一种多能互补供暖系统的制作方法

本发明属于跨季供热，特别涉及一种多能互补供暖系统。

背景技术：

1、太阳能时间性很强，白天充足，集热器出力很大，夜间，集热器不工作，但是我们取暖的过程中，白天以及夜里都是必须进行取暖的。所以为了弥补这个夜晚无法利用阳光的缺陷，就需要有补充的热源。例如很多采取了电加热，这种搭配方式一定程度上保证了供暖可靠性，但供暖成本较高。

2、由于太阳能供热采暖的高效节能、绿色环保和经济效益显著，太阳能供热采暖越来越受到人们的重视，从太阳能资源来看，北方地区太阳能的利用受室外气候影响较大，稳定性差，太阳能利用率低，北方冬季寒冷，供暖需求大，但是冬天太阳能资源相对贫乏，夏天丰富，为适应季节变化，充分利用太阳能资源，改善室内热环境及稳定性，消除太阳能热源的不稳定性，需进一步优化建筑的太阳能利用方式。

3、但是在现有的供暖系统中大多采用单一的供热方式，容易导致供暖水温度不均匀以及热量的浪费，用户的舒适感较差。同时现有供暖系统也缺乏精细化的智能控制方法，导致实际使用时耗费过多能源。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述技术的不足，提供一种多能互补供暖系统。

2、为此，本发明提供一种多能互补供暖系统，包括太阳能转化模块、空气能转化模块、土壤热能转化模块、用户供暖模块和控制模块；

3、太阳能转化模块包括集热器和集热水箱，集热器与集热水箱相互连通，形成第一循环回路；

4、空气能转化模块包括空气能热泵，空气能热泵与集热水箱的相互连通，形成第二循环回路；

5、土壤热能转化模块包括地埋管和换热器，地埋管与换热器的第一换热管路相互连通，形成第三循环回路，换热器的第二换热管路与集热水箱相互连通，形成第四循环回路；

6、用户供暖模块包括用户水箱和水源热泵，用户水箱通过水源热泵与地埋管相互连通，形成第五循环回路，用户水箱集热水箱相互连通，形成第六循环回路；

7、控制模块包括数据处理平台，用于依据用户所需的供暖水温，调节各个模块之间的水流走向。

8、进一步地，集热器使用pvt集热器。

9、进一步地，地埋管的进出端、集热水箱的进出端和用户水箱的进出端均设置有温度传感器。

10、进一步地，数据处理平台调节各个模块之间的水流走向的控制方法为：

11、用户水箱优先通过第五循环回路和/或第六循环回路进行换热升温，将用户水箱内的水温升至供暖用水温度阈值，保证用户正常供暖；

12、集热水箱设置有换热温度阈值，当集热水箱内的水温高于换热温度阈值时，通过换热器将热量传递至地埋管中。

13、进一步地，控制模块内还设置有热量调度控制方法，包括以下步骤：

14、获取当前用户水箱中的储水量和水温，计算出单位时间段内将用户水箱的当前水温升至供暖用水温度阈值所需的热量q；

15、记集热器h1所需产生热量为h1，换热效率为η1，空气源热泵h2所需产生热量为h2，换热效率为η2，地埋管h3所需产生热量为h3，换热效率为η3，建立动态规划状态模型dp[i][j][k]，表示在单位时间段i时，使用j单位热量来自热源h1，以及使用k单位热量来自热源h2的情况下，所能获得的最大满足热需求的热量；

16、h1，h2，h3的最大输出热量分别为

17、dp[i][j][k]＝max(dp[i-1][j′][k′]+η1·h1+η2·h2+η3·h3)；

18、其中，j′和k′是前一个单位时间段的热量输出且满足约束条件j′+k′+h3≤q；

19、设定边界条件dp[0][0][0]＝0，对于所有其他状态，当热源输出为零时，最大热量应为零dp[i][0][0]＝0；

20、建立动态规划状态模型的状态空间规模为构建最优解optimal output＝max(dp[n][j][k])。

21、进一步地，控制模块内还设置有成本优化控制方法，包括以下步骤：

22、记不同热源的运行成本函数为ci(hi)，其中，ai,bi,ci是成本函数的参数，则总成本函数

23、增加供热比例约束r，rmin≤h1/(h2+h3)≤rmax，

24、加入运行成本后的动态规划状态模型为

25、dp[i][h1][h2][h3]＝max(dp[i-1][h1’][h2‘][h3’]+η1·h1+η2·h2+

26、η3·h3-c1(h1)-c2(h2)-c3(h3))；其中，h1’，h2‘，h3’是前一个单位时间段的热源输出；

27、使用梯度下降法计算出总成本函数ctotal的最小值，并得到ctotal的最小值时h1，h2，h3所对应的产生热量，调节各个模块之间的水流量。

28、本发明提供一种多能互补供暖系统，有如下有益效果：

29、通过多个热源相互配合，多热源互补，通过控制平台调整多个热源水流走向和水流量，满足用户供暖需求。并且使用的pvt集热器能够自行发电，进一步降低系统运行成本。

技术特征：

1.一种多能互补供暖系统，其特征在于，包括太阳能转化模块、空气能转化模块、土壤热能转化模块、用户供暖模块和控制模块；

2.根据权利要求1所述的一种多能互补供暖系统，其特征在于，集热器使用pvt集热器。

3.根据权利要求1或2所述的一种多能互补供暖系统，其特征在于，地埋管的进出端、集热水箱的进出端和用户水箱的进出端均设置有温度传感器。

4.根据权利要求3所述的一种多能互补供暖系统，其特征在于，数据处理平台调节各个模块之间的水流走向的控制方法为：

5.根据权利要求4所述的一种多能互补供暖系统，其特征在于，控制模块内还设置有热量调度控制方法，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种多能互补供暖系统，其特征在于，控制模块内还设置有成本优化控制方法，包括以下步骤：

技术总结本发明提供一种多能互补供暖系统，其解决了现有的供暖系统中大多采用单一的供热方式，容易导致供暖水温度不均匀以及热量的浪费，用户的舒适感较差技术问题，可广泛应用于跨季供热领域；具体包括太阳能转化模块、空气能转化模块、土壤热能转化模块、用户供暖模块和控制模块；太阳能转化模块包括集热器和集热水箱，集热器与集热水箱相互连通；空气能转化模块包括空气能热泵，空气能热泵与集热水箱的相互连通；土壤热能转化模块包括地埋管和换热器，地埋管与换热器的第一换热管路相互连通，换热器的第二换热管路与集热水箱相互连通；用户供暖模块包括用户水箱和水源热泵，用户水箱通过水源热泵与地埋管相互连通，用户水箱集热水箱相互连通。技术研发人员：马新曼,马联蒙受保护的技术使用者：中暖新能源（青岛）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2