一种空气源热泵能耗预测方法及系统与流程

本发明涉及家用电器领域，尤其涉及一种空气源热泵能耗预测方法及系统。

背景技术：

近几年，“煤改电”政策已在我国华北地区得到推广，北京绝大部分住户供暖方式已顺利切换成天然气、空气源热泵等清洁能源。空气源热泵的选型可以依据常规负荷选型、计算方法，而对于其全年能耗情况，则一般通过seer、apf等指标判别，难以准确了解。而一些能耗计算方法、仿真工具软件如energyplus、dest，则操作复杂、学习成本高，耗时耗力，故采用这些方式准确预测空气源热泵的全年能耗亦存在困难。

目前，数据库技术已被广泛运用，如能够利用数据库技术，整合历史测试数据，则可以拟合推断、分析结果，为快速准确预测空气源热泵的全年能耗提供帮助。

技术实现要素：

本发明的主要目的，结合数据库技术，提出了一种空气源热泵能耗预测方法及系统。

为实现上述目的，本发明的空气源热泵能耗预测方法，包括以下过程：

统计信息，所述信息包括房间面积、房间数量、所在地区、需求水温及维护结构参数；

整理数据库，数据库数据包括气象数据与各种型号的空气源热泵的性能数据，所述气象数据为相应地区全年中各时刻的逐时环境温度，所述空气源热泵的性能数据为空气源热泵在各个工作环境温度和各个工作供水温度下的各个压缩机频率参数对应的制热量和cop能效比的数据；

选择相应型号的空气源热泵，根据用户习惯设置供水温度，设该设置的供水温度为tw；

计算全年中各时刻的逐时热负荷数据；

设全年中某个时刻为s，qs为s时刻的逐时热负荷数据，s时刻的逐时环境温度为to，对于所选择的空气源热泵，查找其性能数据中是否有在与to相同的工作环境温度和与tw相同的工作供水温度下的各个压缩机频率参数下的制热量、功率和cop能效比的数据，如有则根据查找到的各个压缩机频率参数对应的制热量与qs之间的大小关系制定相应的制热策略，如无则使用插值法计算并制定相应的制热策略；对于全年中所有时刻进行以上过程，得到全年的制热策略；

根据全年的制热策略，输出全年逐时能耗结果。

进一步而言，所述维护结构分为不保温、轻保温、标准保温3种结构。

进一步而言，所述全年中各时刻的逐时热负荷的计算公式为：

qi＝ka(t1i-t2i)*(1+a)

qi代表全年中第i个时刻的逐时热负荷；k为传热系数，不同维护结构、地区对应不同数值；a为房间面积；a为修正系数，依据冷墙比、朝阳面对应不同系数；t1i为全年中第i个时刻的室内目标温度，t2i为全年中第i个时刻的室外负荷计算温度。

进一步而言，t1i为18℃。

进一步而言，通过手动设置供水温度。

进一步而言，所述根据查找到的各个压缩机频率参数对应的制热量与qs之间的大小关系制定相应的制热策略，包括以下内容：

当qs小于查找到的各个压缩机频率参数对应的制热量中的最小值时，设置所选择的空气源热泵在此最小值的状态下运行，相应的逐时能耗根据此最小值计算；

当qs大于查找到的各个压缩机频率参数对应的制热量中的最大值时，设置所选择的空气源热泵在此最大值的状态下运行，相应的逐时能耗根据此最大值计算；

当qs小于查找到的各个压缩机频率参数对应的制热量中的最大值且大于最小值时，设置所选择的空气源热泵在与qs最接近的制热量的状态下运行，相应的逐时能耗根据该最接近的制热量计算。

进一步而言，所述使用插值法计算并制定相应的制热策略，包括以下内容：

设to1为所选择的空气源热泵的所有小于to的工作环境温度中的最大值，to2为所选择的空气源热泵的所有大于to的工作环境温度中的最小值，tw1为所选择的空气源热泵的所有小于tw的工作供水温度中的最大值，tw2为所选择的空气源热泵的所有大于tw的工作供水温度中的最小值，对于所选择的空气源热泵的各个压缩机频率参数，进行以下插值计算：

其中，q2j、cop2j分别为所选择的空气源热泵的第j个压缩机频率参数对应的第一次插值后的制热量和cop能效比，q3j、cop3j分别为所选择的空气源热泵的第j个压缩机频率参数对应的第二次插值后的制热量和cop能效比，q4j、cop4j分别为所选择的空气源热泵的第j个压缩机频率参数对应的第三次插值后的制热量和cop能效比；

qo1j、copo1j分别为所选择的空气源热泵在to1和tw1下第j个压缩机频率参数对应的制热量和cop能效比，qo2j、copo2j分别为所选择的空气源热泵在to2和tw1下第j个压缩机频率参数对应的制热量，qo3j、copo3j分别为所选择的空气源热泵在to1和tw2下第j个压缩机频率参数对应的制热量和cop能效比，qo4j、copo4j分别为所选择的空气源热泵在to2和tw2下第j个压缩机频率参数对应的制热量和cop能效比；

对于所选择的空气源热泵的所有压缩机频率参数的插值计算结果，按以下方式进行最终插值：

其中，cop5为最终插值后的cop能效比，qp2、qp1分别为所选择的空气源热泵的所有压缩机频率参数的插值计算结果中制热量与qs最接近的上界及下界，copp2、copp1为qp2、qp1所对应的cop系数；p为逐时能耗预测结果。

相应的，本发明提出的空气源热泵能耗预测系统，为采用上述空气源热泵能耗预测方法的空气源热泵能耗预测系统。

本发明的有益效果如下：本发明采用数据库技术，能够结合不同地区气候、不同维护结构下的条件特点，预测机组能耗情况，该方法简易化操作、计算快速。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

图2是插值法计算示意图。

图3是能效比曲线拟合示意图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，本发明的空气源热泵能耗预测方法，包括以下过程：

输入相关信息进行统计，所述信息包括房间面积、房间数量、所在地区、需求水温及维护结构参数。维护结构又可分为不保温、轻保温、标准保温3种结构。

整理数据库，数据库数据包括气象数据与各种型号的空气源热泵的性能数据，所述气象数据为相应地区全年中各时刻的逐时环境温度(全年共8760小时，即有8760个时刻的逐时环境温度)，所述空气源热泵的性能数据为空气源热泵在各个工作环境温度(又称外环温度，一般为15～-20℃)和各个工作供水温度(一般为35～55℃)下的各个压缩机频率参数(如低频、中频、高频、最大等)对应的制热量和cop能效比的数据。

选择相应型号的空气源热泵，根据用户习惯设置供水温度，设该设置的供水温度为tw。可以通过手动方式设置tw。

计算全年中各时刻的逐时热负荷数据，具体计算公式为：

qi＝ka(t1i-t2i)*(1+a)

qi代表全年中第i个时刻的逐时热负荷；k为传热系数，不同维护结构、地区对应不同数值；a为房间面积；a为修正系数，根据数据库调用，依据冷墙比、朝阳面对应不同系数；t1i为全年中第i个时刻的室内目标温度(默认为18℃，也可以另行设定)，t2i为全年中第i个时刻的室外负荷计算温度。

设全年中某个时刻为s，qs为s时刻的逐时热负荷数据，s时刻的逐时环境温度为to，对于所选择的空气源热泵，查找其性能数据中是否有在与to相同的工作环境温度和与tw相同的工作供水温度下的各个压缩机频率参数下的制热量、功率和cop能效比的数据，如有则根据查找到的各个压缩机频率参数对应的制热量与qs之间的大小关系制定相应的制热策略，如无则使用插值法计算并制定相应的制热策略；对于全年中所有时刻进行以上过程，得到全年的制热策略。

具体而言，根据查找到的各个压缩机频率参数对应的制热量与qs之间的大小关系制定相应的制热策略，包括以下内容：当qs小于查找到的各个压缩机频率参数对应的制热量中的最小值时，设置所选择的空气源热泵在此最小值的状态下运行，相应的逐时能耗根据此最小值计算；当qs大于查找到的各个压缩机频率参数对应的制热量中的最大值时，设置所选择的空气源热泵在此最大值的状态下运行，相应的逐时能耗根据此最大值计算；当qs小于查找到的各个压缩机频率参数对应的制热量中的最大值且大于最小值时，设置所选择的空气源热泵在与qs最接近的制热量的状态下运行，相应的逐时能耗根据该最接近的制热量计算。

使用插值法计算并制定相应的制热策略的具体过程如下：

设to1为所选择的空气源热泵的所有小于to的工作环境温度中的最大值，to2为所选择的空气源热泵的所有大于to的工作环境温度中的最小值，tw1为所选择的空气源热泵的所有小于tw的工作供水温度中的最大值，tw2为所选择的空气源热泵的所有大于tw的工作供水温度中的最小值，对于所选择的空气源热泵的各个压缩机频率参数，进行以下插值计算：

其中，q2j、cop2j分别为所选择的空气源热泵的第j个压缩机频率参数对应的第一次插值后的制热量和cop能效比，q3j、cop3j分别为所选择的空气源热泵的第j个压缩机频率参数对应的第二次插值后的制热量和cop能效比，q4j、cop4j分别为所选择的空气源热泵的第j个压缩机频率参数对应的第三次插值后的制热量和cop能效比；qo1j、copo1j分别为所选择的空气源热泵在to1和tw1下第j个压缩机频率参数对应的制热量和cop能效比，qo2j、copo2j分别为所选择的空气源热泵在to2和tw1下第j个压缩机频率参数对应的制热量，qo3j、copo3j分别为所选择的空气源热泵在to1和tw2下第j个压缩机频率参数对应的制热量和cop能效比，qo4j、cop04j分别为所选择的空气源热泵在to2和tw2下第j个压缩机频率参数对应的制热量和cop能效比。插值的计算过程可参见图2。

所选择的空气源热泵的所有压缩机频率参数的插值计算结果可以拟合为一条曲线，如图3所示。按以下方式进行最终插值：

其中，cop5为最终插值后的cop能效比，qp2、qp1分别为所选择的空气源热泵的所有压缩机频率参数的插值计算结果中制热量与qs最接近的上界及下界，copp2、copp1为qp2、qp1所对应的cop系数；p为逐时能耗预测结果。

根据全年的制热策略，输出全年逐时能耗结果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。