【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能源利用的工程领域，具体涉及一种基于加权扰量的供暖系统供水温度的调节方法。
技术介绍
1、建筑围护结构保温性能的增强起到了降低建筑实际需热量的作用。然而，若供暖系统在运行调节上没有做到与建筑实际需热的相互匹配，则会出现系统“过量供热”的现象。供暖运行的实际数据表明供暖系统过量供热的现象广泛存在，多数建筑的房间室温明显高于供暖设计室温，部分房间室温甚至高达25℃以上。对此，住户往往通过开窗通风来降低室温，导致了非常不必要的能源浪费。因此，优化供暖系统的运行调节方式，最大限度保证热量的供需匹配成为供暖系统节能的关键问题。
2、质调节是实现热量供需匹配的常规手段，在国内外供暖系统的运行调节中得到广泛应用。其基本原理是根据室外温度的变化调节供暖系统二次管网出口的供水温度，并将其控制在合理的范围内，以满足末端用户的需求，实现热量的供需平衡。然而，不可回避的事实是多数供暖系统的质调节并没有达到理想的效果，“过量供热”的现象并未得到很好消除。究其原因，主要在于目前所采用的质调节模式未将室人员、灯光及设备的散热以及邻室传热、室内外通风换气这些热扰量纳入其中；更重要地，该调节模式没有体现出建筑围护结构热惯性作用下各个热扰量(包括外温、室内散热、邻室传热、太阳辐射、室内外通风换气以及以供水温度和供水流量表征的供暖热扰)对房间室温影响的动态特性。对室内温度环境动态变化特性描述的缺失是质调节模式不合理、进而导致过量供热的关键。
3、由于建筑围护结构热惯性的作用，室内外各个热扰量对室温的影响呈现出衰减和延迟特性，即室
4、也有研究基于建筑可视为线性热力系统的基本观点，尝试将室外气象条件以及室内人员、灯光及设备的散热对室温的影响与供暖热扰对室温的影响建立起相互关联，在保证热量“供需平衡”的前提下，来分析确定供暖系统供水温度。然而，这些研究在分析描述的过程中，并没有对各个热扰量引入其加权形式，也正因此，在分析刻画室外气象条件以及室内散热作用下的房间基础室温随外温、以及供暖系统作用下的房间供暖温升随供水温度的变化特性时，这些研究通过线性回归的统计方法对外温和供水温度影响特性的分析，会缺失对热扰量与室温两者关联在物理意义上的严格描述。这样，由此所建立的供暖系统供水温度调节方法无法做到对外温变化的很好适应，进而无法保证热量的“供需平衡”。
5、因此，对供暖系统供水温度的调节，需借助于各个热扰量的加权形式，以此来严格刻画各个热扰量与其对室温影响状况两者之间的相互关联，同时基于建筑作为热力系统的线性特性，通过各个热扰量对室温影响的相互关系，构建起能够很好适应建筑热量需求的供暖系统质调节模式，以最大限度保证热源端热量供给与用户端热量需求的相互一致。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对供暖系统的常规质调节模式仅着眼于室外温度，同时忽略建筑热惯性作用下各个热扰量历史状态对室温影响所引发的问题，提出了一种基于加权扰量的供暖系统供水温度的调节方法，意图将包括外温、太阳辐射、室内散热、邻室传热、室内外通风换气以及供暖热扰在内的各个热扰量当前及其历史状态对房间室温的影响同时纳入供暖系统的质调节模式中，最终确保供暖系统供热量能够很好适应建筑需热量的变化，实现能源的有效利用。
2、为达到专利技术目的，本专利技术采用一种基于加权扰量的供暖系统供水温度的调节方法。该方法以室外温度的加权形式反映出当前及之前历史时刻各个室内外热扰量(外温、太阳辐射、室内散热、邻室传热、室内外通风换气)对当前时刻房间室温的影响，进而以供暖系统供水温度的加权形式反映出当前及之前历史时刻供暖热扰对当前时刻房间室温的影响，并基于建筑作为热力系统的线性特性，通过各个热扰量对室温影响的相互关系，构建出一套基于加权扰量的供暖系统供水温度的调节方法。所述方法包含以下步骤：
3、(1)房间室温的分解
4、根据《建筑环境系统模拟分析方法-dest》中公式(2-27)，得到房间室温与各个热扰相互之间的定量关系如下：
5、
6、式中，t为房间室温，℃；uk为各个热扰量，包括外温、太阳辐射、室内散热、邻室传热、室内外通风换气以及供暖系统的供暖热扰等；λi作用于为表征房间热特性的系数；为热扰uk作用于建筑房间所产生的响应系数；i表示特性系数的个数；k表示扰量的个数；τ表示时间；ξ表示时间的积分变量。
7、房间的建筑形式和围护结构的热工性能在通常的热湿环境下是不变的。于是，房间热特性系数以及各个扰量作用于建筑房间所产生的响应系数相应也是不变的，与热扰的数值大小及变化情况无关。由此，对公式(1)进行转换，得到：
8、
9、式中，t为房间室温，℃；tout为外温，℃；ukt为除去室内外通风换气的其他各个热扰量；q为室内外通风换气量，m3/h；ρ为空气密度，kg/m3；cp为空气比热容，j/(kg·℃)；为室内外通风换气扰量作用于建筑房间的响应系数。
10、冬季供暖期房间室内外通风换气相对较小，其对室内温度环境的影响也相应较小。在此情况下，外温、太阳辐射、室内散热、邻室传热、室内外通风换气以及供暖热扰等各个热扰量对房间室温的总影响可认为是单个热扰量对房间室温影响的代数和，即可将建筑视为线性热力系统。上述各个热扰量中，作为外扰的外温和太阳辐射、作为内扰的人员、灯光及设备的散热以及室内外通风换气和邻室热扰共同决定了房间的基础室温状况，而以供暖系统供水温度和供水流量所表征的供暖热扰则决定了房间供暖室温相对于基础室温的提升幅度，称之为房间供暖温升。对此，房间供暖室温可表示如下：
11、tg＝tb+tup (3)
12、式中，tg为房间供暖室温，℃；tb为各个内外扰以及室内外通风换气和邻室热扰共同作用下的房间基础室温，℃；tup为供暖热扰作用下的房间供暖温升，℃。
13、(2)加权外温及其影响的分析确定
14、冬季供暖时居住建筑房间室内外的通风换气相对较小；此外，北向房间接受的太阳辐射也非常小；再有，鉴于围护结构热惯性作用下热扰对室温影响的衰减和延迟特性，从日平均的角度近似认为室内散热和邻室传热对房间室温的影响保持不变，也即这几类热扰量对室温的贡献可看作常量。鉴于此，再依据公式(2)，统计得到房间日平均基础室温与日平均外温的数学关系如下：
15、tb(τ)＝c0utw(τ)+c1utw(τ-δτ)+c2utw(τ-2δτ)…+cn本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于加权扰量的供暖系统供水温度的调节方法，其特征在于：该方法具体包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于加权扰量的供暖系统供水温度的调节方法，其特征在于，步骤(1)中，对室内温度组成特性的分析过程为：房间受到的热扰量包括室外热扰、室内热扰、供暖热扰以及室内外通风换气和邻室传热；室外热扰、室内热扰、室内外通风换气和邻室传热共同决定房间的基础室温状况，供暖热扰决定房间供暖室温相对于基础室温的提升幅度，即供暖温升；房间供暖过程中，建筑形式和围护结构的热工性能参数为不变因素；室外热扰、室内热扰、供暖热扰以及室内外通风换气、邻室传热各个热扰量对房间室温的总影响为单个热扰量对房间室温影响的代数和，即将建筑视为线性热力系统；使用公式(1)来表示房间供暖室温：
3.根据权利要求2所述的一种基于加权扰量的供暖系统供水温度的调节方法，其特征在于，步骤(2)中，将室外温度视为导致房间基础室温波动的唯一扰动因素，考虑热扰对房间室温影响的衰减和延迟特性，统计得到房间日平均基础室温与日平均外温的数学关系如公式(2)：
4.根据权利要求3所述的一种基于加权扰
5.根据权利要求4所述的一种基于加权扰量的供暖系统供水温度的调节方法，其特征在于，步骤(4)中，根据日平均基础室温与日平均加权外温，以及日平均供暖温升与日平均加权供水温度的相互关系，基于建筑房间作为热力系统的线性特性，结合式(1)、式(4)和式(7)，得到房间的日平均供暖室温如公式(8)：
...【技术特征摘要】
1.一种基于加权扰量的供暖系统供水温度的调节方法，其特征在于：该方法具体包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于加权扰量的供暖系统供水温度的调节方法，其特征在于，步骤(1)中，对室内温度组成特性的分析过程为：房间受到的热扰量包括室外热扰、室内热扰、供暖热扰以及室内外通风换气和邻室传热；室外热扰、室内热扰、室内外通风换气和邻室传热共同决定房间的基础室温状况，供暖热扰决定房间供暖室温相对于基础室温的提升幅度，即供暖温升；房间供暖过程中，建筑形式和围护结构的热工性能参数为不变因素；室外热扰、室内热扰、供暖热扰以及室内外通风换气、邻室传热各个热扰量对房间室温的总影响为单个热扰量对房间室温影响的代数和，即将建筑视为线性热力系统；使用公式(1)来表示房间供暖室温：
3.根据权利要求2所述的一种基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：简毅文，宋子赢，刘胜杰，孙荣，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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