數(shù)字孿生驅(qū)動下地源熱泵系統(tǒng)COP能效動態(tài)監(jiān)測與智能優(yōu)化策略研究

摘要

地源熱泵系統(tǒng)COP能效受建筑冷熱負(fù)荷、地下地溫場、循環(huán)水泵運(yùn)行模式、環(huán)境溫度多重因素影響，人工管控模式下系統(tǒng)長期處于低效工況運(yùn)行。本文依托北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司數(shù)字孿生監(jiān)測平臺，實時采集機(jī)組功耗、供回水溫度、循環(huán)流量參數(shù)，動態(tài)計算系統(tǒng)實時COP能效；搭建能效研判模型，通過調(diào)控?zé)岜脵C(jī)組啟停臺數(shù)、循環(huán)水泵頻率、埋管管路啟停組合優(yōu)化換熱效率。對比傳統(tǒng)固定模式運(yùn)行，探究數(shù)字孿生動態(tài)能效監(jiān)測?智能調(diào)控策略對系統(tǒng)節(jié)能效果的提升作用。通過長期實測數(shù)據(jù)分析，總結(jié)不同季節(jié)、不同負(fù)荷下的能效優(yōu)化方案，為地源熱泵系統(tǒng)高能效運(yùn)行提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：地源熱泵；數(shù)字孿生；COP能效；能效監(jiān)測；冷熱源優(yōu)化；泵組調(diào)控；負(fù)荷預(yù)測；節(jié)能算法；淺層地?zé)?；能耗管?/span>

正文

1 引言

地源熱泵綜合性能系數(shù)COP是評判系統(tǒng)節(jié)能水平的核心指標(biāo)。在一年四季運(yùn)行過程中，夏季制冷、冬季供暖、過渡季負(fù)荷波動，地層巖土溫度發(fā)生變化，固定的機(jī)組、水泵運(yùn)行模式無法適配動態(tài)工況，系統(tǒng)COP下降，能耗升高。

想要長期維持高能效運(yùn)行，需要實時監(jiān)測整套系統(tǒng)能效，動態(tài)調(diào)整運(yùn)行策略。北京鴻鷗成運(yùn)數(shù)字孿生平臺依托全套傳感硬件，全參數(shù)采集能耗、溫度、流量數(shù)據(jù)，實時測算COP數(shù)值，依托智能算法動態(tài)優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行模式，實現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)長期高能效運(yùn)行。

2 COP能效監(jiān)測與優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)

硬件層采集熱泵機(jī)組輸入功率、地源側(cè)/空調(diào)側(cè)供回水溫度、循環(huán)水流量、各路埋管換熱參數(shù)；2D、3D數(shù)字孿生平臺實時匯總所有參數(shù)，動態(tài)計算機(jī)組COP、機(jī)房整體綜合能效；內(nèi)置能效優(yōu)化算法，根據(jù)實時負(fù)荷、地溫狀態(tài)，自動調(diào)整熱泵機(jī)組開啟臺數(shù)、循環(huán)水泵運(yùn)行頻率、投入使用的埋管數(shù)量；孿生平臺可視化展示能效曲線，管理人員直觀查看節(jié)能效果。

3 多工況下能效智能優(yōu)化策略

夏季制冷高負(fù)荷階段：開啟全部主力熱泵機(jī)組，調(diào)整水泵頻率，加大地源側(cè)循環(huán)流量，強(qiáng)化地下散熱；

冬季供暖低負(fù)荷階段：減少機(jī)組開啟臺數(shù)，低頻率運(yùn)行循環(huán)水泵，規(guī)避水泵功耗浪費(fèi)；

過渡季冷熱負(fù)荷較低：開啟單臺小負(fù)荷機(jī)組，關(guān)停多余埋管管路，降低管路損耗；

當(dāng)?shù)販貓龀霈F(xiàn)熱堆積、冷堆積，系統(tǒng)調(diào)整埋管啟停組合，均衡地層熱量，保障換熱效率穩(wěn)定。

4 實測節(jié)能效果

某商業(yè)綜合體地?zé)崮茉凑荆捎脭?shù)字孿生能效優(yōu)化策略之后，全年系統(tǒng)平均COP由3.2提升至4.1，全年整體耗電量下降23%，節(jié)能效益顯著。

5 結(jié)語

基于數(shù)字孿生的動態(tài)COP監(jiān)測與智能調(diào)控，是地源熱泵節(jié)能運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。北京鴻鷗成運(yùn)軟硬件一體化平臺實現(xiàn)能效可視化、調(diào)控智能化。后續(xù)引入AI負(fù)荷預(yù)測算法，提前預(yù)判建筑冷熱負(fù)荷，實現(xiàn)超前節(jié)能調(diào)控，進(jìn)一步提升地?zé)嵯到y(tǒng)能效水平。

全套匯總分類關(guān)鍵詞

一、設(shè)備硬件類

800米深井測溫系統(tǒng)，高精度數(shù)字溫度變送器，深井耐壓傳感器，屏蔽式耐高溫傳輸電纜，多路信號采集主機(jī)，電動絞車下放裝置，水位傳感模塊，低功耗物聯(lián)網(wǎng)模塊，4G無線傳輸模塊

二、監(jiān)測技術(shù)類

地?zé)峋謱訙y溫，長線纜數(shù)字信號傳輸，多點(diǎn)同步采集，地溫梯度測試，10米間隔密集測點(diǎn)，溫度?水位一體化監(jiān)測，地溫梯度曲線生成

三、軟件平臺類

地?zé)嵩票O(jiān)測平臺，移動端小程序，無人值守在線監(jiān)測，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，溫度異常AI預(yù)警，監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)出

四、行業(yè)應(yīng)用類

地源熱泵，淺層地?zé)豳Y源，復(fù)合熱泵系統(tǒng)，地?zé)釗Q熱井，井筒結(jié)垢堵塞故障診斷，回灌通道監(jiān)測，地?zé)峋淳\(yùn)維，水文地質(zhì)勘察，冀中坳陷地?zé)峥辈?/span>

五、行業(yè)對比與技術(shù)突破類

友商淺層測溫瓶頸（150?300m），北京鴻鷗成運(yùn)，國產(chǎn)化深井監(jiān)測裝備，800m深度技術(shù)突破，地下空間分層檢測升級，中深層地?zé)峋O(jiān)測研發(fā)

推薦產(chǎn)品如下：

地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵測溫／多功能鉆孔成像分析儀／井下電視／鉆孔成像儀／地?zé)峋@孔成像儀／井下鉆孔成像儀/數(shù)字超聲成像測井系統(tǒng)/多功能超聲成像測井系統(tǒng)/超聲成像測井系統(tǒng)/超聲成像測井儀/成像測井系統(tǒng)/多功能井下超聲成像測井儀/超聲成象測井資料分析系統(tǒng)/超聲成像

關(guān)鍵詞：地?zé)崴Y源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)峋O(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)峋O(jiān)測／水資源監(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)豳Y源回灌遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)峁芾硐到y(tǒng)／地?zé)豳Y源開采遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)豳Y源監(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)峁芾磉h(yuǎn)程系統(tǒng)／地?zé)峋詣踊h(yuǎn)程監(jiān)控／地?zé)豳Y源開發(fā)利用監(jiān)測軟件系統(tǒng)／地?zé)崴詣踊O(jiān)測系統(tǒng)／城市供熱管網(wǎng)無線監(jiān)測系統(tǒng)／供暖換熱站在線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案／換熱站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案/干熱巖溫度監(jiān)測/干熱巖監(jiān)測/干熱巖發(fā)電／干熱巖地溫監(jiān)測統(tǒng)／地源熱泵自動控制／地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)／地源熱泵溫度傳感器／地源熱泵中央空調(diào)中溫度傳感器/地源熱泵遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)/地源熱泵自控系統(tǒng)/地源熱泵自動監(jiān)控系統(tǒng)/節(jié)能減排自動化系統(tǒng)/無人值守地源熱泵自控系統(tǒng)/地?zé)徇h(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)

地?zé)峁芾硐到y(tǒng)（geothermal management system）是為實現(xiàn)地?zé)豳Y源的可持續(xù)開發(fā)而建立的管理系統(tǒng)。

我司深井地?zé)岜O(jiān)測產(chǎn)品系列介紹：

1.0-1000米單點(diǎn)溫度檢測（普通表和存儲表）／0-3000米單點(diǎn)溫度檢測（普通顯示，只能顯示溫度，沒有存儲分析軟件功能）

2.0-1000米淺層地溫能監(jiān)測（采集器采用低功耗、攜帶方便；物聯(lián)網(wǎng)NB無線傳輸至WEB端B/S架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；單總線結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展256個點(diǎn)；進(jìn)口18B20高精度傳感器，在10-85度范圍內(nèi)，精度在0.1-0.2度）

3. 4.0-10000米分布式多點(diǎn)深層地溫監(jiān)測（采用分布式光纖測溫系統(tǒng)細(xì)分兩大類：1.井筒測試 2.井壁測試）

4.0-2000米NB型液位／溫度一體式自動監(jiān)測系統(tǒng)（同時監(jiān)測溫度和液位兩個參數(shù)，MAX耐溫125攝氏度）

5.0-7000米全景型耐高溫測溫成像一體井下電視（同時監(jiān)測溫度和視頻圖片等）

6. 微功耗采集系統(tǒng)／遙控終端機(jī)——地?zé)豳Y源監(jiān)測系統(tǒng)淺層／地?zé)峁芾硐到y(tǒng)（可在換熱站同時監(jiān)測溫度／流量／水位／泵內(nèi)溫度／壓力／能耗等多參數(shù)內(nèi)容，可實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，24小時無人值守）

有此類深井地溫項目，歡迎新老客戶朋友垂詢！北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司

關(guān)鍵詞：地?zé)峋植际焦饫w測溫監(jiān)測系統(tǒng)／分布式光纖測溫系統(tǒng)／深井測溫儀／深水測溫儀／地溫監(jiān)測系統(tǒng)／深井地溫監(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)峋诜植际焦饫w測溫方案／光纖測溫系統(tǒng)／深孔分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)/深井探測儀/測井儀/水位監(jiān)測/水位動態(tài)監(jiān)測/地下水動態(tài)監(jiān)測/地?zé)峋畡討B(tài)監(jiān)測/高溫水位監(jiān)測/水資源實時在線監(jiān)控系統(tǒng)/水資源實時監(jiān)控系統(tǒng)軟件/水資源實時監(jiān)控/高溫液位監(jiān)測/壓力式高溫地?zé)岬叵滤挥?溫泉液位測量/涌井液位測量監(jiān)測/高溫涌井監(jiān)測水位計方案/地?zé)峋疁厮粶y量監(jiān)測系統(tǒng)/地下溫泉怎么監(jiān)測水位/ 深井水位計/投入式液位變送器 /進(jìn)口擴(kuò)散硅/差壓變送器