专利名称：一种基于节能的确定空气源热泵地暖最佳运行工况的方法
技术领域：
本发明属于控制技术领域，涉及一种基于节能的确定空气源热泵地暖最佳运行工况的方法。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，家用地暖的需求越来越大，而由于家用地暖需要较多的能耗，因此如何降低能耗并保持一定的舒适性十分重要。随着能源的短缺、国家节能减排政策的落实，开发和利用可再生能源是节能降耗的重要途径。空气源热泵可以从空气中吸收热量，利用一份的电能生产出多分的热量而得到越来越多的应用。将空气源热泵应用于地暖领域，不仅有利于实现用户的节能减排，而且运行成本更低，是一种非常有前景的地暖方法。空气源热泵利用蒸汽压缩式制冷原理，制冷工质在蒸发器内温度低于外界环境空气温度，其蒸发器从空气中吸收热量，经过压缩机压缩，高温工质进入冷凝器，在冷凝器中将热量传递给外界循环水。循环水通过地热管道将热量传递给地板，进而传递给室内空气，使得室内空气保持在比较舒适的温度。空气源热泵技术制取热水，运行效率高，机组的能效比COP在标准工况(室外干球温度20°C，湿球温度15°C，初始水温15°C，终止水温55°C )时可达3.0以上。即使在冬季日平均气温下，空气源热泵机组的能效比COP也可以达到2. O左右，而随室外气温的升高制热效率也更高。用热泵技术制取热水不受天气的影响，可利用低价电夜间制取热水，大大降低运行成本。由于空气源热泵的性能参数-能效比与环境温度和水循环的进出口温度有关，因此在不同的环境温度和不同房间温度要求下，热泵的能耗与输出功率不同。而且热泵制备的热水通过地暖管道和循环泵进行水路循环，地暖管道通过热传递的方式将热量传递给房间空气，保持房间空气的舒适性。地暖管道与房间的热传递系数与管材、地板和空气参数有关外，还与管道内热水的流速有关，而流速与循环水泵的功耗有关。因此，在保持房间温度一定的情况下，总的运行能耗与热泵地暖的进出口水温、循环水的流量相关。为了实现降低运行成本、节能减排的目标，就需要确定在不同环境温度下，最佳的热泵地暖系统的进出口水温和循环水的流量。以往的热泵地暖系统一般采用两种运行方式。I)热泵系统按照额定功率运行，调节热泵的启停控制来确保房间温度。2)循环水泵运行在额定工况，通过调节热泵功率和给水阀门实现房间温度的恒定。这两种方式均不够节能，造成能源的浪费。
发明内容
本发明的目的就是提供一种空气源热泵地暖的最佳运行策略，根据环境温度等条件计算热泵地暖系统的进出口温度以及循环水量。使得系统运行在最佳的工作点，从而降低系统的运行能耗，达到降低运行成本，节能减排的目的。本发明方法考虑到环境温度和供水温度、循环水质量流量对系统的影响，可实时的确定热泵运行频率，水循环进出口温度和循环水的质量流量，使得系统运行在最佳的工况。
本发明包括以下步骤
步骤1.建立地暖供热的热平衡的模型。房间的散热损失可表示为
权利要求
1.一种基于节能的确定空气源热泵地暖最佳运行工况的方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤1.建立地暖供热的热平衡的模型；房间的散热损失表示为^Qi = KA^i = KA (Ts -Tmb)(OA表示房间的平均传热系数，為表示房间的传热面积，Ai1表示房间平均温度与环境温度的温差巾表示房间内部平均温度，表示环境温度表示房间单位时间的散热损失；地暖系统供给房间的热量表示为Δβ2 = SA1Lt2 = A2Aj((Tm +Tytr) / 2-Tz)(2)Δβ2表示单位时间内房间的吸热量表示地暖通过地板与房间空气的换热系数4表示地暖与房间的换热面积，Ai2表示房间平均温度与热泵循环水系统平均温度的温差；A3表示热泵系统的出水温度，也是地暖管道的入口水温，&表示热泵系统的进水温度，也是地暖管道的回水温度；地暖循环水的单位时间热量损失Aft为Δβ3 = CmiJm -Twy)(3)其中C表示水的质量比热容,m表示水循环质量流量；要保持房间温度不变，房间的散热损失和从热泵系统得到的热量应该相等，又应该等于热泵的输出热量；因此，必然满足^02 = ~ ^lQi(4)热泵地暖系统与房间的换热系数. 除了与换热介质有关外，还与供水循环系统的水的流量有关系，随着流量增大，换热系数增大，并存在增加变缓趋势；因此在一定的流量范围满足k2 =b1+b2mm(5)这里i表示水循环的质量流量，单位为kg/s, t表示大于I的数，h和&表示结构系数；步骤2.建立热泵的能效比和功耗模型；热泵的性能采用能效比COP来表示；具体形式为COP=QhfIPs9(6)其中cop表示热泵性能系数，Qkp 表示热泵的输出功率，pkP表示热泵压缩机功率，单位为瓦；热泵的性能系数可以表示为环境温度和供水温度的非线性函数，由式(7)所示；
全文摘要
本发明公开了一种基于节能的确定空气源热泵地暖最佳运行工况的方法。目前的方法均不够节能，造成能源的浪费。本发明考虑到环境温度和供水温度、循环水质量流量对系统的影响。包括建立地暖供热的热平衡的模型；建立热泵的能效比和功耗模型；建立地暖水循环的能耗模型方程；建立总的优化模型，依据上述几个模型对其进行优化求解，得到最优控制参数，使得系统运行在最佳的工作点。本发明可降低系统的运行能耗，达到降低运行成本，节能减排的目的。
文档编号G06F19/00GK103020481SQ201210588559
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者江爱朋, 丁强, 姜周曙, 王剑, 黄国辉 申请人:杭州电子科技大学