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhǎng)．采用強(qiáng)驅(qū)動(dòng)模塊，普通線，可以輕松測(cè)量500米深井.

３．的深井土壤檢測(cè)傳感器，防護(hù)等級(jí)達(dá)到ＩＰ６８，可耐壓力高達(dá)5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠特點(diǎn)總結(jié)：高性價(jià)格比，根據(jù)不同的需求，比你想象的*．

針對(duì)U型管口徑小的問(wèn)題，本系統(tǒng)是傳統(tǒng)鉑電阻測(cè)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(chǎng)的測(cè)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(chǎng)的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)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?cái)?shù)字傳感器，測(cè)井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設(shè)備：遠(yuǎn)距離溫度采集模塊＋測(cè)井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)功能：

1、溫度在線監(jiān)測(cè)

2、報(bào)警功能

3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

4、定時(shí)保存設(shè)置

5、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術(shù)參數(shù)】

1、溫度測(cè)量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負(fù)0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點(diǎn)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(cè)點(diǎn)線長(zhǎng)：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(hù)等級(jí)：IP66

使用注意事項(xiàng)：

防水感溫電纜經(jīng)測(cè)試與檢測(cè)，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時(shí)，請(qǐng)按以下方法操作與使用：
1．使用時(shí)，建議將感溫電纜置于U形管內(nèi)以方便后期維護(hù)。
若置與U形管外，請(qǐng)小心操作，做好電纜防護(hù)，防止在安裝過(guò)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(shí)，請(qǐng)等待測(cè)物熱平衡后再進(jìn)行測(cè)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(fù)，蘭色為信號(hào)線。請(qǐng)嚴(yán)格按照此說(shuō)明接線操作。
4. 系統(tǒng)理論上支持180個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)際使用應(yīng)該限制在150個(gè)節(jié)點(diǎn)以內(nèi)。
5.系統(tǒng)具備一定的糾錯(cuò)能力，但總線不能短路。
6. 系統(tǒng)供電，當(dāng)總線距離在200米以內(nèi)，則可以采用DC9V給現(xiàn)場(chǎng)模塊供電，當(dāng)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(yùn)儀器設(shè)備有限公司提供定制各個(gè)領(lǐng)域用的測(cè)溫線纜產(chǎn)品介紹】

由北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司推出的地源熱泵溫度場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)，硬件采取先進(jìn)的ARM技術(shù)；上位機(jī)軟件使用編程語(yǔ)言技術(shù)設(shè)計(jì)，富有人性、直觀明了；測(cè)溫傳感器直接封裝在電纜內(nèi)部，根據(jù)客戶距離進(jìn)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(chǎng)檢測(cè)、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場(chǎng)系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)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(cè)方法：
　　為了實(shí)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(yùn)行的合理的標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，地下土壤溫度的初始值是一個(gè)重要的依據(jù)參數(shù)，它也是在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中可能產(chǎn)生變化的參數(shù)。如果在一個(gè)或幾個(gè)空調(diào)采暖周期（一般一個(gè)空調(diào)采暖周期為1年）后，系統(tǒng)的取熱和放熱嚴(yán)重不平衡，則這個(gè)初始溫度會(huì)有較大的變化，將會(huì)大大降低系統(tǒng)的運(yùn)行效率。所以設(shè)計(jì)選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統(tǒng)是否正常的標(biāo)準(zhǔn)。
　　首先對(duì)地源熱泵系統(tǒng)所控制的建筑物進(jìn)行全年動(dòng)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(hù)結(jié)構(gòu)材料和房間功能等條件，計(jì)算出該區(qū)域全年供暖、制冷的負(fù)荷，我們根據(jù)該負(fù)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(dòng)態(tài)模擬計(jì)算地源熱泵植筋加固系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運(yùn)行方案運(yùn)行，同時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測(cè)溫傳感器監(jiān)測(cè)土壤的溫度，并且將測(cè)得的溫度傳遞給地源熱泵系統(tǒng)。

淺層地溫能監(jiān)測(cè)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(duì)建筑物進(jìn)行供熱和供冷，在埋地管換熱器設(shè)計(jì)中，土壤的導(dǎo)熱系數(shù)是很重要的參數(shù)，而對(duì)地溫進(jìn)行長(zhǎng)期可靠的監(jiān)測(cè)顯得特別重要。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)土壤導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)測(cè)試時(shí)間要足夠長(zhǎng)，測(cè)試時(shí)工況穩(wěn)定后的流體進(jìn)出口及不同深度的溫度會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此地源熱泵地埋測(cè)溫電纜的設(shè)計(jì)顯得尤其重點(diǎn)。較傳統(tǒng)的地源熱泵測(cè)溫電纜設(shè)計(jì)方法，北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的數(shù)字總線式測(cè)溫電纜因?yàn)榻泳€方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)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(duì)空調(diào)換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測(cè)量，目前地源熱泵地埋管測(cè)溫電纜對(duì)于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點(diǎn)的測(cè)溫方式,如果測(cè)量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測(cè)溫線纜若平均放置，即10米放一個(gè)探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個(gè)至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據(jù)以上成本估計(jì)，這口井進(jìn)行地?zé)釡y(cè)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(cè)溫精度，但對(duì)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(cè)量精度，若能夠在長(zhǎng)距離測(cè)溫的條件下進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對(duì)這一需求，北京鴻鷗成運(yùn)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(cè)溫電纜”及相應(yīng)系統(tǒng)。礦井深部地溫監(jiān)測(cè)，地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)研究，地源熱泵溫度測(cè)量系統(tǒng)，淺層地?zé)釡y(cè)溫系統(tǒng)。

地源熱泵數(shù)字總線測(cè)溫線纜與傳統(tǒng)測(cè)溫電纜對(duì)比分析：
傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對(duì)溫度進(jìn)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(hào)處理電路，近距離時(shí)，其精度及可靠性受環(huán)境影響不大，但當(dāng)大于30米距離傳輸時(shí)，宜采用三線制測(cè)方式，并需定期對(duì)溫度進(jìn)行校正。當(dāng)進(jìn)行多點(diǎn)采集時(shí)，需每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)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(cè)量的準(zhǔn)確度、系統(tǒng)的精度差，會(huì)受環(huán)境及時(shí)間的影響較大。模塊量傳感器在工作過(guò)程中都是以模擬信號(hào)的形式存在，而檢測(cè)的環(huán)境往往存在電場(chǎng)、磁場(chǎng)等不確定因素，這些因素會(huì)對(duì)電信號(hào)產(chǎn)生較大的干擾，從而影響傳感器實(shí)際的測(cè)量精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，每年需要進(jìn)行校準(zhǔn)，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運(yùn)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(cè)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(guó)進(jìn)口測(cè)溫芯片的特性及精度級(jí)別，無(wú)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(zhǎng)短不會(huì)對(duì)傳感器精度造成任何影響。這是傳統(tǒng)熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)*的優(yōu)勢(shì)。所以數(shù)字總線式測(cè)溫電纜是地源熱泵地埋管管測(cè)溫、地溫能深井和地層溫度監(jiān)測(cè)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(chǎng)總線管理器，直接將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，而每個(gè)傳感器本身都有唯的識(shí)別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實(shí)現(xiàn)一根電纜檢測(cè)很多溫度點(diǎn)的功能。

地源熱泵大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)

一、系統(tǒng)介紹

1、建設(shè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可監(jiān)測(cè)大樓內(nèi)室內(nèi)溫度；熱泵機(jī)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(jī)組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數(shù)；地溫場(chǎng)的變化等，實(shí)現(xiàn)熱泵機(jī)組運(yùn)行情況 24 小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，異常情況預(yù)

警，做到真正的無(wú)人值守?？蓪?duì)熱泵系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性、系統(tǒng)對(duì)地溫場(chǎng)的影響以及能效

比等進(jìn)行綜合的科學(xué)評(píng)價(jià)，為進(jìn)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(cè)量要求如下：

1）各熱泵機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行情況；

2）室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)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(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

5）機(jī)房?jī)?nèi)地埋管側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

6）機(jī)房?jī)?nèi)用電設(shè)備的電流、電壓、功率、電能等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

7）地溫場(chǎng)內(nèi)不同深度的地溫監(jiān)測(cè)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(píng)價(jià)分析。

2、自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)建成以后可以對(duì)已經(jīng)安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的地?zé)峋畬?shí)施自動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分

析展示，可實(shí)現(xiàn)地?zé)峋突毓嗑乃?、水溫、流量?shí)施傳輸分析，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況預(yù)

警，做到實(shí)時(shí)監(jiān)管，有地?zé)峋\(yùn)行的穩(wěn)定性。

1）開采水量及回水水量的流量監(jiān)測(cè)及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監(jiān)測(cè)及變化曲線；

3）開采井井內(nèi)水位監(jiān)測(cè)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：