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更新时间：2026-04-12
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本发明涉及区域供热网络(dhn)控制领域，特别是涉及其中得供热分站得控制，用于控制用户空间室内温度稳定，减少热量浪费，降低能源成本。
1、区域供热是一种通过隔热管系统分配在集中位置产生的热的系统，用于住宅和商业供热需求，如空间供热和水供热。这些热量通常来自燃烧化石燃料或生物质的热电厂，但也能使用锅炉站、地热供暖、热泵和中央太阳能供热，以及核能产生的热。与本地锅炉相比，区域供热厂可以提供更高的效率和更好的污染控制。例如，通过在热电厂的热电联产，整体燃料效率将得到提高，其中，热电厂产生的余热可以被收集并通过区域供热网络用于区域供热。
4、二级网络，在建筑物或建筑群内分配热量的供热网络，即通过供热分站把热量分配至每个用户空间的供暖装置。
5、其中，供热分站将热量从一级网络转移到二级网络，其通常包括换热器、控制阀、循环泵和传感器等。
6、在上述区域供热网络中，需要控制加热空间内的热舒适度。在现有技术中，存在大量的解决方案，它们中的大多数都涉及温度传感器、控制器和调节加热空间的热量供应的方法。尤其是涉及区域供热网络的供热分站的控制，其中一个供热分站控制向多个用户空间(通常100个用户空间)提供的热量。通常，供热服务按平方米收费，而不考虑每个用户空间实际消耗的热量，这意味着用户空间没有动力去减少其热量消耗。
7、具体来说，通常情况下，供热是由每个供热分站向其所连接的建筑物提供供热流体，例如热水(由温度和流量表征)。如上所述将热量从供热分站分配到每个用户空间(例如各个公寓)的网络被称为二级网络。二级网络的供给温度越高，每个用户空间就能通过与室内加热空间的热交换从二级网络(供热管道中的热水)中提取更多的热量。用户空间通常可以通过控制其用户端的供暖设备内的供暖水流量来控制对其所在空间(例如公寓)的供热量。在按平方米收费的情况下，用户没有动力去减少他所得到的流量：每个用户只是根据他的供暖设备的特性，设定最大的流量；甚至有可能其供暖设备没有配备任何限制流量的部件，从而导致无法在其用户端控制供热量。
9、-固定设定点控制：供热分站向二级网络提供固定的流量和温度。操作员在供热分站上设定固定的温度和流量，其中操作员估计该固定的温度和流量足以保证一段时间内最冷的一天的舒适度。通常情况下，温度设定点可以按周调整。这种解决方案依赖于用户对其空间 (公寓)的用户端供热进行调整。然而，用户往往不是通过减少供热流量来调整室内温度，而是通过开窗来调整，从而造成很大的能源浪费。
10、-“水曲线”控制：水曲线是室外温度和供热分站提供给二级网络的温度之间的直接关系(如图所示)，这种关系通常是线性的或略带凸形的(有时，被控制的不是供给温度，而是返回温度)。在“水曲线”控制中，操作者设定一个“最佳猜测”的水曲线，然后监测室内温度，并一步步重新调整他的初始猜测。鉴于系统有很大的热惯性(通常1天之后才能看到水曲线的变化对室内温度的影响，而且往往并不明显)，这个过程可能需要几周到几个月的时间才能得到一个满意的水曲线。在这段调整时间里，可能会出现过度热量消耗和/或不适的情况。水曲线控制的另一个局限性是，其认为室外温度是唯一变化的影响因素，而所有其他因素都是平均的(风、太阳、占用率)。此外，其也没有考虑受到天气或占用情况变化影响的建筑物的动态行为。缺乏这些因素的考虑，导致用户过度热量消耗和/或不适温度。
11、-独立公寓控制：每间公寓都配备了至少一个室内温度传感器和至少一个控制发热器(散热器或地暖)流量的装置。该控制方案调节发热器中的流量，以达到室内温度目标。这就是常见的解决方案，用户按其所消耗的能量收费。然而，这种解决方案存在如下缺点：(1) 运营商需要在每个公寓安装该调节设备，从而增加其成本，而用户本身没有动力自己去安装；和(2)用户对室内温度传感器的干扰，例如用户人为地降低室内温度传感器测量的温度以增加其所处空间(公寓)的热量供应。
12、由此，目前可用的区域供热分站控制方法并不能令人满意地控制对用户空间的供热分配。在许多地方，由于供热控制不力造成的能源浪费可高达10％，同时室内温度也会常常使得用户感到不适。
2、为了这个目的，根据本发明的一个方面，本发明提出一种用于控制区域供热网络中供热分站的方法，其中所述供热分站被配置为与所述区域供热网络中的一级网络连接，并将热量从所述一级网络传输到所述区域供热网络中的二级网络，其中所述二级网络被配置为将热量分配给多个用户空间，该方法包括：
3、-建立一套建筑热性能数值模型，每个数值模型模型对应于所述二级网络中的每个所述用户空间(在本发明中用户空间可以是建筑室内空间，例如公寓、办公室等)，其中每个所述数值模型包含参数，并适于计算获得在所述用户空间内的虚拟室内温度；
4、-通过使用在过去的校准期内所获得的所述用户空间的记录室内温度、二级网络中的记录供热参数以及当地天气数据作为边界条件来校准数值模型的参数，从而获得一套校准的建筑性能数值模型，其中校准期是过去一段用于收集记录数据的时间，例如过去的5至14 天；
6、-根据由所选的包含校准参数的代表性数值模型所获得的过去一段时间的虚拟室内温度、过去一段时间的当地天气数据和所述供热分站的目标温度，计算所述供热分站的目标供热参数；以及
8、根据本发明的方法，相对于传统的控制方法，尤其是传统“水曲线”控制方法，通过建立用户空间的建筑热性能数值模型，并考虑建筑本身、室内外温度和气候影响等多项因素，从而模拟并计算工人参数。由此，相对于传统控制方法，在不实质改变现有设备设置的情况下，尤其是不用大幅度增加控制和监测设备的情况下，可以大幅度减少控制时间，提高控制精度和舒适度，并很大程度减少能源浪费。
9、可选地，所述记录供热参数包括所述二级网络中的记录流量和记录供给温度，而所述目标供热参数包括所述二级网络中的目标流量和目标供给温度。当然，记录供热参数和目标供热参数也能是本领域公知的其他参数。
10、可选地，所述记录室内温度是由分布在所述多个用户空间中的至少一部分的室内温度传感器获得的，其中所述用户空间是接收热量的不同公寓。优选地，所述室内温度传感器是无线可移动传感器。以便于更灵活地布置传感器。
11、可选地，所述建筑热性能数值模型是基于描述热性能的物理方程，而所述数值模型的参数是建筑物物理参数。进一步地，所述建筑物物理参数包括散热器的大小和传热系数、外墙、地面和天花板的保温层、窗户面积等。
13、进一步地，根据本发明地方法还可以包括对校准的建筑热性能数值模型进行评分，用于选择所述代表性数值模型的所述预定条件基于所述评分。优选地，所述评分是根据所述虚拟室内温度和记录室内温度之间的差异的标准差计算的。
14、进一步地，所述校准数值模型的参数的步骤使用遗传算法、粒子群算法或梯度衰减法。
15、进一步地，所述计算供热分站的目标供热参数的步骤使用机器学习算法，例如强化学习、指令预测控制等方法。
16、根据本发明的另一个方面，本发明还提出一种设备，其包括处理器，所述处理器被配置为执行存储在计算机可读介质上的指令以执行根据权利要求1所述的方法。
17、本发明能高效地控制区域供热系统中供热分站，以便更精确地和稳定地控制包含多个室内建筑空间(例如公寓)的一栋或一组建筑物的供热。
18、不同于传统的供热分站的控制方法，例如传统水曲线控制方法，其中该传统水曲线控制方法仅依靠室外温度来控制供热并且需要依靠人为经验猜测和手动调整监测室内温度，根据本发明的方法考虑了更多的外部因素(太阳、风、建筑物的占用模式)和建筑物的热性能，由此，它不需要很长的调整期，并允许更稳定的室内温度。
19、此外，通过本发明还能实现室内温度的动态控制。室内温度目标可以被设定为遵循有规律的每日或每周的模式，例如，实现夜间回调。而在传统的水曲线控制方法下，这需要为不同的室内温度目标设置不同的水曲线，这可能很耗时，由此需要额外大量的调整时间。
20、本发明其他方面的特点和优点将在下面具体实施方式中讨论，本领域技术人员基于以下实施例能够清楚地知道本发明的内容，以及所获得的技术效果。
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过程装备技术领域的研究，特别是在食品机械、喷雾冷冻干燥技术、粉体技术、流态化技术等方面具有一定的研究经验和业绩
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