[发明专利]一种考虑负荷与系统性能随机性的地表水源热泵系统能耗预测方法

说明书

本发明提供一种考虑负荷与系统性能随机性的地表水源热泵系统能耗预测方法，包括如下步骤：(1)收集地表水源热泵系统能耗预测所需数据资料；(2)归类分析影响地表水源热泵系统能耗预测的不确定性因素，确定各个不确定性参数的概率密度函数；(3)利用抽样法取样，产生所有不确定性参数样本；(4)建立建筑物理模型与地表水源热泵系统模拟平台；(5)基于Monte Carlo法，将样本集输入建筑物理模型，获取建筑全年逐时冷热负荷集；(6)将负荷集与系统不确定性参数样本输入地表水源热泵系统模拟平台，预测地表水源热泵系统能耗分布。本发明全面考虑地表水源热泵系统能耗计算过程中的不确定性因素预测地表水源热泵系统能耗，提高预测的可靠性，为地表水源热泵系统性能评估和设计优化等提供技术支持。

技术领域

本发明涉及建筑环境与暖通空调技术领域，具体是一种考虑负荷与系统性能随机性的地表水源热泵系统能耗预测方法。

背景技术

地表水源热泵系统因其利用低品位能源的特点，一直以来广受关注，大量研究者针对其可行性分析、性能评估、设计/运行优化进行了探究。对空调系统能耗进行准确预测是系统性能评估、运行优化的基础，然而在预测过程中存在着大量不确定性因素，直接影响系统能耗预测结果，若忽略不确定性影响，系统性能预测将严重偏离真实值，进而导致评估不当、决策不合理甚至错误。

在地表水源热泵系统能耗预测中不确定性参数包括负荷侧不确定性参数与系统侧不确定性参数。前者主要包括气象参数、建筑热物性参数、室内状态参数等一系列通过影响建筑负荷进而影响系统性能表现的不确定性参数，后者则主要包括机组性能参数、水泵效率、水源水温等，表现为直接影响系统性能表现。

现有研究多基于某一场景下的确定性研究，忽略水源热泵系统中的不确定性因素。有学者基于典型气象年预测利用黄浦江的江水源热泵系统能耗并与冷水机组+燃气锅炉系统进行比较，结果显示该地表水源热泵系统的节能效果超出传统系统15％，回收期约4.3年(朱金鸣,项弸中.江水源热泵在上海十六铺工程中的应用[J].暖通空调.2007,(02):88-93.)。也有研究预测水源热泵系统能耗并与空气源热泵系统进行比较分析，结果表明该办公楼运用地源热泵系统的节能率约为9.4％～24.1％(Liu X,Hong T.Comparison ofenergy efficiency between variable refrigerant flow systems and ground sourceheat pump systems[J].Energy and Buildings.2010,42(5):584-9.)。现有建筑能源领域关于不确定性的研究多侧重于建筑负荷不确定性，如计算各不确定性参数影响下的建筑冷热负荷，(Sun Y,Gu L,Wu CFJ,Augenbroe G.Exploring HVAC system sizing underuncertainty[J].Energy and Buildings.2014,81:243-52.)，或峰值负荷(Xu L,Wang S,Tang R.Probabilistic load forecasting for buildings considering weatherforecasting uncertainty and uncertain peak load[J].Applied Energy.2019,237:180-95.)，用于指导中央空调系统选型。也有研究者分析室内得热不确定性对系统选型设计的影响(张崎,燕达,朱丹丹,等.办公建筑室内发热量的空间不均匀特性对空调设计选型的影响分析[J].暖通空调.2014,44(10):26-32.)。然而，对于地表水源热泵系统能耗预测的不确定性，尤其是考虑系统中的不确定性因素，尚为空白。

现有针对地表水源热泵系统能耗预测的研究多基于确定性研究方法，忽略系统能耗预测过程中的不确定性，将导致系统能耗预测与真实值偏离较大，直接影响系统能耗预测结果，进而影响运行、评价等决策分析。

发明内容