【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及地源熱泵，尤其涉及一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法。
技術(shù)介紹
1、地源熱泵系統(tǒng)是一種利用地球表面淺層地?zé)豳Y源作為冷熱源，通過(guò)水源熱泵機(jī)組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)和建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成供熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)換和利用，具有能效高、運(yùn)行穩(wěn)定和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在建筑供暖與制冷領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
2、在實(shí)際應(yīng)用中，地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行效率往往受到地質(zhì)條件、氣候條件、系統(tǒng)配置及運(yùn)行策略等影響。傳統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法多依賴于經(jīng)驗(yàn)參數(shù)或固定模式，難以根據(jù)實(shí)時(shí)工況進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，導(dǎo)致系統(tǒng)在不同季節(jié)、不同負(fù)荷條件下的運(yùn)行效率差異較大，并面臨能效下降、運(yùn)行成本增加等挑戰(zhàn)。當(dāng)前大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，為地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)提供了新的思路和方法，通過(guò)采集系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合智能算法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與預(yù)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制與優(yōu)化調(diào)節(jié)。基于此背景，通過(guò)綜合運(yùn)用多種智能預(yù)測(cè)與優(yōu)化算法，設(shè)計(jì)一種及時(shí)、準(zhǔn)確、高效的一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法來(lái)克服現(xiàn)有優(yōu)化調(diào)節(jié)方法的不足，對(duì)地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行及時(shí)、精準(zhǔn)的優(yōu)化調(diào)節(jié)，對(duì)提高系統(tǒng)能效和用戶體驗(yàn)、降低運(yùn)行成本具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是要提供一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法。
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)是按照以下技術(shù)方案實(shí)施的：
3、本專利技術(shù)包括以下步驟：
4、獲取地源熱泵系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)所述歷史數(shù)據(jù)和所述運(yùn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；
5、特征提
6、將所述運(yùn)行數(shù)據(jù)劃分成泵機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)和用戶側(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)所述用戶側(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行類聚獲得環(huán)境類指標(biāo)、用戶類指標(biāo)和能耗類指標(biāo)，根據(jù)所述泵機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)和所述環(huán)境類指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化判定，根據(jù)所述泵機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算熱量關(guān)聯(lián)度；
7、將所述用戶類指標(biāo)輸入使用程度函數(shù)獲得使用程度系數(shù)，根據(jù)所述使用程度系數(shù)和所述季節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)確定液流量效率和第一需求功率，根據(jù)所述熱量關(guān)聯(lián)度、所述使用程度系數(shù)和所述第一需求功率確定第二需求功率；
8、根據(jù)所述能耗類指標(biāo)構(gòu)建地源熱泵系統(tǒng)目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，根據(jù)所述第二需求功率、所述熱量關(guān)聯(lián)度、所述使用程度系數(shù)和所述液流量效率構(gòu)建地源熱泵系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)節(jié)模型，將待優(yōu)化地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)輸入所述地源熱泵系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)節(jié)模型中獲得需求功率和需求液流量。
9、進(jìn)一步的，根據(jù)所述歷史數(shù)據(jù)計(jì)算歷史釋放熱量的方法，包括：
10、特征提取所述歷史數(shù)據(jù)獲得季節(jié)參數(shù)和歷史液流量；所述季節(jié)參數(shù)包括歷史地?zé)峤粨Q液溫度、歷史泵機(jī)總功率、歷史室外溫度和歷史時(shí)間；
11、根據(jù)歷史地?zé)峤粨Q液溫度、歷史室外溫度和歷史液流量計(jì)算歷史熱量，根據(jù)歷史泵機(jī)總功率和歷史液流量計(jì)算歷史需求熱量，根據(jù)歷史熱量和歷史需求熱量計(jì)算歷史釋放熱量，所述歷史釋放熱量表達(dá)式為：
12、
13、其中qhe為調(diào)溫時(shí)間δtu內(nèi)地源熱泵系統(tǒng)的歷史釋放熱量，pi為第i臺(tái)泵機(jī)功率，n為泵機(jī)數(shù)量，cop為泵機(jī)標(biāo)準(zhǔn)制熱性能系數(shù)，vh為歷史液流量，v0為標(biāo)準(zhǔn)泵機(jī)標(biāo)準(zhǔn)制熱性能系數(shù)cop對(duì)應(yīng)的液流量，ρw為地?zé)峤粨Q液的密度，cw為地?zé)峤粨Q液的比熱容，δt1為歷史地?zé)峤粨Q液溫度和歷史室外溫度的差值；
14、將歷史釋放熱量和歷史液流量作為一組數(shù)據(jù)季節(jié)數(shù)據(jù)，按照歷史室外溫度和歷史時(shí)間對(duì)季節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行貼標(biāo)簽操作，根據(jù)季節(jié)數(shù)據(jù)組成季節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)。
15、進(jìn)一步的，根據(jù)所述泵機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)和所述環(huán)境類指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化判定的方法，包括：
16、所述泵機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)包括當(dāng)前泵機(jī)功率、當(dāng)前泵機(jī)功率數(shù)量、當(dāng)前地?zé)峤粨Q液溫度和當(dāng)前液流量；
17、采用層次聚類算法將用戶側(cè)數(shù)據(jù)劃分成環(huán)境類指標(biāo)、用戶類指標(biāo)和能耗類指標(biāo)；所述環(huán)境類指標(biāo)包括當(dāng)前室外溫度、當(dāng)前時(shí)間和預(yù)設(shè)溫度；
18、若當(dāng)前地?zé)峤粨Q液溫度與預(yù)設(shè)溫度一致時(shí)，地源熱泵系統(tǒng)溫度平衡，進(jìn)一步比較當(dāng)前泵機(jī)功率與最優(yōu)泵機(jī)功率大小；
19、若當(dāng)前泵機(jī)功率與最優(yōu)泵機(jī)功率相等，當(dāng)前地源熱泵系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)工作狀態(tài)，不進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)操作；若當(dāng)前泵機(jī)功率與最優(yōu)泵機(jī)功率不相等，對(duì)泵機(jī)數(shù)量與功率進(jìn)行調(diào)整；
20、若當(dāng)前地?zé)峤粨Q液溫度與預(yù)設(shè)溫度不一致時(shí)，根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)和所述季節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)。
21、進(jìn)一步的，根據(jù)所述泵機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)和所述環(huán)境類指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化判定的方法，包括：
22、所述泵機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)包括當(dāng)前泵機(jī)功率、當(dāng)前泵機(jī)功率數(shù)量、當(dāng)前地?zé)峤粨Q液溫度和當(dāng)前液流量；
23、采用層次聚類算法將用戶側(cè)數(shù)據(jù)劃分成環(huán)境類指標(biāo)、用戶類指標(biāo)和能耗類指標(biāo)；所述環(huán)境類指標(biāo)包括當(dāng)前室外溫度、當(dāng)前時(shí)間和預(yù)設(shè)溫度；
24、若當(dāng)前地?zé)峤粨Q液溫度與預(yù)設(shè)溫度一致時(shí)，地源熱泵系統(tǒng)溫度平衡，進(jìn)一步比較當(dāng)前泵機(jī)功率與最優(yōu)泵機(jī)功率大小；
25、若當(dāng)前泵機(jī)功率與最優(yōu)泵機(jī)功率相等，當(dāng)前地源熱泵系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)工作狀態(tài)，不進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)操作；若當(dāng)前泵機(jī)功率與最優(yōu)泵機(jī)功率不相等，對(duì)泵機(jī)數(shù)量與功率進(jìn)行調(diào)整；
26、若當(dāng)前地?zé)峤粨Q液溫度與預(yù)設(shè)溫度不一致時(shí)，根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)和所述季節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)。
27、進(jìn)一步的，根據(jù)所述泵機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算熱量關(guān)聯(lián)度的方法，包括：
28、根據(jù)當(dāng)前時(shí)間和當(dāng)前室外溫度匹配季節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)簽獲得季節(jié)數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)前地?zé)峤粨Q液溫度和當(dāng)前液流量計(jì)算當(dāng)前熱量，計(jì)算當(dāng)前熱量和歷史釋放熱量的關(guān)聯(lián)度，表達(dá)式為：
29、
30、其中r(qhe，qnh)為計(jì)算當(dāng)前熱量qnh和歷史釋放熱量qhe的熱量關(guān)聯(lián)度，n為數(shù)據(jù)組數(shù)量，wq為熱量權(quán)重，為第i組當(dāng)前熱量qnhi的分布概率，為第i組歷史釋放熱量qhei的分布概率，wt為溫度權(quán)重，為第i組歷史地?zé)峤粨Q液溫度thi的分布概率，為第i組當(dāng)前地?zé)峤粨Q液溫度tni的分布概率，wv為液流量權(quán)重系數(shù)，為第i組歷史液流量vhi的分布概率，為第i組當(dāng)前液流量vni的分布概率。
31、進(jìn)一步的，獲得所述使用程度系數(shù)的方法，包括：
32、所述用戶類指標(biāo)包括供暖層高、供暖戶數(shù)和供暖時(shí)長(zhǎng)，將所述用戶類指標(biāo)輸入使用程度函數(shù)獲得使用程度系數(shù)，表達(dá)式為：
33、
34、其中ui為第i組用戶類指標(biāo)對(duì)應(yīng)的使用程度系數(shù)，wh為供暖樓層權(quán)重，hi為供暖層高，hmax為建筑層高，wn為供暖戶數(shù)權(quán)重，ni為供暖戶數(shù)，nmaxi＝nmax·hi/hmax為當(dāng)前供暖層高對(duì)應(yīng)的最大供暖戶數(shù)，nmax為建筑總戶數(shù)，ti為供暖時(shí)長(zhǎng)，t0為標(biāo)準(zhǔn)供暖時(shí)長(zhǎng)。
35、進(jìn)一步的，確定所述液流量效率、所述第一需求功率和所述第二需求功率的方法，包括：
36、通過(guò)匹配的季節(jié)數(shù)據(jù)確定歷史液流量和歷史釋放熱量，根據(jù)使用程度系數(shù)和歷史液流量確定液流量效率，表達(dá)式為：
37、
38、其中ηv為液流量效率，vh為歷史本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法，其特征在于，根據(jù)所述歷史數(shù)據(jù)計(jì)算歷史釋放熱量的方法，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法，其特征在于，根據(jù)所述泵機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)和環(huán)境類指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化判定的方法，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法，其特征在于，根據(jù)所述泵機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算熱量關(guān)聯(lián)度的方法，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法，其特征在于，獲得所述使用程度系數(shù)的方法，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法，其特征在于，確定所述液流量效率、所述第一需求功率和所述第二需求功率的方法，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法，其特征在于，根據(jù)所述能耗類指標(biāo)構(gòu)建地源熱泵系統(tǒng)目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)的方法，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法，其特征在于，構(gòu)建所述地源熱泵系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)節(jié)模型的方法，包括：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法，其特征在于，根據(jù)所述歷史數(shù)據(jù)計(jì)算歷史釋放熱量的方法，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法，其特征在于，根據(jù)所述泵機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)和環(huán)境類指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化判定的方法，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方法，其特征在于，根據(jù)所述泵機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算熱量關(guān)聯(lián)度的方法，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：刁曉華，高山，于湲，孫曉峰，錢堃，陳達(dá)，寧可，張釗，常翰源，吳萌萌，李純，李珊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京市科學(xué)技術(shù)研究院資源環(huán)境研究所北京市土地修復(fù)工程技術(shù)研究中心，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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