基于小波理論的地源熱泵土壤熱平衡研究.pdf

1、地源熱泵節(jié)能高效,有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。它以土壤中的熱量為熱?為建筑供暖或供冷,因此土壤溫度會直接影響其性能。而由于建筑功能的多樣性和土壤傳熱的復雜性,客觀合理地對土壤溫度分析預測是十分困難的。
　　本文嘗試采用基于小波理論和自回歸理論的數(shù)學方法對地源熱泵系統(tǒng)的建筑負荷和土壤溫度進行不同時間尺度上的分析預測,從數(shù)學角度得出土壤熱平衡的分析預測方法。主要研究內容如下:
　　(1)借鑒金融股票、電力系統(tǒng)、降雨量預測等領域采用的方

2、法,建立建筑負荷和土壤溫度時間序列的數(shù)學預測模型:首先,利用小波分析將復雜的時間序列分解為一個低頻分序列和多個高頻分序列;然后,針對每個序列自身特點分別建立其ARIMA模型,預測其各自的發(fā)展變化;最后,將各分預測結果合成,得到原時間序列的最終預測結果,并對其進行誤差分析。
　　(2)利用上述數(shù)學模型對建筑負荷時間序列和土壤溫度時間序列進行不同時間尺度上的分析和預測,研究結果表明:建筑負荷時間序列具有很好的“年”周期性,較好的“日”

3、周期性,一般的“周”周期性和不太理想的“月”周期性;土壤溫度時間序列具有很好的“年”周期性,且“年”周期為其最小周期?；谛〔ɡ碚摵妥曰貧w理論的數(shù)學方法在地源熱泵領域分析預測問題時,更擅長在“日”尺度和“年”尺度上開展分析。
　　(3)不同水平建筑負荷會造成土壤溫度的不同變化規(guī)律,借助小波分解獲取建筑負荷時間序列和土壤溫度時間序列的平滑低頻分時間序列,并對兩者進行回歸分析,得到各水平的回歸方程。對不同水平回歸方程進行分析比較可知,

4、在地源熱泵機組本身特性一定的情況下,土壤溫度低頻分時間序列的一階差分與建筑負荷低頻分時間序列間存在某種確定的線性方程關系,該方程的系數(shù)與地源熱泵機組參數(shù)、熱泵機組運行模式、建筑負荷大小等因素有關。
　　(4)基于小波理論和自回歸理論的地源熱泵土壤熱平衡預測方法可以對實際工程進行指導,為地源熱泵空調系統(tǒng)的設計和調控提供數(shù)學理論基礎。
　　(5)相對于傳統(tǒng)的土壤傳熱數(shù)值計算或模擬計算,統(tǒng)計的方法計算簡單,在特定情況下準確率高,尤