[发明专利]一种太阳能采暖系统等效设计容量计算方法

说明书

本发明公开一种太阳能采暖系统等效设计容量计算方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：输入历史实测气象数据以及建筑的热工参数，采用EnergyPlus软件进行计算机模拟得到建筑采暖负荷；步骤2：计算得到太阳能集热器面积和辅助热源容量；步骤3：采用二分法调节采暖系统中辅助热源容量；步骤4：太阳能采暖系统等效设计容量评估；步骤5：计算收敛判断，得到最终太阳能采暖系统等效设计容量。本发明能计算得到在考虑天气不确定性条件下的太阳能采暖系统实际提供的等效设计容量，在保障用户用能需求的前提下，根据计算得到的等效设计容量减少辅助热源容量，提升系统经济效益。

技术领域

本发明涉及太阳能模拟分析领域，特别是涉及一种太阳能采暖系统等效设计容量计算方法。

背景技术

随着可再生能源的需求量逐年增加，其消耗占全球总能源的比重从2015年的7.1％预计增涨到2040年的13％。可再生能源使替代传统能源成为了可能，然而由于实时产量的变化导致的不确定性，使一些可再生能源的产能规划面临挑战。因此，准确的资源能力价值评估对于系统的长期规划至关重要。

太阳能采暖系统容量规划设计过程中，一般采用工程设计手册进行计算，例如在GB50495-2009《太阳能供热采暖工程技术规范》中，采用当地集热器采光面上的平均太阳辐射量结合太阳能保证率和建筑物的耗热量计算得到系统太阳能集热器总面积。这类方法中，采用均值替代变化值的简化方法并未考虑气象的不确定性变化，因此一般认为太阳能集热器只有能量价值而没有容量价值，往往需要往系统中加入辅助热源进行联合供能。另外，对于太阳能采暖系统而言，建筑采暖负荷和太阳能集热器供热量受逐时天气因素影响明显，时间上的能量不匹配会大大降低此类系统的可靠性，忽略了时序特征也就忽略了热量供应与负荷需求的逐时匹配的基本要求。

这种采用国家规范的设计方法虽然能够保证整个系统运行可靠，但忽略了在实际运行中，太阳能供热时能够一定程度上提供可靠的系统容量，因此也具有一定的容量价值。如果不对加入太阳能之后的系统容量进行合理评估，忽略这部分太阳能所能提供的容量，会造成实际供能系统初步设计过大，初投资增加的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种太阳能采暖系统等效设计容量计算方法，该方法能够以系统可靠性作为约束指标，得到满足实际工程需求的太阳能集热器等效设计容量，为设计人员提供参考。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种太阳能采暖系统等效设计容量计算方法，包括以下步骤：

步骤1：输入历史实测气象数据以及建筑的热工参数，采用EnergyPlus软件进行计算机模拟得到建筑采暖负荷。

步骤2：计算得到太阳能集热器面积和辅助热源容量。采用GB50495-2009《太阳能供热采暖工程技术规范》中方法计算得到初始太阳能集热器面积和辅助热源的容量。

式中：A_C为直接系统太阳能集热器总面积；Q_H为建筑物耗热量；J_T当地太阳能集热器采光面上的平均日太阳辐射量；f为太阳能保证率；η_cd为太阳能集热器平均集热效率；η_L为管路及贮热装置热损失率。

上式中建筑物耗热量即为建筑采暖负荷，辅助热源初始容量C＝Q_H，此外其余参数通过查阅规范中附表得到。

步骤3：采用二分法调节采暖系统中辅助热源容量。令C_max＝C，C_min＝0，通过式(2)计算得到辅助热源初始变化容量。新辅助热源容量如式(3)所示。

C_Δa＝(C_max+C_min) (2)