(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210630896.6 (22)申请日 2022.06.06 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430063 湖北省武汉市珞狮路12 2号 (72)发明人 吕松　常志豪　赖引　任桔文　 杨佳豪　张波龙　 (74)专利代理 机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 4 4205 专利代理师 陈嘉乐 (51)Int.Cl. F24D 18/00(2022.01) F24D 11/02(2006.01) F24D 19/10(2006.01) F24F 5/00(2006.01) F24F 11/84(2018.01)F24F 11/85(2018.01) F24S 20/40(2018.01) F24S 60/30(2018.01) H02S 10/30(2014.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) F24D 101/50(2022.01) (54)发明名称 基于TRNSYS的光伏热- 水源热泵耦合系统模 型及建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于TRNSYS的光伏热 ‑水 源热泵耦 合系统模型及建模方法。 基于TRNSYS的 光伏热‑水源热泵耦合系统模型通过控制子系统 实时监控蓄热水箱的出水温度， 并将出水温度与 供暖制冷时间、 太阳辐照强度和冷热负荷结合， 并进行计算后生成控制指令， 以对阀门部分和水 泵部分的启停和流量进行控制， 从而切换供暖子 系统的供暖模式， 实现了对太阳能的分级利用和 供暖时间与制冷时间的蓄热水箱直供变水流量 的控制运行， 提高了对太阳能的利用率， 可广泛 应用于系统建模仿真技 术领域。 权利要求书3页 说明书10页 附图3页 CN 115200075 A 2022.10.18 CN 115200075 A 1.一种基于TRNSYS的光伏热 ‑水源热泵耦合系 统模型， 其特征在于， 包括蓄热子系 统、 供暖子系统、 制冷子系统和控制子系统； 所述蓄热子系统包括气象参数部分、 光伏热部分、 阀门部分、 蓄热水箱部分和水泵部 分， 所述气象参数部分用于设置气象参数， 所述光伏热部分用于设定光伏热面积以及光伏 热效率， 所述阀门部分用于设定阀门开关， 所述蓄热水箱部分用于设定蓄热水箱的容积和 蓄热水箱的外壁 面温度， 所述水泵部分用于设定水泵的流 量和功率； 所述供暖子系统用于根据控制指令切换供暖模式， 所述供暖子系统包括负荷部分、 水 源热泵部分、 所述水泵部 分、 所述阀门部 分、 江水部 分、 所述光伏热部 分、 供暖制冷期 部分和 所述蓄热水箱部分， 所述负荷部分用于设定供暖制冷的负荷参数， 所述负荷参数通过与所 述负荷部分连接的负荷加载文件进行传输， 所述水源热泵部分用于 设定水源热泵的额定制 冷制热量、 额定流量和名义制冷制热性能系 数， 所述江水部分用于设定江水 的逐月平均温 度， 所述供暖制冷期部分用于设定供暖制冷时间； 所述制冷子系统包括所述负荷部分、 所述水源热泵部分、 所述水泵部分、 所述阀门部 分、 所述江 水部分和所述供暖制冷期部分； 所述控制子系统用于监控所述蓄热水箱的出水温度， 将所述出水温度 结合所述供暖制 冷时间、 所述太阳辐照强度和所述冷热负荷， 经过计算生 成所述控制指令， 所述控制指 令用 于控制所述阀门部分和所述水泵部分的启停及流 量， 以使所述供暖模式切换。 2.根据权利 要求1所述的一种基于TRNSYS的光伏热 ‑水源热泵耦合系统模型， 其特征在 于， 所述水泵部 分包括集热泵、 直供水泵、 负荷侧水泵、 源侧水泵和辅热水泵， 所述阀门部 分 包括第一分流阀、 第二分流阀、 第三分流阀、 第一合流阀、 第二合流阀和第三合流阀； 所述蓄 热子系统中： 所述气象参数部分导入所述光伏热， 所述光伏热的出口经所述第 一分流阀连接至所述 集热泵的集热器， 所述集热泵的出 口连接所述蓄热水箱内的换热器， 所述蓄热水箱的换热 器出口经 所述第一 合流阀连接所述 光伏热。 3.根据权利 要求2所述的一种基于TRNSYS的光伏热 ‑水源热泵耦合系统模型， 其特征在 于， 所述供暖模式包括 直供模式、 辅热模式和单独运行模式。 4.根据权利 要求3所述的一种基于TRNSYS的光伏热 ‑水源热泵耦合系统模型， 其特征在 于， 在所述 直供模式下， 所述供暖子系统： 所述蓄热水箱的换热器出口依次经过所述直供水泵和所述第三合流阀连接至所述负 荷部分的负荷， 所述负荷经 过所述第三分流阀连接 至所述蓄热 水箱； 在所述辅热模式下， 所述供暖子系统： 所述水源热泵的负荷侧连接至所述负荷侧水泵， 所述负荷侧水泵的出口经过所述第 三 合流阀连接 到所述负荷， 所述负荷经 过所述第三分流阀连接 至所述蓄热 水箱； 所述江水部分连接所述辅热水泵， 所述辅热水泵的出口经过所述第 一合流阀连接至所 述光伏热， 所述光伏热 的出口依次经过所述第一分流阀、 所述第二分流阀和所述第二合流 阀连接至所述水源热泵的热源侧； 在所述单独运行模式下， 所述供暖子系统： 所述水源热泵的负荷侧连接至所述负荷侧水泵， 所述负荷侧水泵的出口经过所述第 三 合流阀连接 到所述负荷， 所述负荷经 过所述第三分流阀连接 至所述蓄热 水箱；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115200075 A 2所述江水部分经 过所述第二 合流阀连接 至所述水源热泵的热源侧。 5.根据权利 要求3所述的一种基于TRNSYS的光伏热 ‑水源热泵耦合系统模型， 其特征在 于， 所述制冷子系统中： 所述水源热泵的负荷侧连接至所述负荷侧水泵， 所述负荷侧水泵的出口经过所述第 三 合流阀连接 到所述负荷， 所述负荷经 过所述第三分流阀连接 至所述蓄热 水箱； 所述江水部分经 过所述第二 合流阀连接 至所述水源热泵的热源侧。 6.根据权利 要求3所述的一种基于TRNSYS的光伏热 ‑水源热泵耦合系统模型， 其特征在 于， 所述控制子系统包括直供控制部 分、 所述供暖制冷期 部分、 控制计算器部分和结果输出 部分； 所述直供控制部分监控所述蓄热水箱的出水温度， 将所述出水温度结合所述供暖制冷 时间、 所述太阳辐照强度和所述冷热负荷传递到所述控制计算器部分， 所述控制计算器部 分的控制 计算器根据所述出水温度、 所述供暖制冷时间、 所述太阳辐照 强度和所述冷热负 荷， 通过运行逻辑公式进行计算生成所述控制指令， 所述结果输出部分将所述控制指令输 出以控制所述阀门部分和所述水泵部分的启停及流 量。 7.根据权利 要求3所述的一种基于TRNSYS的光伏热 ‑水源热泵耦合系统模型， 其特征在 于， 还包括热水子系统， 所述热水子系统包括热水箱部 分、 所述江水部 分、 所述水泵部 分、 所 述阀门部分和所述 光伏热部分； 所述江水部分连接所述辅热水泵， 所述辅热水泵的出口经过所述第 一合流阀连接至所 述光伏热， 所述光伏热的出口依次经过所述第一分流阀和所述第二分流阀连接至所述热水 箱部分的热 水箱。 8.一种基于TRNSYS的光伏热 ‑水源热泵耦合系统模型的建模方法， 其特征在于， 所述方 法应用于基于TRNSYS的光伏热 ‑水源热泵耦合系统模型， 所述基于TRNSYS的光伏热 ‑水源热 泵耦合系统模型包括蓄热子系统、 供暖子系统、 制冷子系统和控制子系统， 所述建模方法包 括： 设定气象参数部分， 所述气象参数部分对应的气象参数文件从气象软件获取； 设定光伏热部分， 所述光伏热部分对应的光伏热面积通过太阳能集热系统设计负荷、 太阳能保证率、 当地的集热器采光面上 的月平均太阳辐照量、 集热器的平均集热效率和管 路及储热装置热损失率确定， 所述 光伏热部分对应的光伏热效率 通过产品参数确定； 设定蓄热水箱部分， 所述蓄热水箱部分对应的蓄热水箱的容积通过所述光伏热面积与 所述蓄热 水箱的容积的比例确定； 所述蓄热 水箱的外壁 面温度设定为环境温度； 设定江水部分， 所述江水部分对应的逐月平均温度 数据根据所述江水部分所处 的江水 游段确定； 设定水源热泵部分， 所述水源热泵部分对应的水源热泵的额定制冷制热量、 额定流量 和名义制冷制热性能参数根据建筑负荷大小以及相应的产品参数确定； 设定水泵部分， 所述水泵部分对应的集热泵的流量根据 所述光伏热面积与工质的单位 面积流量确定， 所述水泵部分对应的负荷侧水泵的流量根据负荷侧 流量确定， 所述水泵部 分对应的源侧水泵的流量根据源侧流量确定， 所述水泵部 分对应的直供水泵的流量根据供 暖热负荷大小及设计供回水温差确定， 所述水泵部 分对应的辅热水泵的流量在供暖期与所 述源侧水泵的流量相同， 所述辅热水泵的流量在非供暖期与所述集热泵的流量相同， 所述权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115200075 A 3