一種地板輻射供暖系統最佳啟動時間預測模型技術方案

本發明專利技術公開了一種地板輻射供暖系統最佳啟動時間的預測模型，旨在提供一種能夠保證人員進入室內時，室內環境達到人體舒適性要求的最佳啟動時間預測模型。最佳啟動時間預測模型回歸方程式如下：lg(tstart)＝0.1397+0.0452×ΔT+0.0473×Tg-0.00235×Tout-0.0112×Tsupiiy，式中：tstart：最佳啟動時間；ΔT：目標室溫與初始室溫的溫差；TS：初始室溫；Tg：目標室溫；Tout：室外溫度；Tsuplly：供水溫度。通過本發明專利技術的預測模型的運行能夠保證人員進入室內時，室內環境達到人體舒適性要求。本發明專利技術選取方便監測的幾個獨立變量作為回歸變量，通過回歸分析確定預測模型，預測結果準確性較高，可以實現實時控制，適宜在居住建筑供暖系統控制中應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種地板輻射供暖系統最佳啟動時間預測模型。
技術介紹
輻射地板供暖具有舒適性高、節能效果顯著、系統熱穩定性好、使用壽命長和運行費用低等優點。輻射地板供暖系統在住宅建筑中得到廣泛的應用。由于輻射地板供暖系統自身結構特點，低溫熱水管道嵌入地板結構中，系統熱惰性大，熱響應較慢，系統預熱較慢。目前。傳統的運行方式為人員進入室內后啟動地板輻射，人員離開時關閉。按照輻射地板供暖系統按照傳統運行方式運行時，室內溫度變化曲線示意圖如圖1所示。從圖1中可以看出按照傳統的運行方式運行，由于室內溫度升高較慢，人員剛進入室內一段時間會出現室內溫度較低難以滿足人體熱舒適要求的現象。而在人員離開房間時關閉供暖系統，在人員離開的一段時間內室內溫度仍然較高，造成了能源的浪費。目前，有關預測最優地板輻射供暖系統啟動時間的研究主要有靜態最優法、簡化數學模型法、一元回歸分析法和神經網絡預測控制法等。靜態最優法由于觀測量較多，計算也比較煩瑣，而且所得常數的通用性差，不能推廣到其它地板輻射供暖系統。由于常數確定存在誤差，因此，控制精度較低，尤其是在當日天氣和前一天相差大時，其誤差就可能會更大。簡化數學模型法將室內溫度變化看作主要受空調容量影響，而對其它因素，如室外溫度、維護結構、室內設備的運行散熱等考慮較少。而實際地板輻射供暖系統預熱過程是一個相當復雜過程，受諸多因素的影響，因此，誤差的存在是難以從根本上避免的。回歸分析法是通過最優預熱期與觀測變量對應的實測數據的回歸分析，去尋找他們之間客觀存在著的依從關系。一元回歸分析中回歸變量只有一個，對于不同建筑的蓄熱性的影響考慮較少，因此，一元回歸法也存在著一定的誤差。神經網絡預測控制學習過程較長，難以實現動態實時控制和在線學習，僅適宜于靜態開環控制中。神經網絡預測控制，在開始學習階段控制精度較低，容易出現能源浪費和熱不舒適的現象，隨著模型的不斷學習和改善，預測精度會逐漸提高。此外，神經網絡法預測控制系統復雜，一般在大型中央空調中應用。這些方法雖然各有特點，但由于地板輻射供暖系統的復雜性和受傳統算法的限制，使預測結果都存在著一定的誤差。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種能夠保證人員進入室內時，室內環境達到人體舒適性要求，同時節約能源的最佳啟動時間預測模型。為實現本專利技術的目的所采用的技術方案是：一種地板輻射供暖系統最佳啟動時間的預測模型，最佳啟動時間預測模型回歸方程式如下：lg(tstart)＝0.1397+0.0452×ΔT+0.0473×Tg-0.00235×Tout-0.0112×Tsupiiy，式中：tstart：最佳啟動時間；ΔT：目標室溫與初始室溫的溫差；TS：初始室溫；Tg：目標室溫；Tout：室外溫度；Tsuplly：供水溫度。所述預測模型的確定包括所述步驟：(1)確定最佳啟動時間的影響因素：根據供暖系統實際運行條件，確定影響室內熱環境的因子及其變化范圍；(2)利用TRANSYS軟件模擬獲得數據：根據步驟(1)所確定的影響室內熱環境的因子及各因子的變化范圍，運用TRNSYS軟件模擬不同工況下室內熱環境達到目標溫度時所需時間；(3)基于SAS軟件，利用多元回歸分析法獲得最佳啟動預測模型：對步驟(2)得到的模擬結果，利用統計分析軟件SAS得到最佳啟動時間預測模型回歸方程式。利用統計分析軟件SAS進行分析包括下述步驟：(1)利用統計分析法分析各因子與最佳啟動時間的相關關系；(2)通過逐步回歸法，選取回歸變量；(3)每一步對引入回歸方程中的變量計算其偏回歸平方和影響力，逐步將貢獻率大的變量加入到回歸方程中，將貢獻率低的變量剔除；(4)經過逐步回歸分析確定回歸變量，進一步分析各變量之間的相關關系，確定最終的獨立變量；(5)再次利用統計分析軟件SAS的多元回歸分析法，找到合適的數學模型描述自變量與因變量之間的依存關系，即最佳啟動時間與獨立變量之間的關系式。所述獨立變量包括目標室溫與初始室溫的溫差、供水溫度、目標室溫和室外溫度。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：1、通過本專利技術的預測模型的運行能夠保證人員進入室內時，室內環境達到人體舒適性要求。2、本專利技術的最佳啟動時間模型通過分析各影響因素對供暖系統預熱時間的貢獻率，最終選取方便監測的幾個獨立變量作為回歸變量，通過回歸分析確定預測模型，以此達到預測模型的實用性。多元回歸分析獲得的預測結果準確性較高，控制系統較為簡單，可以實現實時控制，適宜在居住建筑供暖系統控制中應用。附圖說明圖1所示為傳統運行方式下室內溫度變化示意圖；圖2所示為本專利技術的預測模型運行方式下室內溫度變化示意圖；圖3所示為地板輻射供暖系統的示意圖。具體實施方式以下結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步詳細說明。本專利技術的地板輻射供暖系統的示意圖如圖3所示，包括室溫控制系統1、熱源系統2、分水器系統3和地板供暖部分4。1、最佳啟動時間的影響因素的確定：經分析可知影響室內熱環境的因素很多，大體可以分為室溫變化量相關因素、室溫變化所需熱量相關因子和熱容量特性相關因子三類。室溫變化量相關因子：主要有初始溫度和目標溫度兩個。室溫變化所需熱量有關的因子有可以分為兩類：熱供應相關因子(供水溫度)和熱損失相關因子(室外溫度、室內平面面積、窗墻比、太陽輻射、圍護結構位置、方位角、風速)。熱容量相關因子主要包括室內空氣熱容量和圍護結構熱容量。根據供暖系統實際運行條件，確定各影響因子及其變化范圍。2、利用TRANSYS軟件模擬獲得樣本數據：由以上分析可以看出影響室內熱環境的因子眾多，且各因子之間相互影響。根據實驗中影響因素的個數和各因素的變化范圍，采用實驗計劃法確定一種有效降低試驗次數，節約實驗時間，且實驗中各因素的影響分析效果最佳的實驗方案。根據所確定的實驗方案，運用TRNSYS軟件模擬不同工況下室內熱環境達到目標溫度時所需時間。TRNSYS軟件是模塊化的動態仿真程序，對系統模擬分析時，只要通過調用實現這些特定功能的模塊，給定合適的邊界條件和初始條件，就可以對系統的動態變化進行模擬分析。不同的實驗工況僅僅通過改變邊界條件和初始條件就可以實現。3、基于SAS軟件，利用多元回歸分析法獲得最佳啟動預測模型：統計回歸方法獲得的預測結果準確性較高，且可以分析獨立變數的影響力<本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種地板輻射供暖系統最佳啟動時間的預測模型，其特征在于，最佳啟動時間預測模型回歸方程式如下：lg(tstart)＝0.1397+0.0452×ΔT+0.0473×Tg?0.00235×Tout?0.0112×Tsupiiy，式中：tstart：最佳啟動時間；ΔT：目標室溫與初始室溫的溫差；TS：初始室溫；Tg：目標室溫；Tout：室外溫度；Tsuplly：供水溫度。

【技術特征摘要】
1.一種地板輻射供暖系統最佳啟動時間的預測模型，其特征在于，最佳啟
動時間預測模型回歸方程式如下：
lg(tstart)＝0.1397+0.0452×ΔT+0.0473×Tg-0.00235×Tout-0.0112×Tsupiiy，
式中：
tstart：最佳啟動時間；
ΔT：目標室溫與初始室溫的溫差；
TS：初始室溫；
Tg：目標室溫；
Tout：室外溫度；
Tsuplly：供水溫度。
2.根據權利要求1所述的地板輻射供暖系統最佳啟動時間的預測模型，其
特征在于，所述預測模型的確定包括所述步驟：
(1)確定最佳啟動時間的影響因素：根據供暖系統實際運行條件，確定影
響室內熱環境的因子及其變化范圍；
(2)利用TRANSYS軟件模擬獲得數據：根據步驟(1)所確定的影響室內
熱環境的因子及各因子的變化范圍，運用TRNSYS軟件模擬不同工況下室內熱環
境達到目標溫度時所需時間；
(3)基于SAS軟件，利用多元回歸分析法獲得最佳啟動預測模...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金梧鳳，賈利芝，高攀，徐磊，
申請(專利權)人：天津商業大學，
類型：發明
國別省市：天津;12