一种考虑负荷与系统性能随机性的地表水源热泵系统能耗预测方法技术方案

本发明专利技术提供一种考虑负荷与系统性能随机性的地表水源热泵系统能耗预测方法，包括如下步骤：(1)收集地表水源热泵系统能耗预测所需数据资料；(2)归类分析影响地表水源热泵系统能耗预测的不确定性因素，确定各个不确定性参数的概率密度函数；(3)利用抽样法取样，产生所有不确定性参数样本；(4)建立建筑物理模型与地表水源热泵系统模拟平台；(5)基于Monte Carlo法，将样本集输入建筑物理模型，获取建筑全年逐时冷热负荷集；(6)将负荷集与系统不确定性参数样本输入地表水源热泵系统模拟平台，预测地表水源热泵系统能耗分布。本发明专利技术全面考虑地表水源热泵系统能耗计算过程中的不确定性因素预测地表水源热泵系统能耗，提高预测的可靠性，为地表水源热泵系统性能评估和设计优化等提供技术支持。化等提供技术支持。化等提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑负荷与系统性能随机性的地表水源热泵系统能耗预测方法


[0001]本专利技术涉及建筑环境与暖通空调
，具体是一种考虑负荷与系统性能随机性的地表水源热泵系统能耗预测方法。

技术介绍

[0002]地表水源热泵系统因其利用低品位能源的特点，一直以来广受关注，大量研究者针对其可行性分析、性能评估、设计/运行优化进行了探究。对空调系统能耗进行准确预测是系统性能评估、运行优化的基础，然而在预测过程中存在着大量不确定性因素，直接影响系统能耗预测结果，若忽略不确定性影响，系统性能预测将严重偏离真实值，进而导致评估不当、决策不合理甚至错误。
[0003]在地表水源热泵系统能耗预测中不确定性参数包括负荷侧不确定性参数与系统侧不确定性参数。前者主要包括气象参数、建筑热物性参数、室内状态参数等一系列通过影响建筑负荷进而影响系统性能表现的不确定性参数，后者则主要包括机组性能参数、水泵效率、水源水温等，表现为直接影响系统性能表现。
[0004]现有研究多基于某一场景下的确定性研究，忽略水源热泵系统中的不确定性因素。有学者基于典型气象年预测利用黄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑建筑负荷与系统性能不确定性的地表水源热泵系统能耗预测方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)收集地表水源热泵系统能耗预测所需数据资料，所述数据资料包括气象数据、建筑设计数据、地表水源热泵系统数据以及地表水文资料；(2)分析地表水源热泵系统能耗预测过程中的不确定性来源，分为负荷侧不确定性和系统侧不确定性，分析各不确定性参数属性，选择合适的分布进行量化并确定概率密度函数；(3)基于步骤(2)确定的概率密度函数，采用抽样法取样，产生步骤(2)中所有不确定性参数样本；(4)根据步骤(1)中收集的数据资料，搭建建筑物理模型与地表水源热泵系统模拟平台；(5)将步骤(3)中影响建筑负荷预测结果的不确定性参数样本导入步骤(4)所建立的建筑物理模型中，基于Monte Carlo量化方法，计算建筑全年逐时冷热负荷，获得负荷样本集；(6)将步骤(5)产生的负荷样本与步骤(3)中系统侧不确定性参数样本输入到地表水源热泵系统模拟平台，根据地表水源热泵系统能耗模型预测地表水源热泵系统全年能耗。2.如权利要求1所述的一种考虑建筑负荷与系统性能不确定性的地表水源热泵系统能耗预测方法，其特征在于：所述气象数据包括当地典型气象年和历史空气干球温度、湿球温度、太阳辐射；所述建筑设计数据包括建筑面积、楼层数、建筑功能、建筑布局、窗墙比、墙体与窗户材料、室内人员与设备密度参数；所述地表水源热泵系统数据包括机组性能参数、水泵效率；所述地表水文资料包括不同深度全年水温数据。3.如权利要求1所述的一种考虑建筑负荷与系统性能不确定性的地表水源热泵系统能耗预测方法，其特征在于，步骤(2)中，所述不确定性参数具体包括室外气象参数、围护结构物性参数、室内热扰、通风量及渗透风量、室内空气状态参数和系统设备性能参数，其中室外气象参数包括室外空气干球温度、室外空气相对湿度、太阳辐射，围护结构物性参数包括屋面U值、外墙U值、窗户U值与窗户太阳得热系数，室内热扰包括人员密度、灯光密度、设备密度，室内空气状态参数包括夏季室内温度设计值、夏季室内相对湿度设计值、夏季室内相对湿度设计值、冬季室内相对湿度设计值，系统设备性能参数包括水泵效率、机组效率。4.如权利要求3所述的一种考虑建筑负荷与系统性能不确定性的地表水源热泵系统能耗预测方法，其特征在于，步骤(2)中分析各不确定性参数属性，选择合适的分布进行量化并确定概率密度函数具体为：将室外空气干球温度、室外空气湿球温度、太阳辐射、夏季室内温度设计值、夏季室内相对湿度设计值、冬季室内温度设计值、冬季室内相对湿度设计值、建筑朝向、热泵机组夏季额定制冷系数和热泵机组冬季额定制热系数指定为服从正态分布并给定概率密度函数，将室内人员密度、灯光密度、设备密度、通风量、水泵效率指定为服从三角分布并给定概率密度函数，将渗透风量、屋面U值、外墙U值、窗户U值与窗户太阳能得热系数指定为服从均匀分布并给定概率密度函数。5.如权利要求1所述的一种考虑建筑负荷与系统性能不确定性的地表水源热泵系统能耗预测方法，其特征在于，步骤(3)中的抽样法包括简单随机抽样、系统随机抽样、分层抽样以及拉丁超立方抽样。6.如权利要求1所述的一种考虑建筑负荷与系统性能不确定性的地表水源热泵系统能
耗预测方法，其特征在于，步骤(4)中，建立的建筑物理模型所用软件平台包括TRNSYS、EnergyPlus、Openstudio、DOE
‑
2或DesT，搭建地表水源热泵系统模拟平台的软件包括TRNSYS、MATLAB或Dymola。7.如权利要求1所述的一种考虑建筑负荷与系统性能不确定性的地表水源热泵系统能耗预测方法，其特征在于，所述建筑物理模型用于建筑冷热负荷计算，其中热负荷采用稳态传热计算，依据公式(1)～(5)，冷负荷计算采用冷负荷系数法，依据公式(6)～(14)：Q
h
＝Q1+Q2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)Q
j
＝αUF(t
n
‑
t
wn
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)Q1＝Q
j
(1+β
ch
+β
f
+β
l
+β
m
)(1+β
g
)(1+β
jx
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)Q2＝0.278C
p
Lρ
wn
(t
n
‑
t
wn
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，Q
h
为建筑热负荷，W；Q1、Q2分别为围护结构耗热量与冷风渗透耗热量，W；Q
j
为围护结构基本耗热量，W；F为围护结构面积，m2；...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑景文，凌在汛，崔一铂，周忠涛，蔡万里，郭雨，康逸群，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：