本技術(shù)涉及供熱系統(tǒng)溫度控制，尤其涉及一種空氣源熱泵供熱系統(tǒng)的溫度控制方法。

背景技術(shù)：

1、空氣源熱泵供熱系統(tǒng)作為一種清潔高效的供熱方式，在建筑供暖領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的空氣源熱泵供熱系統(tǒng)通常采用固定的控制策略，通過調(diào)節(jié)壓縮機(jī)頻率和電動調(diào)節(jié)閥開度來控制供熱溫度。這種控制方法主要基于供回水溫差和室內(nèi)外溫度差進(jìn)行簡單的線性調(diào)節(jié)，在一定程度上滿足了基本的供熱需求。然而，由于建筑物不同區(qū)域的熱負(fù)荷特性存在顯著差異，且室外環(huán)境溫度變化復(fù)雜，簡單的線性控制策略難以適應(yīng)這種動態(tài)變化的供熱需求。

2、在實(shí)際運(yùn)行過程中，現(xiàn)有控制方法存在多個(gè)方面的不足：供暖初期和過渡季節(jié)時(shí)，由于室外溫度晝夜波動大，系統(tǒng)頻繁啟停導(dǎo)致供熱不穩(wěn)定；其次，在部分負(fù)荷情況下，供熱系統(tǒng)的水力失調(diào)現(xiàn)象嚴(yán)重，造成同一建筑物內(nèi)不同區(qū)域（如首末端、高低區(qū)）的供熱溫度差異大；再次，現(xiàn)有控制方法主要基于單一參數(shù)（如供水溫度）進(jìn)行調(diào)節(jié)，未能綜合考慮建筑物各區(qū)域的實(shí)際需熱量差異，導(dǎo)致部分區(qū)域供熱過度而部分區(qū)域供熱不足；最后，系統(tǒng)對室外溫度突變的適應(yīng)能力差，易造成供熱滯后或超調(diào)，影響用戶舒適度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種空氣源熱泵供熱系統(tǒng)的溫度控制方法，用于通過建立基于溫度場建模的分區(qū)控制策略，結(jié)合機(jī)組壓力補(bǔ)償和分區(qū)輪啟等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)各供熱區(qū)域的精確溫度控制，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的供熱不均勻問題。

2、本技術(shù)提供了一種空氣源熱泵供熱系統(tǒng)的溫度控制方法，所述空氣源熱泵供熱系統(tǒng)的溫度控制方法包括：根據(jù)建筑物首末端、高低區(qū)域的供回水溫度、壓力、流量及室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，通過溫度場建模計(jì)算得到區(qū)域溫度場分布特征量；根據(jù)所述區(qū)域溫度場分布特征量中的溫升速率、降溫速率、蓄熱系數(shù)，通過熱工特性分析得到建筑物各區(qū)域的熱負(fù)荷預(yù)測值；根據(jù)所述熱負(fù)荷預(yù)測值及室外溫度變化趨勢，通過模糊控制運(yùn)算確定各區(qū)域的供水溫度修正系數(shù)和電動調(diào)節(jié)閥開度值；根據(jù)所述供水溫度修正系數(shù)和室內(nèi)外溫差數(shù)據(jù)，通過分區(qū)輪啟運(yùn)算生成供熱系統(tǒng)啟?？刂菩蛄校桓鶕?jù)所述供熱系統(tǒng)啟?？刂菩蛄泻退鲭妱诱{(diào)節(jié)閥開度值，通過變頻控制計(jì)算確定熱泵機(jī)組的運(yùn)行頻率和供熱水泵轉(zhuǎn)速。

3、在本技術(shù)中，所述根據(jù)建筑物首末端、高低區(qū)域的供回水溫度、壓力、流量及室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，通過溫度場建模計(jì)算得到區(qū)域溫度場分布特征量，包括：?根據(jù)所述建筑物首末端、高低區(qū)域的供回水溫度、壓力、流量及室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，通過采集周期為10秒的數(shù)據(jù)采樣獲得原始溫度數(shù)據(jù)序列；從所述原始溫度數(shù)據(jù)序列中提取供回水溫差值、區(qū)域壓力差值及流量變化值，通過數(shù)據(jù)歸一化處理得到標(biāo)準(zhǔn)化溫度參數(shù)集；將所述標(biāo)準(zhǔn)化溫度參數(shù)集與建筑物空間坐標(biāo)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，通過三維空間映射得到溫度場節(jié)點(diǎn)矩陣；對所述溫度場節(jié)點(diǎn)矩陣中的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行空間梯度計(jì)算，得到溫度場的方向向量和強(qiáng)度分布；根據(jù)溫度場的方向向量和強(qiáng)度分布，通過熱流傳遞計(jì)算得到區(qū)域間的溫度傳導(dǎo)系數(shù)；將所述溫度傳導(dǎo)系數(shù)與所述標(biāo)準(zhǔn)化溫度參數(shù)集進(jìn)行熱平衡運(yùn)算，得到區(qū)域溫度場分布特征量。

4、在本技術(shù)中，所述根據(jù)所述區(qū)域溫度場分布特征量中的溫升速率、降溫速率、蓄熱系數(shù)，通過熱工特性分析得到建筑物各區(qū)域的熱負(fù)荷預(yù)測值，包括：?根據(jù)所述區(qū)域溫度場分布特征量，通過10分鐘時(shí)間窗口的滑動計(jì)算得到溫度變化率序列，從所述溫度變化率序列中提取正向變化率作為溫升速率數(shù)據(jù)流，提取負(fù)向變化率作為降溫速率數(shù)據(jù)流；從所述溫升速率數(shù)據(jù)流和降溫速率數(shù)據(jù)流中分別計(jì)算24小時(shí)周期內(nèi)的峰谷差值，通過熱容量換算得到蓄熱系數(shù)數(shù)據(jù)流；對所述溫升速率數(shù)據(jù)流和降溫速率數(shù)據(jù)流按照供暖時(shí)段和停暖時(shí)段進(jìn)行分類，通過數(shù)據(jù)平滑濾波得到穩(wěn)態(tài)溫度響應(yīng)特征；將所述穩(wěn)態(tài)溫度響應(yīng)特征與所述蓄熱系數(shù)數(shù)據(jù)流進(jìn)行加權(quán)疊加運(yùn)算，得到各區(qū)域24小時(shí)熱慣性參數(shù)；根據(jù)所述熱慣性參數(shù)與建筑物各區(qū)域的朝向系數(shù)、層高系數(shù)進(jìn)行綜合計(jì)算，得到區(qū)域供熱權(quán)重系數(shù)；通過對所述區(qū)域供熱權(quán)重系數(shù)與歷史供熱數(shù)據(jù)進(jìn)行7天滑動平均，結(jié)合實(shí)時(shí)室外溫度變化趨勢，得到建筑物各區(qū)域的熱負(fù)荷預(yù)測值。

5、在本技術(shù)中，所述根據(jù)所述熱負(fù)荷預(yù)測值及室外溫度變化趨勢，通過模糊控制運(yùn)算確定各區(qū)域的供水溫度修正系數(shù)和電動調(diào)節(jié)閥開度值，包括：將所述熱負(fù)荷預(yù)測值按照一天供熱周期劃分為凌晨供熱時(shí)段、日間供熱時(shí)段和夜間供熱時(shí)段，結(jié)合對應(yīng)時(shí)段的室外溫度變化率，通過時(shí)間加權(quán)平均得到區(qū)域負(fù)荷特征值；根據(jù)所述區(qū)域負(fù)荷特征值將各區(qū)域劃分為高負(fù)荷優(yōu)先區(qū)、中負(fù)荷優(yōu)先區(qū)和低負(fù)荷優(yōu)先區(qū)，通過對應(yīng)的高溫基準(zhǔn)值、中溫基準(zhǔn)值、低溫基準(zhǔn)值計(jì)算得到基準(zhǔn)供水溫度；對所述基準(zhǔn)供水溫度依據(jù)各區(qū)域在前一周期內(nèi)的平均溫升速率進(jìn)行動態(tài)修正，分別采用高溫區(qū)修正系數(shù)、中溫區(qū)修正系數(shù)、低溫區(qū)修正系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到供水溫度修正系數(shù)；將所述供水溫度修正系數(shù)與實(shí)時(shí)采集的供回水溫差值進(jìn)行比值運(yùn)算，根據(jù)高比值區(qū)域、低比值區(qū)域和中間區(qū)域分別設(shè)定對應(yīng)的初始調(diào)節(jié)閥開度系數(shù)，通過線性插值計(jì)算得到初始調(diào)節(jié)閥開度系數(shù)；根據(jù)所述初始調(diào)節(jié)閥開度系數(shù)，結(jié)合管網(wǎng)壓力波動值與壓力設(shè)定閾值的偏差，通過壓力補(bǔ)償系數(shù)對調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，得到電動調(diào)節(jié)閥開度補(bǔ)償值；通過對所述電動調(diào)節(jié)閥開度補(bǔ)償值進(jìn)行開度上限和下限的限幅處理，與所述供水溫度修正系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均，得到電動調(diào)節(jié)閥開度值。

6、在本技術(shù)中，所述根據(jù)所述供水溫度修正系數(shù)和室內(nèi)外溫差數(shù)據(jù)，通過分區(qū)輪啟運(yùn)算生成供熱系統(tǒng)啟?？刂菩蛄?，包括：?將所述供水溫度修正系數(shù)按照高溫區(qū)、中溫區(qū)、低溫區(qū)進(jìn)行分組，結(jié)合對應(yīng)區(qū)域的室內(nèi)外溫差數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到區(qū)域啟停優(yōu)先級指標(biāo)；根據(jù)所述區(qū)域啟停優(yōu)先級指標(biāo)將供熱區(qū)域劃分為快速啟動區(qū)、延時(shí)啟動區(qū)和待機(jī)區(qū)，通過時(shí)序映射得到區(qū)域啟動時(shí)序表；對所述區(qū)域啟動時(shí)序表中的啟動區(qū)域進(jìn)行容量分析，通過負(fù)荷疊加處理得到機(jī)組啟動需求量；將所述機(jī)組啟動需求量與當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行工況進(jìn)行匹配運(yùn)算，得到分區(qū)啟?？刂苹鶞?zhǔn)序列；根據(jù)所述分區(qū)啟?？刂苹鶞?zhǔn)序列與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行波動分析，通過波動補(bǔ)償處理得到啟停節(jié)點(diǎn)修正值；將所述啟停節(jié)點(diǎn)修正值與所述分區(qū)啟停控制基準(zhǔn)序列進(jìn)行組合運(yùn)算，得到供熱系統(tǒng)啟?？刂菩蛄?。

7、在本技術(shù)中，所述根據(jù)所述供熱系統(tǒng)啟?？刂菩蛄泻退鲭妱诱{(diào)節(jié)閥開度值，通過變頻控制計(jì)算確定熱泵機(jī)組的運(yùn)行頻率和供熱水泵轉(zhuǎn)速，包括：?將所述供熱系統(tǒng)啟?？刂菩蛄羞M(jìn)行時(shí)間節(jié)點(diǎn)分解，提取啟動時(shí)段、運(yùn)行時(shí)段、停機(jī)時(shí)段對應(yīng)的時(shí)間索引，通過時(shí)序解析生成機(jī)組啟停時(shí)刻表和機(jī)組運(yùn)行工況表；根據(jù)所述機(jī)組運(yùn)行工況表中的運(yùn)行時(shí)長、負(fù)荷水平、機(jī)組狀態(tài)參數(shù)，結(jié)合所述電動調(diào)節(jié)閥開度值進(jìn)行加權(quán)疊加運(yùn)算，得到機(jī)組負(fù)荷分配系數(shù)；通過將所述機(jī)組負(fù)荷分配系數(shù)按照高負(fù)荷段、中負(fù)荷段、低負(fù)荷段進(jìn)行分段映射，結(jié)合機(jī)組額定工況點(diǎn)與部分工況點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行插值計(jì)算，得到熱泵頻率基準(zhǔn)值；對所述熱泵頻率基準(zhǔn)值進(jìn)行吸氣壓力補(bǔ)償和排氣壓力補(bǔ)償，通過壓力偏差修正系數(shù)的動態(tài)校準(zhǔn)運(yùn)算，得到熱泵機(jī)組運(yùn)行頻率；將所述機(jī)組啟停時(shí)刻表中的運(yùn)行區(qū)間標(biāo)記與供熱管網(wǎng)特性參數(shù)進(jìn)行時(shí)序關(guān)聯(lián)，通過水力特性分析得到水泵流量需求曲線；根據(jù)所述水泵流量需求曲線中的瞬時(shí)流量值與所述熱泵機(jī)組運(yùn)行頻率進(jìn)行管網(wǎng)阻力平衡計(jì)算，結(jié)合泵的揚(yáng)程曲線特性得到供熱水泵轉(zhuǎn)速。

8、在本技術(shù)中，所述對所述熱泵頻率基準(zhǔn)值進(jìn)行吸氣壓力補(bǔ)償和排氣壓力補(bǔ)償，通過壓力偏差修正系數(shù)的動態(tài)校準(zhǔn)運(yùn)算，得到熱泵機(jī)組運(yùn)行頻率，包括：將所述熱泵頻率基準(zhǔn)值與實(shí)時(shí)采集的吸氣壓力信號進(jìn)行差值運(yùn)算，通過壓力偏差分析得到吸氣壓力補(bǔ)償因子；從所述熱泵頻率基準(zhǔn)值中分離制冷劑循環(huán)特征量，結(jié)合機(jī)組排氣壓力信號進(jìn)行熱力學(xué)校正，得到排氣壓力補(bǔ)償因子；將所述吸氣壓力補(bǔ)償因子與所述排氣壓力補(bǔ)償因子進(jìn)行疊加計(jì)算，通過熱力循環(huán)分析得到系統(tǒng)壓力平衡點(diǎn)；根據(jù)所述系統(tǒng)壓力平衡點(diǎn)與制冷劑飽和特性曲線進(jìn)行匹配運(yùn)算，得到壓力修正基準(zhǔn)系數(shù)；對所述壓力修正基準(zhǔn)系數(shù)進(jìn)行動態(tài)響應(yīng)補(bǔ)償，通過壓力波動分析得到壓力偏差修正系數(shù)；將所述壓力偏差修正系數(shù)與所述熱泵頻率基準(zhǔn)值進(jìn)行校準(zhǔn)運(yùn)算，得到熱泵機(jī)組運(yùn)行頻率。

9、在本技術(shù)中，所述對所述壓力修正基準(zhǔn)系數(shù)進(jìn)行動態(tài)響應(yīng)補(bǔ)償，通過壓力波動分析得到壓力偏差修正系數(shù)，包括：將所述熱泵頻率基準(zhǔn)值轉(zhuǎn)換為壓力比值序列，通過與吸氣壓力信號進(jìn)行對比運(yùn)算得到壓力偏差樣本點(diǎn)；根據(jù)所述壓力偏差樣本點(diǎn)按照制冷劑工況特性進(jìn)行分段歸類，通過工況匹配運(yùn)算得到壓力調(diào)節(jié)基準(zhǔn)表；將所述壓力調(diào)節(jié)基準(zhǔn)表內(nèi)的壓力修正量與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速曲線進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，通過特性映射得到吸氣壓力修正量；對所述吸氣壓力修正量進(jìn)行滑動時(shí)間窗口分析，通過波動特征提取得到壓力補(bǔ)償趨勢值；將所述壓力補(bǔ)償趨勢值與吸氣溫度變化量進(jìn)行熱力學(xué)修正，通過焓值校準(zhǔn)得到補(bǔ)償系數(shù)矩陣；通過對所述補(bǔ)償系數(shù)矩陣進(jìn)行加權(quán)疊加運(yùn)算，得到吸氣壓力補(bǔ)償因子。

10、在本技術(shù)中，所述將所述壓力調(diào)節(jié)基準(zhǔn)表內(nèi)的壓力修正量與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速曲線進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，通過特性映射得到吸氣壓力修正量，包括：將所述壓力調(diào)節(jié)基準(zhǔn)表按照壓力修正量的變化幅值進(jìn)行分級，通過梯度計(jì)算得到壓力修正級差序列；對所述壓力修正級差序列與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速曲線的拐點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，通過特征點(diǎn)提取得到轉(zhuǎn)速分界值；將所述轉(zhuǎn)速分界值對應(yīng)的壓力修正量進(jìn)行線性插值運(yùn)算，通過曲線擬合得到修正量映射函數(shù)；根據(jù)所述修正量映射函數(shù)與制冷劑物性參數(shù)進(jìn)行熱力學(xué)匹配運(yùn)算，得到初始壓力修正系數(shù)；將所述初始壓力修正系數(shù)與機(jī)組運(yùn)行工況曲線進(jìn)行交叉驗(yàn)證，通過運(yùn)行工況匹配得到修正量校準(zhǔn)值；通過對所述修正量校準(zhǔn)值進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑處理，得到吸氣壓力修正量。

11、在本技術(shù)中，所述根據(jù)所述壓力偏差樣本點(diǎn)按照制冷劑工況特性進(jìn)行分段歸類，通過工況匹配運(yùn)算得到壓力調(diào)節(jié)基準(zhǔn)表，包括：將所述壓力偏差樣本點(diǎn)與制冷劑飽和壓力曲線進(jìn)行比對，通過特性分析得到壓力偏差分布序列；對所述壓力偏差分布序列按照過熱度、過冷度進(jìn)行分類標(biāo)記，通過工況點(diǎn)映射得到制冷劑狀態(tài)表；將所述制冷劑狀態(tài)表中的工況點(diǎn)與壓力偏差值進(jìn)行匹配運(yùn)算，通過相關(guān)性分析得到工況特征向量；根據(jù)所述工況特征向量與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)序?qū)Ρ?，得到壓力調(diào)節(jié)參考序列；對所述壓力調(diào)節(jié)參考序列與實(shí)時(shí)運(yùn)行工況進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，通過動態(tài)加權(quán)得到壓力調(diào)節(jié)因子；將所述壓力調(diào)節(jié)因子與所述工況特征向量進(jìn)行組合運(yùn)算，得到壓力調(diào)節(jié)基準(zhǔn)表。

12、本技術(shù)提供的技術(shù)方案中，通過建立溫度場建模計(jì)算與區(qū)域溫度場分布特征量分析相結(jié)合的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了對建筑物首末端、高低區(qū)域供熱溫度的精確控制。方案中采用的熱工特性分析方法，基于溫升速率、降溫速率和蓄熱系數(shù)進(jìn)行熱負(fù)荷預(yù)測，準(zhǔn)確反映了不同區(qū)域的動態(tài)供熱需求。結(jié)合模糊控制運(yùn)算確定各區(qū)域供水溫度修正系數(shù)和電動調(diào)節(jié)閥開度值的技術(shù)手段，有效解決了供熱不均勻問題。通過分區(qū)輪啟運(yùn)算生成供熱系統(tǒng)啟?？刂菩蛄?，避免了系統(tǒng)頻繁啟停造成的溫度波動。在變頻控制計(jì)算環(huán)節(jié)，通過精確調(diào)節(jié)熱泵機(jī)組運(yùn)行頻率和供熱水泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的動態(tài)優(yōu)化。該方案充分利用了人工智能算法在溫度場建模和模糊控制中的優(yōu)勢，通過對海量運(yùn)行數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)和分析，建立了更加準(zhǔn)確的熱負(fù)荷預(yù)測模型。模糊控制算法的引入使得系統(tǒng)能夠更好地處理供熱過程中的不確定性和非線性特征，提高了控制精度。同時(shí)，分區(qū)輪啟算法的應(yīng)用解決了傳統(tǒng)控制方法中啟停頻繁的問題，而變頻控制算法則保證了系統(tǒng)在不同工況下的能效優(yōu)化。這些算法的有機(jī)結(jié)合不僅提高了供熱的均勻性和穩(wěn)定性，還實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行效率的提升。