污水源热泵系统的节能控制系统及其方法与流程

本发明涉及污水源热泵系统技术领域，具体为污水源热泵系统的节能控制系统及其方法。

背景技术：

污水源热泵系统是利用污水(生活废水、工业废水、矿井水、河湖海水、工业设备冷却水、生产工艺排放的废水)，通过污水换热器与中介水进行换热，中介水进入热泵主机，主机消耗少量的电能，在冬天将水资源中的低品质能量“汲取”出来，经管网供给室内采暖系统、生活热水系统；夏天，将室内的热量带走，并释放到污水中，给室内制冷并制取生活热水，我国北方地区，冬季采暖主要是依靠煤、石油、天然气等石化燃料的燃烧来获得。采暖与环保成为一对难以解决的矛盾，城市污水是北方寒冷地区不可多得的热泵冷热源。它的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，这种温度特性使得污水源热泵比传统空调系统运行效率要高，节能和节省运行费用效果显著，污水源热泵系统是利用了各种污水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统，污水经过污水换热器后留下冷量或热量返回污水渠道，污水与其他设备或系统不接触，污水密闭循环，不污染环境与其他设备或水系统，供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染，不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著，污水成分及其复杂，且不稳定，含有多种悬浮物质，絮状物，油脂，固体颗粒，以及生活垃圾，随着污水源热泵的使用越来越广泛，很多的弊病也被彰显出来，其中最重要的就是要按时把污水源热泵进行拆开来进行清洗，需要耗费大量的人力和精力，而且一般清洗时建筑物无法进行供暖制冷。

目前中国建筑市场中央空调系统设计十分粗糙，存在严重的能源浪费现象，具体表现为：盲目使用新能源技术，不注重能源供应系统和用能系统之间的匹配，造成整个空调系统运行效果较差，引起能源浪费和不必要的投资亏损；中央空调系统90％的时间在70％负荷以下波动运行，而现有的中央空调系统基本上还处于手动启停控制状态，无全局优化群控系统，导致机组和水泵运行效率低下，同时全人工管理模式，使得运营维护混乱，人工成本费用增加。

传统的压缩式制冷+锅炉的冷热源方式，电力能耗、污染较大，节能潜力有限，污水水源热泵技术是一种可再生能源技术的综合运用，但是中国目前污水水源热泵技术的运用主要存在以下问题：不能因地制宜的充分利用城市污水废热，污水源热泵装机容量小，有待进一步推广；污水源热泵系统缺少全局优化控制，基本处于人工值守状态，运营维护混乱，为此，提出污水源热泵系统的节能控制系统及其方法来解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明提供了污水源热泵系统的节能控制系统及其方法，以解现有手段存在决污水源热泵装机容量小、缺少全局优化控制以及运营维护混乱的的问题。

本发明提供如下技术方案：污水源热泵系统的节能控制系统，包括传感器采集单元、数据采集转换单元、中央主机、数据存储器、报警单元、变频器单元、供电模块以及控制面板，所述传感器采集单元的输出端电连接有数据采集转换单元的输入端，所述数据采集转换单元的输出端电连接有中央主机的输入端，所述中央主机的输出端电连接有报警单元的输入端，所述中央主机的输出端双向电连接有控制面板以及变频器单元的输入端，所述控制面板的输出端双向电连接有电脑输入模块以及手机输入模块的输入端，所述中央主机的输入端电连接有数码显示器以及数据存储器的输出端。

进一步优化本技术方案，所述传感器采集单元包括温度传感器、红外线传感器以及流量传感器，温度传感器、红外线传感器以及流量传感器连接同一数据采集转换单元内部的信号转换器，信号处理器连接中央主机。

进一步优化本技术方案，所述数据采集转换单元的内部设置有信号转换器，所述信号转换器的型号为模数转换器。

进一步优化本技术方案，所述中央主机的内部设置有中央控制器，所述中央控制器为plc控制器，且具体型号为un2070，所述中央主机的输入端电连接有数据存储器的输出端，所述数据存储器的输入端电连接有usb接口的输出端。

进一步优化本技术方案，所述报警单元的内部设置有闪烁灯以及蜂鸣器，所述蜂鸣器的型号为nd16-22fs，所述中央主机的输入端电连接有数码显示器的输出端，所述数码显示器的输入端电连接有供电模块的输出端，所述供电模块电连接ups组。

进一步优化本技术方案，所述变频器单元包括冷水泵、热水泵、污水源热泵机组以及电动阀门，所述污水源热泵机组的设备包括污水蓄水池、对污水进行过滤的水处理设备、用于将过滤后的污水泵送至污水源热泵机组的一级污水泵，所述一级污水泵与污水源热泵机组之间设有智能防阻机；污水源热泵机组的出水口经二级污水泵和智能防阻机排至排污干渠内。

进一步优化本技术方案，所述传感器采集单元主要用于实时采集建筑内外环境信息，所述数据采集转换单元主要用于接收采集到的建筑内外环境信息，并将采集信息模拟信号转换为数字信号，将转换数字信号传输至中央主机内部中央控制器中。

进一步优化本技术方案，所述中央主机用于对接收到的数据进行综合分析和处理，根据所采集的建筑内外环境信息以及中国各大气候区基础气象数据和各类功能建筑物冷热标准能耗数据进行对比分析，并根据建筑精细化分区，生成建筑各子区冷热用能需求动态曲线，且每隔一定时间更新一次动态曲线，以及完成各项指令的下达。

进一步优化本技术方案，所述变频器单元用于控制各冷热水泵、污水源热泵机组的频率，控制方式根据中央主机发出指令进行独立或者联动执行，所述电动阀门单元用于精细分区的分区支管管控。

污水源热泵系统的节能控制方法，包括以下步骤：

s1、利用传感器采集单元内部的温度传感器、红外线传感器以及流量传感器进行数据采集，将采集的数据结果发送至数据采集转换单元内部的信号转换器中，通过信号转换器将模拟信号转换为数字信号，将采集信息的数字信号传输给中央主机；

s2、通过电脑输入模块以及手机输入模块输入中国各大气候区基础气象数据和各类功能建筑物冷热标准能耗数据，输入信息通过控制面板传输给中央主机中；

s3、将污水源热泵系统所服务的建筑物的内外环境信息进行采集，将采集的信息进行分析比对，结合中国各大气候区基础气象数据和各类功能建筑物冷热标准能耗数据进行对比分析，综合考虑建筑功能、用能时间及负荷分布的差异，进行建筑精细化分析处理；

s4、中央主机控制变频器单元进行节能控制工作，变频器单元内部的冷水泵、热水泵、污水源热泵机组以及电动阀门及时响应中央主机所发的指令，根据用能需求进行分阶段控制，ups组以及供电模块进行供电，数据存储器进行数据信息的存储，安全事故利用报警单元进行报警。

与现有技术相比，本发明提供了污水源热泵系统的节能控制系统及其方法，具备以下有益效果：

该污水源热泵系统的节能控制系统及其方法，充分利用了大数据技术、物联网技术、变频调速技术和新能源技术，实现了中央空调系统的优化节能控制，充分考虑建筑特征、建筑功能、建筑冷热负荷、用能时间特征等，能够避免由于室内设计参数、建筑功能、人员使用情况、外界环境影响等差异引起的控制困难，同时在一定程度上达到节能目的，保证了室内热舒适环境品质，达到控制方便灵活、降低能耗和保障高品质热环境的目的，利于统筹控制管理，利于维护。

附图说明

图1为本发明提出的污水源热泵系统的节能控制系统及其方法的系统整体示意图；

图2为本发明提出的污水源热泵系统的节能控制系统及其方法的系统拆分示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参考图1-2所示，污水源热泵系统的节能控制系统，包括传感器采集单元、数据采集转换单元、中央主机、数据存储器、报警单元、变频器单元、供电模块以及控制面板，所述传感器采集单元的输出端电连接有数据采集转换单元的输入端，所述数据采集转换单元的输出端电连接有中央主机的输入端，所述中央主机的输出端电连接有报警单元的输入端，所述中央主机的输出端双向电连接有控制面板以及变频器单元的输入端，所述控制面板的输出端双向电连接有电脑输入模块以及手机输入模块的输入端，所述中央主机的输入端电连接有数码显示器以及数据存储器的输出端。

作为本实施例的具体优化方案，所述传感器采集单元包括温度传感器、红外线传感器以及流量传感器，温度传感器、红外线传感器以及流量传感器连接同一数据采集转换单元内部的信号转换器，信号处理器连接中央主机。

作为本实施例的具体优化方案，所述数据采集转换单元的内部设置有信号转换器，所述信号转换器的型号为模数转换器，温度传感器、红外线传感器以及流量传感器进行数据采集，将采集的数据结果发送至数据采集转换单元内部的信号转换器中，通过信号转换器将模拟信号转换为数字信号，将采集信息的数字信号传输给中央主机。

作为本实施例的具体优化方案，所述中央主机的内部设置有中央控制器，所述中央控制器为plc控制器，且具体型号为un2070，所述中央主机的输入端电连接有数据存储器的输出端，所述数据存储器的输入端电连接有usb接口的输出端。

作为本实施例的具体优化方案，所述报警单元的内部设置有闪烁灯以及蜂鸣器，所述蜂鸣器的型号为nd16-22fs，所述中央主机的输入端电连接有数码显示器的输出端，所述数码显示器的输入端电连接有供电模块的输出端，所述供电模块电连接ups组。

作为本实施例的具体优化方案，所述变频器单元包括冷水泵、热水泵、污水源热泵机组以及电动阀门，所述污水源热泵机组的设备包括污水蓄水池、对污水进行过滤的水处理设备、用于将过滤后的污水泵送至污水源热泵机组的一级污水泵，所述一级污水泵与污水源热泵机组之间设有智能防阻机；污水源热泵机组的出水口经二级污水泵和智能防阻机排至排污干渠内。

作为本实施例的具体优化方案，所述传感器采集单元主要用于实时采集建筑内外环境信息，所述数据采集转换单元主要用于接收采集到的建筑内外环境信息，并将采集信息模拟信号转换为数字信号，将转换数字信号传输至中央主机内部中央控制器中。

作为本实施例的具体优化方案，所述中央主机用于对接收到的数据进行综合分析和处理，根据所采集的建筑内外环境信息以及中国各大气候区基础气象数据和各类功能建筑物冷热标准能耗数据进行对比分析，并根据建筑精细化分区，生成建筑各子区冷热用能需求动态曲线，且每隔一定时间更新一次动态曲线，以及完成各项指令的下达。

作为本实施例的具体优化方案，所述变频器单元用于控制各冷热水泵、污水源热泵机组的频率，控制方式根据中央主机发出指令进行独立或者联动执行，所述电动阀门单元用于精细分区的分区支管管控。

污水源热泵系统的节能控制方法，包括以下步骤：

s1、利用传感器采集单元内部的温度传感器、红外线传感器以及流量传感器进行数据采集，将采集的数据结果发送至数据采集转换单元内部的信号转换器中，通过信号转换器将模拟信号转换为数字信号，将采集信息的数字信号传输给中央主机；

s2、通过电脑输入模块以及手机输入模块输入中国各大气候区基础气象数据和各类功能建筑物冷热标准能耗数据，输入信息通过控制面板传输给中央主机中；

s3、将污水源热泵系统所服务的建筑物的内外环境信息进行采集，将采集的信息进行分析比对，结合中国各大气候区基础气象数据和各类功能建筑物冷热标准能耗数据进行对比分析，综合考虑建筑功能、用能时间及负荷分布的差异，进行建筑精细化分析处理；

s4、中央主机控制变频器单元进行节能控制工作，变频器单元内部的冷水泵、热水泵、污水源热泵机组以及电动阀门及时响应中央主机所发的指令，根据用能需求进行分阶段控制，ups组以及供电模块进行供电，数据存储器进行数据信息的存储，安全事故利用报警单元进行报警。

本发明的有益效果是：充分利用了大数据技术、物联网技术、变频调速技术和新能源技术，实现了中央空调系统的优化节能控制，充分考虑建筑特征、建筑功能、建筑冷热负荷、用能时间特征等，能够避免由于室内设计参数、建筑功能、人员使用情况、外界环境影响等差异引起的控制困难，同时在一定程度上达到节能目的，保证了室内热舒适环境品质，达到控制方便灵活、降低能耗和保障高品质热环境的目的，利于统筹控制管理，利于维护。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。