一种用于供热系统质调节的加权外温的确定方法技术方案

一种用于供热系统质调节的加权外温的确定方法，属于能源利用的工程领域。本发明专利技术在分析确定当前时刻房间室温与当前及之前历史时刻外温线性关系的基础上，应用建筑热环境模拟分析软件计算全年逐时室温，并与外温构成统计样本数据组，进而通过多元线性回归的统计方法定量分析室温与外温的线性关系，确定与当前及之前历史时刻各外温相对应的加权系数，由此构建一套加权外温的分析确定方法。该方法以加权外温的形式反映出当前及之前历史时刻外温对当前室内温度环境的共同影响，体现出建筑围护结构热惯性作用下外温影响的衰减和延迟特性。基于此可合理调节供水温度，以对外温等扰量的影响做出相匹配的补偿。同时本专利可操作性强，应用流程和步骤清晰。应用流程和步骤清晰。应用流程和步骤清晰。

【技术实现步骤摘要】
一种用于供热系统质调节的加权外温的确定方法


[0001]本专利技术涉及一种用于供热系统质调节的加权外温的确定方法，属于能源利用的工程领域。

技术介绍

[0002]建筑热负荷随室外温度动态变化。对此，为保证热源端热量供给与建筑用户端热量需求的相互平衡，避免对用户端“过量供热”而导致的不必要能源消耗，需对供热系统的热量供给采取调节措施，以实现按需供热。运行调节是确保供热系统安全、稳定和经济运行的关键环节。质调节是最常用的供热系统调节方式，是指保持供热系统的供水流量不变，而通过改变供水温度来保证供热需求的调节方式。
[0003]气候补偿技术是在我国应用最广泛的供热质调节方法，20世纪90年代就已经开始应用。气候补偿器是调节热源出力与用户端热量需求相互平衡的设备，该设备的基本工作原理是根据室外温度调节热源出力，从而将系统二次管网出口的供水温度控制在合理的范围内，以满足用户端的热量需求，实现热量的供需平衡。然而，实际应用中气候补偿器并不能恰好满足用户端的热量需求，过量供热现象依然存在。究其原因，主要在于气候补偿器是基于稳态传热的原理，对室外温度变化所产生的影响进行线性补偿。然而，由于建筑围护结构热惯性的作用，室外温度对室温的影响表现出衰减和延迟特性，也即室温随外温并非呈现出线性变化。缺乏对外温影响衰减和延迟特性的合理反映，会导致对室内温度的估计存在偏差，相应无法对外温变化做到合理的补偿。
[0004]因此，对供热系统供水温度的质调节，不应只对如外温当前时刻的变化进行补偿，还需考虑围护结构热惯性作用下外温影响的衰减和延迟特性，同时补偿当前时刻及之前历史时刻外温对当前时刻室温的影响，由此避免对室内温度不合理的估计，进而保证热源端热量供给与用户端热量需求的相一致，即实现热量的“供需平衡”。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：考虑建筑围护结构热惯性作用下外温影响的衰减和延迟特性，构建房间室温与当前时刻及之前历史时刻外温相互关系的数学模型，再应用建筑热环境模拟软件DeST计算获得房间全年的逐时室温，进一步与逐时外温构成统计样本数据组，进而应用多元线性回归的统计分析方法计算确定当前及之前历史时刻外温对应的加权系数，由此构建一套加权外温的分析确定方法。该方法以外温的加权形式反映出当前及之前历史时刻外温对当前室内温度环境的共同影响，体现出建筑围护结构热惯性作用下外温影响的衰减和延迟特性。为达到专利技术目的，本专利技术采用一种用于供热系统质调节的加权外温的确定方法，所述方法包含以下步骤：
[0006](1)房间室温的模拟计算
[0007]针对某建筑研究对象，考虑只有外温作用的情况，应用建筑热环境模拟软件DeST进行外温作用下房间室温全年的逐时模拟计算，并与逐时外温构成统计样本数据组，
[0008](2)室温随外温的变化分析
[0009]根据《建筑环境系统模拟分析方法
‑
DeST》中公式(2
‑
30)和(2
‑
35)，得到房间逐时室温与逐时外温的相互关系如下：
[0010]Δt(τ)＝∑
i
Δt
i
(τ)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1.1)
[0011][0012]式中，i为房间热特性和热反应系数的序号；λ
i
为房间热特性系数；是外温作用于房间的热反应系数；u
t
为外温，℃；Δt为房间室温，℃；Δt
i
为对应于各个特征系数的房间室温的分解分量，℃；τ为时间，h；Δτ为时间间隔，在此为1h；
[0013][0014]公式(1.2)表示出当前时刻室温分量与前一时刻室温分量、当前时刻和前一时刻外温的相互关系，以此类推，可得到前一时刻室温分量与之前两个时刻室温分量、前一时刻和之前两个时刻外温的相互关系，之前两个时刻室温分量与之前三个时刻室温分量、之前两个时刻和之前三个时刻外温的相互关系，
……
，以及之前n
‑
1时刻的室温分量与之前n时刻室温分量、之前n
‑
1时刻和之前n时刻外温的相互关系，具体如公式(2.1)～(2.n
‑
1)所示，
[0015][0016]将公式(2.1)～(2.n
‑
1)中各个时刻的室温分量依次顺序代入公式(1.2)，并进行合并同类项，得公式(3)，
[0017][0018]房间热特性系数λ
i
为小于0的常数，这使得n数量足够大时，将趋于0，当小于0.01时，认为去除公式(3)右侧的项仍可满足计算精度要求，这表示历史时刻距离当前时刻足够长时，可以忽略外温的历史状态对当前时刻室温的影响，进而公式(3)简化为房间室温的当前分量Δt
i
(τ)与各个时刻的外温u
t
(τ)，u
t
(τ
‑
Δτ)，u
t
(τ
‑
2Δτ)，
……
u
t
(τ
‑
(n
‑
1)Δτ)的线性关系，
[0019]再依据公式(1.1)，将与各个序号i对应的房间室温分量Δt
i
求和，最终得到当前时刻房间室温Δt(τ)与各个时刻外温u
t
(τ)，u
t
(τ
‑
Δτ)，u
t
(τ
‑
2Δτ)，
……
u
t
(τ
‑
(n
‑
1)Δτ)的线性关系，如公式(4)所示，
[0020]Δt(τ)＝c0u
t
(τ)+c1u
t
(τ
‑
Δτ)+c2u
t
(τ
‑
2Δτ)
……
+c
nn
‑‑1u
t
(τ
‑
(n
‑
1)Δτ)
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0021]式中，c0，c1，c2，
……
c
n
‑1定义为各个时刻外温对室温的贡献率，
[0022]采用建筑热环境模拟软件DeST，计算获得全年逐时室温及相对应的外温，进而根据公式(4)构造出室温与多个外温相互关系的多元线性方程组，对此，采用多元线性回归的统计分析方法，计算获得公式(4)中各个时刻外温对室温的贡献率c0，c1，c2，
……
c
n
‑1。
[0023](3)加权外温的提出及构造
[0024]公式(4)表明，当前时刻室温是当前及之前历史时刻外温共同影响的结果，这体现出建筑围护结构热惯性作用下，外温对室内温度环境影响的衰减和延迟特性，进一步，假设一个稳定的室外空气温度T
w
，则应用公式(4)可得该稳定外温T
w
作用下的房间室温为：Δr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于供热系统质调节的加权外扰的确定方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)房间室温的模拟计算针对某建筑研究对象，考虑只有外温作用的情况，应用建筑热环境模拟软件DeST进行外温作用下房间室温全年的逐时模拟计算，并与逐时外温构成统计样本数据组；(2)室温随外温的变化分析根据《建筑环境系统模拟分析方法—DeST》中公式(2
‑
30)和(2
‑
35)，得到房间逐时室温与逐时外温的相互关系如下：Δt(τ)＝∑
i
Δt
i
(τ)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1.1)式中，i为房间热特性和热反应系数的序号；λ
i
为房间热特性系数；是外温作用于房间的热反应系数；u
t
为外温，℃；Δt为房间室温，℃；Δt
i
为对应于各个特征系数的房间室温的分解分量，℃；τ为时间，h；Δτ为时间间隔，在此为1h；公式(1.2)表示出当前时刻室温分量与前一时刻室温分量、当前时刻和前一时刻外温的相互关系，以此类推，可得到前一时刻室温分量与之前两个时刻室温分量、前一时刻和之前两个时刻外温的相互关系，之前两个时刻室温分量与之前三个时刻室温分量、之前两个时刻和之前三个时刻外温的相互关系，
……
，以及之前n
‑
1时刻的室温分量与之前n时刻室温分量、之前n
‑
1时刻和之前n时刻外温的相互关系，具体如公式(2.1)～(2.n
‑
1)所示，1)所示，1)所示，1)所示，将公式(2.1)～(2.n
‑
1)中各个时刻的室温分量依次顺序代入公式(1.2)，并进行合并同类项，得公式(3)，房间热特性系数λ
i
为小于0的常数，当小于0.01时，公式(3)简化为房间室温的当前分量Δt
i
(τ)与各个时刻的外温u
t
(τ)，u
t
(τ
‑
Δτ)，u
t
(τ
‑
2Δτ)，
……
u
t
(τ
‑
(n
‑
1)Δτ)的线性关系；
再依据公式(1.1)，将与各个序号i对应的房间室温分量Δt
i
求和，最终得到当前时刻房间室温Δt(τ)与各个时刻外温u
t
(τ)，u
t
(τ
‑
Δτ)，u
t
(τ
‑
2Δτ)，
……
u
t
(τ
‑
(n
‑
1)Δτ)的线性关系，如公式(4)所示，Δt(τ)＝c0u
t
(τ)+c1u
t
(τ

【专利技术属性】
技术研发人员：简毅文，孙荣，徐国义，刘书伟，谷逊东，刘晶晶，朱文博，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：