專利名稱：一種基于模型的熱泵供暖多目標優(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)的建模與動態(tài)實時優(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、國家節(jié)能減排政策的落實，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，不僅有利于實現(xiàn)用戶的節(jié)能減排，而且運行成本更低，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)過壓縮機壓縮，高溫工質(zhì)進入冷凝器，在冷凝器中將熱量傳遞給外界循環(huán)水。循環(huán)水通過地熱管道將熱量傳遞給地板，進而傳遞給室內(nèi)空氣，使得室內(nèi)空氣保持在比較舒適的溫度。空氣源熱泵技術(shù)制取熱水，運行效率高，機組的能效比COP在標準工況(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 )時可達3.0以上。即使在冬季日平均氣 溫下，空氣源熱泵機組的能效比COP也可以達到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，可利用電價變化在電價比較低的時候制取熱水，大大降低運行成本。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)電力消耗價格不同，因此在不同的時間空氣源熱泵運行電費不同。考慮到環(huán)境溫度變化和對房間舒適要求的不同，且整個空氣源熱泵地暖系統(tǒng)在運行過程中處于動態(tài)過程，對其進行多目標優(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)的動態(tài)特性進行節(jié)能優(yōu)化，一般不會考慮根據(jù)電價變化改變運行策略，在定負荷下存在地暖溫度控制不好，舒適度不夠的問題。本發(fā)明專門針對以上不足，提出一種基于動態(tài)模型的空氣源熱泵地暖多目標優(yōu)化控制方法。該方法考慮到運行節(jié)能降費與舒適性的需要，計算出不同環(huán)境溫度、不同電價等條件下空氣源熱泵的運行策略，實時地調(diào)整空氣源熱泵運行頻率，使得系統(tǒng)優(yōu)化運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(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)能綜合目標函數(shù)，得到了總的多目標動態(tài)優(yōu)化模型。采用多點打祀法(multishooting method)將動態(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，確定不同時刻的最佳空氣源熱泵壓縮機頻率，然后采用預(yù)測控制技術(shù)將空氣源熱泵壓縮機頻率控制在最佳值。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態(tài)模型。對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，可以得到如下動態(tài)模型
權(quán)利要求
1.一種基于模型的熱泵供暖多目標優(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態(tài)模型；對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)能綜合目標函數(shù)，得到了總的多目標動態(tài)優(yōu)化模型。采用多點打靶法將動態(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，確定不同時刻的最佳空氣源熱泵壓縮機頻率，最后采用預(yù)測控制技術(shù)將空氣源熱泵壓縮機頻率控制在最佳值。本發(fā)明考慮到運行節(jié)能與舒適性的需要，實時地調(diào)整空氣源熱泵運行頻率，使得系統(tǒng)優(yōu)化運行。
文檔編號G05B13/00GK103064285SQ20121058863
公開日2013年4月24日 申請日期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, 王劍, 姜周曙, 黃國輝 申請人:杭州電子科技大學