[发明专利]一种太阳能采暖系统等效设计容量计算方法

摘要

本发明公开一种太阳能采暖系统等效设计容量计算方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：输入历史实测气象数据以及建筑的热工参数，采用EnergyPlus软件进行计算机模拟得到建筑采暖负荷；步骤2：计算得到太阳能集热器面积和辅助热源容量；步骤3：采用二分法调节采暖系统中辅助热源容量；步骤4：太阳能采暖系统等效设计容量评估；步骤5：计算收敛判断，得到最终太阳能采暖系统等效设计容量。本发明能计算得到在考虑天气不确定性条件下的太阳能采暖系统实际提供的等效设计容量，在保障用户用能需求的前提下，根据计算得到的等效设计容量减少辅助热源容量，提升系统经济效益。

主权项

1.一种太阳能采暖系统等效设计容量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：输入历史实测气象数据以及建筑的热工参数，采用EnergyPlus软件进行计算机模拟得到建筑采暖负荷；步骤2：计算得到太阳能集热器面积和辅助热源容量；采用GB50495‑2009《太阳能供热采暖工程技术规范》中方法计算得到初始太阳能集热器面积和辅助热源的容量；式中：A_C为直接系统太阳能集热器总面积；Q_H为建筑物耗热量；J_T当地太阳能集热器采光面上的平均日太阳辐射量；f为太阳能保证率；η_cd为太阳能集热器平均集热效率；η_L为管路及贮热装置热损失率；上式中建筑物耗热量Q_H即为建筑采暖负荷，辅助热源初始容量C＝Q_H，其余参数通过查阅规范中附表得到；步骤3：采用二分法调节采暖系统中辅助热源容量；令C_max＝C，C_min＝0，通过式(2)计算得到辅助热源初始变化容量；新辅助热源容量如式(3)所示：C_Δa＝(C_max+C_min)                              (2)C'＝C‑C_Δa                               (3)式中：C_Δa为辅助热源初始变化容量；C'为新辅助热源容量；步骤4：太阳能采暖系统等效设计容量评估；通过步骤1中模拟得到的建筑逐时采暖负荷与步骤3中得到的新辅助热源容量，通过TRNSYS仿真模拟计算得到的新辅助热源供能量和采暖负荷的逐时大小关系判断系统是否可靠；v(t)为第t小时可靠性计算指标，若能源供给量大于需求量则第t小时内系统可靠(v(t)＝1)，反之不可靠(v(t)＝0)，如式(4)所示；供暖不足概率为λ₁，表示不可靠的小时数占总仿真小时数(m)的比例，通过式(5)表示；将所有不可靠小时中供暖负荷进行累加得到供暖不足负荷量λ₂，通过式(6)表示，供暖可靠度(β)定义为式(7)所示；式中：ΔQ_hl(t)为第t小时供暖不足负荷量，Q_hl(t)为t时刻供暖量，Q_st(t)为t时刻蓄热量，Q_a(t)为t时刻辅助锅炉供热量；步骤5：计算收敛判断，得到最终太阳能采暖系统等效设计容量；选择与锅炉供热系统等可靠性作为约束条件，以太阳能集热器可替代辅助锅炉容量作为在太阳能采暖系统中的等效设计容量，如式(8)所示：f(C,Q_H)＝f(C+A_sc‑C_Δa,Q_H)                        (8)式中，f(·)为可靠性计算函数，C为辅助热源容量，A_sc为太阳能集热器面积；由式(8)可知，通过增加太阳能集热器面积减少辅助热源的容量，减少的辅助热源容量大小即为太阳能集热器的等效设计容量(C_e)，如式(9)所示；C_e＝C_Δa                                  (9)通过步骤3与步骤4中的指标计算得到的供暖不足概率为λ₁'和供暖不足负荷量λ₂'，与设定供暖不足概率为λ₁和供暖不足负荷量λ₂进行对比，对比方法采用收敛指标判定，其中收敛指标包括供暖不足负荷小时数相对误差(δ₁')与供暖不足负荷量相对误差(δ₂')，阈值分别设定为δ₁＝0.5％和δ₂＝5％，分别计算如式(10)(11)所示；若δ₁'<δ₁且δ₂'<δ₂，则计算收敛，得到的C_Δa即为等效设计容量C_e；否则判断λ₁'>λ₁且λ₂'>λ₂，若成立，则令C_max＝C_Δa，若不成立则令C_min＝C_Δa，重新返回步骤3‑步骤5进行计算，直到计算收敛。