地源热泵自控系统是一种集成传感、控制与通信技术的智能化管理平台，用于对地源热泵系统的运行进行实时监测、自动调节与优化控制，以实现高效、稳定、节能的冷热供应。该系统广泛应用于住宅小区、公共建筑、商业综合体及工业园区等采用地源热泵技术的暖通空调（HVAC）工程中，是提升系统能效比（COP）、延长设备寿命、降低运维成本的关键组成部分。其普遍支持物联网（IoT）接入，可通过手机APP、Web端或楼宇自控系统（BAS）进行远程监控、故障报警、能耗分析与运行策略优化。部分高级系统还具备机器学习能力，能根据历史运行数据和天气预报动态调整运行模式，实现预测性控制。
一、数据采集层（传感器网络）
温度传感器
功能：实时监测地埋管换热器进出口水温、机组蒸发器/冷凝器温度、室内外环境温度等。
类型：PT100铂电阻温度传感器（精度±0.1℃）、热电偶等。
应用：为系统启停、模式切换及能量调节提供基础数据。
压力传感器
功能：监测循环水泵进出口压力、地埋管系统压力，防止压力异常导致设备损坏。
类型：压阻式压力传感器（量程0-1.6MPa，精度±0.5%）。
流量传感器
功能：测量地埋管循环水流量，确保系统在额定流量下运行，避免流量不足或过大影响换热效率。
类型：涡轮流量计、电磁流量计（精度±1%）。
湿度传感器（可选）
功能：监测室内湿度，配合温度传感器实现温湿度联合控制，提升舒适性。
类型：电容式湿度传感器（精度±3%RH）。
能量计量模块
功能：统计系统耗电量、制热量/制冷量，为能效评估和节能优化提供数据支持。
类型：智能电表、热量表（符合GB/T 17215标准）。
二、控制决策层（核心控制器）
中央控制器（PLC/DDC）
功能：
接收传感器数据，根据预设逻辑判断系统运行状态（如制热/制冷模式切换）。
输出控制信号至执行机构，调节设备运行参数（如水泵频率、阀门开度）。
实现故障诊断与报警（如水温超限、压力异常）。
类型：西门子S7-1200系列PLC、霍尼韦尔DDC控制器。
通信协议：支持Modbus RTU/TCP、BACnet、LonWorks等工业协议。
人机交互界面（HMI/上位机）
功能：
实时显示系统运行参数（温度、压力、流量等）。
提供操作界面，允许用户手动设置目标温度、运行模式等。
生成运行日志、故障记录及能效报表。
类型：触摸屏（如西门子KTP700）、工业计算机（搭配组态软件如WinCC）。
远程监控模块（可选）
功能：通过4G/5G或以太网将数据上传至云平台，实现远程监控与调试。
应用：适用于分布式地源热泵系统或需要集中管理的场景。
三、执行调节层（执行机构）
变频器
功能：调节循环水泵转速，实现流量按需供给，降低能耗。
控制方式：根据温度差（ΔT）或压力差（ΔP）闭环调节，保持系统稳定运行。
类型：ABB ACS550系列变频器（支持V/F、矢量控制）。
电动调节阀
功能：控制地埋管侧或末端侧水流分配，实现分区温控或负荷调节。
类型：两通/三通电动球阀（DN20-DN100，IP65防护等级）。
电磁阀
功能：用于系统启停、旁通控制或防冻保护（如冬季排空地埋管水）。
类型：常闭型电磁阀（24V DC供电，耐压1.6MPa）。
压缩机启停控制
功能：根据负荷需求启动/停止热泵机组，或调节压缩机运行频率（变频机组）。
控制逻辑：通过温度传感器反馈值与设定值比较，触发启停信号。
四、通信与保护层
通信网络
功能：实现传感器、控制器、执行机构间的数据传输。
类型：
现场总线：RS485（Modbus RTU）、CAN总线（适用于长距离、抗干扰场景）。
工业以太网：Modbus TCP、Profinet（高速、实时性要求高的场景）。
无线通信：LoRa（适用于布线困难区域）。
保护装置
功能：保障系统安全运行，防止设备损坏。
类型：
过载保护：热继电器、电机保护器（监测电流，超限s切断电源）。
过压/欠压保护：电压监测模块（输入电压异常时报警或停机）。
防冻保护：低温传感器+电磁阀（水温低于5℃时自动排空地埋管水）。
相序保护：相序继电器（防止电机反转导致设备损坏）。
五、系统集成与扩展功能
多机群控
功能：协调多台热泵机组运行，实现负荷均衡或备用切换。
应用：大型商业建筑或区域供暖项目。
与BMS/楼宇自控系统对接
功能：将地源热泵系统纳入建筑整体自动化管理，实现统一调度。
接口：支持OPC UA、BACnet IP等开放协议。
能效优化算法
功能：基于历史数据与实时工况，动态调整运行参数（如水泵频率、阀门开度），降低能耗。
算法类型：模糊控制、模型预测控制（MPC）。
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