一种基于负荷预测的地板辐射供暖用户供水温度设定方法技术

本发明专利技术涉及一种基于负荷预测的地板辐射供暖用户供水温度设定方法。目的是针对地板辐射供暖系统对流量及供水温度的调控响应时间较长的情况，设计出一种简易可行的基于实测数据的用户供水温度设定方法。该方法包括：安装监测设备并采集数据，得到房间室内空气温度，房间地板表面温度，房间流量，房间供水温度，房间回水温度；类比电阻电容理论，建立地板辐射供暖系统的RC模型；系统RC模型的参数的确定是模型构建的关键，根据实测数据进行计算；完成RC模型后，结合负荷预测技术，将设计室内温度和热负荷预测值作为输入项，计算预测时间内的地板表面温度；利用模型计算出所需的管内平均水温，结合测试数据中的温差计算供水温度。结合测试数据中的温差计算供水温度。结合测试数据中的温差计算供水温度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于负荷预测的地板辐射供暖用户供水温度设定方法


[0001]本专利技术涉及集中供热运行调节领域，具体为一种基于负荷预测的地板辐射供暖用户的供水温度设定方法。

技术介绍

[0002]目前对于供热系统用户侧的调节方式主要分为质调节和量调节，即控制供水温度和控制用户流量。量调节方法又可进一步分为启停调节、间歇调节和变流量调节。
[0003]其中启停调节指的是在保持供水温度及流量设定不变的情况下，通过对目标温度设定上下限来控制水泵或热力阀的开启或关闭。目标温度可以采用室内空气温度或地板表面温度，也可以采用按照权重比计算后的综合温度。但由于地板辐射供暖系统具有比较明显的蓄热能力，在开启或关闭后，目标温度的变化往往会在比较长的一段时间后才会做出响应。因此这种方法并不适用于地板辐射供暖系统。
[0004]间歇调节指的是在保持供水温度及流量设定不变的情况下，根据室外温度的不同改变每天的供暖小时数，利用供暖系统的热惰性保持室内空气温度稳定。供暖时间一般集中分配在晚上和凌晨，白天利用太阳辐射的作用及供暖系统本身的蓄热性能维持室温稳定，因此这种调节方式比较适合用于地板辐射供暖系统，但在室外温度较低的情况下，采用间歇供暖的方式容易造成室温的大幅波动。
[0005]变流量调节指的是对目标温度进行设定，利用PID运算(比例积分运算)的方法对用户流量进行调节。当目标温度与设定温度出现偏差时，根据偏差的比例大小对用户流量进行不同程度的调节。目标温度可以采用室内空气温度或地板表面温度，也可以采用按照权重比计算后的综合温度。但由于地板辐射供暖系统的蓄热性能，目标温度的变化往往滞后于调节行为，反而容易造成目标温度的偏高或偏低。
[0006]近年来，有人提出了采用预期控制的调节方法，预期控制即将系统的热延迟性考虑在内，在启停调节的基础上，估算此时改变开/闭热力阀后最终的峰/谷值温度，并将峰/谷值温度与设定的温度上/下限进行对比从而判断此时是否需要开/闭阀门。针对于地板辐射供暖用户，部分研究从地板表面温度的角度定量延迟效果。但由于室内空气温度除供热系统以外还会受到多种因素的干扰，例如室外温度，太阳辐射，室内人员、设备散热等等。因此仅从地板表面温度的角度去进行热延迟性的估算并不合理。同时由于各用户的房间体型系数，外围护结构面积存在较大的差异，通过建立具体模型的方法计算量太大难以实施。
[0007]基于此，本专利提出了一种基于实测数据和天气预报的简易RC计算模型，可以按照当天的天气状况及人员模式设定合理的供水温度。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是针对地板辐射供暖系统对于流量及供水温度的调控响应时间较长的情况，设计出一种简易可行的基于实测数据的用户供水温度设定方法，该方法有利于维持用户室内空气温度稳定，提高用户用热满意度。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案，其特征在于：包括以下步骤：
[0010]S1：安装监测设备并采集数据，得到房间室内空气温度，房间地板表面温度，房间流量，房间供水温度，房间回水温度。
[0011]S2：设计房间传热模型。考虑到地板辐射供暖系统延迟性高的问题，类比电阻电容理论，建立采用地板辐射供暖系统的房间RC模型。
[0012]S3：确定房间传热模型参数。房间RC模型的参数(R值、C值)的确定是完成模型构建的关键，参数的确定需要根据实测数据进行计算。
[0013]S4：预测地板表面温度。完成房间RC模型的构建后，结合负荷预测技术，将设计室内温度和未来一段时间内的热负荷预测值作为输入项，利用RC模型计算出所需地板表面温度在预测时间内的温度曲线。
[0014]S5：计算房间供水温度。根据RC模型和预测时间内所需的地板表面温度，可以利用所建模型计算出地板辐射供暖系统所需的管内平均水温，由于供回水温度的温差基本上取决于流量，因此供水温度可以根据测试数据中的温差进行计算。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，第一步装监测设备并采集数据具体为，采集房间室内空气温度，房间地板表面温度，房间流量，房间供水温度，房间回水温度，所有数据均需按照时间序列记录，数据需包含调节后48小时的数据记录，调节次数一般为3～5次。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，第二步设计房间传热模型具体为，考虑到地板辐射供暖系统延迟性高的问题，房间传热模型的关键点在于能够反映出地板辐射供暖系统的热延迟过程。根据RC模型基本原理，将电势类比为温度，电流类比为热流，电阻类比为热阻，电容类比为热容，根据管内流体
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管壁
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地板
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室内空气以及家具的热传递过程确定模型所需参数。该模型的参数包括管内到地板表面之间的热阻中随流量变化的部分R1、管内到地板表面之间的热阻中不随流量变化的部分R2、反映地板辐射供暖系统延迟性的热容C1。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，第三步确定房间传热模型参数具体为，R1管壁和管内流体之间的对流换热系数呈负相关关系；R2与R1共同构成了地板辐射供暖系统的总热阻，由于该部分热阻值不变，因此可以通过稳态工况(即C1支路热流为0时的工况)下的总热阻及R1值对R2进行计算；C1根据测试数据中从调节动作到T1达到稳态所需时间确定。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，第四步预测地板表面温度具体为，基于构建的房间传热RC模型，结合负荷预测技术得到的房间负荷预测值，将设计室内温度和未来一段时间内的热负荷作为输入项，计算出预测时间内所需地板表面温度曲线。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，第五步计算房间供水温度具体为，同样基于构建的房间传热RC模型，将预测时间内所需地板表面温度作为输入项，计算出地板辐射供暖系统中管内平均水温，由于供回水温度的温差基本上取决于流量，因此供水温度可以根据测试数据中的温差和管内平均水温进行计算确定。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021](1)本专利提出的计算方法是基于用户测试数据而得出的RC模型，从使用的角度来说，由于数据本身即具有了用户地板辐射供暖系统的一些设置所带来的数据特点，因此本方法不需要用户输入任何房间本身的尺寸，材质等具体信息，对于初始设置的要求较低。且可以在用户使用的过程中利用运行数据进一步校准模型中的参数，因此具有一定的学习功能。
[0022](2)本专利的提出的RC模型具有参数简单，计算量小的特点，在未来一段时间的负荷已知的前提下可以迅速得出所需要的供水温度。
附图说明
[0023]图1，本专利技术的流程示意图；
[0024]图2，基础RC电路示意图；
[0025]图3，地板辐射供暖系统RC模型示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于负荷预测的地板辐射供暖用户供水温度设定方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：安装监测设备并采集数据，得到房间室内空气温度，房间地板表面温度，房间流量，房间供水温度，房间回水温度。S2：设计房间传热模型。考虑到地板辐射供暖系统延迟性高的问题，类比电阻电容理论，建立采用地板辐射供暖系统的房间RC模型。S3：确定房间传热模型参数。房间RC模型的参数(R值、C值)的确定是完成模型构建的关键，参数的确定需要根据实测数据进行计算。S4：预测地板表面温度。完成房间RC模型的构建后，结合负荷预测，将设计室内温度和未来一段时间内的热负荷预测值作为输入项，利用RC模型计算出所需地板表面温度在预测时间内的温度曲线。S5：计算房间供水温度。根据RC模型和预测时间内所需的地板表面温度，可以利用所建模型计算出地板辐射供暖系统所需的管内平均水温，由于供回水温度的温差基本上取决于流量，因此供水温度可以根据测试数据中的温差进行计算。2.根据权利要求1所述的一种基于负荷预测的地板辐射供暖用户供水温度设定方法，其特征在于：第一步安装监测设备并采集数据具体为：对需求进行分析，确定所需的监测参数，通过现有监测设备及新增的监测设备进行监测，采集得到实测数据。所需数据包括：采集房间室内空气温度，房间地板表面温度，房间流量，房间供水温度，房间回水温度。所有数据均需按照时间序列记录，数据需包含调节后48小时的数据记录，调节次数一般为3～5次。3.根据权利要求1所述的一种基于负荷预测的地板辐射供暖用户供水温度设定方法，其特征在于：第二步设计房间传热模型的确定具体为：考虑到地板辐射供暖系统延迟性高的问题，房间传热模型的关键点在于能够反映出地...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌继红，张晨，郭子兴，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：