水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是利用湖水、河水、地下水、礦井水等自然水源作為冷熱源的空調(diào)系統(tǒng)。“熱泵”這一術(shù)語是借鑒“水泵”一詞得來。在自然環(huán)境中，水往低處流動(dòng)，熱向低溫位傳遞。水泵將水從低處泵送到高處利用。而熱泵可將低溫位熱能“泵送”（交換傳遞）到高溫位提供利用。

     隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供熱和空氣調(diào)節(jié)已成為普遍的需求。在發(fā)達(dá)國家中，供熱和空調(diào)的能耗可占到社會(huì)總能耗的25-30%。我國的能源結(jié)構(gòu)主要依靠礦物燃料，特別是煤炭。礦物燃料燃燒產(chǎn)生的大量污染物，包括大量SO2、NOX等有害氣體以及CO2等溫室效應(yīng)氣體。由于水源熱泵節(jié)能環(huán)保的特征，已經(jīng)在發(fā)達(dá)國家得到了廣泛的應(yīng)用，目前，我國在采暖及空氣調(diào)節(jié)行業(yè)也開始大力推廣水源熱泵技術(shù)。

    工藝原理

    水源熱泵工程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，一般由水源系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)房系統(tǒng)和末端散熱系統(tǒng)三部分組成。水源系統(tǒng)包括水源、取水構(gòu)筑物、輸水管網(wǎng)和水處理設(shè)備等；水源熱泵機(jī)房系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、水泵機(jī)組、檢測(cè)及控制系統(tǒng)，其中可編程控制器是整個(gè)水源熱泵機(jī)房系統(tǒng)的控制核心；末端散熱系統(tǒng)主要是風(fēng)機(jī)盤管和一些空氣處理設(shè)備。

        

    1.壓縮機(jī)  壓縮機(jī)是空調(diào)器制冷系統(tǒng)的動(dòng)力核心，它可將吸入的低溫、低壓制冷劑蒸氣通過壓縮提高溫度和壓力，讓里面的冷媒動(dòng)起來，并通過熱功轉(zhuǎn)換達(dá)到制冷的目的。

    2.冷凝器  冷凝器是放出熱量的設(shè)備，將蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機(jī)功所轉(zhuǎn)化的熱量一起傳遞給冷卻介質(zhì)帶走。

    3.蒸發(fā)器  蒸發(fā)器是吸收熱量的設(shè)備，將冷媒中的熱量吸收掉。

    4.膨脹閥  膨脹閥起節(jié)流降壓的作用，經(jīng)冷凝器冷凝后的高壓制冷劑液體經(jīng)過節(jié)流閥時(shí)，因受阻而使壓力下降，導(dǎo)致部分制冷劑液體氣化，同時(shí)吸收氣化潛熱，其本身溫度也相應(yīng)降低，成為低溫低壓的濕蒸汽，然后進(jìn)入蒸發(fā)器。

    5.水泵機(jī)組  水泵機(jī)組主要的作用是提供流經(jīng)蒸發(fā)器和冷凝器的水，在井水源熱泵系統(tǒng)中，主要包括井水泵和空調(diào)水循環(huán)泵。

    6.檢測(cè)及控制系統(tǒng)  檢測(cè)系統(tǒng)主要包括溫度檢測(cè)、壓力檢測(cè)、油位檢測(cè)、油壓差檢測(cè)、水流檢測(cè)、三相電壓檢測(cè)、缺錯(cuò)相檢測(cè)等；控制系統(tǒng)包括可編程控制器（PLC）、觸摸屏和上位計(jì)算機(jī)。

    控制功能

    水源熱泵控制系統(tǒng)分為三層控制結(jié)構(gòu)，優(yōu)先級(jí)最高的是本地手動(dòng)控制、其次是本地人機(jī)界面控制、再次是遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制。控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)熱泵機(jī)組工作模式切換、溫度控制及能量調(diào)節(jié)、溫度保護(hù)、故障保護(hù)及處理、壓縮機(jī)頻繁啟停保護(hù)等數(shù)學(xué)、邏輯運(yùn)算及控制功能實(shí)現(xiàn)，其中主要控制任務(wù)包括以下方面。

    1.工作模式切換  控制系統(tǒng)分為四種模式，夏季制冷+熱回收模式、冬季制熱+熱回收模式、夏季制熱水模式和冬季制熱水模式。

    溫度控制及能量調(diào)節(jié)  需要檢測(cè)的溫度有蒸發(fā)器入水溫度、冷凝器入水溫度、蒸發(fā)器出水溫度、冷凝器出水溫度、熱水箱溫度、環(huán)境溫度等。

    2.溫度保護(hù)   溫度保護(hù)主要有冷凝器出水溫度保護(hù)、蒸發(fā)器出水溫度保護(hù)、排氣溫度保護(hù)等。

          

    3.故障保護(hù)及處理   故障保護(hù)主要包括冷凝器水流斷流故障、蒸發(fā)器水流斷流故障、熱水水流斷流故障、壓縮機(jī)排氣壓力過高保護(hù)、壓縮機(jī)吸氣壓力過低保護(hù)、壓縮機(jī)油位保護(hù)、壓縮機(jī)機(jī)內(nèi)保護(hù)、油壓差保護(hù)、壓縮機(jī)過載保護(hù)等。

    4.壓縮機(jī)頻繁啟停保護(hù)  主要限制壓縮機(jī)的單位時(shí)間啟停次數(shù)，壓縮機(jī)啟動(dòng)單位時(shí)間內(nèi)不能停止，壓縮機(jī)停止后單位時(shí)間內(nèi)不能啟動(dòng)。

    5.壓縮機(jī)均衡運(yùn)行  壓縮機(jī)的啟停采取先啟先停、后啟后停、先停先啟、后停后啟的控制原則，從而增加壓縮機(jī)的使用壽命。

    6.水泵機(jī)組控制  主要完成井水泵、熱水泵、空調(diào)泵在不同模式下及不同負(fù)載狀態(tài)下的啟停切換。

    7.定時(shí)開關(guān)機(jī)  熱泵系統(tǒng)的定時(shí)啟停分為三種時(shí)間模式，即工作日模式（周一到周五）、周六模式和周日模式，每個(gè)模式開始分別設(shè)定三個(gè)開關(guān)機(jī)的時(shí)間段。

    典型配置

    水源熱泵系統(tǒng)采用了HOLLiAS LM PLC作為控制裝置，包括CPU模塊LM3109、熱敏電阻信號(hào)輸入模塊LM3314和人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)了水源熱泵機(jī)組各種功能的控制要求。其配置圖如右圖所示。

        

    經(jīng)過實(shí)際工程驗(yàn)證，LM PLC作為水源熱泵的控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

    熱敏電阻信號(hào)采集模塊可以直接接入NTC型熱敏電阻，并且能夠同時(shí)采集8個(gè)通道，在保證溫度采集精度的同時(shí)有效降低了用戶成本。

    編程軟件PowerPro較其它PLC的編程軟件具有極大優(yōu)勢(shì)，其方便的離線、在線仿真功能及完善的視圖功能，使用戶在進(jìn)行具有復(fù)雜邏輯的熱泵程序調(diào)試時(shí)非常快捷簡便，能夠大大節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間。

    LM PLC體積小巧緊湊，安裝方式提供面板安裝和DIN導(dǎo)軌安裝兩種方式，接線方面采用了WAGO專利的接線端子，接線牢靠，不易松動(dòng)、脫線，使整個(gè)熱泵控制系統(tǒng)的性能更加穩(wěn)定。

    通過HOLLiAS LM PLC對(duì)熱泵中央空調(diào)機(jī)組的控制，良好地發(fā)揮了熱泵中央空調(diào)機(jī)組制冷、制熱以及空調(diào)機(jī)組保護(hù)等各種性能，其穩(wěn)定可靠的工作特性，為整個(gè)熱泵機(jī)組進(jìn)行節(jié)能環(huán)保的正常運(yùn)行提供了可靠保證。