[发明专利]碳纤维供热节能系统及其控制方法

权利要求书

1.一种碳纤维供热节能系统，其特征在于：包括与当地气象网站连接的服务器、碳纤维采集器、室外温度传感器、碳纤维供热节能单元，其中，所述服务器与所述碳纤维采集器连接，所述碳纤维采集器分别与所述室外温度传感器、碳纤维供热节能单元连接，所述碳纤维供热节能单元包括碳纤维控制器和碳纤维发热线，所述碳纤维采集器与所述碳纤维控制器连接，所述碳纤维控制器与所述碳纤维发热线连接，所述碳纤维发热线包括从下至上层叠设置的绝热层、反射层、接地网、碳纤维发热线主体、蓄热层和面层。

2.根据权利要求1所述的碳纤维供热节能系统，其特征在于：所述碳纤维控制器通过继电器与所述碳纤维发热线连接，所述碳纤维控制器采集室内的温度，并根据设定的参量，通过所述继电器控制所述碳纤维发热线的接通和断开。

3.根据权利要求1所述的碳纤维供热节能系统，其特征在于：所述碳纤维供热节能系统还包括用户端，所述用户端通过互联网与所述服务器连接，用户通过所述用户端管理、设定、调整参量，并通过互联网发送给所述服务器，用户可通过所述用户端在所述服务器上查询采集到的数据、故障信息及计算分析决策的信息。

4.根据权利要求1所述的碳纤维供热节能系统，其特征在于：所述碳纤维采集器通过LoRa无线通信单元分别与所述室外温度传感器、碳纤维控制器进行通信，所述碳纤维采集器与所述碳纤维控制器之间的通信采用呼叫应答的方式，所述碳纤维采集器与所述室外温度传感器之间的通信采用呼叫应答的方式。

5.根据权利要求1所述的碳纤维供热节能系统，其特征在于：所述碳纤维采集器与所述服务器采用移动网络进行通信，所述碳纤维采集器将所述服务器下发的命令下达到所述碳纤维控制器或所述室外温度传感器，并将所述碳纤维控制器或所述室外温度传感器采集到的数据上传给所述服务器。

6.根据权利要求1所述的碳纤维供热节能系统，其特征在于：所述服务器定时在当地气象网站上获取其后24小时的气象数据，用于气候补偿运算；所述服务器对采集的数据及设定的参数根据建立的供暖模型进行运算、分析，并决策出控制方案通过所述碳纤维控制器下发给所述碳纤维控制器。

7.一种碳纤维供热节能系统的控制方法，其特征在于：通过如权利要求1至6中任一项所述的碳纤维供热节能系统进行以下过程：

设蓄热层各参量如下：

蓄热层厚度为l，单位为m；

蓄热层密度为ρ，单位为kg/m³；

蓄热层比热容为h，单位为kJ/kg.℃；

蓄热层面积为S，单位为㎡；

蓄热层温度温升为ΔT，单位为℃；

蓄热层的蓄热量为ΔQ，单位为kJ；

设碳纤维加热线设计功率为P，单位W/㎡；

蓄热所需时间为t，单位h；

蓄热量计算方法：ΔQ＝ρ×S×l×h×ΔT……(1)

蓄热所需时间：t＝ΔQ/(P×S×3600)……(2)

房屋从建筑的位置上可分为顶户、底户、边户、中间户，从方位上可分为阳面和阴面；

顶户为建筑物最顶层的住户，底户为建筑物第一层的住户，边户指建筑物两边有山墙的住户，中间户指除了上述三种户型的其它住户；阳面户型是指有阳台或窗户朝南的墙面，阴面是指有阳台或窗户不朝南的墙面；

设对应每栋房屋对应方位及其各个面的面积分别为：顶面为Sn1、底面为Sn2、阳面外墙为Sn3、阴面外墙为Sn4，其对应单位为㎡；由于楼栋内各房屋之间温差较小，在供热模型内影响较小，为了简化建筑模型，户与户之间的中间隔墙忽略不计；

设对应每栋房屋各面对应的耗散功率分别为：顶面为Kn1、底面为Kn2、阳面外墙为Kn3、阴面外墙为Kn4，其对应单位为W/㎡.℃；

设室外温度传感器采集到的温度为TP，单位为℃；

设碳纤维控制器采集到室内温度为Tn，单位为℃；

对应房屋的耗散功率为：

Pn＝(Sn1×Kn1+Sn2×Kn2+Sn3×Kn3+Sn4×Kn4)×(Tn-TP)……(3)

对应房屋一天消耗热量为Qn＝∫Pndt……(4)

根据采集的用户内人员活动情况分析其活动规律，确定用户的供热时段；

根据当地气象网站发布的第二天的温度曲线作为室外温度，应用公式3和公式4预算第二天需消耗的热量；

结合当地谷电时段，设定用户的蓄热时段；

根据需消耗的热量，应用公式1和公式2计算该用户蓄热时间；

将蓄热时间分成几个时段，均匀分布在设定的用户蓄热时段内；

通过上述过程，根据气象的预报、实时的温度测量、房屋的耗散功率、用户的供暖功率、当地的谷电时段及用户的活动规律，在碳纤维供热系统内建立供热建模，并进行精准的控制，实现节能供暖。