水源熱泵空調系統是利用湖水、河水、地下水、礦井水等自然水源作為冷熱源的空調系統?！盁岜谩边@一術(shù)語(yǔ)是借鑒“水泵”一詞得來(lái)。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(zhù)經(jīng)濟的發(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節已成為普遍的需求。在發(fā)達國家中，供熱和空調的能耗可占到社會(huì )總能耗的25-30%。我國的能源結構主要依靠礦物燃料，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等溫室效應氣體。由于水源熱泵節能環(huán)保的特征，已經(jīng)在發(fā)達國家得到了廣泛的應用，目前，我國在采暖及空氣調節行業(yè)也開(kāi)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系統工程，一般由水源系統、水源熱泵機房系統和末端散熱系統三部分組成。水源系統包括水源、取水構筑物、輸水管網(wǎng)和水處理設備等；水源熱泵機房系統包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、水泵機組、檢測及控制系統，其中可編程控制器是整個(gè)水源熱泵機房系統的控制核心；末端散熱系統主要是風(fēng)機盤(pán)管和一些空氣處理設備。

        

    1.壓縮機  壓縮機是空調器制冷系統的動(dòng)力核心，它可將吸入的低溫、低壓制冷劑蒸氣通過(guò)壓縮提高溫度和壓力，讓里面的冷媒動(dòng)起來(lái)，并通過(guò)熱功轉換達到制冷的目的。

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

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

    4.膨脹閥  膨脹閥起節流降壓的作用，經(jīng)冷凝器冷凝后的高壓制冷劑液體經(jīng)過(guò)節流閥時(shí)，因受阻而使壓力下降，導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.水泵機組  水泵機組主要的作用是提供流經(jīng)蒸發(fā)器和冷凝器的水，在井水源熱泵系統中，主要包括井水泵和空調水循環(huán)泵。

    6.檢測及控制系統  檢測系統主要包括溫度檢測、壓力檢測、油位檢測、油壓差檢測、水流檢測、三相電壓檢測、缺錯相檢測等；控制系統包括可編程控制器（PLC）、觸摸屏和上位計算機。

    控制功能

    水源熱泵控制系統分為三層控制結構，優(yōu)先級最高的是本地手動(dòng)控制、其次是本地人機界面控制、再次是遠程計算機控制?？刂葡到y實(shí)現熱泵機組工作模式切換、溫度控制及能量調節、溫度保護、故障保護及處理、壓縮機頻繁啟停保護等數學(xué)、邏輯運算及控制功能實(shí)現，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。

    溫度控制及能量調節  需要檢測的溫度有蒸發(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   溫度保護主要有冷凝器出水溫度保護、蒸發(fā)器出水溫度保護、排氣溫度保護等。

          

    3.故障保護及處理   故障保護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、壓縮機排氣壓力過(guò)高保護、壓縮機吸氣壓力過(guò)低保護、壓縮機油位保護、壓縮機機內保護、油壓差保護、壓縮機過(guò)載保護等。

    4.壓縮機頻繁啟停保護  主要限制壓縮機的單位時(shí)間啟停次數，壓縮機啟動(dòng)單位時(shí)間內不能停止，壓縮機停止后單位時(shí)間內不能啟動(dòng)。

    5.壓縮機均衡運行  壓縮機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，從而增加壓縮機的使用壽命。

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

    7.定時(shí)開(kāi)關(guān)機  熱泵系統的定時(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(kāi)始分別設定三個(gè)開(kāi)關(guān)機的時(shí)間段。

    典型配置

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

        

    經(jīng)過(guò)實(shí)際工程驗證，LM PLC作為水源熱泵的控制系統具有以下優(yōu)點(diǎn)：

    熱敏電阻信號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(hù)成本。

    編程軟件PowerPro較其它PLC的編程軟件具有極大優(yōu)勢，其方便的離線(xiàn)、在線(xiàn)仿真功能及完善的視圖功能，使用戶(hù)在進(jìn)行具有復雜邏輯的熱泵程序調試時(shí)非?？旖莺?jiǎn)便，能夠大大節省現場(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導軌安裝兩種方式，接線(xiàn)方面采用了WAGO專(zhuān)利的接線(xiàn)端子，接線(xiàn)牢靠，不易松動(dòng)、脫線(xiàn)，使整個(gè)熱泵控制系統的性能更加穩定。

    通過(guò)HOLLiAS LM PLC對熱泵中央空調機組的控制，良好地發(fā)揮了熱泵中央空調機組制冷、制熱以及空調機組保護等各種性能，其穩定可靠的工作特性，為整個(gè)熱泵機組進(jìn)行節能環(huán)保的正常運行提供了可靠保證。