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能源总线系统控制方式研究 1 2 3 4 刘魁星 ，张家熔 ，王培培 ，龙惟定 1.天津大学建筑学院；2.辽宁工程技术大学土木工程学院；3.上海同济城市规划 设计研究院；4.同济大学 摘要：能源总线系统是集成化规模化应用区域内的可再生能源及未利用能源等低品位能 源的多源多用户能源系统。采用系统仿真模拟的方法，针对能源总线系统的运行控制策略进 行详细分析，以多源系统控制策略为例，详细介绍了地源和冷却塔串联型式及并联型式的能 源总线系统控制策略的研究，并结合具体案例进行详细分析，提出了8 种不同的控制策略。 得到多源系统在不同控制策略下的运行规律，为能源总线系统的控制策略确定提供了理论支 撑。 关键词：能源总线系统；系统仿真；多源系统；控制策略；运行规律 0 引言 能源总线系统（Energy Bus System ），是一种集成应用区域内的可再生能源及未利用能 源的区域冷热能源系统，通过集中的区域管网，将冷却水或者热媒水输送到用户末端的制冷 或热泵机组[1] ，如图1。能源总线系统以热泵机组作为区域供冷供热的主要设备，其中既包 括以浅层地热能为低位热源的土壤源热泵，也包括以地下水和地表水为低位热源的地下水源 热泵和地表水源热泵。通过作为能量提升装置的热泵，冬季将大地中的低位热能提高品位对 建筑供暖，同时蓄冷量于地下以备夏季使用；夏季将建筑内的热量转移到地下，对建筑进行 供冷，同时蓄存热量以备冬季使用[2] [3] [4] 。 图 1 能源总线系统示意图 Yavuzturk 和Spitler [5]针对一栋小型办公建筑，采用短时间步长温度响应因子 （g-function ）埋地盘管模型，以 TRNSYS 为模拟平台，用系统模拟的方法给出了冷却塔— 土壤源热泵系统（串联式）的三种运行控制策略，并比较了各种控制策略的优缺点。 Sankaranarayanan. K. P. [6]在 EnergyPlus 软件中进行了混合系统建模，并通过 Yavuzturk 的 数据进行了模型的验证。Xiaowei X. [7]通过模拟手段寻求混合系统最优控制策略。谢鹏，徐 菱虹，胡平放[8] 以一栋办公楼为实例，建立以温差为参数的控制策略，在此基础上从几方面 对系统优化做了分析和探讨。Enyu W 和Alan S [9]土壤源与太阳能联合运行系统，在Trnsys 上建模分析系统性能和控制方式。Gang W 和Wang J [10]使用神经网络技术建立模型，预测 作者简介：刘魁星（1985 年），男（满族），辽宁省，博士后，讲师，300072，天津市南开区卫津路92 号 天津大学建筑学院303 室，email: liukuixing1@ 基金项目：国家自然科学基金青年基金资助项目 (No和天津市自然科学青年基金资助项目 (No. 17JCQNJC07400) 混合系统出水温度，从而指导混合系统控制策略。目前多是针对单源系统控制策略的研究， 对于多源系统的控制策略研究相对较小。本文将多源系统与能源总线系统相结合，采用系统 仿真的方法，主要研究多源能源总线系统的控制策略，为能源总线系统的控制策略提供了理 论支撑。 1 能源总线单源系统控制策略研究 1.1 单点源型式 单点源型式的能源总线系统控制策略主要体现在水泵的控制上，即根据末端负荷的变化 调节循环泵，使总线适应负荷变化，此时主循环泵建议采用变频泵，根据供回水干管压差进 行水泵转速的调节。此种型式的系统总线循环采用变流量运行，末端用户机组定流量运行。 1.2 多点源型式 多点源型式的能源总线系统控制主要体现在部分负荷的分配上。比如有多处地源埋管系 统，同时功能，且不同地源埋管所承担的容量不同。研究表明[11]在多处地源换热器始终同 时运行，且流量比例与各自承担的容量比例相同时，源侧总出水温度（冬季工况）在不同的 工况下都是最高的，这样在设定相同机组进水温度的前提下，机组总出力是最大的，能效 COP 也是最高的。按照此方式运行，地源的热量得到了分散而充分的利用，如果部分负荷 时，只利用了一处或两处地源，则使得空闲出来的地源没有得到充分利用。在能源总线系统 设计中，所有地源同时满负荷运行时是设计工况，宝贵的地源是不