水源热泵空调系统是利用湖水、河水、地下水、矿井水等自然水源作为冷热源的空调系统。“热泵”这一术语是借鉴“水泵”一词得来。在自然环境中，水往低处流动，热向低温位传递。水泵将水从低处泵送到高处利用。而热泵可将低温位热能“泵送”（交换传递）到高温位提供利用。

     随着经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供热和空气调节已成为普遍的需求。在发达国家中，供热和空调的能耗可占到社会总能耗的25-30%。我国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是煤炭。矿物燃料燃烧产生的大量污染物，包括大量SO2、NOX等有害气体以及CO2等温室效应气体。由于水源热泵节能环保的特征，已经在发达国家得到了广泛的应用，目前，我国在采暖及空气调节行业也开始大力推广水源热泵技术。

    工艺原理

    水源热泵工程是一项系统工程，一般由水源系统、水源热泵机房系统和末端散热系统三部分组成。水源系统包括水源、取水构筑物、输水管网和水处理设备等；水源热泵机房系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、水泵机组、检测及控制系统，其中可编程控制器是整个水源热泵机房系统的控制核心；末端散热系统主要是风机盘管和一些空气处理设备。

        

    1.压缩机  压缩机是空调器制冷系统的动力核心，它可将吸入的低温、低压制冷剂蒸气通过压缩提高温度和压力，让里面的冷媒动起来，并通过热功转换达到制冷的目的。

    2.冷凝器  冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。

    3.蒸发器  蒸发器是吸收热量的设备，将冷媒中的热量吸收掉。

    4.膨胀阀  膨胀阀起节流降压的作用，经冷凝器冷凝后的高压制冷剂液体经过节流阀时，因受阻而使压力下降，导致部分制冷剂液体气化，同时吸收气化潜热，其本身温度也相应降低，成为低温低压的湿蒸汽，然后进入蒸发器。

    5.水泵机组  水泵机组主要的作用是提供流经蒸发器和冷凝器的水，在井水源热泵系统中，主要包括井水泵和空调水循环泵。

    6.检测及控制系统  检测系统主要包括温度检测、压力检测、油位检测、油压差检测、水流检测、三相电压检测、缺错相检测等；控制系统包括可编程控制器（PLC）、触摸屏和上位计算机。

    控制功能

    水源热泵控制系统分为三层控制结构，优先级最高的是本地手动控制、其次是本地人机界面控制、再次是远程计算机控制。控制系统实现热泵机组工作模式切换、温度控制及能量调节、温度保护、故障保护及处理、压缩机频繁启停保护等数学、逻辑运算及控制功能实现，其中主要控制任务包括以下方面。

    1.工作模式切换  控制系统分为四种模式，夏季制冷+热回收模式、冬季制热+热回收模式、夏季制热水模式和冬季制热水模式。

    温度控制及能量调节  需要检测的温度有蒸发器入水温度、冷凝器入水温度、蒸发器出水温度、冷凝器出水温度、热水箱温度、环境温度等。

    2.温度保护   温度保护主要有冷凝器出水温度保护、蒸发器出水温度保护、排气温度保护等。

          

    3.故障保护及处理   故障保护主要包括冷凝器水流断流故障、蒸发器水流断流故障、热水水流断流故障、压缩机排气压力过高保护、压缩机吸气压力过低保护、压缩机油位保护、压缩机机内保护、油压差保护、压缩机过载保护等。

    4.压缩机频繁启停保护  主要限制压缩机的单位时间启停次数，压缩机启动单位时间内不能停止，压缩机停止后单位时间内不能启动。

    5.压缩机均衡运行  压缩机的启停采取先启先停、后启后停、先停先启、后停后启的控制原则，从而增加压缩机的使用寿命。

    6.水泵机组控制  主要完成井水泵、热水泵、空调泵在不同模式下及不同负载状态下的启停切换。

    7.定时开关机  热泵系统的定时启停分为三种时间模式，即工作日模式（周一到周五）、周六模式和周日模式，每个模式开始分别设定三个开关机的时间段。

    典型配置

    水源热泵系统采用了HOLLiAS LM PLC作为控制装置，包括CPU模块LM3109、热敏电阻信号输入模块LM3314和人机界面，实现了水源热泵机组各种功能的控制要求。其配置图如右图所示。

        

    经过实际工程验证，LM PLC作为水源热泵的控制系统具有以下优点：

    热敏电阻信号采集模块可以直接接入NTC型热敏电阻，并且能够同时采集8个通道，在保证温度采集精度的同时有效降低了用户成本。

    编程软件PowerPro较其它PLC的编程软件具有极大优势，其方便的离线、在线仿真功能及完善的视图功能，使用户在进行具有复杂逻辑的热泵程序调试时非常快捷简便，能够大大节省现场施工时间。

    LM PLC体积小巧紧凑，安装方式提供面板安装和DIN导轨安装两种方式，接线方面采用了WAGO专利的接线端子，接线牢靠，不易松动、脱线，使整个热泵控制系统的性能更加稳定。

    通过HOLLiAS LM PLC对热泵中央空调机组的控制，良好地发挥了热泵中央空调机组制冷、制热以及空调机组保护等各种性能，其稳定可靠的工作特性，为整个热泵机组进行节能环保的正常运行提供了可靠保证。