[发明专利]地源热泵系统热平衡模拟预测方法

说明书

本发明提供一种地源热泵系统热平衡模拟预测方法，包括以下步骤：S1：根据地下水渗流理论和热量运移理论，建立研究区域地下水非稳定渗流与热量运移三维耦合数学模型；S2：对所述地下水非稳定渗流与热量运移三维耦合数学模型求解，得到时间差分格式的三维耦合数学模型；S3：通过所述时间差分格式的三维耦合数学模型对热平衡发展趋势进行模拟预测。

技术领域

本发明属于地源热泵技术领域，具体涉及地源热泵系统热平衡模拟预测方法。

背景技术

随着社会的飞速发展、人们思想的进步，生态的长期稳定发展成为了人们关注的焦点。过度使用石油、煤炭、天然气等不可再生能源而导致的能源危机与环境污染，也成为了当今世界亟待解决的严重问题。通过能源结构缓解由于大量使用不可再生能源所造成的不良影响十分重要。浅层地热能即地层浅部的岩土体中所储存的热能，主要来源于太阳辐射和地球内部的热能。由于其易于开发、再生能力快，同时更加经济和方便，故而具有相当的开发利用价值，可以很好地替代化石能源用以提供日常生活所需的热量。地埋管地源热泵系统是其中的一种重要手段，拥有节能、环保、高效等优点。为了对其合理规划和开采，缓解不可再生能源的使用压力，促进生态文明建设，平衡与其他资源的合理使用分配，具有重要的意义。现有技术中无法对地源热泵系统热平衡进行预测，不利于人们对未来资源使用的合理调配和规划。

如公开号CN103941678B公开了一种地源热泵系统监测方法及装置，所述方法包括：获取地源热泵系统运行数据参数，所述地源热泵系统运行数据参数包括系统设备数据参数和地缘资源数据参数；对所述地源热泵系统运行数据参数进行整合；对整合后的地源热泵系统运行数据参数进行分析生成分析结果。本发明实施例的地源热泵系统监测方法及装置，通过获取的地源热泵系统运行数据参数，并对所述地源热泵系统运行数据参数进行分析，能够对地源热泵系统快速全面准确的监测，实时获得系统数据，并能根据数据参数对系统进行调整和维护，节省了人员利用，提高了检测效率和系统安全性。

又如公开号CN102818337B公开了基于物联网的地源热泵系统监测装置。该装置包括：土壤温度无线传感器、室外空气温度无线传感器、室内温度无线传感器、冷水机组冷热源侧及空调负荷侧的进出水温度无线传感器、流量无线传感器、无线智能电表、无线信号采集模块、本地服务器、远程监控计算机。无线信号采集模块通过ZigBee协议采集各个传感器参数，通过Modbus协议由英特网传至本地服务器，通过地源热泵系统测评模块存储、计算并显示COP及WTF曲线，最后通过英特网传至远程监控计算机。

因此，需要提供一种地源热泵系统热平衡模拟预测方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种地源热泵系统热平衡模拟预测方法，通过建立地源热泵系统的地下水非稳定渗流与热量运移三维耦合有限元数值模型，对地源热泵系统的地层温度变化趋势进行预测，从而为以后的资源使用调配和规划，提供参考依据，有利于地源热泵的可持续利用。

本发明提供了如下的技术方案：

地源热泵系统热平衡模拟预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据地下水渗流理论和热量运移理论，建立研究区域地下水非稳定渗流与热量运移三维耦合数学模型；

S2：对所述地下水非稳定渗流与热量运移三维耦合数学模型求解，得到时间差分格式的三维耦合数学模型；

S3：通过所述时间差分格式的三维耦合数学模型对热平衡发展趋势进行模拟预测。

优选的，步骤S1包括：

S11：根据地源热泵系统所在地区的地质条件、水文地质条件、地下水动态及地温场特征建立地下水渗流数学模型和地下水热量运移数学模型；

S12：通过地下水流运动方程将所述地下水渗流数学模型和所述地下水热量运移数学模型耦合得到地下水非稳定渗流与热量运移三维耦合数学模型。