[发明专利]适用于多能流系统的跨季节土壤储热建模方法及装置

权利要求书

1.一种适用于多能流系统的跨季节土壤储热建模方法，其特征在于，包括：

构建垂直U型管的周围土壤三维温度场的控制方程：

式(1)中，ρ_S为土壤的密度；c_S为土壤的比热容，φ函数表示土壤中能量的瞬时状态，T函数表示土壤的瞬时温度；τ为时间；z为层深度；r为垂直U型管中一点到轴的距离；θ为切向分量；λ为土壤的电导率；

确定求解上述控制方程的初始条件：

T_f(τ)＝T_he(r,θ,τ)＝T_s(r,θ,τ)＝T₀(τ＝0) (2)

式(2)中，T_f为垂直U型管管道内的流体温度，T_he为土壤热交换器的温度，T_s为垂直U型管周围土壤的温度，T₀为温度的初始条件；

确定垂直U型管管道中的流体与内壁垂直U型管管道之间的边界条件：

式(3)中，λ_he为土壤热交换器的热传导率，α为垂直U型管内壁的表面换热系数，r_in为垂直U型管内壁半径；

确定垂直U型管外壁与土壤的边界条件：

式(4)中，r_out为垂直U型管外壁半径，λ_s为土壤的热传导系数；

其中，垂直U型管外壁与土壤边界的底边ab、土壤边界的侧边bc和土壤边界的侧边ef的边界条件为绝热条件，表示为：

垂直U型管外壁与土壤边界的顶边cd的边界条件为第三类边界条件，表示为：

垂直U型管的侧边ad的边界条件为第二类边界条件，表示为：

式(5)中，z₀为垂直U型管埋入的层深度；式(6)中，r₀为土壤边界到垂直U型管中心的距离；式(7)中，h_a为U型管和空气的表面换热系数，T_oe为外界温度；式(8)中，r_out为垂直U型管外壁半径；

确定土壤储热系统的能量方程：

式(9)中，为t时刻存储在土壤储热系统中的可用热能，为t-1时刻存储在土壤储热系统中的可用热能，为t时刻土壤储热系统的功能速率，为土壤储热系统的储热效率，为土壤储热系统的放热效率；式(10)中，SQ_s,0为初始时刻存储在土壤储热系统中的总热能，为土壤储热系统储放能结束后的总热能；

确定储热/放热速率与土壤储热系统储热能力限制：

式(11)中，为储热最大速率；式(12)中，为放热最大速率；式(13)中，为土壤储热系统所能存储的热能最小值，为土壤储热系统所能存储的热能最大值。