PDF《考虑分时电价的地源热泵系统随机运行优化策略》

5 个部分组 成,如图

2 所示,式(1)―式(6)为传热的计算模型. 图2房间传热示意图 Fig.

2 Room heat transfer diagram 1( c w r g d s Q Q Q Q Q Q ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (1) out in

1 n w wi i Q k T T ? ? ? ? ? ? ? ? (2) 陈程,等 考虑分时电价的地源热泵系统随机运行优化策略 -

59 - out in

1 n g gi gi i Q k f T T ? ? ? ? ? ? ? ? (3) out in

1 n d di di i Q k f T T ? ? ? ? ? ? ? ? (4) out in r r r Q k f T T ? ? ? ? ? (5)

1 ( ) n s i i gi i Q q SC f ? ? ? ?? (6) 式中:Qw、Qr、Qg、Qd 分别表示透过房屋墙体、上 屋顶、地板和门传入的热量,单位为 W;

Qs 表示 透过玻璃窗的太阳辐射热量,单位为 W;

系数 k 表 示传热系数,单位为 W/(m2 ・ ) ℃ ;

f 表示房屋的实际 供暖面积,单位为 m2 ;

Tout 表示室外平均温度,Tin 表示室内平均温度,单位为℃,用户根据热平衡定 律计算房间内的供暖量,对于为了反映整个供暖周 期的电采暖设备的实际能耗,采用室外的平均温度 和室内平均设定的供暖温度来计算温差;

系数 SC 表示房屋玻璃窗的总的遮阳系数,单位为 W/m2 , 其值与用户所在地的实际天气气候条件以及窗的朝 向密切相关;

q 表示单面窗户传递的热量;

计算公 式中下标 w、r、g、d 分别表示墙体、屋顶、地板 和门;

下标 i 表示各个朝向;

τ 表示时间;

γ 表示朝 向修正系数. 1.2 地源热泵系统能耗模型 在地源热泵中热泵机组用来实现室内外之间的 热量交互.国际上一般采用能效比(Coefficient Of Performance, COP)指标来衡量热泵机组工作效率, 其本质含义是提供单位热量消耗的电能,记房间内 供热量 Q,则热泵的耗电量 PGSHP 计算公式为 GSHP P Q COP ? ? ? ? (7) COP 和负载率的关系如式(8)所示.

2 0

1 2 ( ) ( ) ( ) + R R Q Q COP k k k Q Q ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (8) 式中:COP(τ)为地源热泵机组实际运行状态下的 COP 值;

Q(τ)/QR 表示负载率;

QR 为额定输出功率, Q(τ)为τ时刻的输出功率;

k

0、k

1、k2 分别为地源热 泵的性能参数.

2 计及不确定性的地源热泵系统运行优化 模型 2.1 地源热泵系统运行温度调节优化模型 1) 目标函数 地源热泵运行的前提是必须满足用户的舒适度 需求,因而本文优化目标兼顾考虑经济性指标和舒 适度指标两个因素.其中,经济性指标采用系统的 运行费用来度量;

舒适度指标选用 ISO-7730 中的 PMV-PPD(Predicted Mean Vote-Prsdicted Percentage of Dissatisfied)指标进行计算, 该指标代表了人群对 周围热环境的模糊感知程度以及人员对舒适度的不 满意程度来度量,量值如表

1 所示. 表1ISO-7730 中的 PMV-PPD 指标 Table

1 PMV-PPD indicator in ISO-7730 热感觉 冷凉微凉 适中 微暖 暖热PMV -3 -2 -1

0 1

2 3 为了对 PMV 指标进行简化计算[15] ,本文采用 式(9)进行计算.

1 in

2 out ( ) 0.13(1 ) ( ) 0.15 ( ) 8.07 PMV K T K T ? ? ? ? ? ? ? (9) 式中,K

1、K2 表示相关系数. 预测平均评价(Predicted Mean Vote, PMV),是 以人体热平衡的基本方程式以及心理生理学主观热 感觉的等级为出发点,考虑了人体热舒适感诸多有 关因素的全面评价指标,为ISO7730 中用于评价热 舒适度的指标.ISO7730 标准中给出的推荐范围是 -0.5≤PMW≤0.5,根据中国国家标准[16] 及设计规范[17] 中的规定,PMV 的取值范围是[-1,1]. 模型的目标函数如式(10)所示. GSHP,* *

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1 ) T T E p P PMV ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (10) GSHP GSHP,* GSHP ( ) ( ) B P P P ? ? ? (11) * ( ) ( ) B PMV PMV PMV ? ? ? (12) 式中:E 为期望;