(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 202210962132.7 (22)申请日 2022.08.11 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 韩恺　张妍　王永真　孙皓然　 张琰　杨子骞　张伟　 (74)专利代理 机构 北京华夏正 合知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11017 专利代理师 韩登营 (51)Int.Cl. H02S 40/44(2014.01) H02S 10/00(2014.01) F24D 18/00(2022.01) G06F 30/20(2020.01)F24D 101/40(2022.01) (54)发明名称 耦合光伏发电与辐射制热的建筑供暖系统 及其仿真方法 (57)摘要 本申请提供耦合光伏发电与辐射制热的建 筑供暖系统及其仿真方法。 该建筑供暖系统， 包 括： 光伏阵列、 低温辐射电热膜、 蓄电池、 控制器； 光伏阵列用于光伏发电， 设置在 待供暖建筑的室 外； 低温辐射电热膜用于辐射制热， 设置在待供 暖建筑的室内； 控制器与蓄电池连接， 用于控制 蓄电池为低温辐射电热膜提供电能、 或控制蓄电 池储存光伏阵列产生的电能； 控制器还与光伏阵 列连接， 用于控制光伏阵列 将吸收的太阳辐射热 量转换为电能， 并将电能提供给蓄电池或市电电 网； 控制器还与低温辐射电热膜连接， 控制低温 辐射电热膜开闭， 及在低温辐射电热膜开启时， 控制低温辐射电热膜从蓄电池或市电电网获取 电能。 如此， 提高采暖舒适性， 降低和控制供暖产 生的污染。 权利要求书3页 说明书20页 附图9页 CN 115242188 A 2022.10.25 CN 115242188 A 1.一种耦合 光伏发电与辐射制热的建筑供暖系统， 其特 征在于， 包括： 光伏阵列、 低温辐射电热膜、 蓄电池、 控制器； 所述光伏阵列用于光伏发电， 设置在待供暖建筑的室外； 所述低温辐射电热膜用于辐射制热， 设置在待供暖建筑的室内； 所述控制器与所述蓄电池连接， 用于控制所述蓄电池为所述低温辐射电热膜提供电 能、 或控制所述蓄电池 储存所述光伏阵列产生的电能； 所述控制器还与所述光伏阵列 连接， 用于控制所述光伏阵列将吸收的太阳辐射热量转 换为电能， 并将电能提供 给所述蓄电池或市电 电网； 所述控制器还与所述低温辐射电热膜连接， 控制所述低温辐射电热膜开闭， 及在所述 低温辐射电热膜开启时， 控制所述低温辐射电热膜从所述蓄电池或所述市电电网获取电 能。 2.根据权利要求1所述的建筑供暖系统， 其特征在于， 所述控制器控制所述光伏阵列， 具体包括： 当检测到太阳辐射强度大于预设强度值时， 控制所述 光伏阵列开启， 以产生电能； 在检测到所述光伏阵列开启及判断所述蓄电池处于正向所述低温辐射电热膜供电的 状态时， 控制将所述 光伏阵列产生的电能传输 至市电电网； 在检测到所述光伏阵列开启及判断所述蓄电池处于未向所述低温辐射电热膜供电的 状态、 且判断所述蓄电池的荷电状态小于预设上限荷电值时， 控制将所述光伏阵列产生的 电能向所述蓄电池充电； 在检测到所述光伏阵列开启及判断所述蓄电池的荷电状态不小于预设上限荷电值 时， 控制将所述 光伏阵列产生的电能传输 至市电电网。 3.根据权利要求1所述的建筑供暖系统， 其特征在于， 所述控制器控制所述低温辐射电 热膜， 具体包括： 在检测到室内人员的人 数大于预设人 数时， 检测室内温度； 在检测到所述室内温度不低于预设温度值时， 控制所述低温辐射电热膜处于关闭状 态； 在检测到所述室内温度低于所述预设温度值 时， 控制所述低温辐射电热膜 处于开启状 态； 在检测到所述低温辐射电热膜处于开启状态、 且检测到当前时间处于谷电时段时， 控 制由所述市电 电网为所述低温辐射电热膜供电； 在检测到所述低温辐射电热膜处于开启状态、 且检测到当前时间处于非谷电时段、 且 判断所述蓄电池的荷电状态不小于预设下限荷电值时， 控制由所述蓄电池为所述低温辐射 电热膜供电； 在检测到所述低温辐射电热膜处于开启状态、 且检测到当前时间处于非谷电时段、 且 判断所述蓄电池的荷电状态小于预设下限荷电值时， 控制由所述市电电网为所述低温辐射 电热膜供电。 4.根据权利要求1至 3中任一项所述的建筑供暖系统， 其特 征在于， 所述光伏阵列包括阵列设置的太阳能电池组件； 所述低温辐射电热膜包括 新型金属氧化物半导体制热 材料层；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115242188 A 2所述蓄电池为以下至少一项： 储能电池、 电动汽车内设置的动力电池； 所述控制器包括供电控制装置、 和供暖控制装置， 所述供电控制装置用于控制所述光 伏阵列， 所述供暖控制装置用于控制所述低温辐射电热膜。 5.一种建筑供暖系统的仿真方法， 其特征在于， 用于如权利要求1至4任一项所述的建 筑供暖系统， 所述方法包括： 建立低温辐射供暖子系统的仿真模型、 供暖控制装置的仿真模型， 所述低温辐射供暖 子系统的仿 真模型设置温度控制量输入端、 电量输入端、 温度输出端， 所述供暖控制装置的 仿真模型设置温度控制量输出端、 电量需求反馈端； 将所述温度控制量输入端与所述温度 控制量输出端连接； 建立供电子系统的仿真模型、 供电控制装置的仿真模型， 所述供电子系统的仿真模型 设置电量控制量输入端、 电量输出端； 所述供电控制装置的仿真模型设置电量控制量输出 端； 将所述电量控制量输入端与所述电量控制量输出端连接； 将所述供电子系统的仿真模型的电量输出端连接至所述低温辐射供暖子系统的仿真 模型的电量输入端； 将所述电量需求反馈端连接 至所述电量控制量输入端； 建立环境参数输入单元并设置环境参数输出端， 以获取并输出环境参数， 其中， 所述环 境参数包括室外温度、 光照强度； 建立分时电价输入单元并设置电价参数输出端， 以获取及 输出分时电价 参数； 将所述环境参数输入单元、 所述分时电价输入单元， 分别与所述供电子系统的仿真模 型、 所述低温辐射供暖子系统的仿 真模型、 所述供暖控制装置的仿 真模型、 所述供电控制装 置的仿真模型 连接； 建立图形输出与数据输出单元， 将所述低温辐射供暖子系统的仿真模型、 所述供电子 系统的仿真模型、 所述环境参数输入单元、 所述分时电价单元分别与所述图形输出与数据 输出单元连接。 6.根据权利要求5所述的仿真方法， 其特 征在于， 还 包括： 建立经济性计算及低碳 性计算单 元； 将所述低温辐射供暖子系统的仿真模型的温度输出端、 所述供电子系统 的仿真模型的 电量输出端、 所述环境参数输入单元 的环境参数输出端、 所述分时电价单元 的电价参数输 出端分别与所述经济性计算及低碳 性计算单 元的数据输入端连接； 将所述经济性计算及低碳性计算单元的数据输出端与所述图形输出与数据输出单元 连接。 7.根据权利要求5所述的仿真方法， 其特征在于， 所述建立低温辐射供暖子系统 的仿真 模型， 包括： 将铺装后的待供暖建筑等效为单一房间， 所述单一房间包括： 四面墙体、 上楼板、 下楼 板、 外窗、 外门、 室内空气； 分别确定所述四面墙体、 上楼板、 下楼板各自的热平衡微分方程、 所述外窗的热平衡微 分方程、 所述外门的热平衡微分方程、 所述室内空气的热平衡微分方程、 所述下楼板 设置的 电热膜及地板辐射的净辐射热量方程； 将各所述热平衡微分方程、 所述净辐射热量方程分别转换为对应的仿真模型， 设置所 述温度控制量输入端、 所述电量输入端、 所述温度输出端。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115242188 A 3