CN101652736A - 基于需要的供热功率的供热系统控制 - Google Patents

Abstract

一种用于根据期望的室内温度来控制室内环境中的室内供热系统的控制系统和方法，该控制系统包括：用于检测室外温度的传感器(18)；用于检测热量携带介质的返回温度T_return的传感器(17)，该热量携带介质以流速率在热分布系统中循环；控制器(13)，适用于：根据P_req＝P_loss－P_source来确定由所述热分布系统传送以维持供热功率平衡的所需要的供热功率P_req，其中P_loss是从建筑物损失的供热功率的近似值，包括通过建筑物墙壁传递的供热功率的动态近似值，该动态近似值至少基于期望的室内温度、检测到的室外温度、墙壁的热传递系数和墙壁的热容量，并且P_source是所述供热系统外部的供热功率源的近似值；以及基于检测到的返回温度来控制前向流温度和流速率的组合，以便确保分布系统传递所需要的供热功率。根据本发明，建筑物的供热功率平衡的动态模型被用于控制由供热系统传递的供热功率。这相比于仅基于根据室外温度的流温度控制来说，会带来控制上的改进。

Description

基于需要的供热功率的供热系统控制

技术领域

本申请涉及供热系统，并且更特别地涉及其中由中央供热单元控制热量携带介质在热量分布系统中的流动的供热系统。

背景技术

在诸如水载供热系统中实现的传统的室内温度控制，是基于室外和前向热载体温度之间的简单关系的。典型地，控制器具有大量的预设曲线，这些曲线通常由一条或多条包括具有规定的斜率、偏移和可能的交点的线条构成。用户随后选择与建筑物的特性相对应的曲线。通常通过校准时段期间的试验和差错来进行优化。

这种校准的问题在于建筑物与环境之间很难处于平衡(天气变化通常比建筑物的时间常量快)。因此，典型地，确定合适的斜率和偏移非常困难。

近几年来，已经建议对建筑物和环境之间的热传递进行建模，并且在控制过程中使用该模型。这种模型的一个实例由瑞典计量及水利研究所(SMHI)进行描述，并由霍尼韦尔(Honeywell)公司以“Weathergain”的名称投入市场。根据该系统，使用房屋模型和对未来气候变化的预测来将当前室外温度转换成“等价”室外温度。这种“等价”室外温度随后被提供到传统控制系统，使得其稍微更加有效。

US 6,439,469中给出了另一实例，其中房屋热量交换模型和天气预测被用于流温度的预控制。

文件WO 91/16576中描述了一种用于通过监测被加热的液体的流温度和返回温度、流速率、房间温度和外部周围环境温度来控制热量生成装置的方法。

文件US 4,089,462中描述了被配置成根据周围环境温度和系统运作所在的房间的K因子来使控制点移位的温度控制系统。

发明内容

本发明的目标在于克服上面提及的一些问题，并提供一种用于室内供热系统的改进的控制系统，该改进的控制系统能够实现具有更高能量效率的室内供热。

这一目标和其他目标通过一种用于根据期望的室内温度来对建筑物的室内供热系统进行控制的控制系统来实现，该控制系统包括：

用于检测室外温度的传感器；

用于检测热量携带介质的返回温度的传感器，该热量携带介质以一流速率在热分布系统中进行循环，

控制器，适用于：

根据P_req＝P_loss-P_source来确定由所述热分布系统传送以维持供热功率平衡的所需要的供热功率P_req，其中P_loss是从建筑物损失掉的供热功率的近似值，该P_loss包括通过建筑物墙壁传递的供热功率的动态近似值，该动态近似值至少基于期望的室内温度、检测到的室外温度、墙壁的热传递系数和墙壁的热容量，并且P_source是供热系统外部的供热功率源的近似值；以及基于检测到的返回温度来控制前向流温度和流速率的组合，以便确保分布系统传递所需要的供热功率。

根据本发明，通过至少考虑期望的室内温度和检测到的室外温度来对和建筑物的相关的供热功率损失和供热功率源进行近似。这使得能够确定所需要的供热功率。控制系统随后控制前向流温度和流速率的组合，从而控制传递到热量携带介质的供热功率，并以此控制传递到建筑物中的供热功率。

这与现有技术不同，在现有技术中来自房屋模型等的任何信息仅被用于基于温度曲线(即T_forward和室外温度之间的关系)来辅助常规控制模型。

诸如“Weathergain”系统的现有技术解决方案同样无可否认地给出确定传递到环境中的供热功率并使用该供热功率来确定所需要的供热功率的教导。然而，根据现有技术的系统，供热功率不是被直接控制，而是通过使用具有修正的室外温度的温度曲线来间接控制。

根据本发明，建筑物的供热功率平衡的动态模型被用于控制由供热系统传递的供热功率。这相比于仅仅基于根据室外温度的流温度控制来说，会带来控制上的改进。

理解现有技术控制和本发明的区别的有效方式是考虑具有给定数量的散热器的房屋。在现有技术系统中，该系统被校准以对应于房屋特性。前向流温度随后由室外温度来控制，该室外温度可能是基于房屋和环境之间的所估计的热传递进行修正的。现在，假设散热器被添加到房屋的房间中。散热器容量的增加将立即增加对于给定前向流温度的所传递的供热功率。流温度控制将不受影响，导致室内温度提高。因此，每次散热器容量改变时(当添加或移除散热器时)，系统需要被重新校准。

根据本发明，前向流温度和/或流速率转而基于所传递的供热功率来确定。当添加散热器时，所增加的传递的供热功率将导致较低的返回温度。控制器因而立即降低前向流温度(和/或减小流速率)，并因此针对散热器容量的变化作出调整。

通过控制供热系统来维持建筑物的供热功率平衡，可以减小室内温度波动。如果室内温度发生波动，可期望用户调整系统以使最低温度可被接受。这将导致过度供热时间段，因而造成能源浪费。通过根据本发明来改进供热控制，从而减小室内温度变化，可以实现更少的能量消耗。

另外的优势是根据本发明的控制系统更适于处理动态变化。控制器不会直接对室外温度变化作出反应，而是对建筑物的供热功率平衡的动态模型作出反应。这使得为确保满意的室内气温所需要的温度差值(margin)大大降低。降低的温度差值反过来会导致较低的所需要的前向温度和较低的返回温度。从能量效率观点来看，十分期待较低的返回温度，因为其在许多供热系统(例如热交换器、热泵等)中都使功率效率更高。

在流速率固定或者单独受控的情况中，控制器适用于仅控制前向温度T_forward，所述控制优选地根据关系 $T_{\mathrm{forward}}=\frac{P_{\mathrm{req}}}{C_p\mathrm{flow}}+T_{\mathrm{return}}$ 来进行，其中P_req是所需要的供热功率，c_p是热载体的比热容，flow是供热载体的质量流速率，以及T_return是热载体的返回温度。

可替换地，控制器也适用于控制流速率。这将能够调整流速率以允许有利的前向流速率。例如，低的流速率需要更高的前向温度，但会导致较低的返回温度，这在例如区域供热系统中可能是有利的。

在寒冷的天气中，通过增加流速率来避免对过高的前向流温度的需要将是更有利的。具体实施过程可以是：首先增加前向流温度，直到该前向流温度达到预定义的阈值为止，例如80℃，随后再改为增加流速率。

控制系统优选地连接到存储器，该存储器存储用于定义所述供热功率平衡的模型的参数，所述模型使得能对供热功率损耗和供热功率源进行近似。

所述模型也可以包括对外部热功率流的近似，外部热量功率流包括下列中的至少一者：空气流通、太阳辐射、自来水、电子装置和人。这进一步改进了系统的性能。

附图说明

本发明的这方面和其他方便将参考附图更详细地描述本发明，这些附图显示了本发明当前的优选实施方式。

图1是根据本发明的实施方式的具有供热系统的建筑物的示意图；

图2是图1中的中央供热单元的框图；

图3是建筑物和环境之间的热传递的模型；

图4是根据本发明的第二实施方式的用于多个建筑物的供热系统的示意图。

具体实施方式

图1显示了具有供热系统的建筑物1，该供热系统为水载供热系统。所述系统包括中央供热单元2、在建筑物1的每个房间中的散热器3和由用于将热量携带介质(诸如水)从中央单元2运送到散热器3的管组成的分布系统4。应当注意的是尽管下面的描述涉及基于水的系统，但并不意在限制本发明，本发明同样适用于其他热量携带介质和分布系统。

本发明基于动态模型供热功率损耗P_loss和供热功率源P_source，并且确定由所述热系统提供以维持供热功率平衡的所需要的供热功率P_req。这种供热功率平衡依赖于建筑物和周围气候之间的交互，并由建筑物特性和气候条件(主要是室外温度，引起从室内环境通过建筑物的墙壁7的热传递，以及如风、和太阳辐射之类的其他因素)所确定。所述平衡也基于其他的人为供热功率流，例如体热、电子装置、热水流等。空气流通是可能影响供热功率平衡的另一种因素。

供热系统1随后被控制以将所需要的供热功率提供给建筑物，从而维持供热功率平衡和期望的室内温度。

在图2中详细示出了供热单元2的实例。

供热单元2具有用于将水加热至前向流温度T_forward的加热器10，和用于使水通过分布管4进行循环的泵11。水流过散热器3，其中通过热量交换过程将热量传递到各个房间。水随后经循环回到供热单元2，此时水具有较低的返回温度T_return。

加热器可以是使用电能和/或燃气来加热水的简单的锅炉。可替换地，加热器是利用来自地面或者空气的外部能量来加热水的热泵。另一替换方式是使用区域供热和热交换器来加热水。各种供热原理的细节并不是特定与本发明相关的，这里将不再对这些细节进行详细描述。

控制器13包括处理器14和用于存储软件和数据参数的存储器15。控制器13被配置成控制系统的前向流温度和/或流速率，并且被配置成将控制信号8，9提供至加热器10和/或泵11，这将在下面进行描述。

还可提供反馈回路12(例如实施PID控制)以维持期望的前向温度。作为常规控制回路的替换，可以施加基于供热功率的控制。这种控制在WO02/090832中进行了描述，作为参考结合于此。

流测量仪(gauge)16可以被安排在分布系统4中以将关于所述分布系统中的热载体流速率(flow)的信息提供给控制器13。为了确定由供热系统传递的供热功率，质量流是与此相关的。因此，由测量仪16提供的体积流的测量结果根据供热载体的(与温度相关的)密度而被转换成质量流。这种转换可以在流测量仪16中直接提供或者在控制器13中提供。

温度传感器17将关于水的返回温度T_return的信息提供给控制器13。另一温度传感器18将关于当前室外(周围环境)温度T_amb的信息提供给控制器。最后，用户界面20将关于所期望的室内温度T_{room_sp}和将要存储在存储器15中的所需要的数据参数的信息提供给控制器。

可选地，另一传感器19将关于当前室内温度T_room的信息提供给控制器。

存储器中的软件适用于通过对建筑物的供热功率平衡进行建模来计算所需要的供热功率。模型包括各种关系，例如传递自室内环境的供热功率的近似。能够在模型中使用的关系的实例将在下面进行描述。

基于所需要的供热功率和检测到的返回温度，控制器将用于指示前向温度设置点的控制信号8提供给加热器10，和/或将用于指示流设置点的控制信号9提供给泵11。

参数的集合包括对建筑物的供热功率平衡进行建模所需的各种模型常量，例如建筑物的墙壁的热传递系数kA(由特定的热传递系数k和总的墙壁面积A组成)、墙壁的热容量M_wallc_p(由墙壁质量M_wall和其比热容c_p组成)、可以不通过任何供热系统而获得的室内温度和室外温度之间的温度差异ΔT_eq、和PI控制的成比例增益P和积分时间T_i。上述列表既不是作为限制也不是穷举的，而是仅仅用作可以被提供的示例参数。实际需要的参数将依赖于所应用的模型的复杂性。

参考图3，描述了建筑物的供热功率平衡的简单模型。

供热功率损耗

假设对供热功率损耗作出主要贡献的是进入墙壁的热传递，该热传递是由室内温度高于室外温度所引起的。这一过程可以通过从室内环境传递到墙壁7的功率P₁以及从墙壁传递到外部环境的功率P₂来建模。如果假设T_wall是墙壁一半厚度处的墙壁温度，T_{room_sp}是期望的室内温度，功率P₁可以用2kA·(T_{room_sp}-T_wall)来近似，其中kA是墙壁的热传递系数(包括墙壁的特定热传递系数k和墙壁的面积A)。这里假设墙壁7是均匀的，所以一半墙壁的热传递系数是整个墙壁的热传递系数的两倍。

在总平衡中，P₁将等于P₂，墙壁的温度将简单的等于室内温度和室外温度的平均。然而，在动态情况下，P₁不等于P₂，根据下列关系式墙壁温度的时间微分将依赖于这些实体：

$M_{\mathrm{wall}}\·C_p\·\frac{d{T}_{\mathrm{wall}}}{\mathrm{dt}}=P_1-P_2$

$=2\·\mathrm{kA}\·[(T_{\mathrm{room}\_\mathrm{sp}}-T_{\mathrm{wall}})-(T_{\mathrm{wall}}-T_{\mathrm{amb}})]=4\·\mathrm{kA}\·[\frac{(T_{\mathrm{room}\_\mathrm{sp}}+T_{\mathrm{amb}})}{2}-T_{\mathrm{wall}}]$

其中M_wall是墙壁的质量，c_p是墙壁的比热容。

解出墙壁温度的时间微分，并进行积分，得到：

$T_{\mathrm{wall}}=T_{\underset{\‾}{\underset{t=0}{\mathrm{wall}}}}+{\∫}_0^t\frac{d{T}_{\mathrm{wall}}}{\mathrm{dt}}\mathrm{dt}=T_{\underset{\‾}{\underset{t=0}{\mathrm{wall}}}}+4\·\frac{\mathrm{kA}}{M_{\mathrm{wall}}\·c_p}\·{\∫}_0^t[\frac{(T_{\mathrm{room}}+T_{\mathrm{amb}})}{2}-T_{\mathrm{wall}}]\mathrm{dt}$

该表达式可以由处理器14根据下式递归确定：

$T_{\underset{t=n+1}{\mathrm{wall}}}=T_{\underset{\‾}{\underset{t=n}{\mathrm{wall}}}}+4\·\frac{\mathrm{kA}}{M_{\mathrm{wall}}\·c_p}\·[\frac{(T_{\mathrm{room}}+T_{\mathrm{amb}})}{2}-T_{\underset{\‾}{\underset{t=n}{\mathrm{wall}}}}]\mathrm{\Δt}$

任何值均可以用作起始点，但 $T_{\underset{t=0}{\mathrm{wall}}}=\frac{(T_{\underset{t=0}{\mathrm{room}\_\mathrm{sp}}}+T_{\underset{t=0}{\mathrm{amb}}})}{2}$ 可以被用作合适的起始点。

在上面的表达式中，需要注意的是使用了期望的室内温度。这将带来满意的结果，但是如果控制系统包括室内温度传感器(如图2中所示)，可以用实际检测到的室内温度来代替期望的室内温度。

需要注意的是，当周围环境温度改变时，墙壁温度只是逐渐改变。这意味着进入墙壁的热传递将维持一会儿，随后才随着墙壁温度的改变而增加/降低。因而，很明显，当周围环境温度改变时具有充足的时间来调整散热器功率。

当然，由于墙壁只被分为两半，这只是一个墙壁的简化模型。实际上墙壁是连续介质，可以用更多层来建模，例如使用FEM技术。这样，墙壁内表面处的温度梯度将确定在任何给定时间进入墙壁的热流。

作为进一步的改进，模型中包括的内墙以及甚至建筑物中的物体都可以具有各自的热质量和热传递系数。只要内部温度保持恒定，这种内部热质量是不相关的，但是当内部温度变化时将起补偿热质量的作用。如果室外温度提升到设置点之上，则所述内部热质量将会有相对更大的影响，在这种情况下内部热质量被“加载”了热量。通过对这一效果进行建模，当室外温度降低时可以更好地确定何时开始通过散热器增加功率。

在简单模型中，总的供热功率损失P_loss可以被近似为热传递P₁。然而，实际上，许多其他过程也可以代表供热功率损耗。

一个相对重要的因素是空气流通，在改进模型中，空气流通所带来的供热功率损耗可以被监测和建模。在这种模型中，空气流通损耗P_vent可以用下式近似：

P_vent＝c_p·flow·(T_in-T_out)

其中flow是空气的质量流，T_in是进入空气的温度，T_out是排出空气的温度，c_p是空气的比热容。控制器可以被连接到设置于建筑物的通风管道中的流传感器，以便获得关于空气流通流速率的信息。在简单情况下，T_in可以用T_amb近似，T_out可以用T_room(或T_{room_sp})来近似。在更复杂的系统中，例如包括用于对进入的流通空气进行加热的加热器或者连接到流出空气的热交换器的系统，可以提供传感器以用于测量T_in和T_out，并且也能测量热交换器的性能。

另一过程是自来水，其中热量可以从热水传递到建筑物环境中。原则上，通过检测流和温度，可以以类似的方式对其进行建模。然而，自来水的供热功率是一个复杂的过程，因此优选地使用热水消耗模式的基本假设来以较简单的方式进行建模。

供热功率源

内部功率源P_int可被近似为kAΔT_eq，其中kA仍是墙壁的热传递系数，ΔT_eq是不通过任何附加供热获得的平衡温度差(T_room-Tamb)(如果例如当室外温度为16℃时所获得的室内温度是21℃，则内部产生的供热功率是5kA。)

当然，实际上，P_int不是恒定的，而是依赖于建筑物中的活动(在家里的人员数量，装置运行等)。在改进的模型中，这种因素可以被监测和建模。例如电子装置的供热功率可以用所消耗的电功率来近似，本质上来说所有消耗的电功率都将转换成热量。

除了这些，供热功率源还包括外部源P_ext，例如入射阳光。外部源也可以被监测和建模，例如通过连接阳光传感器至控制器。

热平衡

用上述对于P_loss和P_source的简化的表达可以得到所需要的供热功率P_req：

P_req＝P₁-P_int＝2kA·(T_{room_sp}-T_wall)-kA·ΔT_eq

为了进一步改进性能，P_req的表达式可以用温度控制项来完成。在简单PI控制的情况下，这种控制项将具有下列形式：

$P*(\mathrm{\ϵ}-\frac{1}{T_i}*{\∫}_0^t\mathrm{\ϵ}\·\mathrm{dt})$

其中ε是温度误差T_room-T_{room_sp}，P是成比例增益，T_i是对于PI调节器的I部分的积分时间。

确定P_req后，控制器现在可以继续确定所需要的系统的前向流温度和流速率的组合，以便将这供热功率传递到建筑物。此处使用的关系式为：

P_req＝c_p·flow·(T_forward-T_return)

其中c_p是热载体的比热容，flow是质量流速率。

回到图2，每一建筑物具有各自的加热器，因而可以调整前向流温度。

根据一种实施方式，流速率是固定的，或至少不受控于供热系统。在这种情况下，根据下式，所述控制仅对前向温度产生影响：

$T_{\mathrm{forward}}=\frac{P_{\mathrm{req}}}{c_p\·\mathrm{flow}}+T_{\mathrm{return}}$

通过控制信号8将这一前向温度设置点传送到加热器，并且由加热器通过反馈环路12进行维持。

如果控制器还被安排成控制流速率，通过控制信号9将该流速率设置点传送到泵11。通过增加流速率，可以避免过高的前向流温度。

图4显示了根据本发明的另一实施方式的供热系统。在这种情况下，每一建筑物的供热单元21不控制热量携带介质的温度。作为替代，供热中心22控制被分布到整个街区或者类似的各个建筑物中的热量携带介质的前向流温度。

供热中心22包括连接到区域供热系统的热交换器，或者是例如由电能或其他燃料驱动的局部供热设计。

根据本发明的另一实施方式，在每一建筑物中，供热单元21都具有控制器23。类似于图2中的控制器，传感器24、25和26将关于返回温度、室内温度和室外温度的信息提供给控制器。此外，传感器27将关于前向流温度的信息提供给控制器，在这种情况下，前向流温度在控制器的控制范围之外。控制器输出端连接到流阀门28，该流阀门28用于调节建筑物的热分布系统的流速率。

控制器以如上所述的类似方式来确定供热功率需求。为了传递所需要的供热功率，控制器使用流阀门来调整分布系统的流速率。流速率可以根据下式确定：

$\mathrm{flow}=\frac{P_{\mathrm{req}}}{c_p\·(T_{\mathrm{forward}}-T_{\mathrm{return}})}$

根据本发明的又一实施方式，供热中心还可以具有控制器30。该控制器可以适用于确定整个建筑物整体(complex)的供热功率需求，该过程优选地使用来自在每一建筑物中连接控制器23的传送链路31的信息来实现。基于供热功率需求，控制器可以用以上描述的类似方式基于流速率和返回温度来调整热量携带介质的前向流温度。

本发明在供热源的主要部分可被控制的任何供热系统中都是有用的，其中包括所有由液态或气态的介质承载的中央供热系统。在一些建筑物中，使用由空气和水的组合承载的系统。在这种情况下，基于当前空气流和进入空气的热量，需要特定的供热功率来加热空气以达到期望温度。只有这时，上面讨论的原理才被用于确定散热器的所需要的供热功率。通过携带空气传递的供热功率可以被考虑作为内部供热功率源。

本领域技术人员能意识到可以对上面描述的实施方式作出修改，而不偏离所附权利要求所限定的本发明的观点。例如，图2和图4中的供热系统的模块可以被替换和/或重新安排，只要想要的功能可以被完成即可。类似地，对于建筑物的供热功率平衡的模型的描述是示例性的。只要提供了所需要的供热功率的近似，就可以替代使用更多的关系和假设。

Claims (20)

1.一种用于根据期望的室内温度来对室内环境的室内供热系统进行控制的控制系统，该控制系统包括：

用于检测室外温度的传感器(18)；

用于检测热量携带介质的返回温度T_return的传感器(17)，该热量携带介质以一流速率在热分布系统中循环；和

控制器(13)，该控制器(13)适用于：

根据P_req＝P_loss-P_source来确定由所述热分布系统传递以维持供热功率平衡的需要的供热功率P_req，其中P_loss是自所述建筑物的供热功率损失的近似值，并且P_loss包括通过所述建筑物的墙壁传递的供热功率的动态近似值，该动态近似值至少基于期望的室内温度(T_room)、检测到的室外温度(T_amb)、墙壁的热传递系数(kA)和墙壁的热容量(Mc_p)，并且P_source是所述供热系统外部的供热功率源的近似值，以及

基于检测到的返回温度来控制前向流温度和流速率的组合，以便确保所述热分布系统传递所述需要的供热功率。

2.根据权利要求1所述的控制系统，该控制系统还包括用于检测所述流速率的流传感器(16)，其中所述控制器适用于基于所检测到的流速率来控制前向流温度。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其中所述前向流温度T_forward根据以下关系式来确定：

$T_{\mathrm{forward}}=\frac{P_{\mathrm{req}}}{c_p\·\mathrm{flow}}+T_{\mathrm{return}},$

其中c_p是热载体的比热容，flow是检测到的流速率，以及T_return是检测到的所述热载体的返回温度。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器适用于基于给定的前向流温度来控制质量流速率。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其中所述质量流速率(flow)根据以下关系式来确定：

$\mathrm{flow}=\frac{P_{\mathrm{req}}}{c_p\·(T_{\mathrm{forward}}-T_{\mathrm{return}})}$

其中c_p是热载体的比热容，T_forward是前向流温度，T_return是检测到的热载体的返回温度。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器连接到存储器(15)，该存储器(15)存储用于定义所述供热功率平衡的模型的参数，所述模型使得能对所述供热功率损失和供热功率源进行近似。

7.根据前述任一权利要求所述的控制系统，其中传递自室内环境的所述供热功率P₁根据下式近似：

P₁＝2kA·(T_{room_sp}-T_wall)，

其中k是整个墙壁的特定热传递系数，A是墙壁的面积，T_{room_sp}是期望的室内温度，T_wall是墙壁中间的温度。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其中所述控制器适用于根据下式来递归确定T_wall：

$T_{\underset{t=n+1}{\mathrm{wall}}}=T_{\underset{\‾}{\underset{t=n}{\mathrm{wall}}}}+4\·\frac{\mathrm{kA}}{M_{\mathrm{wall}}\·c_p}\·[\frac{(T_{\mathrm{room}}+T_{\mathrm{amb}})}{2}-T_{\underset{t=n}{\mathrm{wall}}}]\mathrm{\Δt},$

其中T_{room_sp}是期望的室内温度，T_amb是检测到的室外温度，k是整个墙壁的特定热传递系数，A是墙壁的面积，M_wall是墙壁的质量，c_p是墙壁的比热容。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其中所述控制器适用于使用 $T_{\mathrm{wall}}(t=0)=\frac{(T_{\mathrm{room}\_\mathrm{sp}}+T_{\mathrm{amb}})}{2}$ 作为起始值。

10.根据前述任一权利要求所述的控制系统，其中所述控制系统还包括用于检测实际室内温度的传感器(19)，并且其中所述控制器还适用于当确定所述需要的供热功率时，基于检测到的室内温度来加入温度控制项。

11.根据权利要求10所述的控制系统，其中所述控制项是 $P*(\mathrm{\ϵ}-\frac{1}{T_i}*{\∫}_0^t\mathrm{\ϵ}\·\mathrm{dt}),$

其中ε等于T_{room_sp}-T_room，其中T_{room_sp}是期望的室内温度，T_room是检测到的室内温度。

12.根据权利要求6所述的控制系统，其中所述模型包括根据下式将内部产生的供热功率P_int近似为常量：

P_int＝kAΔT_eq，

其中k是整个墙壁的特定热传递系数，A是墙壁的面积，T_eq是在没有任何来自供热系统的供热功率贡献的条件下可获得的室内温度和室外温度的差。

13.根据权利要求6所述的控制系统，其中所述模型包括对外部热功率流的近似，该外部热功率流包括由空气流通、太阳辐射、自来水、电子装置和人类组成的组中的至少一者。

14.一种用于根据期望的室内温度来对室内环境的室内供热系统进行控制的方法，该方法包括：

检测室外温度；

检测热量携带介质的返回温度T_return，该热量携带介质以一流速率在热分布系统中循环；

根据P_req＝P_loss-P_source来确定由所述热分布系统传送以维持供热功率平衡的需要的供热功率P_req，所述确定步骤包括：

对通过建筑物的墙壁传递的供热功率进行近似，所述近似至少是基

于期望的室内温度(T_room)、检测到的室外温度(T_amb)、墙壁的热传递系数(kA)和墙壁的热容量(Mc_p)的，和

对所述供热系统外部的供热功率源进行近似；以及

基于检测到的返回温度来控制前向流温度和流速率的组合，以便确保分布系统传递所述需要的供热功率。

15.根据权利要求14所述的方法，该方法还包括检测所述流速率，以及基于所检测到的流速率来控制前向流温度。

16.根据权利要求14所述的方法，该方法还包括基于给定的前向流温度来控制质量流速率。

17.根据权利要求14所述的方法，其中传递自室内环境的所述供热功率P₁根据下式近似：

P₁＝2kA·(T_{room_sp}-T_wall)，

其中k是整个墙壁的特定热传递系数，A是墙壁的面积，T_{room_sp}是期望的室内温度，T_wall是墙壁中间的温度。

18.根据权利要求17所述的方法，其中根据下式来递归确定T_wall：

$T_{\underset{t=n+1}{\mathrm{wall}}}=T_{\underset{\‾}{\underset{t=n}{\mathrm{wall}}}}+4\·\frac{\mathrm{kA}}{M_{\mathrm{wall}}\·c_p}\·[\frac{(T_{\mathrm{room}}+T_{\mathrm{amb}})}{2}-T_{\underset{t=n}{\mathrm{wall}}}]\mathrm{\Δt},$

其中T_{room_sp}是期望的室内温度，T_amb是检测到的室外温度，k是整个墙壁的特定热传递系数，A是墙壁的面积，M_wall是墙壁的质量，c_p是墙壁的比热容。

19.根据权利要求14-18中任一权利要求所述的方法，该方法还包括检测实际室内温度，以及当确定所述需要的供热功率时，基于检测到的室内温度来加入温度控制项。

20.根据权利要求14-19中任一权利要求所述的方法，该方法还包括根据下式将内部产生的供热功率P_int近似为常量：

P_int＝kAΔT_eq，

其中k是整个墙壁的特定热传递系数，A是墙壁的面积，T_eq是在没有任何来自供热系统的供热功率贡献的条件下可获得的室内温度和室外温度的差。

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