本發(fā)明涉及熱泵建設領域，尤其涉及一種基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化方法及系統(tǒng)。
背景技術：
：土壤源熱泵系統(tǒng)是利用地下常溫土壤溫度相對穩(wěn)定的特性，通過深埋于建筑物周圍的管路系統(tǒng)與建筑物內部完成熱交換的裝置。其冬季從土壤中取熱，向建筑物供暖；夏季向土壤排熱，為建筑物制冷。目前，現(xiàn)有的土壤源熱泵系統(tǒng)存在以下問題：(1)埋管間距較大，土壤導熱系數(shù)較小，致使較遠距離的土壤能量得不到充分利用，也就間接造成了地埋管占地面積過大的問題；(2)垂直埋管布置時，鉆孔較深，流體與埋管深處土壤換熱溫差逐漸減小，使得過多埋深的設計意義不大，同時極大地增加了鉆孔費用，尤其是在復雜的地質結構下，鉆孔費用幾乎占了總投資的一半左右?，F(xiàn)有的埋管布置方案主要是根據(jù)地源熱泵規(guī)范進行設計，具體參照為：埋管間距4-5m，埋管深度80-120m。而目前國內外對埋管間距和鉆井深度的研究主要是建立各種優(yōu)化模型，結合系統(tǒng)換熱性能來進行優(yōu)化。例如通過改變管群的相關布置參數(shù)，包括土壤、回填材料物料特性、管內流體流速、流量、埋管間距、深度及進出口溫度等，進而對比分析不同參數(shù)所對應的管群換熱性能，最后確認最優(yōu)的布置方式。雖然現(xiàn)有的優(yōu)化方案能夠對上述問題有一定改善，但其缺乏通用性，也不能從根本上解決以上鉆井費用高和占地面積大的問題。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提出一種基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化方法及系統(tǒng)，能夠在實現(xiàn)土壤的季節(jié)性蓄能的同時，降低鉆井成本并減小占地面積。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化方法，包括：根據(jù)多種設計模式下的單位井深鉆井費用與常規(guī)模式下的單位井深鉆井費用之間不高于1的費用比值，計算多種設計模式下的不同單位井深鉆井費用對應的多種鉆井間距；以常規(guī)模式下的鉆井占地面積為比較基準，計算鉆井占地面積不大于常規(guī)模式下的鉆井占地面積的多種設計模式分別對應的鉆井埋深；對計算出的多種鉆井埋深和多種鉆井間距任意組合成新型模式，并計算新型模式下的鉆井數(shù)、鉆井占地面積和總鉆井費用比值；從各個新型模式中選出鉆井占地面積和總鉆井費用均低于常規(guī)模式的備選模式，然后分別對各備選模式進行土壤季節(jié)性蓄能模擬，并確定優(yōu)選模式的鉆井埋深和鉆井間距。進一步地，常規(guī)模式下的各參數(shù)的獲得步驟包括：計算待服務建筑物的全年逐時負荷，并根據(jù)所述全年逐時負荷計算地埋管承擔負荷；基于預設的常規(guī)布置參數(shù)表，根據(jù)所述地埋管承擔負荷進行查表和計算，確定常規(guī)模式下的鉆井數(shù)和鉆井占地面積。進一步地，所述計算待服務建筑物的全年逐時負荷的操作具體包括：將所述待服務建筑物的三維模型和相關參數(shù)導入負荷計算程序，由所述負荷計算程序計算出所述待服務建筑物的全年逐時負荷。進一步地，根據(jù)所述全年逐時負荷計算地埋管承擔負荷的操作具體包括：根據(jù)制冷工況和制熱工況下所述全年逐時負荷、熱泵機組功率和地埋管承擔負荷之間不同的能量平衡關系，分別計算出制冷工況的地埋管承擔負荷和制熱工況的地埋管承擔負荷，以便在后續(xù)步驟中針對制冷工況和制熱工況分別進行計算。進一步地，所述基于預設的常規(guī)布置參數(shù)表，根據(jù)所述地埋管承擔負荷進行查表和計算，確定常規(guī)模式下的鉆井數(shù)和鉆井占地面積的操作具體包括：在所述常規(guī)布置參數(shù)表選擇常規(guī)模式下的鉆井間距、鉆井埋深和單位管長換熱量的取值；根據(jù)常規(guī)模式下的單位管長換熱量和所述地埋管承擔負荷估算常規(guī)模式下的總埋深；根據(jù)常規(guī)模式下的總埋深與所述鉆井埋深計算常規(guī)模式下的鉆井數(shù)；根據(jù)常規(guī)模式下的鉆井間距計算常規(guī)模式下的單井占地面積，并根據(jù)常規(guī)模式下的單井占地面積和常規(guī)模式下的鉆井數(shù)計算常規(guī)模式下的地埋管占地面積作為常規(guī)模式下的鉆井占地面積。進一步地，所述根據(jù)多種設計模式下的單位井深鉆井費用與常規(guī)模式下的單位井深鉆井費用之間不高于1的費用比值，計算與多種設計模式下的不同單位井深鉆井費用對應的多種鉆井間距的操作具體包括：根據(jù)多種設計模式對應的費用比值和常規(guī)模式下的總埋深計算各所述費用比值對應的設計模式下的總埋深；根據(jù)由常規(guī)模式下的單井占地面積、鉆井數(shù)和鉆井埋深確定的蓄能體體積和各設計模式下的總埋深，計算各設計模式下的單井占地面積；根據(jù)各設計模式下的單井占地面積計算各設計模式下的鉆井間距。進一步地，所述以常規(guī)模式下的鉆井占地面積為比較基準，計算鉆井占地面積不大于常規(guī)模式下的鉆井占地面積的多種設計模式分別對應的鉆井埋深的操作具體包括：根據(jù)土壤蓄存能量、土壤密度、比熱容和多種要求的蓄能體溫度單位變化值計算多種設計模式下的蓄能體體積；根據(jù)各設計模式下的蓄能體體積和常規(guī)模式下的鉆井占地面積計算各設計模式下的鉆井埋深。進一步地，新型模式下的鉆井數(shù)的計算步驟包括：根據(jù)所述新型模式對應的鉆井間距計算所述新型模式下的單井占地面積；根據(jù)所述新型模式下的單井占地面積、鉆井埋深和由常規(guī)模式下的單井占地面積、鉆井數(shù)和鉆井埋深確定的蓄能體體積計算所述新型模式下的鉆井數(shù)。進一步地，新型模式下的鉆井占地面積的計算步驟包括：根據(jù)所述新型模式下的鉆井埋深和由常規(guī)模式下的單井占地面積、鉆井數(shù)和鉆井埋深確定的蓄能體體積計算所述新型模式下的鉆井占地面積?？蛇x地，新型模式下的鉆井占地面積能夠通過以下計算步驟計算得出：根據(jù)所述新型模式下的鉆井數(shù)和單井占地面積計算所述新型模式下的鉆井占地面積。進一步地，新型模式下的總鉆井費用比值的計算步驟包括：根據(jù)所述新型模式下的鉆井數(shù)、鉆井埋深、所述新型模式與常規(guī)模式下單位井深鉆井費用之間的費用比值、常規(guī)模式下的鉆井數(shù)和鉆井埋深計算所述新型模式下的總鉆井費用比值。進一步地，所述分別對各備選模式進行土壤季節(jié)性蓄能模擬，并確定優(yōu)選模式的鉆井埋深和鉆井間距的操作具體包括：對各個所述備選模式分別進行管群數(shù)值模擬，并根據(jù)模擬結果計算對應的土壤季節(jié)性蓄能效率；根據(jù)各個所述備選模式所對應的土壤季節(jié)性蓄能效率確定優(yōu)選模式的鉆井埋深和鉆井間距。進一步地，所述對各個所述備選模式分別進行管群數(shù)值模擬，并根據(jù)模擬結果計算對應的土壤季節(jié)性蓄能效率的操作具體包括：根據(jù)各個所述備選模式的鉆井埋深和鉆井間距建立對應的管群模型，設定模型邊界條件和初始條件，并模擬管群在一年內的運行工況，以獲得土壤及管群的換熱性能，并計算出對應的土壤季節(jié)性蓄能效率。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化系統(tǒng)，包括：第一設計模式計算模塊，用于根據(jù)多種設計模式下的單位井深鉆井費用與常規(guī)模式下的單位井深鉆井費用之間不高于1的費用比值，計算與多種設計模式下的不同單位井深鉆井費用對應的多種鉆井間距；第二設計模式計算模塊，用于以常規(guī)模式下的鉆井占地面積為比較基準，計算鉆井占地面積不大于常規(guī)模式下的鉆井占地面積的多種設計模式分別對應的鉆井埋深；新型模式計算模塊，用于對計算出的多種鉆井埋深和多種鉆井間距任意組合成新型模式，并計算新型模式下的鉆井數(shù)、鉆井占地面積和總鉆井費用比值；備選模式模擬模塊，用于從各個新型模式中選出鉆井占地面積和總鉆井費用均低于常規(guī)模式的備選模式，然后分別對各備選模式進行土壤季節(jié)性蓄能模擬，并根據(jù)模擬結果確定優(yōu)選模式的鉆井埋深和鉆井間距。進一步地，還包括：常規(guī)模式參數(shù)獲得模塊，用于計算待服務建筑物的逐時負荷，并根據(jù)所述逐時負荷計算地埋管承擔負荷，然后基于預設的常規(guī)布置參數(shù)表，根據(jù)所述地埋管承擔負荷進行查表和計算，確定常規(guī)模式下的鉆井數(shù)和鉆井占地面積。進一步地，所述常規(guī)模式參數(shù)獲得模塊具體包括：逐時負荷計算單元，用于將所述待服務建筑物的三維模型和相關參數(shù)導入負荷計算程序，由所述負荷計算程序計算出所述待服務建筑物的逐時負荷；埋管承擔負荷計算單元，用于根據(jù)制冷工況和制熱工況下所述逐時負荷、熱泵機組功率和地埋管承擔負荷之間不同的能量平衡關系，分別計算出制冷工況的地埋管承擔負荷和制熱工況的地埋管承擔負荷，以便在后續(xù)步驟中針對制冷工況和制熱工況分別進行計算；常規(guī)模式參數(shù)計算單元，用于基于預設的常規(guī)布置參數(shù)表，根據(jù)所述地埋管承擔負荷進行查表和計算，確定常規(guī)模式下的鉆井數(shù)和鉆井占地面積。進一步地，所述常規(guī)模式參數(shù)計算單元具體包括：取值選擇子單元，用于在所述常規(guī)布置參數(shù)表選擇常規(guī)模式下的鉆井間距、鉆井埋深和單位管長換熱量的取值；常規(guī)總埋深估算子單元，用于根據(jù)常規(guī)模式下的單位管長換熱量和所述地埋管承擔負荷估算常規(guī)模式下的總埋深；常規(guī)鉆井數(shù)計算子單元，用于根據(jù)常規(guī)模式下的總埋深與所述鉆井埋深計算常規(guī)模式下的鉆井數(shù)；常規(guī)占地面積計算子單元，用于根據(jù)常規(guī)模式下的鉆井間距計算常規(guī)模式下的單井占地面積，并根據(jù)常規(guī)模式下的單井占地面積和常規(guī)模式下的鉆井數(shù)計算常規(guī)模式下的地埋管占地面積作為常規(guī)模式下的鉆井占地面積。進一步地，所述第一設計模式計算模塊具體包括：設計總埋深計算單元，用于根據(jù)多種設計模式對應的費用比值和常規(guī)模式下的總埋深，計算各所述費用比值對應的設計模式下的總埋深；設計單井占地面積計算單元，用于根據(jù)由常規(guī)模式下的單井占地面積、鉆井數(shù)和鉆井埋深確定的蓄能體體積和各設計模式下的總埋深計算各設計模式下的單井占地面積；設計鉆井間距計算單元，用于根據(jù)各設計模式下的單井占地面積計算各設計模式下的鉆井間距。進一步地，所述第二設計模式計算模塊具體包括：設計蓄能體體積計算單元，用于根據(jù)土壤蓄存能量、土壤密度、比熱容和多種要求的蓄能體溫度單位變化值計算多種設計模式下的蓄能體體積；設計鉆井埋深計算單元，用于根據(jù)各設計模式下的蓄能體體積和常規(guī)模式下的鉆井占地面積計算各設計模式下的鉆井埋深。進一步地，所述新型模式計算模塊具體包括：新型鉆井數(shù)計算單元，用于根據(jù)所述新型模式對應的鉆井間距計算所述新型模式下的單井占地面積，并根據(jù)所述新型模式下的單井占地面積、鉆井埋深和由常規(guī)模式下的單井占地面積、鉆井數(shù)和鉆井埋深確定的蓄能體體積計算所述新型模式下的鉆井數(shù)；新型占地面積計算單元，用于根據(jù)所述新型模式下的鉆井埋深和由常規(guī)模式下的單井占地面積、鉆井數(shù)和鉆井埋深確定的蓄能體體積，或者根據(jù)所述新型模式下的鉆井數(shù)和單井占地面積計算所述新型模式下的鉆井占地面積；新型總費用比值計算單元，用于根據(jù)所述新型模式下的鉆井數(shù)、鉆井埋深、所述新型模式與常規(guī)模式下單位井深鉆井費用之間的費用比值、常規(guī)模式下的鉆井數(shù)和鉆井埋深計算所述新型模式下的總鉆井費用比值。進一步地，所述備選模式模擬模塊具體包括：備選模式選擇單元，用于從各個新型模式中選出鉆井占地面積和總鉆井費用均低于常規(guī)模式的備選模式；管群數(shù)值模擬單元，用于對各個所述備選模式分別進行管群數(shù)值模擬，并根據(jù)模擬結果計算對應的土壤季節(jié)性蓄能效率；優(yōu)選模式確定單元，用于根據(jù)各個所述備選模式所對應的土壤季節(jié)性蓄能效率確定優(yōu)選模式的鉆井埋深和鉆井間距。進一步地，所述管群數(shù)值模擬單元具體包括：管群模型建立子單元，用于根據(jù)各個所述備選模式的鉆井埋深和鉆井間距建立對應的管群模型；條件設定子單元，用于給所述管群模型設定模型邊界條件和初始條件；工況模擬子單元，用于通過所述管群模型模擬管群在運行一年內的運行工況，以獲得土壤及管群的換熱性能，并計算出對應的土壤季節(jié)性蓄能效率。基于上述技術方案，本發(fā)明以鉆井埋深和鉆井間距作為決策變量，以土壤蓄能效率作為約束條件，并從多種淺的鉆井埋深和多種小的鉆井間距任意組合的新型模式中選出鉆井占地面積和總鉆井費用均低于常規(guī)模式的備選模式，再通過對模型的土壤季節(jié)性蓄能模擬運行來確定優(yōu)選的新型模式的鉆井埋深和鉆井間距。相比于現(xiàn)有技術的優(yōu)化方式，本發(fā)明打破了常規(guī)的管群布置策略，不僅減小了鉆井初投資和埋管占地面積，而且滿足了土壤的季節(jié)性蓄能要求，實現(xiàn)了土壤的能量平衡，延長了地埋管系統(tǒng)的壽命周期。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：圖1為本發(fā)明基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化方法的一實施例的流程示意圖。圖2為本發(fā)明基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化方法的另一實施例的流程示意圖。圖3為本發(fā)明基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化方法實施例適用的蓄能體管群布置示意圖。圖4、5分別為圖3中鉆井埋深和鉆井間距的標注示意圖。圖6分別為本發(fā)明基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化方法實施例中管群數(shù)值模擬的流程示意圖。圖7為本發(fā)明基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化系統(tǒng)的一實施例的結構示意圖。圖8為本發(fā)明基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化系統(tǒng)的另一實施例的結構示意圖。具體實施方式下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。如圖1所示，為本發(fā)明基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化方法的一實施例的流程示意圖。在本實施例中，基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化方法包括：步驟200、根據(jù)多種設計模式下的單位井深鉆井費用與常規(guī)模式下的單位井深鉆井費用之間不高于1的費用比值，計算出與多種設計模式下的不同單位井深鉆井費用對應的多種鉆井間距；步驟400、以常規(guī)模式下的鉆井占地面積為比較基準，計算鉆井占地面積不大于常規(guī)模式下的鉆井占地面積的多種設計模式分別對應的鉆井埋深；步驟600、對計算出的多種鉆井埋深和多種鉆井間距任意組合成新型模式，并計算新型模式下的鉆井數(shù)、鉆井占地面積和總鉆井費用比值；步驟800、從各個新型模式中選出鉆井占地面積和總鉆井費用均低于常規(guī)模式的備選模式，然后分別對各備選模式進行土壤季節(jié)性蓄能模擬，并確定優(yōu)選模式的鉆井埋深和鉆井間距。在本實施例中提到的地埋管的鉆井埋深和鉆井間距參見圖3和圖4、圖5中的標注。上述步驟200和步驟400之間不存在嚴格的時序關系，即步驟200既可以如圖1實施例中所示在步驟400之前執(zhí)行，也可以在其他實施例重于步驟400之后執(zhí)行，或者與步驟400同步執(zhí)行?？紤]到鉆井費用因受土壤材質及鉆井深度等因素影響，其變化幅度非常大，例如在每米十幾元到每米上百元之間波動，而且缺少統(tǒng)一的費用指標，因此在本實施例中采用的是費用比值代替具體的單位井深鉆井費用。在步驟200中，以常規(guī)模式下的單位井深鉆井費用為臨界標準，換句話說，設定的多種設計模式的單位井深鉆井費用均不能高出常規(guī)模式下的單位井深鉆井費用，而以費用比值進行說明的話，即為各個設計模式下的單位井深鉆井費用與常規(guī)模式下的單位井深鉆井費用之間的費用比值不高于1。不同的費用比值則對應了不同的設計模式，也即對應了多種鉆井間距。在步驟400中，以常規(guī)模式下的鉆井占地面積為比較基準，換句話說，設定的多種設計模式的鉆井占地面積均不能大于常規(guī)模式下鉆井占地面積。而不同的鉆井占地面積對應了不同的設計模式，也即對應了多種鉆井埋深。在步驟200和步驟400分別獲得了基于不同角度的鉆井間距和鉆井埋深的多個數(shù)值時，則可在步驟600中進行任意組合以形成新型模式，再通過步驟800將鉆井占地面積和總鉆井費用均低于常規(guī)模式的新型模式作為備選模式，去除不能同時兼顧鉆井占地面積和總鉆井費用的新型模式。雖然備選模式已經能夠使得鉆井占地面積和總鉆井費用均低于常規(guī)模式，但為了進一步選出較合適的優(yōu)選模式，則可在步驟800中通過建模、模擬運行的方式從換熱性能上找出該優(yōu)選模式?？梢姡緦嵤├糟@井埋深和鉆井間距作為決策變量，以土地蓄能效率作為約束條件，并從多種鉆井埋深和多種鉆井間距任意組合的新型模式中選出鉆井占地面積和總鉆井費用均低于常規(guī)模式的備選模式，再通過對模型的土壤季節(jié)性蓄能模擬運行來確定優(yōu)選的新型模式的鉆井埋深和鉆井間距。相比于現(xiàn)有技術的優(yōu)化方式，本實施例打破了常規(guī)的管群布置策略，不僅減小了鉆井初投資和埋管占地面積，而且滿足了土壤的季節(jié)性蓄能要求，實現(xiàn)了土壤的能量平衡，延長了地埋管系統(tǒng)的壽命周期。如圖2所示，為本發(fā)明基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化方法的另一實施例的流程示意圖。與上一實施例相比，本實施例還包括常規(guī)模式下的各參數(shù)的獲得步驟，包括：步驟110、計算待服務建筑物的全年逐時負荷，并根據(jù)所述全年逐時負荷計算地埋管承擔負荷；步驟120、基于預設的常規(guī)布置參數(shù)表，根據(jù)所述地埋管承擔負荷進行查表和計算，確定常規(guī)模式下的鉆井數(shù)和鉆井占地面積。在上一實施例中涉及到常規(guī)模式下的多個參數(shù)，這些參數(shù)的獲得可按照現(xiàn)有方式獲得，而在本實施例中給出了這些常規(guī)模式下參數(shù)的具體獲得方法。該獲得過程的步驟110和120可如圖2所示的設于步驟200之前，或者設于步驟400之前，或者在步驟200-800之間任何需要使用到常規(guī)模式下的參數(shù)時執(zhí)行。在本實施例的步驟110中，待服務建筑物是指地埋管提供制冷或者制熱的對象，即由地埋管提供熱服務和冷服務的建筑物。全年逐時負荷是指建筑物在全年365天內每個小時的需求熱量或冷量的負荷情況。為了獲得該全年逐時負荷，可以將待服務建筑物的三維模型和相關參數(shù)(例如建筑物所處地區(qū)、建筑材質、房間功能、用戶信息等參數(shù))導入現(xiàn)有的負荷計算程序，由負荷計算程序計算出所述待服務建筑物的全年逐時負荷。目前現(xiàn)有的負荷計算程序有很多種，包括鴻業(yè)、天正、Dest等，均易于獲得和使用。在獲得了全年逐時負荷后，步驟110可根據(jù)制冷工況和制熱工況下所述全年逐時負荷、熱泵機組功率和地埋管承擔負荷之間不同的能量平衡關系，分別計算出制冷工況的地埋管承擔負荷和制熱工況的地埋管承擔負荷，以便在后續(xù)步驟中針對制冷工況和制熱工況分別進行計算。具體來說，制熱工況和制冷工況對應的建筑冷熱負荷不相同，對應的管群的蓄能體體積、土壤的溫升和管群布置也不相同。為了后續(xù)的優(yōu)化選擇，可分別對制冷工況和制熱工況進行計算。為了保證土壤能量平衡，在優(yōu)化選擇時需要對比制熱工況和制冷工況下對應的負荷，選擇較小負荷對應的工況類型，不平衡的負荷部分則有輔助冷熱源來代替。如果建筑物冷負荷高于熱負荷，則選取制熱工況，對于不平衡的能量部分則輔以冷卻塔等冷源；如果建筑物熱負荷高于冷負荷，則選取制冷工況，對于不平衡的能量部分，則輔以太陽能等熱源。在制熱工況下，全年逐時負荷、熱泵機組功率和地埋管承擔負荷之間的能量平衡關系為：地埋管承擔負荷(即地埋管的釋冷量)為全年逐時負荷與熱泵機組功率之差。而在制冷工況下，該能量平衡關系為地埋管承擔負荷(即地埋管的釋熱量)為全年逐時負荷與熱泵機組功率之和。根據(jù)該能量平衡關系即可計算出不同工況下的地埋管承擔負荷。在獲得了不同工況下的地埋管承擔負荷后，步驟120則基于預設的常規(guī)布置參數(shù)表，根據(jù)所述地埋管承擔負荷進行查表和計算，確定常規(guī)模式下的鉆井數(shù)和鉆井占地面積。常規(guī)布置參數(shù)表來自于現(xiàn)有標準或歷史經驗數(shù)據(jù)歸納，下表為該常規(guī)布置參數(shù)表的一個具體實例。常規(guī)布置參數(shù)取值鉆井間距(m)4-5鉆井埋深(m)80-120單位管長換熱量(W/m)40-60制冷工況總埋深(m)1000*地埋管承擔總負荷(冷)/單位管長換熱量制熱工況總埋深(m)1000*地埋管承擔總負荷(熱)/單位管長換熱量制冷工況鉆井數(shù)(口)總埋深(冷)/鉆井埋深制熱工況鉆井數(shù)(口)總埋深(熱)/鉆井埋深制冷工況蓄能體體積(m3)鉆井數(shù)(冷)*單井占地面積*鉆井埋深制熱工況蓄能體體積(m3)鉆井數(shù)(熱)*單井占地面積*鉆井埋深制冷工況地埋管占地面積(m2)單井占地面積*鉆井數(shù)制熱工況地埋管占地面積(m2)單井占地面積*鉆井數(shù)基于該表格，步驟120可以具體包括：在該常規(guī)布置參數(shù)表選擇常規(guī)模式下的鉆井間距、鉆井埋深和單位管長換熱量的取值。對于設計者來說，其可以根據(jù)實際的常規(guī)情況在上表的選擇范圍內選擇適合的取值。根據(jù)常規(guī)模式下的單位管長換熱量和所述地埋管承擔負荷估算常規(guī)模式下的總埋深。參考表中給出的估算法公式，可以針對于制冷工況和制熱工況分別估算出對應的總埋深。根據(jù)常規(guī)模式下的總埋深與所述鉆井埋深計算常規(guī)模式下的鉆井數(shù)。在確定了總埋深和鉆井埋深后，通過表中所給公式則可以進一步計算出制冷工況和制熱工況下對應的鉆井數(shù)。根據(jù)常規(guī)模式下的鉆井間距計算常規(guī)模式下的單井占地面積，并根據(jù)常規(guī)模式下的單井占地面積和常規(guī)模式下的鉆井埋深計算常規(guī)模式下的地埋管占地面積作為常規(guī)模式下的鉆井占地面積。按照表中給出的公式，還需要計算常規(guī)模式下的單井占地面積，而該常規(guī)模式下的單井占地面積可通過以下公式計算獲得：常規(guī)模式下的單井占地面積＝π*(常規(guī)模式下的鉆井間距/2)^2。根據(jù)常規(guī)模式下的單井占地面積與鉆井數(shù)計算得到常規(guī)模式下總的鉆井占地面積。在后面針對步驟200-800的進一步說明中涉及的常規(guī)模式下的相關參數(shù)均可參考以上的步驟及表格，也可采用其他可用的現(xiàn)有常規(guī)模式下參數(shù)的計算方式，后續(xù)將不再對此進行贅述了。前面已經描述過步驟200中費用比值的含義，而對于與多種設計模式下的不同單位井深鉆井費用對應的多種鉆井間距的計算過程可具體包括：根據(jù)多種設計模式對應的費用比值和常規(guī)模式下的總埋深計算各所述費用比值對應的設計模式下的總埋深；根據(jù)由常規(guī)模式下的單井占地面積、鉆井數(shù)和鉆井埋深確定的蓄能體體積和各設計模式下的總埋深計算各設計模式下的單井占地面積；根據(jù)各設計模式下的單井占地面積計算各設計模式下的鉆井間距。設計模式下的總埋深可由常規(guī)模式下的總埋深除以費用比值來直接得到，而設計模式下的單井占地面積則可通過常規(guī)模式下的蓄能體體積除以設計模式的總埋深獲得。而在確定了設計模式的單井占地面積之后，通過以下公式算出設計模式下的鉆井間距：單井占地面積＝π*(鉆井間距/2)^2。步驟400中對于與多種設計模式下的不同單位井深鉆井費用對應的多種鉆井間距的計算過程可具體包括：根據(jù)土壤蓄存能量、土壤密度、比熱容和多種要求的蓄能體溫度單位變化值計算多種設計模式下的蓄能體體積；根據(jù)各設計模式下的蓄能體體積和常規(guī)模式下的鉆井占地面積計算各設計模式下的鉆井埋深。設計模式下的蓄能體體積V(m3)可通過土壤蓄存能量Q(J)、土壤密度ρ(kg/m3)、比熱容c(J/(kg·K))、蓄能體溫度單位變化值ΔT(K)以及以下公式計算獲得：Q＝cmΔT＝(ρV)·c·ΔT。通過在多種設計模式下設置不同的蓄能體溫度單位變化值可得到不同的蓄能體體積，而通過設計模式下的蓄能體體積除以常規(guī)模式下的鉆井占地面積則可以計算得到對應的鉆井埋深。在獲得了以常規(guī)模式下單位井深鉆井費用為比較基準的多種設計模式下的鉆井間距和以常規(guī)模式下鉆井占地面積為比較基準的多種設計模式下的鉆井埋深之后，得到的多組鉆井間距和鉆井埋深可以任意進行組合，組合后則得到多個新型模式。為了從這些新型模式中找出更適合的模式，則需要進一步計算新型模式的相關參數(shù)，包括鉆井數(shù)、鉆井占地面積和總鉆井費用比值。其中，新型模式下的鉆井數(shù)的計算步驟包括：根據(jù)所述新型模式對應的鉆井間距計算所述新型模式下的單井占地面積；根據(jù)所述新型模式下的單井占地面積、鉆井埋深和由常規(guī)模式下的單井占地面積、鉆井數(shù)和鉆井埋深確定的蓄能體體積計算所述新型模式下的鉆井數(shù)。新型模式下的單井占地面積可通過公式“單井占地面積＝π*(鉆井間距/2)^2”計算獲得，而在確定了新型模式下的單井占地面積后，可進一步通過常規(guī)模式下的蓄能體體積除以新型模式下的單井占地面積和新型模式下的鉆井埋深的乘積來獲得新型模式下的鉆井數(shù)。新型模式下的鉆井占地面積的計算步驟可包括以下兩種方式，一種是根據(jù)所述新型模式下的鉆井埋深和由常規(guī)模式下的單井占地面積、鉆井數(shù)和鉆井埋深確定的蓄能體體積計算所述新型模式下的鉆井占地面積，該新型模式的鉆井占地面積可具體通過常規(guī)模式的蓄能體體積除以新型模式下的鉆井埋深得到。另一種則可以根據(jù)計算出的新型模式下的鉆井數(shù)和單井占地面積計算新型模式下的鉆井占地面積，具體可由新型模式下的鉆井數(shù)乘以新型模式下的單井占地面積來得到新型模式下的鉆井占地面積。新型模式下的總鉆井費用比值的計算步驟包括：根據(jù)所述新型模式下的鉆井數(shù)、鉆井埋深、所述新型模式與常規(guī)模式下單位井深鉆井費用之間的費用比值、常規(guī)模式下的鉆井數(shù)和鉆井埋深計算所述新型模式下的總鉆井費用比值。具體來說，可以通過將新型模式下的鉆井數(shù)、新型模式下的鉆井埋深和所述新型模式與常規(guī)模式下單位井深鉆井費用之間的費用比值的乘積除以常規(guī)模式下的鉆井數(shù)和常規(guī)模式下的鉆井埋深的乘積而獲得新型模式下的總鉆井費用比值。在獲得了各個新型模式下的鉆井占地面積和總鉆井費用比值后，步驟800中則進一步選出鉆井占地面積和總鉆井費用比值均低于常規(guī)模式的那些新型模式來作為備選模式。備選模式還需要進一步進行土壤季節(jié)性蓄能模擬，以確保選出的模式能夠有效地進行土壤的季節(jié)性蓄能。模擬過程及優(yōu)選模式的確定可具體包括：對各個所述備選模式分別進行管群數(shù)值模擬，并根據(jù)模擬結果計算對應的土壤季節(jié)性蓄能效率；根據(jù)各個所述備選模式所對應的土壤季節(jié)性蓄能效率確定優(yōu)選模式的鉆井埋深和鉆井間距。其中，對各個所述備選模式分別進行管群數(shù)值模擬，并根據(jù)模擬結果計算對應的土壤季節(jié)性蓄能效率的操作具體包括：根據(jù)各個所述備選模式的鉆井埋深和鉆井間距建立對應的管群模型，設定模型邊界條件和初始條件，并模擬管群在一年內的運行工況，以獲得土壤及管群的換熱性能，并計算出對應的土壤季節(jié)性蓄能效率。除了計算土壤季節(jié)性蓄能效率之外，還可以對土壤溫度梯度進行計算，連同土壤季節(jié)性蓄能效率一起作為評價備選模式的參考信息。具體模擬過程可參考圖6所示的基于Dest軟件的程序流程，為保證模擬的真實準確，建立的管群模型是非穩(wěn)態(tài)，且涉及到機組的間歇運行，條件比較復雜，因此可編輯UDF來實現(xiàn)邊界條件等的設定。同時，還可對管群入口水溫進行設定，即將熱泵機組的進出口水溫及建筑逐時負荷擬合成公式，實現(xiàn)進口溫度與上一時刻埋管出口溫度的聯(lián)系，再結合管群內流體速度和土壤周圍環(huán)境溫度的編程，以實現(xiàn)一年內室外環(huán)境溫度及機組啟停對應的埋管內水流速的確定。對于不同的現(xiàn)有模擬軟件可采用不同的編程方式，這里就不再贅述了。本領域普通技術人員可以理解：實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括：ROM、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。如圖7所示，為本發(fā)明基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化系統(tǒng)的一實施例的結構示意圖。在本實施例中，基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化系統(tǒng)，包括：第一設計模式計算模塊20、第二設計模式計算模塊40、新型模式計算模塊60和備選模式模擬模塊80。其中，第一設計模式計算模塊20用于根據(jù)多種設計模式下的單位井深鉆井費用與常規(guī)模式下的單位井深鉆井費用之間不高于1的費用比值，計算與多種設計模式下的不同單位井深鉆井費用對應的多種鉆井間距。第二設計模式計算模塊40用于以常規(guī)模式下的鉆井占地面積為比較基準，計算鉆井占地面積不大于常規(guī)模式下的鉆井占地面積的多種設計模式分別對應的鉆井埋深。新型模式計算模塊60用于對計算出的多種鉆井埋深和多種鉆井間距任意組合成新型模式，并計算新型模式下的鉆井數(shù)、鉆井占地面積和總鉆井費用比值。備選模式模擬模塊80用于從各個新型模式中選出鉆井占地面積和總鉆井費用均低于常規(guī)模式的備選模式，然后分別對各備選模式進行土壤季節(jié)性蓄能模擬，并根據(jù)模擬結果確定優(yōu)選模式的鉆井埋深和鉆井間距。本實施例以鉆井埋深和鉆井間距作為決策變量，以土地蓄能效率作為約束條件，并從多種鉆井埋深和多種鉆井間距任意組合的新型模式中選出鉆井占地面積和總鉆井費用均低于常規(guī)模式的備選模式，再通過對模型的土壤季節(jié)性蓄能模擬運行來確定優(yōu)選的新型模式的鉆井埋深和鉆井間距。相比于現(xiàn)有技術的優(yōu)化方式，本實施例打破了常規(guī)的管群布置策略，不僅減小了鉆井初投資和埋管占地面積，而且滿足了土壤的季節(jié)性蓄能要求，實現(xiàn)了土壤的能量平衡，延長了地埋管系統(tǒng)的壽命周期。如圖8所示，為本發(fā)明基于季節(jié)性蓄能的地埋管優(yōu)化系統(tǒng)的另一實施例的結構示意圖。與上一實施例相比，本實施例還包括：常規(guī)模式參數(shù)獲得模塊10，用于計算待服務建筑物的全年逐時負荷，并根據(jù)所述全年逐時負荷計算地埋管承擔負荷，然后基于預設的常規(guī)布置參數(shù)表，根據(jù)所述地埋管承擔負荷進行查表和計算，確定常規(guī)模式下的鉆井數(shù)和鉆井占地面積。該常規(guī)模式參數(shù)獲得模塊10可以為第一設計模式計算模塊20、第二設計模式計算模塊40和新型模式計算模塊60提供常規(guī)模式的參數(shù)，以便這些模塊進行計算。常規(guī)模式參數(shù)獲得模塊可以具體包括：逐時負荷計算單元、埋管承擔負荷計算單元和常規(guī)模式參數(shù)計算單元。其中，逐時負荷計算單元用于將所述待服務建筑物的三維模型和相關參數(shù)導入負荷計算程序，由所述負荷計算程序計算出所述待服務建筑物的全年逐時負荷。埋管承擔負荷計算單元用于根據(jù)制冷工況和制熱工況下所述全年逐時負荷、熱泵機組功率和地埋管承擔負荷之間不同的能量平衡關系，分別計算出制冷工況的地埋管承擔負荷和制熱工況的地埋管承擔負荷，以便在后續(xù)步驟中針對制冷工況和制熱工況分別進行計算。常規(guī)模式參數(shù)計算單元用于基于預設的常規(guī)布置參數(shù)表，根據(jù)所述地埋管承擔負荷進行查表和計算，確定常規(guī)模式下的鉆井數(shù)和鉆井占地面積。在另一個系統(tǒng)實施例中，上述常規(guī)模式參數(shù)計算單元可進一步具體包括：取值選擇子單元、常規(guī)總埋深估算子單元、常規(guī)鉆井數(shù)計算子單元和常規(guī)占地面積計算子單元。其中，取值選擇子單元用于在所述常規(guī)布置參數(shù)表選擇常規(guī)模式下的鉆井間距、鉆井埋深和單位管長換熱量的取值。常規(guī)總埋深估算子單元用于根據(jù)常規(guī)模式下的單位管長換熱量和所述地埋管承擔負荷估算常規(guī)模式下的總埋深。常規(guī)鉆井數(shù)計算子單元用于根據(jù)常規(guī)模式下的總埋深與所述鉆井埋深計算常規(guī)模式下的鉆井數(shù)。常規(guī)占地面積計算子單元用于根據(jù)常規(guī)模式下的鉆井間距計算常規(guī)模式下的單井占地面積，并根據(jù)常規(guī)模式下的單井占地面積和常規(guī)模式下的鉆井數(shù)計算常規(guī)模式下的地埋管占地面積作為常規(guī)模式下的鉆井占地面積。對于第一設計模式計算模塊20來說，其可以具體包括：設計總埋深計算單元、設計單井占地面積計算單元和設計鉆井間距計算單元。其中，設計總埋深計算單元用于根據(jù)多種設計模式對應的費用比值和常規(guī)模式下的總埋深計算各所述費用比值對應的設計模式下的總埋深。設計單井占地面積計算單元用于根據(jù)由常規(guī)模式下的單井占地面積、鉆井數(shù)和鉆井埋深確定的蓄能體體積和各設計模式下的總埋深計算各設計模式下的單井占地面積。設計鉆井間距計算單元用于根據(jù)各設計模式下的單井占地面積計算各設計模式下的鉆井間距。對于第二設計模式計算模塊40來說，其可以具體包括：設計蓄能體體積計算單元和設計鉆井埋深計算單元。其中，設計蓄能體體積計算單元用于根據(jù)土壤蓄存能量、土壤密度、比熱容和多種要求的蓄能體溫度單位變化值計算多種設計模式下的蓄能體體積。設計鉆井埋深計算單元用于根據(jù)各設計模式下的蓄能體體積和常規(guī)模式下的鉆井占地面積計算各設計模式下的鉆井埋深。對于新型模式計算模塊60來說，其可以具體包括：新型鉆井數(shù)計算單元、新型占地面積計算單元和新型總費用比值計算單元。其中，新型鉆井數(shù)計算單元用于根據(jù)所述新型模式對應的鉆井間距計算所述新型模式下的單井占地面積，并根據(jù)所述新型模式下的單井占地面積、鉆井埋深和由常規(guī)模式下的單井占地面積、鉆井數(shù)和鉆井埋深確定的蓄能體體積計算所述新型模式下的鉆井數(shù)。新型占地面積計算單元用于根據(jù)所述新型模式下的鉆井埋深和由常規(guī)模式下的單井占地面積、鉆井數(shù)和鉆井埋深確定的蓄能體體積，或者根據(jù)所述新型模式下的鉆井數(shù)和單井占地面積計算所述新型模式下的鉆井占地面積計算所述新型模式下的鉆井占地面積。新型總費用比值計算單元用于根據(jù)所述新型模式下的鉆井數(shù)、鉆井埋深、所述新型模式與常規(guī)模式下單位井深鉆井費用之間的費用比值、常規(guī)模式下的鉆井數(shù)和鉆井埋深計算所述新型模式下的總鉆井費用比值。對于備選模式模擬模塊80來說，其可以具體包括：備選模式選擇單元、管群數(shù)值模擬單元和優(yōu)選模式確定單元。其中，備選模式選擇單元用于從各個新型模式中選出鉆井占地面積和總鉆井費用均低于常規(guī)模式的備選模式。管群數(shù)值模擬單元用于對各個所述備選模式分別進行管群數(shù)值模擬，并根據(jù)模擬結果計算對應的土壤季節(jié)性蓄能效率。優(yōu)選模式確定單元用于根據(jù)各個所述備選模式所對應的土壤季節(jié)性蓄能效率確定優(yōu)選模式的鉆井埋深和鉆井間距。這里的管群數(shù)值模擬單元可具體包括：管群模型建立子單元、條件設定子單元和工況模擬子單元。其中，管群模型建立子單元用于根據(jù)各個所述備選模式的鉆井埋深和鉆井間距建立對應的管群模型。條件設定子單元用于給所述管群模型設定模型邊界條件和初始條件。工況模擬子單元用于通過所述管群模型模擬管群在一年內的運行工況，以獲得土壤及管群的換熱性能，并計算出對應的土壤季節(jié)性蓄能效率。本說明書中多個實施例采用遞進的方式描述，各實施例的重點有所不同，而各個實施例之間相同或相似的部分相互參見即可。對于系統(tǒng)實施例而言，由于其整體以及涉及的模塊、單元或子單元與方法實施例中的內容存在對應關系，因此描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術方案范圍當中。當前第1頁1 2 3