考虑建筑物热动态特性的暖通空调模型预测控制方法

作者：李卓阳; 靳小龙^*; 贾宏杰; 戚冯宇; 穆云飞; 余晓丹

来源：中国电机工程学报, 2020, 40(12): 3928-3940.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.190268

• 热动态
• 围护结构
• 模型预测控制
• 能效等级
• 窗墙比

建筑楼宇作为城市电网的终端用能主体,对其用能特性进行建模及仿真分析具有重要意义。首先,提出一种预测楼宇制冷/制热能耗的热动态模型,由若干组热量瞬态能量平衡方程组成,可充分考虑楼宇围护结构在传热过程中的热对流,热传导和热储能对楼宇能耗的影响。随后,针对楼宇的核心用能单元——暖通空调系统(heating,ventilationand airconditioning,HVAC),提出考虑建筑围护结构热动态特性的HVAC模型预测控制(modelpredictivecontrol,MPC)方法,通过结合模型预测和短期控制来最小化楼宇总能耗,同时保证用户的温度舒适度水平。最后,对比测试所提控制方法在不同HVAC能效等级和楼宇窗墙比情况下的效果,验证所提方法在不同HVAC能效等级和不同建筑保温性能条件下的有效性。仿真结果表明,基于MPC的HVAC控制方法不仅有助于降低楼宇用能成本,而且在应对HVAC能效等级降低与楼宇保温性能变差方面,更有利于节约能源和提高楼宇的运行经济性。

• 单位
  智能电网教育部重点实验室; 天津大学