基于物联网的地源热泵机组监控系统的制作方法

1.本实用新型涉及地源热泵技术领域，具体涉及一种基于物联网的地源热泵机组监控系统。


背景技术：

2.地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(电能)，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。
3.现有的地源热泵机组监控系统虽然能够检测系统水压、温度等状况，但是无法实现对地源热泵机组的远程监控，仅能够在地源热泵机组附近进行操控，智能化程度不高。并且无法实现对地源热泵机组的电流、电压运行状况，若地源热泵机组电路状况出现短路或断路状况时，工作人员无法得知这些信息，导致地源热泵机组的检修不及时。


技术实现要素：

4.本实用新型需要解决的技术问题是提供一种基于物联网的地源热泵机组监控系统，以解决现有的地源热泵机组监控系统无法实现对地源热泵机组的远程监控，以及无法实现对地源热泵机组的电流、电压运行状况进行监控的问题，以实现对地源热泵机组的远程监控，实现对地源热泵机组的电流、电压运行状况的有效监控。
5.为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
6.基于物联网的地源热泵机组监控系统，包括：
7.系统水压检测机构，设置在机箱内，用于检测用户侧供水水压、用户侧回水水压、地源侧供水水压、地源侧回水水压、补水管水压和泄压管水压；
8.系统水温检测机构，设置在机箱内，用于检测用户侧供水水温、用户侧回水水温、地源侧供水水温和地源侧回水水温；
9.环境温度检测机构，设置在机箱内，用于检测外界环境的温度和湿度；
10.压缩机吸气温度检测机构，设置在压缩机吸气管上，用于检测吸入压缩机气体的温度；
11.压缩机排气温度检测机构，设置在压缩机排气管上，用于检测从压缩机排出气体的温度；
12.开关阀门，用于控制地源热泵机组的运行状态；
13.主电源，用于为地源热泵机组提供电能；
14.主控板，用于接收水压检测机构、水温检测机构、环境温度检测机构、压缩机吸气温度检测机构、压缩机排气温度检测机构的检测信号，并与内部设定参数进行比较，对开关阀门的运行状态进行控制，进而对变频压缩机、用户侧循环泵、地源侧循环泵、节流装置、四通阀的运行状态和输出功率进行控制；
15.操作显示面板，用于将水压检测机构、水温检测机构、环境温度检测机构、压缩机
吸气温度检测机构、压缩机排气温度检测机构的检测信号进行显示，并将变频压缩机、用户侧循环泵、地源侧循环泵、节流装置运行状态进行显示；所述操作显示面板与主控板之间交互连接；以及
16.通讯模块，设置在主控板上；所述主控板通过通讯模块与远程控制器进行交互；
17.所述主控板上还设置有用于对系统电压、电流进行检测的电量检测仪，电量检测仪的输出端连接于主控板的输入端。
18.进一步优化技术方案，所述主控板包括配电层水平定位板，配电层水平定位板上设置有电抗器、压缩机驱动板、滤波板，配电层水平定位板上竖直固定设置有主控板定位板，主控板定位板上设置有线槽和主板。
19.进一步优化技术方案，所述配电层水平定位板的四角处设置有用于对穿过线路起到防护作用的穿线保护圈。
20.进一步优化技术方案，所述系统水压检测机构包括：
21.用户侧水压检测机构，分别设置在用户进水管和用户出水管上，用于检测用户侧供水水压和用户侧回水水压；
22.地源侧水压检测机构，分别设置在地源进水管和地源出水管上，用于检测地源侧供水水压和地源侧回水水压；
23.补水压力检测机构，设置在补水管上，用于检测补水管上的水压；以及
24.泄压压力检测机构，设置在泄压管上，用于检测泄压管上的水压。
25.进一步优化技术方案，所述用户侧水压检测机构、地源侧水压检测机构、补水压力检测机构和泄压压力检测机构分别采用压力传感器。
26.进一步优化技术方案，所述系统水温检测机构包括：
27.用户侧水温检测机构，用于检测用户侧供水水温和用户侧回水水温；以及
28.地源侧水温检测机构，用于检测地源侧供水水温和地源侧回水水温。
29.进一步优化技术方案，所述用户侧水温检测机构、地源侧水温检测机构、压缩机吸气温度检测机构和压缩机排气温度检测机构分别采用温度传感器；所述环境温度检测机构采用温湿度传感器。
30.进一步优化技术方案，所述开关阀门包括：
31.用户进水开关，设置在用户进水管上；
32.第一流量开关，设置在用户出水管上；
33.地源进水开关，设置在地源进水管上；
34.第二流量开关，设置在地源出水管上；
35.补水阀，设置在补水管上；以及
36.泄压阀，设置在泄压管上。
37.由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得的技术进步如下。
38.本实用新型主控板通过通讯模块与远程控制器进行交互，进而实现远程控制器能够有效、及时获知地源热泵机组的运行状态，并能够对地源热泵机组的运行进行远程控制；同时，本实用新型中主控板上设置的电量检测仪，能够对系统电压、电流进行检测，进而在地源热泵机组中的电路出现短路或断路状况时能够及时地发现，能够对地源热泵机组及时地进行检修，实现了对地源热泵机组的电流、电压运行状况的有效监控。
39.本实用新型用户能够根据自身需求设定室内的环境温度，本装置开启后，系统根据压力传感器和温度传感器所回传的数据，结合系统天气温度、湿度数据，主控板为变频压缩机和变频循环泵的变频控制器提供运行参数，动态调节变频压缩机和变频循环泵的输出功率，为用户室内提供0.3℃～1℃的温区变化，通过调节变频压缩机和变频循环泵的输入功率，达到节能降耗的目的。
附图说明
40.图1为基于物联网的地源热泵机组监控系统的原理框图；
41.图2为基于物联网的地源热泵机组监控系统的电气连接图；
42.图3为基于物联网的地源热泵机组监控系统主控板的结构示意图一；
43.图4为基于物联网的地源热泵机组监控系统主控板的结构示意图二；
44.图5为新型地源热泵机组的内部结构示意图一；
45.图6为新型地源热泵机组的内部结构示意图二；
46.图7为新型地源热泵机组内部结构的侧视图；
47.图8为新型地源热泵机组内部的部分结构示意图；
48.图9为新型地源热泵机组的外部结构示意图；
49.图10为新型地源热泵机组的部分结构示意图；
50.图11为新型地源热泵机组变频压缩机、四通阀、冷凝器和气液分离器之间的连接关系示意图；
51.图12为新型地源热泵机组四通阀的结构示意图；
52.图13为新型地源热泵机组节流装置的结构示意图；
53.图14为新型地源热泵机组冷凝器的部分结构示意图；
54.图15为新型地源热泵机组冷凝器的剖开图。
55.其中：1、机箱；2、地源侧换热机构，21、地源侧循环泵，22、地源进水管，23、第一连接管，24、第一板式换热器，25、地源出水管；3、用户侧换热机构，31、用户侧循环泵，32、用户进水管，33、第二连接管，34、第二板式换热器，35、用户出水管，36、板式换热器底座，37、第一支撑柱；4、变频压缩机，41、变频压缩机底座，42、第二支撑柱；5、四通阀，51、阀体，52、第一变频压缩机连接管，53、第二变频压缩机连接管，54、第一板式换热器连接管a，55、第二板式换热器连接管a；6、冷凝器，61、冷凝水盒，62、风扇，63、盘管；7、气液分离器，71、进料管，72、出料管；8、节流装置，81、膨胀阀，82、膨胀阀连接弯头，83、干燥过滤器，85、第一板式换热器连接管b，86、第二板式换热器连接管b；9、泄压管，91、泄压阀；10、补水管，101、补水阀；11、压力传感器，111、用户侧供水压力传感器，112、用户侧回水压力传感器，113、地源侧供水压力传感器，114、地源侧回水压力传感器，115、补水管压力传感器；12、第一流量开关，121、第二流量开关；13、主控板，131、配电层水平定位板，132、电抗器，133、压缩机驱动板，134、滤波板，135、主控板定位板，136、线槽，137、主板，138、穿线保护圈，139、电量检测仪，1310、控制器；14、操作显示面板；15、通讯模块；16、开关阀门；17、主电源；18、温度传感器，181、用户侧供水温度传感器，182、用户侧回水温度传感器，183、地源侧供水温度传感器，184、地源侧回水温度传感器，185、压缩机吸气温度传感器，186、压缩机排气温度传感器，187、环境温湿度传感器。
具体实施方式
56.下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
57.一种基于物联网的地源热泵机组监控系统是基于一种新型地源热泵机组进行。
58.一种新型地源热泵机组，结合图5至图15所示，包括地源侧换热机构2、用户侧换热机构3、机箱1、节流装置8、变频压缩机4、冷凝装置以及四通阀5。
59.地源侧换热机构2用于通入地源水并与地源水进行热量交换。用户侧换热机构3用于通入用户水并与用户水进行热量交换。地源侧换热机构2和用户侧换热机构3分别设置在机箱1内。
60.地源侧换热机构2包括设置在机箱1内部底端的地源侧循环泵21、与地源侧循环泵21进水端相连通的地源进水管22、与地源侧循环泵21出水端相连通的第一板式换热器24以及与第一板式换热器24出水端相连通的地源出水管25。第一板式换热器24内的换热介质与水互不连通。第一板式换热器24与地源侧循环泵21出水端之间通过第一连接管23进行连通。
61.用户侧换热机构3包括设置在机箱1内部底端的用户侧循环泵31、与用户侧循环泵31进水端相连通的用户进水管32、与用户侧循环泵31出水端相连通的第二板式换热器34以及与第二板式换热器34出水端相连通的用户出水管35。第二板式换热器34内的换热介质与水互不连通。第二板式换热器34与用户侧循环泵31出水端之间通过第二连接管33进行连通。
62.地源侧循环泵21与机箱底板之间、用户侧循环泵31与机箱底板之间分别设置有变频循环泵减震垫。
63.第一板式换热器24和第二板式换热器34设置在板式换热器底座36上，板式换热器底座36通过若干根第一支撑柱37设置在机箱的内部底端面上。第一板式换热器24和第二板式换热器34分别采用b3
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95
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48型板式换热器。
64.地源侧换热机构2和用户侧换热机构3之间连通设置有节流装置8，通过节流装置8使得地源侧换热机构2和用户侧换热机构3内部的换热介质进行交换。
65.节流装置8包括膨胀阀81以及干燥过滤器83。膨胀阀81通过第二板式换热器连接管b86与第二板式换热器换热介质出口相连通，膨胀阀81为电子膨胀阀。干燥过滤器83的一端通过膨胀阀连接弯头82与膨胀阀81相连通，且另一端通过第一板式换热器连接管b85与第一板式换热器换热介质出口相连通。
66.节流装置8在进行换热介质换热时，首先通过干燥过滤器83进行干燥过滤，再通过膨胀阀81进行降温降压。
67.机箱1还设置有变频压缩机4、冷凝装置、四通阀5和主控板13。
68.主控板13设置在冷凝装置的上方，用于控制装置整体运作，地源侧换热机构2、用户侧换热机构3、冷凝装置、变频压缩机4和四通阀5的受控端分别连接于主控板13的输出端。
69.变频压缩机4用于将换热介质由低压低温态转变为高温高压态。变频压缩机4设置在变频压缩机底座41上，变频压缩机底座41通过若干根第二支撑柱42设置在机箱的内部底端面上。本实用新型中的变频压缩机4采用的型号为ca80khdg
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d1k2型直流变频压缩机。
70.冷凝装置用于将经变频压缩机4转变后的换热介质进行降温，以使得在冬季时换
热介质吸收地源侧换热机构2热量后，能够对用户侧换热机构3进行加热。
71.四通阀5用于将变频压缩机4或冷凝装置处理后的换热介质输送至地源侧换热机构2，变频压缩机4与四通阀5之间、变频压缩机4与冷凝装置之间、冷凝装置与四通阀5之间、四通阀5与地源侧换热机构2之间以及四通阀5与用户侧换热机构3之间分别通过管路相连通。
72.四通阀5包括阀体51、第一压缩机连接管52、第二压缩机连接管53、第一板式换热器连接管a54和第二板式换热器连接管a55，第一压缩机连接管52连通设置在阀体51和变频压缩机4之间。第二压缩机连接管53连通设置在阀体51和冷凝器6之间。第一板式换热器连接管a54连通设置在阀体51和第一板式换热器24之间。第二板式换热器连接管a55连通设置在阀体51和第二板式换热器34之间。
73.冷凝装置包括与变频压缩机4相连通的冷凝器6以及一端与冷凝器6相连通且另一端与四通阀5相连通的气液分离器7。
74.冷凝器6包括冷凝水盒61以及设置在冷凝水盒61上的风扇62，冷凝水盒61的内部设置有一端与变频压缩机4相连通且另一端与气液分离器7相连通的盘管63，通过设置的盘管63能够使得换热介质通过冷凝器6时能够更加充分地进行降温。盘管63与第二压缩机连接管53相连通。
75.气液分离器7上设置有进料管71和出料管72，进料管71与盘管63的出口相连通，出料管72与四通阀5的阀体相连通。
76.四通阀5通过第一板式换热器连接管a54与第一板式换热器换热介质进口相连通，四通阀5通过第二板式换热器连接管a55与第二板式换热器换热介质出口相连。换热介质在地源侧换热机构2内进行热量交换后，会输送至用户侧换热机构3进行热量交换，接着重新回到变频压缩机4内部。
77.地源出水管25与用户出水管35之间设置有用于调节管道内部水压的泄压管9。
78.地源进水管22与用户进水管32之间设置有用于在管道内水压低时进行补水的补水管10。
79.一种基于物联网的地源热泵机组监控系统，结合图1至图4所示，包括系统水压检测机构、系统水温检测机构、环境温度检测机构、压缩机吸气温度检测机构、压缩机排气温度检测机构、开关阀门16、主电源17、主控板13、操作显示面板14、通讯模块15和电量检测仪139。
80.系统水压检测机构，设置在机箱内，用于检测用户侧供水水压、用户侧回水水压、地源侧供水水压、地源侧回水水压、补水管水压和泄压管水压。
81.系统水压检测机构包括：
82.用户侧水压检测机构，分别设置在用户进水管32和用户出水管35上，用于检测用户侧供水水压和用户侧回水水压；
83.地源侧水压检测机构，分别设置在地源进水管22和地源出水管25上，用于检测地源侧供水水压和地源侧回水水压；
84.补水压力检测机构，设置在补水管10上，用于检测补水管10上的水压；以及
85.泄压压力检测机构，设置在泄压管9上，用于检测泄压管9上的水压。
86.用户侧水压检测机构、地源侧水压检测机构、补水压力检测机构和泄压压力检测
机构分别采用压力传感器。
87.系统水温检测机构，设置在机箱内，用于检测用户侧供水水温、用户侧回水水温、地源侧供水水温和地源侧回水水温。
88.系统水温检测机构包括：
89.用户侧水温检测机构，用于检测用户侧供水水温和用户侧回水水温；以及
90.地源侧水温检测机构，用于检测地源侧供水水温和地源侧回水水温。
91.环境温度检测机构，设置在机箱内，用于检测外界环境的温度和湿度。
92.压缩机吸气温度检测机构，设置在压缩机吸气管上，用于检测吸入压缩机气体的温度。
93.压缩机排气温度检测机构，设置在压缩机排气管上，用于检测从压缩机排出气体的温度。
94.用户侧水温检测机构、地源侧水温检测机构、压缩机吸气温度检测机构和压缩机排气温度检测机构分别采用温度传感器，分别为温度传感器分别为用户侧供水温度传感器181、用户侧回水温度传感器182、地源侧供水温度传感器183、地源侧回水温度传感器184、压缩机吸气温度传感器185、压缩机排气温度传感器186。环境温度检测机构采用环境温湿度传感器187。
95.开关阀门，用于控制地源热泵机组的运行状态。
96.开关阀门包括用户进水开关、第一流量开关12、地源进水开关、第二流量开关121、补水阀101和泄压阀91。
97.用户进水开关，设置在用户进水管32上。
98.第一流量开关，设置在用户出水管35上。
99.地源进水开关，设置在地源进水管22上。
100.第二流量开关，设置在地源出水管25上。
101.补水阀101，设置在补水管10上，补水阀为电磁两通阀。
102.泄压阀91，设置在泄压管9上，泄压阀91为电磁两通阀。
103.主电源，用于为地源热泵机组提供电能。主电源上设置有电源开关，通过按下电源开关即可打开地源热泵机组。主电源采用220v 50hz交流电，最大工作电流16.4a，采用2.5mm2软电源线。
104.主控板13，用于接收水压检测机构、水温检测机构、环境温度检测机构、压缩机吸气温度检测机构、压缩机排气温度检测机构的检测信号，并与内部设定参数进行比较，对开关阀门的运行状态进行控制，进而对变频压缩机、用户侧循环泵、地源侧循环泵、节流装置、四通阀的运行状态和输出功率进行控制。水压检测机构、水温检测机构、环境温度检测机构、压缩机吸气温度检测机构、压缩机排气温度检测机构的信号输出端连接于主控板13的信号输入端。变频压缩机、用户侧循环泵、地源侧循环泵、节流装置、四通阀的受控端连接于主控板13的输出端。
105.主控板13上还设置有用于对系统电压、电流进行检测的电量检测仪139，电量检测仪139的输出端连接于主控板的输入端。
106.主控板13包括配电层水平定位板131，配电层水平定位板131上设置有电抗器132、压缩机驱动板133、滤波板134，配电层水平定位板131上竖直固定设置有主控板定位板135，
主控板定位板135上设置有线槽136和主板137。
107.主板137上设置有控制器1310，控制器1310为plc控制器或单片机。
108.配电层水平定位板131的四角处设置有用于对穿过线路起到防护作用的穿线保护圈138。
109.操作显示面板14，用于将水压检测机构、水温检测机构、环境温度检测机构、压缩机吸气温度检测机构、压缩机排气温度检测机构的检测信号进行显示，并将变频压缩机、用户侧循环泵、地源侧循环泵、节流装置运行状态进行显示。操作显示面板14与主控板13之间交互连接。
110.通讯模块15，设置在主控板13上。主控板13通过通讯模块15与远程控制器进行交互。本实用新型中的通讯模块为无线通讯模块。
111.本实用新型主控板通过通讯模块与远程控制器进行交互，进而实现远程控制器能够有效、及时获知地源热泵机组的运行状态，并能够对地源热泵机组的运行进行远程控制；同时，本实用新型中主控板上设置的电量检测仪，能够对系统电压、电流进行检测，进而在地源热泵机组中的电路出现短路或断路状况时能够及时地发现，能够对地源热泵机组及时地进行检修，实现了对地源热泵机组的电流、电压运行状况的有效监控。
112.本机全部用电装置均设置在机箱内部，所有操作均在机箱内置操作显示面板，或远程无线控制操作完成。机箱外部仅连接有主机火线、零线、地线两相三芯软电源线。
113.机箱内部除电源线及水泵连结线采用螺钉固定连接，其他信号均采用插拔式接线端子和螺钉式pcb接线端子。接线端子连接可靠，满足国家规范要求。
114.机组设置有用户侧供水压力、回水压力、地源侧供水压力、地源侧回水压力、补水压力共计5个压力传感器，即分别为用户侧供水压力传感器111、用户侧回水压力传感器112、地源侧供水压力传感器113、地源侧回水压力传感器114、补水管压力传感器115。机组设有系统自动泄压功能，用户侧和地源侧泄压压力均为0.6mpa。低于0.1mpa时系统自动补水，并可随时监测补水压力。机组最高进水压力为1.0mpa。
115.机组进水压力出厂时设置为机组设定冬季最高回水温度45℃，夏季制冷最低运行回水温度10℃。机组运行环境温度不宜超过45℃，湿度不宜超过90％rh，机组设置有用户供水温度、用户回水温度、地源侧供水温度、地源侧回水温度、压缩机吸气温度、排气温度、环境温度共7个感温探头，温度超高或温度过低设备均停机，全方位保证系统正常运行。
116.用户根据自身需求设定室内的环境温度，本装置开启后，系统根据压力传感器和温度传感器所回传的数据，结合系统天气温度、湿度数据，主控板为变频压缩机和变频循环泵的变频控制器提供运行参数，动态调节变频压缩机和变频循环泵的输出功率，为用户室内提供0.3℃～1℃的温区变化，通过调节变频压缩机和变频循环泵的输入功率，达到节能降耗的目的。