CN115451618A - 一种地源热泵的热量控制方法 - Google Patents

一种地源热泵的热量控制方法 Download PDF

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CN115451618A CN202211083670.5A CN202211083670A CN115451618A CN 115451618 A CN115451618 A CN 115451618A CN 202211083670 A CN202211083670 A CN 202211083670A CN 115451618 A CN115451618 A CN 115451618A
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Abstract

本发明提出一种地源热泵的热量控制方法，首先，根据地源热泵装置工作时，防冻液流经地源热泵装置中的地下换热器U形管道时温度的变化构建地下换热器模型；其次基于封闭空间内热量的变化构建室内舒适温度模型，地源热泵装置通过控制封闭空间的热量实现将封闭空间的温度控制在舒适温度区间内。当封闭空间的温度不在舒适温度区间内时，地源热泵装置启动工作；当封闭空间的温度在舒适温度区间内时，地源热泵装置停止工作。这样间歇性的运行模式不仅能够有效的缓解城市或者工厂的用电压力，还能大大减少能源的消耗和空气污染物的排放。

Description

一种地源热泵的热量控制方法
技术领域
本发明涉及地源热泵领域，更确切地说是一种地源热泵的热量控制方法。
背景技术
为应对愈来愈严重的气候问题，大力开发分布式可再生能源已成为未来电力***的发展方向，并且因为恶劣的国际形势等种种原因，能源问题目前十分突出。而消耗的能源中相当一部分用于空间供暖与制冷，在这方面传统的天然气供暖和电力空调应用广泛，但是它们耗能巨大，并且还会增加温室气体的排放。因此需要更加高效、环保的设备来对住宅以及商业用户进行供暖/制冷，地源热泵***的作用就突出了起来。因为地源热泵以地表以及地下土壤作为能源供给，而地下土壤温度基本全年保持恒定，在冬季高于环境温度，此时可以通过室内外高温差向室内供热；在夏季低于环境温度此时通过室内外高温差从室内散热，并且地源热泵***的能量转化效率非常高，远高于传统的供冷供热设备，所以消耗少量的电能便可达到较好的制冷或制热效果，从而可代替耗能较高的暖气管网、锅炉以及中央空调等等。除此之外，地源热泵***的排放物污染很低，若以此代替锅炉等供热设备将大量减少温室气体的排放。
地源热泵提高了能源使用效率，高效环保，拥有十分广阔的发展前景。但是，现有的工作只是粗略的介绍了地源热泵的运行性能及其在成本和温室气体排放方面的优势，并没有详细研究地源热泵***对室内温度的变化以及自身的工作原理，所以亟需研究一种考虑室内温度控制的地源热泵运行方法。
发明内容
本发明的目的在于：基于预设的室内舒适模型和地下换热器模型，通过对封闭空间内的热量进行控制，实现将封闭空间的温度控制在预设舒适温度区间内。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本方案提供一种地源热泵的热量控制方法，基于预设的室内舒适模型和地下换热器模型，按如下步骤S1至步骤S6，通过对封闭空间内的热量进行控制，实现将封闭空间的温度控制在预设舒适温度区间
Figure BDA0003834200410000011
内，其中T其中为舒适温度区间下限值，
Figure BDA0003834200410000012
为舒适温度区间上限值；包括以下步骤：
步骤S1：测量封闭空间内初始温度T0，若
Figure BDA0003834200410000013
入步骤S2-1，地源热泵装置对封闭空间进行制冷；若T0＜T，进入步骤S2-2，地源热泵装置对封闭空间进行制热；若
Figure BDA0003834200410000014
则进入步骤S6；
步骤S2-1：地源热泵装置启动制冷工作，地源热泵装置中的防冻液流经所述地源热泵装置中的地下换热器U形管道时被降温，基于预设地下换热器模型计算出防冻液在所述地下换热器U形管中的温度变化，进而计算出地源热泵装置对封闭空间制冷运行时输出的热量
Figure BDA0003834200410000021
然后进入步骤S3；
步骤S2-2：地源热泵装置启动制热工作，地源热泵装置中的防冻液流经所述地源热泵装置中的地下换热器U形管道时被加热，基于预设地下换热器模型计算出防冻液在所述地下换热器U形管中的温度变化，进而计算出地源热泵装置对封闭空间制热运行时输出的热量
Figure BDA0003834200410000022
然后进入步骤S3；
步骤S3：将所述地源热泵装置制冷运行时吸收的热量
Figure BDA0003834200410000023
或制热运行时放出的热量
Figure BDA0003834200410000024
转化为地源热泵装置输入封闭空间的热量
Figure BDA0003834200410000025
制冷状态下
Figure BDA0003834200410000026
为负值，制热状态下
Figure BDA0003834200410000027
为正值，然后进入步骤S4；
步骤S4：根据预设的室内舒适温度模型，基于地源热泵装置输入封闭空间的热量
Figure BDA0003834200410000028
室内其他电器工作时增加的热量
Figure BDA0003834200410000029
室内向外界传出热量
Figure BDA00038342004100000210
的计算，根据封闭空间内热量的变化计算出该空间内温度的变化，并根据封闭空间内上一时刻的温度Tt-1，计算出封闭空间内的当前温度Tt，然后进入步骤S5；
步骤S5：将所述步骤S4计算出的封闭空间内的当前温度Tt与舒适温度区间上、下限值
Figure BDA00038342004100000211
T比较，若
Figure BDA00038342004100000212
进入步骤S2-1，地源热泵装置对封闭空间进行制冷；若Tt＜T，进入步骤S2-2，地源热泵装置对封闭空间进行制热；若
Figure BDA00038342004100000213
则进入步骤S6；
步骤S6：封闭空间的温度在预设的舒适温度区间内，则地源热泵装置停止工作，隔一个预设时间间隔对该封闭空间内温度进行测量获得Tt，然后进入步骤S7；
步骤S7：若
Figure BDA00038342004100000214
则返回步骤S6，若
Figure BDA00038342004100000215
进入步骤S2-1，地源热泵装置对封闭空间进行制冷；若Tt＜T，进入步骤S2-2，地源热泵装置对封闭空间进行制热。
作为一种优选技术方案，所述步骤S2-1、S2-2中基于地源热泵装置中防冻液流经所述地源热泵装置中地下换热器U形管道时温度的变化，分别按如下地下换热器模型计算出地源热泵装置向封闭空间输出的热量大小
Figure BDA0003834200410000031
或
Figure BDA0003834200410000032
Figure BDA0003834200410000033
Figure BDA0003834200410000034
式中：
Figure BDA0003834200410000035
为地源热泵装置在制热运行时向封闭空间内输出的热量，
Figure BDA0003834200410000036
为地源热泵装置在制冷运行时向封闭空间内输出的热量，Tt in为地下换热器U形管注入的防冻液温度；Tt out为地下换热器U形管流出的防冻液温度；cf为防冻液比热容；mf为防冻液的质量流速。
作为一种优选技术方案，所述地下换热器U形管注入与流出的防冻液温度Tt in、Tt out由所述地源热泵装置的地下换热过程来决定，将地下换热器U形管分为50段，用
Figure BDA0003834200410000037
分别表示t时刻第j段地下换热器U形管内向下、向上流动液体的温度节点；
Figure BDA0003834200410000038
分别表示t时刻第j段地下换热器U形管旁灌浆区域的温度节点；
Figure BDA0003834200410000039
为t时刻第j段地下换热器U形管外大地温度节点；基于各温度节点间在同一段横截平面间的温度传递关系，以及在纵向的温度传递关系。则注入、流出U形管的防冻液温度可表示为：
Figure BDA00038342004100000310
式中：
Figure BDA00038342004100000311
为地下换热器U形管向下流动防冻液第一段的温度节点；
Figure BDA00038342004100000312
式中：
Figure BDA00038342004100000313
为地下换热器U形管向上流动防冻液第一段的温度节点；
U形管内温度传递的模型为：
Figure BDA00038342004100000314
Figure BDA00038342004100000315
式中：Δx为地下换热器每一段的高度；v为地下换热器中的防冻液流速；Δt为时间间隔；Hpf为防冻液热容；Rsx为防冻液之间的热阻、Rb为防冻液与灌浆区域之间的热阻；
Figure BDA00038342004100000316
Figure BDA0003834200410000041
式中：Rbb为灌浆区域间的热阻；Rg为灌浆区域与地底之间的热阻；Hpb为地下换热器灌浆区域热容；
Figure BDA0003834200410000042
式中：Hpg为地下热容；
上述模型中各节点初始温度值是设定值，运用该模型即可计算得出任意时刻地下换热器U形管注入与流出的防冻液温度Tt in、Tt out。
所述步骤S3中将地源热泵装置制冷运行时输出的热量
Figure BDA0003834200410000043
或制热运行时输出的热量
Figure BDA0003834200410000044
转化为地源热泵装置输入房间的热量
Figure BDA0003834200410000045
运用的公式如下：
Figure BDA0003834200410000046
式中：
Figure BDA0003834200410000047
为地源热泵装置输入房屋的热量；Zt为0-1变量，Zt为0时，地源热泵装置处于制冷状态下，封闭空间内热量减少，Zt为1时，地源热泵装置处于制热状态下，封闭空间内热量增加。
作为一种优选技术方案，所述室内舒适温度模型通过计算封闭空间内输入与输出的热量，从而计算得出此时段内封闭空间内温度的变化，封闭空间内的热量增加主要依赖的是地源热泵装置输入房屋的热量、白天太阳辐射以及封闭空间内其他电器使用时产生的热量，封闭空间内的热量减少则是通过窗户玻璃以及外墙向外散发热量，运用的公式如下：
Figure BDA0003834200410000048
式中
Figure BDA0003834200410000049
为封闭空间的输入热量；σ为太阳辐射入射系数；
Figure BDA00038342004100000410
为太阳辐射功率；
Figure BDA00038342004100000411
为封闭空间的自增热量；
Figure BDA00038342004100000412
式中
Figure BDA00038342004100000413
为封闭空间的散出热量；UW为窗户玻璃表面传热系数，UE为外墙传热系数；Tt e为室外环境温度；Tt E为外墙温度；
其中，外墙温度的表达式为：
Figure BDA0003834200410000051
式中HpE为外墙的热容；
基于外墙的热容HpE、室外环境温度Tt e、太阳辐射入射系数σ、窗户玻璃表面传热系数UW、外墙传热系数UE、太阳辐射功率
Figure BDA0003834200410000052
封闭空间自增热量
Figure BDA0003834200410000053
的设定，外墙温度Tt E、
Figure BDA0003834200410000054
的计算，可计算封闭空间内输入与输出的热量，从而计算得出此时段内封闭空间的当前温度：
Figure BDA0003834200410000055
式中Tt为封闭空间的温度；Hpr为封闭空间内热容。
本发明所述一种地源热泵的热量控制方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明设计一种地源热泵的热量控制方法，并分析了室内热量变化的影响因素，基于此建立了考虑室内热量控制的地源热泵运行模型。该模型可有效的通过热量管理来使得各个用户的室内温度保持在舒适区间之中，地源热泵装置可通过对比室内温度与预设舒适温度区间上下限值来控制地源热泵装置继续工作或者停止工作。除此之外，用户还可以调整不同时段的舒适温度区间，达到在用电高峰时少用电、用电低谷时多用电的效果，不仅能节省用电成本，而且能够有效的缓解城市或者工厂的用电压力，同时还能大大减少能源的消耗和空气污染物的排放。本发明还详细研究了地源热泵地下***的换热过程，构建了室内舒适模型和地下换热器模型，有助于理解地源热泵的工作机制。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本发明中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明性实施例。本发明的实施例不局限于附图所述。应当理解，本发明通过上面介绍的多种构思和实施例，以及下面详细描述的构思和实施方式中的任意一种来实现，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
如图1所示，本发明提供了一种地源热泵的热量控制方法，基于预设的室内舒适温度模型和地下换热器模型，求解模型得到最终结果实现过程为：
步骤S1.测量封闭空间内初始温度T0，将初始温度T0与预设舒适温度区间
Figure BDA0003834200410000061
比较，若
Figure BDA0003834200410000062
入步骤S2-1，地源热泵装置对封闭空间进行制冷；若T0＜T，进入步骤S2-2，地源热泵装置对封闭空间进行制热；若
Figure BDA0003834200410000063
则进入步骤S6；
本实施例中，根据用户的实际需求设置封闭区间的舒适温度区间
Figure BDA0003834200410000064
步骤S2-1.地源热泵装置启动制冷工作，地源热泵装置中的防冻液流经所述地源热泵装置中的地下换热器U形管道时被降温，基于预设地下换热器模型计算出防冻液在所述地下换热器U形管中的温度变化，进而计算出地源热泵装置对封闭空间制冷运行时输出的热量
Figure BDA0003834200410000065
然后进入步骤S3；
步骤S2-2.地源热泵装置启动制热工作，地源热泵装置中的防冻液流经所述地源热泵装置中的地下换热器U形管道时被加热，基于预设地下换热器模型计算出防冻液在所述地下换热器U形管中的温度变化，进而计算出地源热泵装置对封闭空间制热运行时输出的热量
Figure BDA0003834200410000066
然后进入步骤S3；
本实施例中，地源热泵装置向封闭空间输出的热量大小
Figure BDA0003834200410000067
或
Figure BDA0003834200410000068
按如下地下换热器模型计算：
Figure BDA0003834200410000069
Figure BDA00038342004100000610
式中：
Figure BDA00038342004100000611
为地源热泵装置在制热运行时向封闭空间内输出的热量，
Figure BDA00038342004100000612
为地源热泵装置在制冷运行时向封闭空间内输出的热量，Tt in为地下换热器U形管注入的防冻液温度；Tt out为地下换热器U形管流出的防冻液温度；cf为防冻液比热容；mf为防冻液的质量流速。
上述地下换热器U形管注入与流出的防冻液温度Tt in、Tt out由所述地源热泵装置的地下换热过程来决定，将地下换热器U形管分为50段，用
Figure BDA00038342004100000613
分别表示t时刻第j段地下换热器U形管内向下、向上流动液体的温度节点；
Figure BDA00038342004100000614
分别表示t时刻第j段地下换热器U形管旁灌浆区域的温度节点；
Figure BDA00038342004100000615
为t时刻第j段地下换热器U形管外大地温度节点；基于各温度节点间在同一段横截平面间的温度传递关系，以及在纵向的温度传递关系。则注入、流出U形管的防冻液温度可表示为：
Figure BDA0003834200410000071
式中：
Figure BDA0003834200410000072
为地下换热器U形管向下流动防冻液第一段的温度节点；
Figure BDA0003834200410000073
式中：
Figure BDA0003834200410000074
为地下换热器U形管向上流动防冻液第一段的温度节点；
U形管内温度传递的模型为：
Figure BDA0003834200410000075
Figure BDA0003834200410000076
式中：Δx为地下换热器每一段的高度；v为地下换热器中的防冻液流速；Δt为时间间隔；Hpf为防冻液热容；Rsx为防冻液之间的热阻、Rb为防冻液与灌浆区域之间的热阻；
Figure BDA0003834200410000077
Figure BDA0003834200410000078
式中：Rbb为灌浆区域间的热阻；Rg为灌浆区域与地底之间的热阻；Hpb为地下换热器灌浆区域热容；
Figure BDA0003834200410000079
式中：Hpg为地下热容；
上述模型中各节点初始温度值是设定值，运用该模型即可计算得出任意时刻地下换热器U形管注入与流出的防冻液温度Tt in、Tt out。
步骤S3.将所述地源热泵装置制冷运行时吸收的热量
Figure BDA00038342004100000710
或制热运行时放出的热量
Figure BDA00038342004100000711
转化为地源热泵装置输入封闭空间的热量
Figure BDA00038342004100000712
制冷状态下
Figure BDA00038342004100000713
为负值，制热状态下
Figure BDA00038342004100000714
为正值，然后进入步骤S4；
本实施例中，将地源热泵装置制冷运行时输出的热量
Figure BDA00038342004100000715
或制热运行时输出的热量
Figure BDA00038342004100000716
转化为地源热泵装置输入房间的热量
Figure BDA0003834200410000081
运用的公式如下：
Figure BDA0003834200410000082
式中：
Figure BDA0003834200410000083
为地源热泵装置输入房屋的热量；Zt为0-1变量，Zt为0时，地源热泵装置处于制冷状态下，封闭空间内热量减少，Zt为1时，地源热泵装置处于制热状态下，封闭空间内热量增加。
步骤S4.根据预设的室内舒适温度模型，基于地源热泵装置输入封闭空间的热量
Figure BDA0003834200410000084
室内其他电器工作时增加的热量
Figure BDA0003834200410000085
室内向外界传出热量
Figure BDA0003834200410000086
的计算，根据封闭空间内热量的变化计算出该空间内温度的变化，并根据封闭空间内上一时刻的温度Tt-1，计算出封闭空间内的当前温度Tt，然后进入步骤S5；
本实施例中，封闭空间内的热量增加主要依赖的是地源热泵装置输入房屋的热量、白天太阳辐射以及封闭空间内其他电器使用时产生的热量，运用的公式如下：
Figure BDA0003834200410000087
式中
Figure BDA0003834200410000088
为封闭空间的输入热量；σ为太阳辐射入射系数；
Figure BDA0003834200410000089
为太阳辐射功率；
Figure BDA00038342004100000810
为封闭空间的自增热量；
封闭空间内的热量减少则是通过窗户玻璃以及外墙向外散发热量，运用的公式如下：
Figure BDA00038342004100000811
式中
Figure BDA00038342004100000812
为封闭空间的散出热量；UW为窗户玻璃表面传热系数，UE为外墙传热系数；Tt e为室外环境温度；Tt E为外墙温度；
其中，外墙温度的表达式为：
Figure BDA00038342004100000813
式中HpE为外墙的热容；
基于外墙的热容HpE、室外环境温度Tt e、太阳辐射入射系数σ、窗户玻璃表面传热系数UW、外墙传热系数UE、太阳辐射功率
Figure BDA00038342004100000814
封闭空间自增热量
Figure BDA00038342004100000815
的设定，外墙温度Tt E、
Figure BDA00038342004100000816
的计算，可计算封闭空间内输入与输出的热量，从而计算得出此时段内封闭空间的当前温度：
Figure BDA0003834200410000091
式中Tt为封闭空间的温度；Hpr为封闭空间内热容。
步骤S5.将所述步骤S4计算出的封闭空间内的当前温度Tt与舒适温度区间上、下限值
Figure BDA0003834200410000092
T比较，若
Figure BDA0003834200410000093
进入步骤S2-1，地源热泵装置对封闭空间进行制冷；若Tt＜T，进入步骤S2-2，地源热泵装置对封闭空间进行制热；若
Figure BDA0003834200410000094
则进入步骤S6；
步骤S6.封闭空间的温度在预设的舒适温度区间内，则地源热泵装置停止工作，隔一个预设时间间隔对该封闭空间内温度进行测量获得Tt，然后进入步骤S7；
步骤S7.若
Figure BDA0003834200410000095
则返回步骤S6，若
Figure BDA0003834200410000096
进入步骤S2-1，地源热泵装置对封闭空间进行制冷；若Tt＜T，进入步骤S2-2，地源热泵装置对封闭空间进行制热。
本实施例中，地源热泵装置开启后，首先测量封闭区域的初始温度T0，将T0与预设舒适温度区间上、下限值
Figure BDA0003834200410000097
T比较，若
Figure BDA0003834200410000098
地源热泵装置暂不启动，每隔一个预设时间间隔对该封闭空间内实际温度进行再次测量获得Tt，将Tt与预设舒适温度区间上、下限值
Figure BDA0003834200410000099
T比较，直到Tt超出预设舒适温度区间时，地源热泵装置启动工作，工作的同时运用地下换热器模型和室内舒适温度模型实时监控封闭空间的热量变化，通过封闭空间的热量变化实时计算封闭空间的实时温度，与预设舒适温度区间上、下限值
Figure BDA00038342004100000910
T比较，若实时温度不在舒适温度区间内，地源热泵装置持续工作，直到实时温度恢复到舒适温度区间内，地源热泵装置暂停工作，进入每隔一个预设时间间隔对该封闭空间内实际温度进行测量的循环过程。地源热泵装置通过这样的间歇性工作模式，不仅大大减少了用电量，还能缓解高峰期用电压力。
虽然本发明已以较佳实施例阐述如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种地源热泵的热量控制方法，其特征在于：基于预设的室内舒适模型和地下换热器模型，按如下步骤S1至步骤S6，通过对封闭空间内的热量进行控制，实现将封闭空间的温度控制在预设舒适温度区间
Figure FDA0003834200400000011
内，其中T其中为舒适温度区间下限值，
Figure FDA0003834200400000012
为舒适温度区间上限值；
步骤S1：测量封闭空间内初始温度T0,若
Figure FDA0003834200400000013
入步骤S2-1，地源热泵装置对封闭空间进行制冷；若T0＜T，进入步骤S2-2，地源热泵装置对封闭空间进行制热；若
Figure FDA0003834200400000014
则进入步骤S6；
步骤S2-1：地源热泵装置启动制冷工作，地源热泵装置中的防冻液流经所述地源热泵装置中的地下换热器U形管道时被降温，基于预设地下换热器模型计算出防冻液在所述地下换热器U形管中的温度变化，进而计算出地源热泵装置对封闭空间制冷运行时输出的热量
Figure FDA0003834200400000015
然后进入步骤S3；
步骤S2-2：地源热泵装置启动制热工作，地源热泵装置中的防冻液流经所述地源热泵装置中的地下换热器U形管道时被加热，基于预设地下换热器模型计算出防冻液在所述地下换热器U形管中的温度变化，进而计算出地源热泵装置对封闭空间制热运行时输出的热量
Figure FDA0003834200400000016
然后进入步骤S3；
步骤S3：将所述地源热泵装置制冷运行时吸收的热量
Figure FDA0003834200400000017
或制热运行时放出的热量
Figure FDA0003834200400000018
转化为地源热泵装置输入封闭空间的热量
Figure FDA0003834200400000019
制冷状态下
Figure FDA00038342004000000110
为负值，制热状态下
Figure FDA00038342004000000111
为正值，然后进入步骤S4；
步骤S4：根据预设的室内舒适温度模型，基于地源热泵装置输入封闭空间的热量
Figure FDA00038342004000000112
室内其他电器工作时增加的热量
Figure FDA00038342004000000113
室内向外界传出热量
Figure FDA00038342004000000114
的计算，根据封闭空间内热量的变化计算出该空间内温度的变化，并根据封闭空间内上一时刻的温度Tt-1，计算出封闭空间内的当前温度Tt，然后进入步骤S5；
步骤S5：将所述步骤S4计算出的封闭空间内的当前温度Tt与舒适温度区间上、下限值
Figure FDA00038342004000000115
T比较，若
Figure FDA00038342004000000116
进入步骤S2-1，地源热泵装置对封闭空间进行制冷；若Tt＜T，进入步骤S2-2，地源热泵装置对封闭空间进行制热；若
Figure FDA00038342004000000117
则进入步骤S6；
步骤S6：封闭空间的温度在预设的舒适温度区间内，则地源热泵装置停止工作，隔一个预设时间间隔对该封闭空间内温度进行测量获得Tt，然后进入步骤S7；
步骤S7：若
Figure FDA0003834200400000021
则返回步骤S6，若
Figure FDA0003834200400000022
进入步骤S2-1，地源热泵装置对封闭空间进行制冷；若Tt＜T，进入步骤S2-2，地源热泵装置对封闭空间进行制热。
2.一种地源热泵的热量控制方法，其特征在于：所述步骤S2-1、S2-2中基于地源热泵装置中防冻液流经所述地源热泵装置中地下换热器U形管道时温度的变化，分别按如下地下换热器模型计算出地源热泵装置向封闭空间输出的热量大小
Figure FDA0003834200400000023
或
Figure FDA0003834200400000024
Figure FDA0003834200400000025
Figure FDA0003834200400000026
式中：
Figure FDA0003834200400000027
为地源热泵装置在制热运行时向封闭空间内输出的热量，
Figure FDA0003834200400000028
为地源热泵装置在制冷运行时向封闭空间内输出的热量，Tt in为地下换热器U形管注入的防冻液温度；Tt out为地下换热器U形管流出的防冻液温度；cf为防冻液比热容；mf为防冻液的质量流速。
3.一种地源热泵的热量控制方法，其特征在于：所述地下换热器U形管注入与流出的防冻液温度Tt in、Tt out由所述地源热泵装置的地下换热过程来决定，将地下换热器U形管分为50段，用
Figure FDA0003834200400000029
分别表示t时刻第j段地下换热器U形管内向下、向上流动液体的温度节点；
Figure FDA00038342004000000210
Figure FDA00038342004000000211
分别表示t时刻第j段地下换热器U形管旁灌浆区域的温度节点；
Figure FDA00038342004000000212
为t时刻第j段地下换热器U形管外大地温度节点；基于各温度节点间在同一段横截平面间的温度传递关系，以及在纵向的温度传递关系。则注入、流出U形管的防冻液温度可表示为：
Figure FDA00038342004000000213
式中：
Figure FDA00038342004000000214
为地下换热器U形管向下流动防冻液第一段的温度节点；
Figure FDA00038342004000000215
式中：
Figure FDA00038342004000000216
为地下换热器U形管向上流动防冻液第一段的温度节点；
U形管内温度传递的模型为：
Figure FDA00038342004000000217
Figure FDA0003834200400000031
式中：Δx为地下换热器每一段的高度；v为地下换热器中的防冻液流速；Δt为时间间隔；Hpf为防冻液热容；Rsx为防冻液之间的热阻、Rb为防冻液与灌浆区域之间的热阻；
Figure FDA0003834200400000032
Figure FDA0003834200400000033
式中：Rbb为灌浆区域间的热阻；Rg为灌浆区域与地底之间的热阻；Hpb为地下换热器灌浆区域热容；
Figure FDA0003834200400000034
式中：Hpg为地下热容；
上述模型中各节点初始温度值是设定值，运用该模型即可计算得出任意时刻地下换热器U形管注入与流出的防冻液温度Tt in、Tt out。
4.一种地源热泵的热量控制方法，其特征在于：所述步骤S3中将地源热泵装置制冷运行时输出的热量
Figure FDA0003834200400000035
或制热运行时输出的热量
Figure FDA0003834200400000036
转化为地源热泵装置输入房间的热量
Figure FDA0003834200400000037
运用的公式如下：
Figure FDA0003834200400000038
式中：
Figure FDA0003834200400000039
为地源热泵装置输入房屋的热量；Zt为0-1变量，Zt为0时，地源热泵装置处于制冷状态下，封闭空间内热量减少，Zt为1时，地源热泵装置处于制热状态下，封闭空间内热量增加。
5.一种地源热泵的热量控制方法，其特征在于：所述室内舒适温度模型通过计算封闭空间内输入与输出的热量，从而计算得出此时段内封闭空间内温度的变化，封闭空间内的热量增加主要依赖的是地源热泵装置输入房屋的热量、白天太阳辐射以及封闭空间内其他电器使用时产生的热量，封闭空间内的热量减少则是通过窗户玻璃以及外墙向外散发热量，运用的公式如下：
Figure FDA0003834200400000041
式中
Figure FDA0003834200400000042
为封闭空间的输入热量；σ为太阳辐射入射系数；
Figure FDA0003834200400000043
为太阳辐射功率；
Figure FDA0003834200400000044
为封闭空间的自增热量；
Figure FDA0003834200400000045
式中
Figure FDA0003834200400000046
为封闭空间的散出热量；UW为窗户玻璃表面传热系数，UE为外墙传热系数；Tt e为室外环境温度；Tt E为外墙温度；
其中，外墙温度的表达式为：
Figure FDA0003834200400000047
式中HpE为外墙的热容；
基于外墙的热容HpE、室外环境温度Tt e、太阳辐射入射系数σ、窗户玻璃表面传热系数UW、外墙传热系数UE、太阳辐射功率
Figure FDA0003834200400000048
封闭空间自增热量
Figure FDA0003834200400000049
的设定，外墙温度Tt E、
Figure FDA00038342004000000412
的计算，可计算封闭空间内输入与输出的热量，从而计算得出此时段内封闭空间的当前温度：
Figure FDA00038342004000000411
式中Tt为封闭空间的温度；Hpr为封闭空间内热容。
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