一种热泵与水箱蓄热采暖系统的智能控制方法与流程

本发明涉及暖通空调和自控，具体为一种热泵与水箱蓄热采暖系统的智能控制方法。

背景技术：

1、现有技术主要是热泵直供采暖技术，没有区分不同电价时段的控制策略；另外水箱蓄热主要应用于电锅炉采暖系统，利用低谷电价蓄热，峰电时段释热采暖。两种电采暖系统均采用简单地固定式控制策略，每天运行固定控制算法，无法智能地预测次日的采暖负荷需求，同时基于预测算法调控运行策略。

2、另现有的主流技术只是定时的开关系统，无法实现系统基于未来采暖需求预测负荷调节整个采暖系统的供暖模式；另外系统也无法基于峰平谷电价政策，系统自动响应末端采暖需求，同时又实现对电网的削峰填谷的功能。传统的控制策略，控制逻辑单一、精度低、粗糙，无法响应电价变化，从而造成能源的浪费和采暖成本的增加；其次，传统的控制算法，如果调整工作模式需要人工进行设定，操作员工不仅需要每天关注未来的负荷需求，还需要手动调整运行模式，每个人都有自己的判断逻辑，会造成商场温度因为操作人员的不同，产生不同的使用体感。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种热泵与水箱蓄热采暖系统的智能控制方法，是一套全自动化的智能控制采暖算法，操作人员设定好参数后，无需人员值班干预，系统将采用全自动、节能的方式运行。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种热泵与水箱蓄热采暖系统的智能控制方法，其步骤包括：

4、采集商场历史运行数据利用长短时记忆网络lstm模型进行训练，构建预测模型，具体执行：将商场历史运行数据以及对应的采暖运行模式(保供暖模式、节能模式)，构建商场历史运行数据-运行模式数据对，(可以将保供暖模式看做数据1、将节能模式看做数据2)将商场历史运行数据-运行模式数据对划分为训练集和验证集，基于训练集利用长短时记忆网络lstm模型进行训练，并利用验证集对训练的模型进行优化，从而得到预测模型；

5、获取未来24小时天气信息和时间维度信息以及预估的采暖系统主管道能量计数据和商场空调末端数据；

6、利用预测模型预测次日采暖运行模式，如果采用保供暖模式，系统将自动执行保供暖运行算法；如果负荷预测判断系统执行节能模式。

7、根据上述技术方案，所述商场运行数据包括采暖系统主管道能量计数据、商场空调末端数据、商场区域天气数据和时间维度数据。

8、根据上述技术方案，所述保暖模式执行步骤包括：

9、基于商场的闭店时间启动系统蓄热模式，确保利用夜间时间把系统富裕的热量全部储存在水箱中；同时检测集水器回水温度，给商场输送的热量，确保商场采暖；

10、商场开业前两小时切换为直供采暖模式，利用系统直接给商场供暖，同时监控集水器回水温度，当回水温度低于α℃时，系统打开水箱释热，确保采暖需求；

11、运行系统直供采暖模式直至当日晚上设定时间点，到达设定时间时需判断采暖季节是否结束，如果采暖季已经结束，关闭整个采暖系统；如果采暖季还未结束，继续进行次日的负荷预测，根据预测结果判断是执行保供暖模式还是节能模式。

12、根据上述技术方案，所述蓄热模式执行步骤包括：

13、启动蓄释热循环泵，当水箱顶层温度大于阈值δ且水箱顶层温度与水箱底层温度温差小于ε时关闭水箱侧蓄热系统；

14、打开热泵供热循环泵和热泵，并设置水泵频率、rv1的开度、热泵出水温度和热泵出水温差；

15、监测集水器回水温度并根据集水器回水温度对rv1的开度进行调整；

16、每间隔半小时监测一次热泵出水温度与热泵底层温度的温差，如果温差小于阈值θ，则关闭水箱蓄热。

17、根据上述技术方案，所述直供采暖模式的具体执行步骤包括：

18、启动蓄释热循环泵、热泵供热循环泵和热泵；

19、设置热泵的出水温度，监测热泵供热循环泵中对水泵频率与热泵出水温差，用于控制水箱回水水温，保证水箱的基础水温；

20、监测集水器回水温度是否大于预设温度，若集水器回水温度大于预设温度，则降低热泵供热循环泵和蓄释热循环泵的调节阀rv1的开度，将(监测集水器回水温度-36℃)/3后取整，作为降低热泵供热循环泵和蓄释热循环泵的调节阀rv1的开度，最小降温为2℃；若集水器回水温度不大于预设温度，则升高热泵供热循环泵和蓄释热循环泵的调节阀rv1的开度，将(36℃-监测集水器回水温度)/3后取整，作为升高热泵供热循环泵和蓄释热循环泵的调节阀rv1的开度，最小升温为2℃；

21、每隔一段时间监测一次集水器回水水温，当回水水温低于π℃时，打开水箱释热模式，水箱释热模式采用热泵+水箱连供模式；当回水水温高于μ℃时，关闭水箱释热模式，采用热泵直供模式；当水箱顶层水温与水箱底层水温温差小于阈值θ时，关闭水箱释热模式，采取热泵直供模式。

22、根据上述技术方案，所述节能模式执行步骤包括：

23、基于商场的闭店时间启动系统节能模式，闭店时间如果是谷电时段，系统自动启动夜间边供边蓄热模式，利用谷电制热，储存在水箱内，同时检测集水器回水温度，确保商场保暖；

24、商场开业前一个半小时，判断是否处于峰电时段，如果处于峰电时段，采用水箱释热模式，同时检测集水器回水温度；

25、如果水箱在峰电时段内释热完成，则自动启动热泵直供模式供暖确保商场供暖；

26、如果检测到运行时段是平电时段，切换成热泵直供模式，关闭水箱释热模式，同时检测集水器回水温度，如果水温低于β，则同时启动水箱释热模式辅助供暖，确保商场采暖需求；

27、如果检测到运行时段是谷电，则自动切换成日间边供暖便给水箱蓄热，同时提高热泵的出水温度，保证水箱蓄热温度不低于γ并检测集水器回水温度；

28、到达晚上设定时间点时，判断采暖季节是否结束，如果采暖季已经结束，关闭整个采暖系统；如果采暖季还未结束，继续进行次日的负荷预测，根据预测结果判断是执行保供暖模式还是节能模式。

29、根据上述技术方案，所述水箱释热模式执行步骤包括：

30、启动蓄释热循环泵和热泵供热循环泵小泵，关闭热泵和热泵供热循环泵大泵；

31、设置热泵的出水温度，监测热泵供热循环泵中对水泵频率与热泵出水温差，用于控制水箱回水水温；

32、每隔一段时间监测一次集水器回水水温，当回水水温低于预设温度时，打开水箱释热模式，采用热泵+水箱连供模式；当回水水温高于τ℃时，关闭水箱释热模式，采用热泵直供模式；当水箱顶层水温与水箱底层水温温差小于σ℃，关闭水箱释热模式，采取热泵直供模式。根据上述技术方案，所述热泵直供模式执行步骤包括：

33、关闭蓄释热循环泵；启动热泵供热循环泵和热泵，并设置热泵的出水温度；

34、监测集水器回水温度是否大于预设温度，若集水器回水温度大于预设温度，则降低热泵出水温度，将(监测集水器回水温度-40℃)/2后取整，作为降低的热泵出水温度，最小降温为2℃；若集水器回水温度不大于预设温度，则升高热泵出水温度，将(40℃-监测集水器回水温度)/2后取整，作为升高的热泵出水温度，最小升温为2℃；

35、每隔一段时间监测一次集水器回水水温，当回水水温低于ω℃时，打开水箱释热模式，水箱释热模式采用热泵+水箱连供模式；当回水水温高于时，关闭水箱释热模式，采用热泵直供模式。

36、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明利用人工智能神经网络算法，从运行数据(室外逐时温度、湿度、雨雪和风俗，日期和节假日、系统能耗等数据)训练模型预测未来负载。预测模型基于天气预报信息预测未来负荷需求，根据未来负荷需求同时调整采暖系统运行模式，确保次日的采暖效果和保证系统运行费用降低。本发明是一套全自动化的智能控制采暖算法，操作人员设定好参数后，无需人员值班干预，系统将采用全自动、节能的方式运行。