專利名稱：一種基于模型的熱泵供暖多目標(biāo)優(yōu)化控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于優(yōu)化控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及熱泵空調(diào)供暖系統(tǒng)的建模與動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)優(yōu)化控制，尤其涉及一種基于模型的空氣源熱泵地暖的多目標(biāo)優(yōu)化控制方法。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高，家用地暖的需求越來越大，而由于家用地暖需要較多的能耗，因此如何降低能耗并保持一定的舒適性十分重要。隨著能源的短缺、國(guó)家節(jié)能減排政策的落實(shí)，開發(fā)和利用可再生能源是節(jié)能降耗的重要途徑?？諝庠礋岜每照{(diào)可以從空氣中吸收熱量，利用一份的電能生產(chǎn)出多份的熱量而得到越來越多的應(yīng)用。將空氣源熱泵應(yīng)用于地暖領(lǐng)域，不僅有利于實(shí)現(xiàn)用戶的節(jié)能減排，而且運(yùn)行成本更低，是一種非常有前景的地暖方法?？諝庠礋岜美谜羝麎嚎s式制冷原理，制冷工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)溫度低于外界環(huán)境空氣溫度，其蒸發(fā)器從空氣中吸收熱量，經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮，高溫工質(zhì)進(jìn)入冷凝器，在冷凝器中將熱量傳遞給外界循環(huán)水。循環(huán)水通過地?zé)峁艿缹崃總鬟f給地板，進(jìn)而傳遞給室內(nèi)空氣，使得室內(nèi)空氣保持在比較舒適的溫度?？諝庠礋岜眉夹g(shù)制取熱水，運(yùn)行效率高，機(jī)組的能效比COP在標(biāo)準(zhǔn)工況(室外干球溫度20 V，濕球溫度15 °C，初始水溫15 °C，終止水溫55 °C )時(shí)可達(dá)3.0以上。即使在冬季日平均氣 溫下，空氣源熱泵機(jī)組的能效比COP也可以達(dá)到2. O左右，而隨室外氣溫的升高制熱效率也更高。另外用空氣源熱泵空調(diào)技術(shù)制取熱水不受天氣的影響，可利用電價(jià)變化在電價(jià)比較低的時(shí)候制取熱水，大大降低運(yùn)行成本。由于空氣源熱泵的性能參數(shù)-能效比與環(huán)境溫度和水循環(huán)的進(jìn)出口溫度有關(guān)，因此在不同的環(huán)境溫度和不同房間溫度要求下，空氣源熱泵的能耗不同。由于在一天內(nèi)電力消耗價(jià)格不同，因此在不同的時(shí)間空氣源熱泵運(yùn)行電費(fèi)不同?？紤]到環(huán)境溫度變化和對(duì)房間舒適要求的不同，且整個(gè)空氣源熱泵地暖系統(tǒng)在運(yùn)行過程中處于動(dòng)態(tài)過程，對(duì)其進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化控制具有非常重要的意義。而一般的空氣源熱泵地暖系統(tǒng)，不能根據(jù)環(huán)境溫度和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，一般不會(huì)考慮根據(jù)電價(jià)變化改變運(yùn)行策略，在定負(fù)荷下存在地暖溫度控制不好，舒適度不夠的問題。本發(fā)明專門針對(duì)以上不足，提出一種基于動(dòng)態(tài)模型的空氣源熱泵地暖多目標(biāo)優(yōu)化控制方法。該方法考慮到運(yùn)行節(jié)能降費(fèi)與舒適性的需要，計(jì)算出不同環(huán)境溫度、不同電價(jià)等條件下空氣源熱泵的運(yùn)行策略，實(shí)時(shí)地調(diào)整空氣源熱泵運(yùn)行頻率，使得系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于模型的空氣源熱泵空調(diào)地暖的多目標(biāo)優(yōu)化控制方法。該方法首先建立了空氣源熱泵地暖溫度的動(dòng)態(tài)變化模型，在此基礎(chǔ)上通過建立空氣源熱泵能耗模型和設(shè)立以溫度控制和節(jié)能綜合目標(biāo)函數(shù)，得到了總的多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型。采用多點(diǎn)打祀法(multishooting method)將動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型離散為非線性規(guī)劃的代數(shù)方程，然后通過SQP求解技術(shù)獲得最佳的空氣源熱泵輸出功率。根據(jù)空氣源熱泵輸出功率與頻率的關(guān)系，確定不同時(shí)刻的最佳空氣源熱泵壓縮機(jī)頻率，然后采用預(yù)測(cè)控制技術(shù)將空氣源熱泵壓縮機(jī)頻率控制在最佳值。本發(fā)明包括以下步驟
步驟(1).建立空氣源熱泵地暖的溫度動(dòng)態(tài)模型。對(duì)于空氣源熱泵地暖工藝系統(tǒng)，根據(jù)質(zhì)量和能量守恒原理，可以得到如下動(dòng)態(tài)模型
權(quán)利要求
1.一種基于模型的熱泵供暖多目標(biāo)優(yōu)化控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟(I).建立空氣源熱泵地暖的溫度動(dòng)態(tài)模型；對(duì)于空氣源熱泵地暖工藝系統(tǒng)，根據(jù)質(zhì)量和能量守恒原理，可以得到如下動(dòng)態(tài)模型
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于模型的熱泵供暖多目標(biāo)優(yōu)化控制方法。本發(fā)明首先建立了空氣源熱泵供暖溫度的動(dòng)態(tài)變化模型，在此基礎(chǔ)上通過建立空氣源熱泵能耗模型和設(shè)立以溫度控制和節(jié)能綜合目標(biāo)函數(shù)，得到了總的多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型。采用多點(diǎn)打靶法將動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型離散為非線性規(guī)劃的代數(shù)方程，然后通過SQP求解技術(shù)獲得最佳的空氣源熱泵輸出功率。根據(jù)空氣源熱泵輸出功率與頻率的關(guān)系，確定不同時(shí)刻的最佳空氣源熱泵壓縮機(jī)頻率，最后采用預(yù)測(cè)控制技術(shù)將空氣源熱泵壓縮機(jī)頻率控制在最佳值。本發(fā)明考慮到運(yùn)行節(jié)能與舒適性的需要，實(shí)時(shí)地調(diào)整空氣源熱泵運(yùn)行頻率，使得系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行。
文檔編號(hào)G05B13/00GK103064285SQ20121058863
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者江愛朋, 丁強(qiáng), 王劍, 姜周曙, 黃國(guó)輝 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)