一．浅层地温能监测及能效分析系统建设 

（一）地温场监测 

1、监测孔布设 在水平方向，布置地温场监测孔，采用新施工钻孔，布设在换热孔之间及换热孔内。第四 系松散层地区地下水径流缓慢，地温场扩散缓慢，因此监测孔布设应以全面监测为主，兼顾地 下水流向。 

2、数据采集系统功能及设备 数据采集:数据采集是安装于地埋管地源热泵及附属设备上的温度、地埋管流量、电能数 据采集模将测得的实时数据通过有线方式上传于监测控制主机，监测控制主机进行数据验证， 为合法数据的传送给后台服务器。 监控主机数据采集与显示：在地源热泵工程的现场数据采集装置采集现场的温度、地埋管 流量、电能等数据，将采集的数据存储在监测控制主机的大容量存储器中，并可在液晶显示屏 上实时显示。 监测井井口采用专用的井口保护装置进行防护。 

3、数据传输存储功能及方式 数据传输：监测控制主机将经过前端处理的实时数据进行打包，通过传输线传送给监测控 制中心服务器。 数据存储：对接受的检测数据通过云平台更新数据库中相应的临时数据表。数据存储端（监 测控制后台软件）具备数据漏传报警功能，根据设定的数据传输时间间隔未及时收到上传数据， 同时监测控制主机又未发送注销信息的，后台软件进行智能判断，向监测控制主机发送查询信 息，进行再次发送，如果未收到回复信息，进行故障报警。 

4、数据采集仪器标准 地温监测场采集仪器主要为高精度数字温度传感器等，仪器要求能自动监测、自动记录和 自动存储

二．RS485 竖直地埋管地源热泵温度监测系统【产品介绍】 

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇,对建筑物进行供热和供冷.在埋地管换热器 设计中,土壤的导热系数是很重要的参数.而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热 系数时测试时间要足够长,测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因 此地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的测温电缆设计方法，单总线测温电缆因为接线方便、精度高 且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳 定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。 采集服务器通过总线将现场与温度采集模块相连，温度采集模块通过单总线将各温度传感器采集到的数 据发到总线上。每个采集模块可以连接内置 1-60 个温度传感器的测温电缆相连。 本方案可以对大型试验 场进行温度实时监测，支持 180 口井或测温电缆及 1500 点以上的观测井温度在线监测。

 RS485 竖直地埋管地源热泵温度监测系统： 

1. 地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析
2. U 型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U 型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究 

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究 

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究 

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究，埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。 竖直地埋管地源热泵温度测量系统，主要是一套先进的基于现场总线和数字传感器技术的在线监测及分析系 统。它能有对地源热泵换热井进行实时温度监测并保存数据，为优化地源热泵设计、探讨地源热泵的可持续 运行具有参考价值。 

RS485 竖直地埋管地源热泵温度监测系统本系统的重要特点： 

１．结构简单，一根总线可以挂接 1-60 根传感器，总线采用三线制，所有的传感器就灯泡一样，可以直接 挂在总线上． 

２．总线距离长．采用强驱动模块，普通线，可以轻松测量 500 米深井. 

３．专用的深井土壤检测传感器，防护等级达到ＩＰ６８，可耐压力高达 5Mpa. 

４．定制的防水抗拉电缆，增强了系统的稳定性和可靠特点总结：高性价格比，根据不同的需求，绝对比你 想象的超值． 针对 U 型管口径小的问题，本系统是传统铂电阻测温系统理想的替代品. 

可应用于： 

１.地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析 

2.U 型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究 

3. U 型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究 

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究 

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究 

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。 

本系统技术参数：支持传感器：18B20 高精度深井水温专用数字传感器，最大测井深：1000 米，传感 器耐压能力：5Mpa ,最简配置设备：远距离温度采集模块＋专用测井电缆＋传感器， RS485 竖直地埋管地源热泵温度监测系统系统功能： 

1、温度在线监测 

2、 报警功能 

3、 数据存储 

4、定时保存设置 

5、历史数据报表打印 

6、历史曲线查询等功能。

 【技术参数】 

1、温度测量范围：-10℃ ～ +125℃ 

2、温度精度： 正负 0.1℃ (-10℃ ～ +80℃) 

3、分 辨 率： 0.01℃ 4、采样点数： 小于 128 

5、巡检周期： 小于 3s（可设置）

6、传输技术： RS485、RF(射频技术)、GPRS 7、测点线长： 小于 1000 米 

8、供电方式： AC220V /内置锂电池可供电 3-5 年 

9、工作温度： -30℃ ～ +80℃ 

10、工作湿度： 小于 90%RH 11、电缆防护等级：IP66 

使用注意事项： 防水感温电缆经测试与检测，具备一定的防水和耐水压能力，使用时，请按以下方法操作与使用： 

1． 使用时，建议将感温电缆置于 U 形管内以方便后期维护。 若置与 U 形管外，请小心操作，做好电缆防护，防止在安装过程中电缆被划伤，以保持电缆的耐水压能力和 使用寿命。 

2. 电缆中不锈钢体为传感器所在位置，因温度为缓慢变化量，正常使用时，请等待测物热平衡后再进行测 量。

 3. 电缆采用三线制总线方式，红色为电源正，建议电源为 3-5V DC，黑色为电源负，兰色为信号线。请 严格按照此说明接线操作。 

4. 系统理论上支持 180 个节点，实际使用应该限制在 150 个节点以内。

 5.系统具备一定的纠错能力，但总线不能短路。 

6. 系统供电，当总线距离在 200 米以内，则可以采用 DC9V 给现场模块供电，当距离在 500 米之内，可以 采用 DC12V 给系统供电。

 地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇，对建筑物进行供热和供冷， 在埋地管换热器设计中，土壤的导热系数是很重要的参数，而对地温进行长期可靠的监测显得 特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长，测试时工况稳定后的流体进出口及 不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地源热泵地埋测温电缆的设计显得尤其重点。 较传统的地源热泵测温电缆设计方法，苏州洁傲源地质钻探工程有限公司研发的数字总线式测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地 源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。 为方便研究土壤、水质等环境对空调换热井能效等方面的可靠研究或温度测量，目前地源 热泵地埋管测温电缆对于地埋换热井，有口径小，深度较深等特点的测温方式,如果测量地下 120 米的地源热泵井，要放 12 路线 PT100 传感器。12 根测温线缆若平均放置，即 10 米放一个 探头，则所需线材最少要 1500 米，在井上需配置一个至少 12 通道的巡检仪，若需接入电脑进 行温度实时记录，该巡检仪要有 RS232 或 RS485 功能,根据以上成本估计，这口井进行地热测 温至少成本在 8000 元，虽然选择高精度的 PT100 可提高系统的测温精度，但对模拟量数据采 集，提供精度的有效办法是提供仪器的 AD 转换器的位数，即提供巡检仪的测量精度，若能够 在长距离测温的条件下进行多点测温，能够做到 0.5 度的精度，则是非常不容易。针对这一需 求，苏州洁傲源地质钻探工程有限公司推出“数字总线式地源热泵地埋管测温电缆”及相应系统 。矿井深部地温监测，地源热泵温度监测研究，地源热泵温度测量系统，浅层地热测温系统。 地源热泵数字总线测温线缆与传统测温电缆对比分析： 传统的温度检测以热敏电阻、PT100 或 PT1000 作为温度敏感元件，因其是模拟量，要对 温度进行采集，若需较高精度，需要选择 12 位或以上的 AD 转换及信号处理电路，近距离时， 其精度及可靠性受环境影响不大，但当大于 30 米距离传输时，宜采用三线制测方式，并需定 期对温度进行校正。当进行多点采集时，需每个测温点放置一根电缆，因电阻作为模拟量及相 互之间的干扰，其温度测量的准确度、系统的精度差，会受环境及时间的影响较大。模块量传 感器在工作过程中都是以模拟信号的形式存在，而检测的环境往往存在电场、磁场等不确定因 素，这些因素会对电信号产生较大的干扰，从而影响传感器实际的测量精度和系统的稳定性， 每年需要进行校准，因而它们的使用有很大的局限性。 苏州洁傲源地质钻探工程有限公司研发的总线式数字温度传感器，具有防水、防腐蚀、抗拉 、耐磨的特性，总线式数字温度传感器采用测温芯片作为感应元件，感应元件位于传感器头部 ，传感器的精度和稳定性决定于美国进口测温芯片的特性及精度级别，无需校正，因数据传输 采用总线方式，总线电缆或传感器外径可做得很小，最大直径不大于 12mm,且线路长短不会对 传感器精度造成任何影响。这是传统热电阻测温系统无法比拟的优势。所以数字总线式测温电 缆是地源热泵地埋管管测温、地温能深井和地层温度监测理想的设备。数字总线式数据传感器 本身自带 12 位高精度数据转换器和现场总线管理器，直接将温度数据转换成适合远距离传输 的数字信号，而每个传感器本身都有唯的识别 ID，所以很多传感器可以直接挂接在总线上，从 而实现一根电缆检测很多温度点的功能。 三．示范工程监测系统的建设 示范工程监控系统系统充分考虑了地源热泵系统不间断地运行需求、电磁环境的影响、地 区气候等特点,以及地源热泵设备系统兼容性等问题。 通过智能监控系统的设置，对建筑物室内末端及机房进行控制点监测和控制，通过定点监 控系统、终端显示系统、通信系统等输送和显示各种控制信号和状态点，系统的实施可将建筑 物地源热泵的运行数据、报警信号实时的传送到监控中心，监控中心下达控制指令指导地源热 泵运行并将预测负荷经通信网络传至控制中心，指挥地源热泵设备满足供热及制冷要求，从而 达到地源热泵系统的优化运行、节能降耗的目的，为浅层地温能项目的智能控制系统开发利用 提供标准和依据。 示范工程的设计与施工以满足用户需求为目标，尽量满足用户提出的各种功能要求， 第 十二 页 共 二十三 页 同时满足浅层地温能示范工程监测功能。本系统应用计算机控制技术，结合工业自动化控制技 术、现场总线技术，最大限度的提高系统的自动化运行程度，同时为使用者提供了良好的人机 交互控制界面和丰富可靠的应用功能。系统构建采用模块化的设计方法，为系统今后的扩展提 供了广阔的空间，同时也方便了系统的维护保养。同时系统具有强大的组网能力、灵活的软硬 件设置环境、能支持各种常用的通讯接口和技术标准，并留有未来升级与更新、扩充的足够余 量。

 1、工程监控中心监控点安装，监测软件的开发与应用 

（1）室内末端监控系统 采用智能大气温度传感器进行室外温度的监测，通过室外温度的监测，为地源热泵系统提 供运行数据。 采用智能化大气温度传感器（图 4-17）。 

其特点： 由温度传感模块、变送模块及温度补偿模块、 4-20mA 模块组成。传感器内置信号采样及放大、漂零及温度补 偿功能，用户接口简洁、方便。4-20mA 接口使用方便。 

参数： i.测量范围：-40～60 摄氏度（可根据用户要求定制 4-20mA 对应温度值）； ii.精度：0.2 级； iii.物理尺寸：φ17×100； iv.引线长：0.5m；如要其它长度可定制，定制时间三个工作日； v.封装：不锈钢铠装； 接口：二线制接口，不分极性；输出信号：4-20mA 室外温度监测仪表通过网络线走工程弱电桥架，引入工程监控中心，通过监控软件实时显 示室外温度变化。 

（2）室内温度的监控 室内采用 Greewell 系列温控器（图 4-18）。 

其特点： i.电子测温、单片机自动控制，控制温度精度高； 图 4-17 智能大气温度传感器 

 ii.采用本地 220V 供电； 

iii.电源采用变压器降压，运行可靠； iv.支持 RS485 联网； 

v.支持外接开关量输入； 

功能：

 i.温控器开关控制； 

ii.室内温度控制，温度实时显示； 

iii.自动状态下显示风速； iv.制冷、制热及通风模式显示；

 v.可在控制中心设定和控制风机盘管工作状态； vi.地温保护功能等。 

参数： i.设定温度范围：0～40 摄氏度； 

ii.精度：±1.5 摄氏度；

 iii.物理尺寸：87*90*14mm；

 iv.工作电压：AC220V，50/60Hz； 

v.负载电流：＜2A； 温控器通过网络线引至工程监控中心，其实时监控温控器状态，工程监控中心计算机为主 设备，室内末端温控器为从设备，监控信息通过网关发给指定的温控器，温控执行控制信息， 返回状态信息给控制中心计算机，对比室内、室外温度变化，调节供回水管道温度，控制风机 盘管风机转速，达到控制室内温度目的。 

2、机房监控点安装 机房设备系统管道安装设置不同的压力、温度、流量、水利开关、地下温度测温线缆等装 置，对地源热泵系统进行监测和控制。

感应层数据监测

四．地温监测系统软件介绍 机房监控系统监控整个系统的运行记录，如记录以下监控点的状态：
*冷水机组、冷冻冷却水泵的运行台数
*监测地源侧循环水泵的运行状态；
 *监测地源侧循环水泵的故障报警状态；
*监测地源侧循环水泵手/自动状态；
*监测空调侧循环水泵运行状态；
*监测空调侧循环水泵故障报警状态；
*监测空调侧循环水泵手/自动状态；
*监测空调侧循环水泵运行状态；
 *监测空调侧循环水泵故障报警状态；
*监测空调侧循环水泵手/自动状态；
*根据冷冻水供回水温度与冷冻水总回水流量，计算出空调系统的冷负荷；再根据实际冷 负荷来决定地源热泵机组的启停组合及台数,以便达至最佳的节能状态。
 *监测室内温度的变化状态； *监测室外温度的变化状态；

 *监测室外气象的变化状态；*监测地温场温度的变化状态； 机房监控软件的编制，需针对不同项目的需求性进行编制，编制时，要求针对项目功能， 根据“节能实用、就地控制”的原则进行。公司根据项目功能、监测要求编制软件，编制软件 功能及界面如下：

1、登陆云平台网址后进入监控主界面如图，这是一张总的系统图，可实时看到监 测画面

2.点击画面右上角的“历史数据”即可切换到“历史曲线查询”如图：（可以添加多条温度数 据进行曲线查询）

3. 软件系统还可以查询其他参数曲线。

五、地源热泵能耗监测系统介绍：

 1、系统概述 地源热泵空调系统的能耗问题是大楼日常运行成本控制的一大难题，整个暖通系统的 能耗将占大楼能耗的 50％以上，目前，国家的建设绿色节能建筑、节能减排的号召已经 非常明确，节能环保是国家建设和发展的重要国策。地源热泵可以高效利用可再生浅层地 热资源达到供暖、制冷等目的，地源热泵更具有高效、节能省费和环保等优点， 已在北 美和欧洲的许多国家取得了较快的发展，我国的地源热泵市场也日趋活跃。合理利用地源热 泵技术，结合远程监控系统，可实现不同温度水平下地热资源的高效利用， 取得明显的社 会经济效益。 

2、系统效果分析 本系统是专门为地源热泵空调系统设计的自动控制系统，旨在解决地源热泵空调系统 传统手工控制所存在的问题，并引入自动控制理念到大楼的日常管理中。在大楼日常运转和 管理中引入自动控制思想，实现控制系统的群控和自控，能带来普通旧有控制方案所无法提 供的效果和功能，为业主的投资带来最大的回报。 远程集中监控系统不仅可以监控设备运行情况，还可以对数据进行整理、存储、计算 和分析，实现远程控制，是提高设备自动化、信息化水平的重要保障。建立对地源热泵系统的 自动监控系统，在提高热泵机组系统自动化程度的同时，还可为建筑能耗测评和节能评估分 析提供数据来源和依据。 3、方案实现描述 在地源热泵能耗监控系统中，被测量为机组和循环水泵的三相电流、三相电压、 有功功率、耗电量，地源侧热量、负荷侧热量、热损失量、能效比、进回水流量、进回水温度 等参数；被控量为机组启停、电磁阀开关和循环水泵启停等。 

监控中心服务器完成机组和循环水泵的三相电流、电压、功率、温度和流量等参数的接 收、显示、存储和打印等功能，并将检测到的相关参数进行计算，得到机组能效比与系统能效 比，从而作为整个地源热泵系统节能评估的依据，实现由下面上的数据监控功能。必要时对机 组系统进行远程控制，服务器将控制命令通过网络送给机组和泵等被控对象，实现由上而下 的设备控制功能。 

4、监控系统实现的功能 监控中心用一台电脑可用于监控多个项目站点，也可多个监控中心监控同一个项目站点， 监控中心实现可视化形式例如仪表盘，表格，现场模拟图等形式展现给客户前端， 客户可以在云平 台随时登录查看工程状态，导出数据 excel 报表，数据云备份永不丢失。同时支持组态软 件的异地上位机监控，及微信报警及查询，另控制器内可插入手机卡即可实现短信控制，短信 报警，短信查询功能，掉电报警等功能。 

4.1 管理功能 直观的图形操作界面通过触摸屏的系统软件，可定制的组态界面，以便让用户可以直 接通过面板查看整个空调系统的状态，界面可以自定义重新开发。 4.2 状态显示 在面板上面可以直观的看到水泵的运行状态，故障状态和手/自动状态，可以实时显 示温度、压力、电量、热量等相关参数，自动生成历史曲线图、历史数据导出 Excel、数据、曲线 图打印、SQL 数据库管理工具、定时备份、手动备份。 如果将面板型 PC 进行联网，可以在局域网内其它机器上面查看空调系统的状态， 管理更为高效。

 4.3 参数设定 第 二十一 页 共 二十三 页 操作员权限设定，对不同的操作人员，可设置不同的权限，避免一些不熟 悉系统的人产生误操作，只有具备相应权限的人才能进行相应的操作，保障了空 调冷热源系统的安全性。对设备进行启停控制，可在屏幕上面通过按键的方式实现 对设备的启停控制， 甚至都不需要接触到开关之类的设备，更加安全，而 且更为直观，效率更高。 4.4 报警通知 监控中心上位机组态软件可实现就地声音报警，短信通知报警，手机微 信服务号报警推送，报警记录查询等功能。高级管理员查询所有监控传感器状态， 普通管理员查询分管各区域或各类传感器实时状态，报警状态等信息。报警短信 通知根据值班表发送， 同一监控点可同时一人或多人接收短信报警，保障短 信通知准 100%准确。 4.5 空调系统冷热负荷实时跟踪、调节 中央空调系统中设备的选型均根据空调系统的满负荷状态确定，而满负 荷状态代表这样一个概念：即考虑最不利的使用工况下、建筑物中所有需要服 务的房间或场所同时使用空调，各种冷热负荷互相叠加而成的综合最大值。在 实际的运行过程中，空调系统90%以上的时间处于部分负荷状态下运行，显 然，根据满负荷状态下选定的设备让其在部分负荷下连续长期运行，这些设 备出路低效率运行状态，造成很的能源浪费，因此具有很大的节能潜力。

 5、地源热泵系统监测的意义： COP(Coefficient Of Performance),即能量与热量之间的转换比率，简称能 效比。COP 值(制冷效率)实际就是热泵系统所能实现的制冷量（制热量） 和输入功率的比值，在相同的工况下，其比值越大说明这个热泵系统的效率越高 越节能；因此在作制冷系统 COP 值比较之前，首先要确定各个热泵系统是否 在相同的工况之下，然后再进行计算比较。 地源热泵系统的 COP 值较其他的空调系统要高，节能性好，在当前 国家实施节能减排的形势下，采用该技术具有重要的意义，因此，为扩大推 广利用地源热泵技术，有必要构建地源热泵能耗在线监测系统，该系统能自 动检测地源热泵的运行情况，耗能及能效比的指标。 

6.地源热泵系统节能分析 浅层地温能作为一种可再生能源，在建筑节能领域得到较为广泛的应用，建 设规模呈明显增加的趋势，但同时也暴露出一些问题，主要体现在资源勘查、工 程设计、施工监管、运营管理等方面的不完善或缺失。我们通过对地源热泵运行 情况进行监测了解地源热泵系统运行与能耗情况，作出后期的节能效果分析。 本次示范工程的监测内容主要包含室内温度，室外温度，供热（供冷）保障 率，机组地源侧进出口温度、流量，机组空调侧进出口温度、流量，热泵机组输 入功率，运行期间机组平均性能系数，系统供热量（制冷量），系统总耗电量， 机组总耗电量，水泵总耗电量，运行期间热泵系统平均性能系数。 

通过系统评估方法对示范工程进行综合能耗评估。

 1、热泵系统供热/冷的效果评估 评价指标：室内温度保证率。 计算方法：根据运行期间，室内温度的监测结果，计算室内温度保证率。  100 % 抽测的房间数 室内温度满足设计要求 的房间数 室内温度保证率 （式 4-7） 抽测房间不低于 6 个，保证率必须达到 100%。

 2、系统性能评估方法 i.热泵机组性能评估 评价指标：热泵机组实际运行状态下的能效系数。 计算方法： 热泵机组消耗的功率 热泵机组的制热（冷）量 热泵机组的能效系数COP  （式 4-8） 3600 w V   c  t  热泵机组的制热（冷）量  （式 4-9） 式中：V—冷冻水的流量，m³/h； ρ—冷冻水的密度，kg/m³； C—冷冻水的定压比热，J/(kg·K)； Δtw—冷冻水的进出口温差。 ii.系统性能评估 评价指标：热泵系统典型季节的能效系数。 评价方法： 系统总的耗电量 系统的制热（冷）量 系统的能效系数  （式 4-10） 

3、项目节能评估

 i.项目常规能源替代量评估 评价指标：系统相对于常规供暖或供冷方式的一次能源节能率。

 评价方法：建筑全年累计冷热负荷的计算；系统年耗能量的计算；常规供暖、 供冷方式年耗能量的计算；一次能源节能率的计算； 100% ( ) ( )    常规供冷 暖 系统的一次能源消耗量 常规供冷 暖 系统的一次能源消耗量 系统的一次能源消耗量 一次能源节能率 （式 4-11） 

ii.项目环境效益评估 评价指标：温室和污染气体的减排量，包含二氧化碳、二氧化硫、粉尘减排 量。 评价方法：根据系统相对于常规供冷（暖）系统的一次能源节能率，参照消 耗一次能源所产生的温室气体和污染气体量，并结合系统对当地水文、地质的影 响情况，对系统所带来的环境效益进行综合评价