陳連亭

摘要：“空氣源熱泵智能供暖系統(tǒng)”是采用雙熱源復合型供暖系統(tǒng)。采用空氣源熱泵和固體直熱鍋爐作為熱源。采用雙熱源冗余系統(tǒng)的設計結構，保證供熱系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠的運行，即使其中的一個熱源出現故障，另一個熱源也能正常工作，保證供暖正常。系統(tǒng)以PLC作為控制器采用臺達品牌PLC。HMI設備作為現場監(jiān)控設備。采集運行數據，設置參數。通過GPRS通信技術，將現場的數據遠程傳遞到云數據平臺，云平臺具有數據采集，數據存儲，數據分析，故障的遠程診斷，遠程控制的功能。對供暖系統(tǒng)運行狀態(tài)進行實時的監(jiān)視控制。系統(tǒng)高效穩(wěn)定。

關鍵詞：空氣源熱泵；GPRS通信技術；云平臺；故障遠程診斷

1、“空氣源熱泵智能供暖系統(tǒng)”簡介及工作流程

1.1空氣源熱泵智能供暖系統(tǒng)”簡介

“空氣源熱泵智能供暖系統(tǒng)”采用Modbus RTU通信協議采集現場主要設備的運行參數。例如，故障報警數據。電表設備的電能累積值，系統(tǒng)電壓、電流數值，供暖系統(tǒng)供回水溫度等數據。本系統(tǒng)通過PLC控制器完成對外部電氣設備，智能化儀表進行數字化控制，變頻器進行PID調節(jié)。通過GPRS技術將數據上傳至云平臺。使室內溫度值滿足熱能用戶的要求。

1.2工作流程

循環(huán)泵先啟動運行，使供暖的水系統(tǒng)循環(huán)起來，1分鐘后如果系統(tǒng)需要補水，補水泵開啟。再過3分鐘左右，如果室外環(huán)境溫度是大于-15℃的。PLC控制系統(tǒng)向熱泵發(fā)出開機信號。但是熱泵自身控制系統(tǒng)需要完成系統(tǒng)檢測，需過若干分鐘，熱泵真正開機。熱泵設備的壓縮機全部啟動后，根據系統(tǒng)回水的目標溫度，控制系統(tǒng)決定是否開啟固體直熱鍋爐作為備用熱源投入使用。

2、空氣源熱泵簡介及在“空氣源熱泵智能供暖系統(tǒng)” 中的調劑方式

2.1空氣源熱泵簡介

空氣源熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源空氣流向高位熱源的節(jié)能裝置。在機組制熱運行時，壓縮機吸入氣液分離器中的低壓氣態(tài)制冷劑，經壓縮機壓縮后變?yōu)楦邏簹怏w，經四通閥至水側換熱器，在水側換熱器中高壓氣體放熱被冷凝為高壓液體，而換熱管外的水被加熱，達到使用要求，高壓液體通過干燥過濾器后，去除水分和雜質，流至膨脹閥，高壓液體經膨脹閥節(jié)流后，變?yōu)榈蛪旱囊簯B(tài)制冷劑，經過過濾器過濾雜質后進入風側換熱器中，在此，制冷劑液體在換熱器管內由風扇使空氣循環(huán)，提供熱源，低壓液體在風側換熱器中蒸發(fā)后，經四通閥進入氣液分離器中，經氣液分離器至壓縮機吸氣口，保證回壓縮機的制冷劑全部為氣體，至此，完成一個制熱循環(huán)。

2.2調節(jié)方式

（1）熱泵整個使用過程中空開不能斷電，氣溫>-15℃時且系統(tǒng)回水溫度小于“系統(tǒng)設定回水溫度-熱泵啟動偏差溫度2℃”開機；<-15℃時關機。

（2）控制熱泵開關機方式為，每臺熱泵設備都配有MODBUS通信模塊，MODBUS通信單獨控制，每臺設備都作為主機。 熱泵的數量根據現場實際情況可調。

2.3狀態(tài)判斷

讀熱泵每臺壓機起停及故障（低壓/高壓/缺水）狀態(tài)并遠傳記錄，故障持續(xù)5分鐘可確認此臺無法起動。無故障壓縮機全部啟動后再延時判斷溫度是否達標。

3、固體直熱鍋爐在“空氣源熱泵智能供暖系統(tǒng)” 中的工作流程

3.1起動條件

氣溫<-15℃/熱泵出現停機故障/壓縮機全起延遲后溫度仍不達標

3.2調節(jié)方式

（1）氣溫<-15℃時，必須開兩個模塊間隔5min起動，（間隔5min啟動直熱1，啟動后，間隔5min，再啟動直熱2）；超過 根據HMI工作日/節(jié)假日當前時段設置回水溫度，經過濾波處理， 并持續(xù)30S時停止直熱2，再持續(xù)30S停直熱1

（2）氣溫>-15℃時，熱泵壓縮機全啟動才能運行開啟一個直熱，或部分熱泵機組有故障持續(xù)10鐘。才能開啟直熱；若熱泵開啟，并且實際監(jiān)測到的回水溫度低于 根據HMI工作日/節(jié)假日當前時段設置回水溫度-熱泵啟動偏差溫度2℃ 并持續(xù)5min時起動100kW直熱1，5min后無效果關閉100kW直熱1再起動250kW直熱2，超過 根據HMI工作日/節(jié)假日當前時段設置回水溫度 并持續(xù)30S時停止直熱2

（3）上面的兩個調節(jié)方式中，涉及到數字的參數，可根據每個現場的不同情況設置參數。可在現場通過HMI設備設置，或者云平臺設置。

4、循環(huán)泵在“空氣源熱泵智能供暖系統(tǒng)” 中的工作流程

4.1調節(jié)方式

供回水溫差大升頻，小降頻（下限考慮熱泵/直熱最低流量，供回水壓力最低要求，末端循環(huán)流暢情況）。采用PID調節(jié)控制變頻器的輸出頻率，以達到控制精準和節(jié)能的目的。

4.2切換條件

當PLC發(fā)出起動指令但3S（數據可調）后未接受到接觸器的運行反饋/或有反饋但或供水壓力低于超低設置值時自動起動停止主泵起動備用泵起動順序：先開循環(huán)泵再開熱泵/固體直熱，先停熱泵/固體直熱，再根據需要停循環(huán)泵（可加延遲時間），循環(huán)泵停則要停熱泵；

5、補水泵簡介及在“空氣源熱泵智能供暖系統(tǒng)” 中的工作流程

5.1起停調件

循環(huán)泵開啟后，供水壓力低于低設定值并持續(xù)3S（數據可調）開補水泵，高于高設定值停止，水箱液位低于設置值1S（數據可調）不允許開泵，低于報警值報警不停泵；

5.2切換條件

當PLC發(fā)出起動指令但3S（數據可調）后未接受到運行反饋時自動起動停止主泵，起動備用泵；

6、結束語

以前發(fā)電主要是靠煤、油、氣，現在國家倡導清潔用電，隨著社會發(fā)展和國家對環(huán)保清潔能源的重視，空氣源熱泵，電供暖一定會得到長足的發(fā)展，未來前景十分光明。

參考文獻：

[1]《臺達PLC編程技術及應用案例》陳浩編著. 化學工業(yè)出版社. 2014。

[2]《Modbus軟件開發(fā)實戰(zhàn)指南》楊更更著. 清華大學出版社. 2017。

[3]《電氣控制與PLC應用技術》范國偉編. 人民郵電出版社. 2013。