面向农村地区碳减排的空气源热泵采暖方案优化配置方法技术

本发明专利技术涉及一种面向农村地区碳减排的空气源热泵采暖方案优化配置方法，所述方法包括如下步骤：计算研究区域在采用燃煤采暖方式下的年二氧化碳排放量；获取多种末端采暖方案；分别计算研究区域的每种末端采暖方案的年二氧化碳排放量；根据在采用燃煤采暖方式下的年二氧化碳排放量和每种末端采暖方案的年二氧化碳排放量，计算每种末端采暖方案的碳减排效率；选取碳减排效率最大的末端采暖方案作为最优的末端采暖方案。本发明专利技术通过定量分析对不同末端采暖方案进行优选，实现对多末端的取暖系统的整体优化配置。统的整体优化配置。统的整体优化配置。

【技术实现步骤摘要】
面向农村地区碳减排的空气源热泵采暖方案优化配置方法


[0001]本专利技术涉及供暖改造
，特别是涉及一种面向农村地区碳减排的空气源热泵采暖方案优化配置方法。

技术介绍

[0002]空气源热泵因其高效率低电耗的特性被广泛使用于居民采暖领域，在离城市集中热源较远的新建项目和农村供暖改造项目中得到了广泛应用。空气源热泵以电能驱动，可将不能直接利用的低品位能转换为可利用的热能。
[0003]现有的空气源热泵替代燃煤取暖的减碳分析中通常只考虑到单一末端采暖方案下热泵替代燃煤采暖，该方式不适用于对多末端的取暖系统的整体优化配置。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种面向农村地区碳减排的空气源热泵采暖方案优化配置方法，以通过定量分析对不同末端采暖方案进行优选，实现对多末端的取暖系统的整体优化配置。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种面向农村地区碳减排的空气源热泵采暖方案优化配置方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]计算研究区域在采用燃煤采暖方式下的年二氧化碳排放量；
[0008]获取多种末端采暖方案；所述末端采暖方案为对每个预设末端采用空气源热泵采暖的方式代替燃煤采暖的方式及每个所述预设末端的空气源热泵采暖的末端采暖形式，所述末端采暖形式包括地板辐射、风机盘管和散热器；预设末端为研究区域内的采暖系统的末端；
[0009]分别计算研究区域的每种末端采暖方案的年二氧化碳排放量；
[0010]根据在采用燃煤采暖方式下的年二氧化碳排放量和每种末端采暖方案的年二氧化碳排放量，计算每种末端采暖方案的碳减排效率；
[0011]选取碳减排效率最大的末端采暖方案作为最优的末端采暖方案。
[0012]可选的，所述计算研究区域在采用燃煤采暖方式下的年二氧化碳排放量，具体包括：
[0013]利用如下公式计算研究区域在采用燃煤采暖方式下的年用煤量；
[0014][0015]其中，M为研究区域在采用燃煤采暖方式下的年用煤量，H
coal
为单位煤的热量，η
coal
为燃煤采暖的热效率，Δt为每个时间段的时长，为研究区域在第i个采暖日的第j个时间段的室外环境温度为T
ij
时的采暖热负荷，R为年采暖天数；
[0016]根据研究区域在采用燃煤采暖方式下的年用煤量，利用如下公式计算研究区域在采用燃煤采暖方式下的年二氧化碳排放量；
[0017]Y
coal
＝M
×
μ
coal
；
[0018]其中，Y
coal
为研究区域在采用燃煤采暖方式下的年二氧化碳排放量，μ
coal
为煤的二氧化碳排放因子。
[0019]可选的，所述分别计算研究区域的每种末端采暖方案的年二氧化碳排放量，具体包括：
[0020]计算第k种末端采暖方案对应敷设设备的生产安装的年二氧化碳排放量；k＝1，2，...，N；N为末端采暖方案的数量；
[0021]计算研究区域在采用第k种末端采暖方案后用电所产生的年二氧化碳排放量；
[0022]计算第k种末端采暖方案对应敷设设备的生产安装的年二氧化碳排放量与在采用第k种末端采暖方案后用电所产生的年二氧化碳排放量之和，作为第k种末端采暖方案的年二氧化碳排放量。
[0023]可选的，所述计算第k种末端采暖方案对应敷设设备的生产安装的年二氧化碳排放量，具体包括：
[0024]利用如下公式计算第k种末端采暖方案对应敷设设备的生产安装的年二氧化碳排放量；
[0025][0026]其中，为第k种末端采暖方案对应敷设设备的生产安装的年二氧化碳排放量，y
end,k
为第k种末端采暖方案对应敷设设备单位面积的生产安装的二氧化碳排放量，Z为使用年限，A为研究区域的采暖面积。
[0027]可选的，所述计算研究区域在采用第k种末端采暖方案后用电所产生的年二氧化碳排放量，具体包括：
[0028]利用如下公式计算研究区域在采用第k种末端采暖方案后的每个采暖日的每个时间段的空气源热泵的制热量与输入功率；
[0029][0030][0031]其中，Q
ij
和P
ij
分别为第i个采暖日的第j个时间段的室外环境温度为T
ij
时的空气源热泵的制热量和输入功率；a
1Q
、b
1Q
、c
1Q
、a
1P
、b
1P
和c
1P
均为末端采暖形式为地板辐射时的系数；a
2Q
、b
2Q
、c
2Q
、a
2P
、b
2P
和c
2P
均为末端采暖形式为风机盘管时的系数；a
3Q
、b
3Q
、c
3Q
、a
3P
、b
3P
和c
3P
均为末端采暖形式为散热器时的系数；
[0032]根据每个采暖日的每个时间段的空气源热泵的制热量，利用如下公式计算采用第k种末端采暖方案后空气源热泵在每个采暖日的每个时间段的用电量；
[0033][0034]其中，E
ij
为空气源热泵在第i个采暖日的第j个时间段的用电量，Δt为每个时间段的时长，α为空气源热泵的启停能量损耗系数，为研究区域在第i个采暖日的第j个时间段的室外环境温度为T
ij
时的采暖热负荷，η
aux
为辅助电加热的热效率；
[0035]根据空气源热泵在每个采暖日的每个时间段的用电量，利用如下公式计算研究区域在采用第k种末端采暖方案后的年采暖用电量；
[0036][0037]其中，E
k
为研究区域在采用第k种末端采暖方案后的年采暖用电量，R为年采暖天数；
[0038]根据研究区域在采用第k种末端采暖方案后的年采暖用电量，利用如下公式计算研究区域在采用第k种末端采暖方案后用电所产生的年二氧化碳排放量；
[0039]Y
elc,k
＝E
k
×
μ
grid
；
[0040]其中，Y
elc,k
为研究区域在采用第k种末端采暖方案后用电所产生的年二氧化碳排放量，μ
grid
为电网二氧化碳排放因子。
[0041]可选的，根据在采用燃煤采暖方式下的年二氧化碳排放量和每种末端采暖方案的年二氧化碳排放量，计算每种末端采暖方案的碳减排效率的公式为：
[0042]δ
k
＝Y
coal
‑
Y
k
；
[0043]其中，δ
k
为第k种末端采暖方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向农村地区碳减排的空气源热泵采暖方案优化配置方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：计算研究区域在采用燃煤采暖方式下的年二氧化碳排放量；获取多种末端采暖方案；所述末端采暖方案为对每个预设末端采用空气源热泵采暖的方式代替燃煤采暖的方式及每个所述预设末端的空气源热泵采暖的末端采暖形式，所述末端采暖形式包括地板辐射、风机盘管和散热器；预设末端为研究区域内的采暖系统的末端；分别计算研究区域的每种末端采暖方案的年二氧化碳排放量；根据在采用燃煤采暖方式下的年二氧化碳排放量和每种末端采暖方案的年二氧化碳排放量，计算每种末端采暖方案的碳减排效率；选取碳减排效率最大的末端采暖方案作为最优的末端采暖方案。2.根据权利要求1所述的面向农村地区碳减排的空气源热泵采暖方案优化配置方法，其特征在于，所述计算研究区域在采用燃煤采暖方式下的年二氧化碳排放量，具体包括：利用如下公式计算研究区域在采用燃煤采暖方式下的年用煤量；其中，M为研究区域在采用燃煤采暖方式下的年用煤量，H
coal
为单位煤的热量，η
coal
为燃煤采暖的热效率，Δt为每个时间段的时长，为研究区域在第i个采暖日的第j个时间段的室外环境温度为T
ij
时的采暖热负荷，R为年采暖天数；根据研究区域在采用燃煤采暖方式下的年用煤量，利用如下公式计算研究区域在采用燃煤采暖方式下的年二氧化碳排放量；Y
coal
＝M
×
μ
coal
；其中，Y
coal
为研究区域在采用燃煤采暖方式下的年二氧化碳排放量，μ
coal
为煤的二氧化碳排放因子。3.根据权利要求1所述的面向农村地区碳减排的空气源热泵采暖方案优化配置方法，其特征在于，所述分别计算研究区域的每种末端采暖方案的年二氧化碳排放量，具体包括：计算第k种末端采暖方案对应敷设设备的生产安装的年二氧化碳排放量；k＝1，2，...，N；N为末端采暖方案的数量；计算研究区域在采用第k种末端采暖方案后用电所产生的年二氧化碳排放量；计算第k种末端采暖方案对应敷设设备的生产安装的年二氧化碳排放量与在采用第k种末端采暖方案后用电所产生的年二氧化碳排放量之和，作为第k种末端采暖方案的年二氧化碳排放量。4.根据权利要求3所述的面向农村地区碳减排的空气源热泵采暖方案优化配置方法，其特征在于，所述计算第k种末端采暖方案对应敷设设备的生产安装的年二氧化碳排放量，具体包括：利用如下公式计算第k种末端采暖方案对应敷设设备的生产安装的年二氧化碳排放量；
其中，为第k种末端采暖方案对应敷设设备的生产安装的年二氧化碳排放量，y
end,k
为第k种末端采暖方案对应敷设设备单位面积的生产安装的二氧化碳排放量，Z为使用年限，A为研究区域的采暖面积。5.根据权利要求3所述的面向农村地区碳减排的空气源热泵采暖方案优化配置方法，其特征在于，所述计算研究区域在采用第k种末端采暖方案后用电所产生的年二氧化碳排放量，具体包括：利用如下公式计算研究区域在采用第k种末端采暖方案后的每个采暖日的每个时间段的空气源热泵的制热量与输入功率；的空气源热泵的制热量与输入功率；其中，Q
ij
和P
ij
分别为第i个采暖日的第j个时间段的室外环境温度为T
ij
时的空气源热泵的制热量和输入功率；a
1Q
、b
1Q
、c
1Q
、a
1P
、b
1P
和c
1P
均为末端采暖形式为地板辐射时的系数；a
2Q
、b
2Q
、c
2Q
、a
2P

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，田春筝，伊特格乐，夏世威，祖文静，林俐，杨钦臣，李慧璇，
申请(专利权)人：国家电网有限公司华北电力大学，
类型：发明
国别省市：