基于预测的复合地源热泵系统控制方法实现-中国知网.doc

基于预测的复合地源热泵系统控制方法实现 张文松，王学文 （华中科技大学 环境科学与工程学院，湖北 武汉 430074） 摘要：在冬冷夏热且夏季冷负荷远大于冬季热负荷的地区常采用带有冷却塔的复合式地源热泵系统，其控制策略存在极大的优化空间。文章提出了直接比较冷却塔和与土壤换热器相连的板式换热器的出口温度的控制方法，并通过人工神经网络预测板式换热器机组侧的出口水温来实现此控制方法。通过FLUENT软件用层BP网络超过0.4℃。 中图分类号： 文献标识码：A Study on predictive control of hybrid ground source heat pump system Zhang Wensong，Wang Xuewen (School of Environment Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074，China) Abstract: Hybrid ground source heat pump systems are applied in areas where the cooling load is much larger than heating load. Huge freedom exists in the control methods. A new control strategy is proposed, that is, to compare water temperatures exiting the cooling tower and plate heat exchanger (PHE) coupled with ground heat exchanger (GHE) directly. However, only one of the two temperatures can be measured timely so artificial neural network (ANN) is introduced to predict the cooling water temperature at outlet of PHE . A dynamic numerical simulation of hybrid ground source heat pump system based on FLUENT is employed to generate the monitoring data which are then used to train and test ANN models. Results show that ANN can be used to predict the water temperature at outlet of the PHE exactly with the absolute error less than 0.4 ℃. Keywords: hybrid ground source heat pump； ground heat exchanger； plate heat exchanger； artificial neural network；predictive0 前言 地源热泵系统具有效能高，污染低的特点，因此在世界范围内得到了广泛的应用[1]。在冬冷夏热且夏季冷负荷远大于冬季热负荷的地区，常采用带辅助散热设备的复合式地源热泵系统，在保证全年热平衡的同时减少钻井所需的初投资和占地面积[2]。 在复合式地源热泵系统中，常采用冷却塔与土壤换热器并联的形式（图1）,通过有选择性地运行土壤换热器或冷却塔来保持地下土壤的全年热平衡。Stephen P.Kavanaugh[3]提出一套复合式地源热泵的设计方法，并计算了冷却塔全年的运行时间，以保证土壤热平衡。但在满足全年土壤热平衡的前提下，在某一时刻运行土壤换热器还是冷却塔的选择存在着极大的自由度。Cenk Yavuzturk[4]对复合式地源热泵系统的控制策略进行了详细的研究，但主要研究对象是土壤换热器与冷却塔串联的系统，对并联系统没有太多探讨。 图1 复合式地源热泵系统结构图 图2 建筑逐时负荷图 Fig.1 Schematic diagram of the HGCHP system Fig.2 Annual hourly building load 本研究以热泵机组的瞬时效能系数为优化目标，通过比较与土壤换热器相连的板式换热器机组侧和冷却塔的出口水温，来决定某一