[发明专利]一种基于建筑热力学模型的家庭能量管理算法

摘要

本发明公开了一种基于建筑热力学模型的家庭能量管理算法，首先建立了建筑的室内外热传递模型；并建立了家庭主要用电负荷空调、热水器和冰箱的热力学模型，模型中考虑了热交换速率，太阳热辐射强度，材料热容量等多种因素，优化过程中考虑了电网电价的变化情况以达到在满足居民用电要求的前提下经济最优的目标，同时从电网角度看，用户降低了在用电高峰时段的用电量并转移至低谷时段使用，提高了电力设备的利用率，降低了电网的调峰压力，其效果是互利共赢的。

主权项

1.一种基于建筑热力学模型的家庭能量管理算法，其特征在于，包括以下步骤：建立计算建筑用电负荷的热力学模型；建立家庭主要用电负荷的热力学模型，所述家庭主要用电负荷的热力学模型包括家用空调、热水器和冰箱的热力学模型；将建筑用电负荷的热力学模型与家庭主要用电负荷的热力学模型与电网电价的变化情况相响应，从而控制用电支出；所述建筑用电负荷的计算，包括受到太阳热辐射强度，材料热容量、热传递速率的影响，将建筑的住宅分为住宅内部和住宅墙体两部分；所述住宅内部的热容量、住宅墙体的热容量均与住宅面积、住宅高度有关，其数学模型如下：Ca＝5.2×103AsH(J/K)；Cs＝1.44×102AsH(J/K)，所述住宅内部、住宅外部与外界之间的热传递包括三部分：住宅内部与外界的热传递速率；住宅墙体与外界的热传递速率；住宅内部与墙体的热传递速率，所述住宅内部与外界的热传递速率，住宅墙体与外界的热传递速率及住宅内部与墙体的热传递速率包括与住宅外墙面积、空气流通率、住宅面积、住宅高度的影响有关，具体计算公式如下：Rae＝0.34VaAsH(W/K)；Ras＝7.69S(W/K)，其中：Ca为住宅内部的热容量，Cs为住宅墙体的热容量，Rae为住宅内部与外界的热传递速率，Rse为住宅墙体与外界的热传递速率，Ras为住宅内部与墙体的热传递速率，Va为空气流通率，As为住宅面积，H为住宅高度，S为住宅外墙面积。