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(huì)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(fù)雜性,客觀合理地對(duì)土壤溫度分析預(yù)測(cè)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(xué)方法對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的建筑負(fù)荷和土壤溫度進(jìn)行不同時(shí)間尺度上的分析預(yù)測(cè),從數(shù)學(xué)角度得出土壤熱平衡的分析預(yù)測(cè)方法。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)借鑒金融股票、電力系統(tǒng)、降雨量預(yù)測(cè)等領(lǐng)域采用的方

2、法,建立建筑負(fù)荷和土壤溫度時(shí)間序列的數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)模型:首先,利用小波分析將復(fù)雜的時(shí)間序列分解為一個(gè)低頻分序列和多個(gè)高頻分序列;然后,針對(duì)每個(gè)序列自身特點(diǎn)分別建立其ARIMA模型,預(yù)測(cè)其各自的發(fā)展變化;最后,將各分預(yù)測(cè)結(jié)果合成,得到原時(shí)間序列的最終預(yù)測(cè)結(jié)果,并對(duì)其進(jìn)行誤差分析。
　　(2)利用上述數(shù)學(xué)模型對(duì)建筑負(fù)荷時(shí)間序列和土壤溫度時(shí)間序列進(jìn)行不同時(shí)間尺度上的分析和預(yù)測(cè),研究結(jié)果表明:建筑負(fù)荷時(shí)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(shí)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(xué)方法在地源熱泵領(lǐng)域分析預(yù)測(cè)問題時(shí),更擅長(zhǎng)在“日”尺度和“年”尺度上開展分析。
　　(3)不同水平建筑負(fù)荷會(huì)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(fù)荷時(shí)間序列和土壤溫度時(shí)間序列的平滑低頻分時(shí)間序列,并對(duì)兩者進(jìn)行回歸分析,得到各水平的回歸方程。對(duì)不同水平回歸方程進(jìn)行分析比較可知,

4、在地源熱泵機(jī)組本身特性一定的情況下,土壤溫度低頻分時(shí)間序列的一階差分與建筑負(fù)荷低頻分時(shí)間序列間存在某種確定的線性方程關(guān)系,該方程的系數(shù)與地源熱泵機(jī)組參數(shù)、熱泵機(jī)組運(yùn)行模式、建筑負(fù)荷大小等因素有關(guān)。
　　(4)基于小波理論和自回歸理論的地源熱泵土壤熱平衡預(yù)測(cè)方法可以對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行指導(dǎo),為地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)控提供數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。
　　(5)相對(duì)于傳統(tǒng)的土壤傳熱數(shù)值計(jì)算或模擬計(jì)算,統(tǒng)計(jì)的方法計(jì)算簡(jiǎn)單,在特定情況下準(zhǔn)確率高,尤