CN117744953A - 大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法。包括，获取目标区域的多个矩形分布地埋管群分区及期望的简化行列数，按照预设准则，判断地源热泵系统浅层土壤源地埋管群的分布类型是属于串型分布还是其他分布；分别按照所属分布对应的简化规则，确定地埋管群分区的简化基点与简化形式；根据地埋管分区排布方式对浅层土壤源各地埋管群分布、几何位置信息进行简化，以降低大型地源热泵系统浅层土壤源模型计算复杂度。为大型地源热泵系统性能预测、运行决策、滚动时域优化控制等奠定基础，具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及地源热能供应及管线优化管理技术领域，尤其涉及一种大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法。
背景技术
目前，中国的大型地源热泵系统主要应用于城市供暖、制冷、热水等领域。在供暖领域，地源热泵系统可以利用地下土壤中的热量为建筑物供暖，具有高效、节能、环保等优点；在制冷领域，地源热泵系统可以利用地下土壤中的冷量为建筑物制冷，与传统的空调系统相比，具有更高的能效比和更低的运行成本；在热水领域，地源热泵系统可以利用地下土壤中的热量为建筑物提供热水，适用于家庭、酒店、医院等场所。
地源侧地埋管群规模太大对地温场仿真的影响主要表现在以下几个方面：
1、计算量增加：随着地埋管群规模的增加，仿真模型需要处理的数据量也会相应增加。这会导致计算时间增加，同时对计算机的性能要求也会提高。对于有限元、有限差分等数值模拟方法来说，计算量和计算时间的增加会更加明显。
2、边界条件处理困难：在进行地温场仿真时，需要设定模型的边界条件。对于大规模的地埋管群，边界条件的处理会更加复杂和困难。如果边界条件设置不准确，会对仿真结果产生影响，导致结果失真或误差较大。
3、局部热应力集中：随着地埋管群规模的增加，局部热应力集中的问题可能会更加突出。在某些情况下，这可能会导致地埋管的损坏或周围土壤的变形，对系统的稳定性和安全性产生影响。
4、数值稳定性问题：在进行地温场仿真时，需要保证数值解的稳定性。随着地埋管群规模的增加，可能会增加数值不稳定性问题的风险，如振荡、发散等。这需要对仿真模型进行精细的调整和处理，以保证数值解的稳定性。
5、影响因素复杂化：随着地埋管群规模的增加，影响地温场仿真的因素也会更加复杂。这包括土壤热特性、地埋管布置方式、运行策略等因素的变化，都会对仿真结果产生影响。因此，需要对各种影响因素进行深入分析和研究，以准确预测地温场的动态变化。
为此，本申请提供一种大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，以解决上述问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，针对大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群，通过辨识各地埋管群分区排布方式，在保证仿真精度的前提下，对浅层土壤源各地埋管群分布、几何位置信息进行简化，以降低大型地源热泵系统浅层土壤源模型计算复杂度，为大型地源热泵系统性能预测、运行决策、滚动时域优化控制等奠定基础，具有重要意义。
为了实现上述目的，本发明通过的一种大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，包括如下步骤：
S1、获取目标区域的多个矩形分布地埋管群分区及期望的简化行列数；
S2、计算各个矩形分布地埋管群分区的几何中心的横坐标范围和纵坐标范围；
S3、按照预设准则判断地源热泵系统浅层土壤源地埋管群的分布类型是属于串型分布还是其他分布；
S4、若地埋管群属于串型分布，则按照串型分布简化规则，确定各矩形分布地埋管群分区的简化基点与简化形式；
S5、若地埋管群属于其他分布，按照任意多边形凸包周长最小规则，确定各矩形分布地埋管群分区的简化基点与简化形式；
S6、根据各矩形分布地埋管群分区的简化基点与简化形式，根据期望的简化行列数；对各矩阵分布地埋管群分区进行简化；简化过程包括计算矩形分布地埋管群分区简化后的行数和列数，计算简化后各钻孔坐标，以及生成各矩形分布地埋管群分区的映射矩阵；
S7、输出各矩形分布地埋管群分区简化后的钻孔坐标、各矩形分布地埋管群分区映射矩阵，得到简化结果。
进一步优选的，在S3中，所述串型分布包括 x方向串型分布和y方向串型分布；所述预设准则包括：
计算各矩形区地埋管群的x方向误差和y方向误差；
若当前矩形分布地埋管群分区几何中心的横坐标最大值与横坐标最小值之差小于x方向误差，则判定当前浅层土壤源地埋管群为y方向串型分布；
若当前矩形分布地埋管群分区几何中心的纵坐标最大值与纵坐标最小值之差小于y方向误差，则判定当前浅层土壤源地埋管群为x方向串型分布；
否则判定浅层土壤源地埋管群为其他分布。
进一步优选的，所述x方向误差采用如下公式（1）计算，所述y方向误差采用如下公式（2）计算；
公式（1）
公式（2）
式中：
为方向误差，单位m；为方向误差，单位m；
；L为各矩形分布地埋管群分区长度向量，记做笛卡尔坐标系下x方向长度；为第i个矩形分布地埋管群分区长度，记做第i个矩形分布地埋管群分区的笛卡尔坐标系下x方向长度；
；W为各矩形分布地埋管群分区宽度向量，记做笛卡尔坐标系下y方向长度；为第个矩形分布地埋管分区宽度，记做第i个矩形分布地埋管群分区的笛卡尔坐标系下y方向长度；
表示矩形分布地埋管群分区数目。
进一步优选的，在S4中，若地埋管群属于串型分布，则按照串型分布简化规则，确定地埋管群分区的简化基点与简化形式；包括：对属于x方向串型分布的地埋管群，采用如下步骤进行简化：
按照各矩形分布地埋管群分区几何中心横坐标，从小到大的顺序对各矩形分布地埋管群分区的索引向量进行排序；
重新排序后的各矩形分布地埋管群分区索引向量记为；
计算各矩形分布地埋管群分区的横向间距；
计算各矩形分布地埋管群分区简化基点坐标，根据简化基点坐标，确定简化形式。
进一步优选的，在S4中，包括对属于y方向串型分布的地埋管群，采用如下步骤进行简化：
按照各矩形分布地埋管群分区几何中心纵坐标，从小到大的顺序对各矩形分布地埋管群分区的索引向量进行排序；为矩形分布地埋管群分区数目；
重新排序后的各矩形分布地埋管群分区索引向量记为；
计算各矩形分布地埋管群分区的纵向间距；
计算各矩形分布地埋管群分区简化基点坐标，根据简化基点坐标，确定简化形式。
进一步优选的，在S5中，若地埋管群属于其他分布，按照任意多边形凸包周长最小规则，确定各个矩形分布地埋管群分区的简化基点与简化形式，包括以下步骤：
S501、获取每个矩形分布地埋管群分区的四个角坐标；任取一个角坐标的所有组合方案c；
S502、利用各组合方案形成的乱序点集计算凸包周长，并进行排序；
S503、获取凸包周长最小的组合方案；
S504、基于组合方案确定各矩形分布地埋管群分区简化基点坐标，确定简化形式。
进一步优选的，在S502中，所述利用各组合方案形成的乱序点集计算凸包周长，并进行排序，包括如下步骤：
S5021、判断所述乱序点集中的所有元素，是否位于同一条直线上，若是，则直接根据乱序点集构成的线段长度的2倍作为乱序点集的凸包周长；否则进行下一步；
S5022、将所述乱序点集中所有元素按照x坐标排序，若 x 坐标相同则按照 y 坐标排序；
S5023、使用勾股定理计算乱序点集中各元素之间线段距离；
S5024、根据线段起止点计算所有线段斜率；
S5025、根据线段斜率，遍历除第一个点外的所有点，判断每个点是否在直线上，如果有任意一个点不在直线上，则返回 0；如果所有点都在同一条直线上，则返回线段长度的2倍；
S5026、初始化多边形凸包周长为0；将乱序点集按照x坐标排序，并将乱序点集中最左边的顶点作为起始点；将起始点作为基点；构建从基点到其他顶点的边集合，使每条边开始节点为基点，终止节点为其他顶点；
S5027、基于边集合、基点、基线确定顺时针方向旋转的凸包边；
S5028、将获取的顺时针方向旋转的最短边长度加入多边形凸包周长，更新多边形凸包周长；
S5029、选取当前顺时针方向旋转的最短边的另一个端点作为新的基点，更新基点；
S5010、循环上述S5026至S5029，直到新的基点等于起始点；得到最终的多边形凸包周长。
进一步优选的，所述根据简化基点坐标，确定简化形式；包括：当简化基点位于矩形分布地埋管分区左下角时，简化形式记为=1；
当简化基点位于矩形分布地埋管分区右下角时，简化形式记为=1；
当简化基点位于矩形分布地埋管分区右上角时，简化形式记为=2；
当简化基点位于矩形分布地埋管分区左上角时，简化形式记为=3。
进一步优选的，计算矩形分布地埋管分区简化后的行数和列数；
根据简化基点对应的简化形式，按照如下公式计算简化后的各钻孔坐标；
当=0时，；
当=1时，；
当=2时，；
当=3时，；
其中，为简化后第i个矩形分区地埋管群第j行第k列钻孔坐标，为简化后第i个矩形分区地埋管群第j行第k列钻孔横坐标，为简化后第i个矩形分区地埋管群第j行第k列钻孔纵坐标，i为矩形分布地埋管群分区编号；j为简化后矩阵分布地埋管群分区行编号；k为简化后矩阵分布地埋管群分区列编号；为第i个矩形分布地埋管群分区简化后钻孔行数；为第i个矩形分布地埋管群分区简化后钻孔列数；为y方向间距；为x方向间距；为第i个矩形分布地埋管群分区简化基点横坐标；为第i个矩形分布地埋管群分区简化基点纵坐标。
进一步优选的，根据矩形分布地埋管群分区简化后的行数和列数，创建映射向量和映射向量；其中，，；为第个矩形分布地埋管群分区简化后钻孔行数；为第个矩形分布地埋管群分区简化后钻孔列数；
生成各矩形分布地埋管群分区映射矩阵，映射矩阵行数为，列数为；
计算映射矩阵。
本申请公开的大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，相比于现有技术至少具有以下优点：
首先基于建立的地源热泵系统浅层土壤源地埋管分区排布方式，确定各地埋管群分区排布方式；在保证浅层土壤源仿真精度的前提下，根据地埋管分区排布方式对浅层土壤源各地埋管群分布、几何位置信息进行简化，以降低大型地源热泵系统浅层土壤源模型计算复杂度。不仅为将大型地源热泵系统浅层土壤源模型耦合进大型地源热泵系统运行调度优化和控制策略模型等奠定基础，具有重要意义；同时，配合其他优化算法可以提高地源热泵系统的效率和可靠性，降低能耗和运行成本。
附图说明
图1为本发明提供的大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法的流程示意图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明一方面实施例提供的提供的大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，包括以下步骤：
S1、获取目标区域的多个矩形分布地埋管群分区及期望的简化行列数；
S2、计算各个矩形分布地埋管群分区的几何中心的横坐标范围和纵坐标范围；首先计算各矩形分布地埋管群分区几何中心横坐标最小值、横坐标最大值、纵坐标最小值、纵坐标最大值，计算公式如下所示：
其中：
；
；
表示矩形分布地埋管群分区数目。
为各矩形分布地埋管群分区几何中心横坐标向量，坐标单位m；为各矩形分布地埋管群分区几何中心纵坐标向量，为第i个矩形分布地埋管分区几何中心横坐标；为第i个矩形分布地埋管分区几何中心纵坐标；
S3、按照预设准则判断地源热泵系统浅层土壤源地埋管群的分布类型是属于串型分布还是其他分布；
进一步，所述串型分布包括x方向串型分布和y方向串型分布；所述预设准则包括：
计算各矩形区地埋管群的x方向误差和y方向误差；
若当前矩形分布地埋管群分区几何中心的横坐标最大值与横坐标最小值之差小于x方向误差，则判定当前浅层土壤源地埋管群为y方向串型分布；
若当前矩形分布地埋管群分区几何中心的纵坐标最大值与纵坐标最小值之差小于y方向误差，则判定当前浅层土壤源地埋管群为x方向串型分布；
否则判定浅层土壤源地埋管群为其他分布。
进一步优选的，所述x方向误差采用如下公式（1）计算，所述方向误差采用如下公式（2）计算；
公式（1）
公式（2）
式中：
为x方向误差，单位m；为y方向误差，单位m；
，；为各矩形分布地埋管群分区长度向量，记做笛卡尔坐标系下x方向长度；为第i个矩形分布地埋管分区长度，记做第i个矩形分布地埋管分区的笛卡尔坐标系下方向长度；
，；W为各矩形分布地埋管群分区宽度向量，记做笛卡尔坐标系下方向长度；为第i个矩形分布地埋管分区宽度，记做第i个矩形分布地埋管分区的笛卡尔坐标系下y方向长度；
即浅层土壤源地埋管群分布判断准则如下所示：
其中，为各矩形分布地埋管群分区几何中心横坐标最小值，单位m；为各矩形分布地埋管群分区几何中心横坐标最大值，单位m；为各矩形分布地埋管群分区几何中心纵坐标最小值，单位m；为各矩形分布地埋管群分区几何中心纵坐标最大值，单位m；为x方向误差，单位m；为y方向误差，单位m；
S4、若地埋管群属于串型分布，则按照串型分布简化规则，确定地埋管群分区的简化基点与简化形式；
具体包括：对属于 x方向串型分布的地埋管群，采用如下步骤进行简化：
对属于x方向串型分布的地埋管群，按各矩形分布地埋管群分区几何中心横坐标从小到大的顺序，对各矩形分布地埋管群分区索引向量进行排序。重新排序后的各矩形分布地埋管群分区索引向量记为；为各矩形分布地埋管群分区索引向量，对应向量和中的元素下标，为矩形分布地埋管群分区数目；其中，，；为各矩形分布地埋管群分区几何中心横坐标向量，坐标单位m；
，；为各矩形分布地埋管群分区几何中心纵坐标向量。
计算各矩形分布地埋管群分区的横向间距；
计算各矩形分布地埋管群分区简化基点坐标，根据简化基点坐标，确定简化形式。
（公式3）
式中：
为各矩形分布地埋管群分区横向间距，单位m；
为第个地埋管群分区与第个地埋管群分区横向间距，单位m；
为索引向量中第个矩形分布地埋管群分区几何中心横坐标，单位m；
为索引向量中第个矩形分布地埋管群分区几何中心横坐标，单位m；
为第个矩形分布地埋管群分区长度，单位m；
为第个矩形分布地埋管群分区长度，单位m；
计算各矩形分布地埋管群分区简化基点坐标，简化形式；
（公式4）
其中，为第i个矩形分布地埋管群分区简化基点纵坐标，单位m；
为第i个矩形分布地埋管群分区几何中心纵坐标；
为第i个矩形分布地埋管群分区钻孔行数；
为第个矩形分布地埋管群分区钻孔纵向间距，即y方向间距；
为第i个矩形分布地埋管群分区简化后x方向长度，单位m；
为第i个矩形分布地埋管群分区钻孔列数；
为矩形分布地埋管群目标简化尺寸；
为第个矩形分布地埋管群分区钻孔横向间距，即x方向间距；
为索引向量中第个矩形分布地埋管群分区钻孔横向坐标；
为第个矩形分布地埋管群分区简化后x方向长度，单位m；
为第个矩形分布地埋管群分区简化后x方向长度，单位m；
为第个地埋管群分区与第个地埋管群分区横向间距，单位m；
进一步，对属于y方向串型分布的地埋管群，采用如下步骤进行简化：
基于各矩形分布地埋管群分区几何中心纵坐标，按各矩形分布地埋管群分区几何中心纵坐标从小到大的顺序，对各矩形分布地埋管群分区索引向量进行排序。
重新排序后的各矩形分布地埋管群分区索引向量记为，，。
计算各矩形分布地埋管群分区的纵向间距；
计算各矩形分布地埋管群分区简化基点坐标，根据简化基点坐标，确定简化形式。
（公式5）
其中，为各矩形分布地埋管群分区纵向间距，单位m；为第个地埋管群分区与第个地埋管群分区纵向间距，单位m；为第个矩形分布地埋管群分区几何中心纵坐标，单位m；为第个矩形分布地埋管群分区几何中心纵坐标，单位m；为第个矩形分布地埋管群分区宽度，单位m；为第个矩形分布地埋管群分区宽度，单位m；
计算各矩形分布地埋管群分区简化基点坐标，简化形式；
（公式6）
其中，为第i个矩形分布地埋管群分区简化基点横坐标，为第i个矩形分布地埋管群分区几何中心横坐标；为第i个矩形分布地埋管群分区钻孔列数；为第i个矩形分布地埋管群分区钻孔横向间距，即x方向间距；为第i个矩形分布地埋管群分区钻孔行数；为矩形分布地埋管群目标简化尺寸；为第个矩形分布地埋管群分区钻孔纵向间距，即y方向间距；
为第i个矩形分布地埋管群分区简化后y方向长度，单位m；
为索引向量中第个矩形分布地埋管群分区钻孔纵向坐标，单位m；
为第个矩形分布地埋管群分区简化后y方向长度，单位m；
为第个矩形分布地埋管群分区简化后y方向长度，单位m；
为第个地埋管群分区与第个地埋管群分区纵向间距，单位m；
S5、若地埋管群属于其他分布，按照任意多边形凸包周长最小规则，确定各个矩形分布地埋管群分区的简化基点与简化形式；
具体包括以下步骤：
S501、获取每个矩形分布地埋管群分区的四个角坐标；任取一个角坐标的所有组合方案C；组合方案数；
S502、利用各组合方案形成的乱序点集计算凸包周长，并进行排序；
S503、获取凸包周长最小的组合方案；
S504、基于组合方案确定各矩形分布地埋管群分区简化基点坐标，确定简化形式。
进一步优选的，在S502中，利用各组合方案形成的乱序点集计算凸包周长，并进行排序，包括如下步骤：
S5021、判断所述乱序点集中的所有元素，是否位于同一条直线上，若是，则直接根据乱序点集构成的线段长度的2倍作为乱序点集的凸包周长；否则进行下一步：
S5022、将所述乱序点集中所有元素按照 x 坐标排序，若 x 坐标相同则按照 y坐标排序；
S5023、使用勾股定理计算乱序点集中各元素之间线段距离；
S5024、根据线段起止点计算所有线段斜率；
S5025、根据线段斜率，遍历除第一个点外的所有点，判断每个点是否在直线上，如果有任意一个点不在直线上，则返回 0；如果所有点都在同一条直线上，则返回线段长度的2倍；
S5026、初始化多边形凸包周长为0；将乱序点集按照 x 坐标排序，并将乱序点集中最左边的顶点作为起始点；将起始点作为基点；构建从基点到其他顶点的边集合，使每条边开始节点为基点，终止节点为其他顶点；
S5027、基于边集合、基点、基线确定顺时针方向旋转的凸包边；
具体包括：
a、若无基线，则根据边集合与基点确定顺时针方向旋转的边：
1）如果边集合只有一条边，则直接返回该边；
2）遍历边集合中的每条边，计算极坐标系下基点作为极点的极角，并将结果保存在极角集合中；
3）初始化以下变量，包括上半平面和下半平面的标志、上半平面和下半平面的最大极角以及对应的索引；
4）遍历极角集合，根据极角的角度范围将边分类到上半平面（）或下半平面（），并更新上半平面最大极角和下半平面的最大极角；
如果存在上半平面，则返回边集合极角等于上半平面最大极角且边长最小的边，否则返回边集合极角等于下半平面的最大极角且边长最小的边。
b、基于边集合、基点、基线确定顺时针方向旋转的边：
1）计算极坐标系下基点作为极点的极坐标角度；
2）将边集合根据极角差（）的大小进行排序，若两条边的极角差相同，则根据边长进行排序，以获取顺时针方向旋转的最短边；
3）返回顺时针方向旋转的最短边；
S5028、将获取的顺时针方向旋转的最短边长度加入多边形凸包周长，更新多边形凸包周长；
S5029、选取当前顺时针方向旋转的最短边的另一个端点作为新的基点，更新基点；
S5010、循环上述S5026至S5029，直到新的基点等于起始点；得到最终的多边形凸包周长。
在S504中，根据排序结果获取凸包周长最小的组合方案，并基于组合方案确定各矩形分布地埋管群分区简化基点坐标向量，等于凸包周长最小的组合方案中元素,同时确定各矩形分布地埋管群分区简化形式向量，等于凸包周长最小的组合方案中元素的部分下标；
其中，表示第i个矩形分布地埋管群分区的角钻孔坐标，，若=0为左下角钻孔坐标，若=1为右下角钻孔坐标，若=2为右下角钻孔坐标，若=3为左上角钻孔坐标；
表示各矩形分布地埋管群分区简化基点坐标向量；
表示第i个各矩形分布地埋管群分区简化基点坐标；
表示第i个各矩形分布地埋管群分区简化形式；
S6、根据各矩形分布地埋管群分区的简化基点与简化形式，根据期望的简化行列数，对各矩阵分布地埋管群分区进行简化；所述简化过程包括计算矩形分布地埋管群分区简化后的行数和列数，计算简化后各钻孔坐标，以及生成各矩形分布地埋管群分区的映射矩阵；
进一步优选的，所述根据简化基点坐标，确定简化形式，包括：当简化基点位于矩形分布地埋管分区左下角时，简化形式记为 =0 ；
当简化基点位于矩形分布地埋管分区右下角时，简化形式记为 = 1；
当简化基点位于矩形分布地埋管分区右上角时，简化形式记为=2；
当简化基点位于矩形分布地埋管分区左上角时，简化形式记为=3。
进一步优选的，计算矩形分布地埋管分区简化后的行数和列数；
根据简化基点对应的简化形式，按照如下公式计算简化后的各钻孔坐标；
当=0时，；
当=1时，；
当=2时，；
当=3时，；
其中，为简化后第i个矩形分区地埋管群第j行第k列钻孔坐标，为简化后第i个矩形分区地埋管群第j行第k列钻孔横坐标，为简化后第i个矩形分区地埋管群第j行第k列钻孔纵坐标，i为矩形分布地埋管群分区编号；j为简化后矩阵分布地埋管群分区行编号；k为简化后矩阵分布地埋管群分区列编号；为第i个矩形分布地埋管群分区简化后钻孔行数；为第i个矩形分布地埋管群分区简化后钻孔列数；为y方向间距；为x方向间距；为第i个矩形分布地埋管群分区简化基点横坐标；为第i个矩形分布地埋管群分区简化基点纵坐标。
进一步优选的，根据矩形分布地埋管群分区简化后的行数和列数，创建映射向量和映射向量；其中，，；为第个矩形分布地埋管群分区简化后钻孔行数；为第个矩形分布地埋管群分区简化后钻孔列数；
生成各矩形分布地埋管群分区映射矩阵，映射矩阵行数为，列数为；为第i个矩形分布地埋管分区简化后的行数，为期望简化的行数；为第i个矩形分布地埋管分区简化后的列数，为期望简化的列数。
如果，则将的所有元素赋值为1.0；否则当时：
c、如果，则将的所有元素赋值为1.0；否则当时：
按下式计算映射矩阵；
S7、输出各矩形分布地埋管群分区简化后各钻孔坐标、各矩形分布地埋管群分区映射矩阵，得到简化结果。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获取目标区域的多个矩形分布地埋管群分区及期望的简化行列数；
S2、计算各个矩形分布地埋管群分区的几何中心的横坐标范围和纵坐标范围；
S3、按照预设准则判断地源热泵系统浅层土壤源地埋管群的分布类型是属于串型分布还是其他分布；
S4、若地埋管群属于串型分布，则按照串型分布简化规则，确定各矩形分布地埋管群分区的简化基点与简化形式；
S5、若地埋管群属于其他分布，按照任意多边形凸包周长最小规则，确定各矩形分布地埋管群分区的简化基点与简化形式；
S6、根据各矩形分布地埋管群分区的简化基点与简化形式，根据期望的简化行列数；对各矩阵分布地埋管群分区进行简化；简化过程包括计算矩形分布地埋管群分区简化后的行数和列数，计算简化后各钻孔坐标，以及生成各矩形分布地埋管群分区的映射矩阵；
S7、输出各矩形分布地埋管群分区简化后的钻孔坐标、各矩形分布地埋管群分区映射矩阵，得到简化结果。
2.根据权利要求1所述的大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，其特征在于，在S3中，所述串型分布包括 x方向串型分布和y方向串型分布；所述预设准则包括：
计算各矩形区地埋管群的x方向误差和y方向误差；
若当前矩形分布地埋管群分区几何中心的横坐标最大值与横坐标最小值之差小于x方向误差，则判定当前浅层土壤源地埋管群为y方向串型分布；
若当前矩形分布地埋管群分区几何中心的纵坐标最大值与纵坐标最小值之差小于y方向误差，则判定当前浅层土壤源地埋管群为x方向串型分布；
否则判定浅层土壤源地埋管群为其他分布。
3.根据权利要求2所述的大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，其特征在于，所述x方向误差采用如下公式（1）计算，所述y方向误差采用如下公式（2）计算；
公式（1）
公式（2）
式中：
为方向误差，单位m；为方向误差，单位m；
；L为各矩形分布地埋管群分区长度向量，记做笛卡尔坐标系下x方向长度；为第i个矩形分布地埋管群分区长度，记做第i个矩形分布地埋管群分区的笛卡尔坐标系下x方向长度；
；W为各矩形分布地埋管群分区宽度向量，记做笛卡尔坐标系下y方向长度；为第i个矩形分布地埋管分区宽度，记做第i个矩形分布地埋管群分区的笛卡尔坐标系下y方向长度；
表示矩形分布地埋管群分区数目。
4.根据权利要求2所述的大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，其特征在于，在S4中，若地埋管群属于串型分布，则按照串型分布简化规则，确定地埋管群分区的简化基点与简化形式；包括：对属于x方向串型分布的地埋管群，采用如下步骤进行简化：
按照各矩形分布地埋管群分区几何中心横坐标，从小到大的顺序对各矩形分布地埋管群分区的索引向量进行排序；
重新排序后的各矩形分布地埋管群分区索引向量记为；
计算各矩形分布地埋管群分区的横向间距；
计算各矩形分布地埋管群分区简化基点坐标，根据简化基点坐标，确定简化形式。
5.根据权利要求2所述的大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，其特征在于，在S4中，包括对属于y方向串型分布的地埋管群，采用如下步骤进行简化：
按照各矩形分布地埋管群分区几何中心纵坐标，从小到大的顺序对各矩形分布地埋管群分区的索引向量进行排序；为矩形分布地埋管群分区数目；
重新排序后的各矩形分布地埋管群分区索引向量记为；
计算各矩形分布地埋管群分区的纵向间距；
计算各矩形分布地埋管群分区简化基点坐标，根据简化基点坐标，确定简化形式。
6.根据权利要求1所述的大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，其特征在于，在S5中，若地埋管群属于其他分布，按照任意多边形凸包周长最小规则，确定各个矩形分布地埋管群分区的简化基点与简化形式，包括以下步骤：
S501、获取每个矩形分布地埋管群分区的四个角坐标；任取一个角坐标的所有组合方案c；
S502、利用各组合方案形成的乱序点集计算凸包周长，并进行排序；
S503、获取凸包周长最小的组合方案；
S504、基于组合方案确定各矩形分布地埋管群分区简化基点坐标，确定简化形式。
7.根据权利要求6所述的大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，其特征在于，在S502中，所述利用各组合方案形成的乱序点集计算凸包周长，并进行排序，包括如下步骤：
S5021、判断所述乱序点集中的所有元素，是否位于同一条直线上，若是，则直接根据乱序点集构成的线段长度的2倍作为乱序点集的凸包周长；否则进行下一步；
S5022、将所述乱序点集中所有元素按照x坐标排序，若 x 坐标相同则按照 y 坐标排序；
S5023、使用勾股定理计算乱序点集中各元素之间线段距离；
S5024、根据线段起止点计算所有线段斜率；
S5025、根据线段斜率，遍历除第一个点外的所有点，判断每个点是否在直线上，如果有任意一个点不在直线上，则返回 0；如果所有点都在同一条直线上，则返回线段长度的2倍；
S5026、初始化多边形凸包周长为0；将乱序点集按照x坐标排序，并将乱序点集中最左边的顶点作为起始点；将起始点作为基点；构建从基点到其他顶点的边集合，使每条边开始节点为基点，终止节点为其他顶点；
S5027、基于边集合、基点、基线确定顺时针方向旋转的凸包边；
S5028、将获取的顺时针方向旋转的最短边长度加入多边形凸包周长，更新多边形凸包周长；
S5029、选取当前顺时针方向旋转的最短边的另一个端点作为新的基点，更新基点；
S5010、循环上述S5026至S5029，直到新的基点等于起始点；得到最终的多边形凸包周长。
8.根据权利要求4-6中任意一项所述的大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，其特征在于，所述根据简化基点坐标，确定简化形式；包括：当简化基点位于矩形分布地埋管分区左下角时，简化形式记为=0；
当简化基点位于矩形分布地埋管分区右下角时，简化形式记为=1；
当简化基点位于矩形分布地埋管分区右上角时，简化形式记为=2；
当简化基点位于矩形分布地埋管分区左上角时，简化形式记为=3。
9.根据权利要求8所述的大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，其特征在于，计算矩形分布地埋管分区简化后的行数和列数；
根据简化基点对应的简化形式，按照如下公式计算简化后的各钻孔坐标；
当=0时，；
当=1时，；
当=2时，；
当=3时，；
其中，为简化后第i个矩形分区地埋管群第j行第k列钻孔坐标，为简化后第i个矩形分区地埋管群第j行第k列钻孔横坐标，为简化后第i个矩形分区地埋管群第j行第k列钻孔纵坐标，i为矩形分布地埋管群分区编号；j为简化后矩阵分布地埋管群分区行编号；k为简化后矩阵分布地埋管群分区列编号；为第i个矩形分布地埋管群分区简化后钻孔行数；为第i个矩形分布地埋管群分区简化后钻孔列数；为y方向间距；为x方向间距；为第i个矩形分布地埋管群分区简化基点横坐标；为第i个矩形分布地埋管群分区简化基点纵坐标。
10.根据权利要求1所述的大型地源热泵系统浅层土壤源地埋管群简化分析方法，其特征在于，根据矩形分布地埋管群分区简化后的行数和列数，创建映射向量和映射向量；其中，，；为第个矩形分布地埋管群分区简化后钻孔行数；为第个矩形分布地埋管群分区简化后钻孔列数；
生成各矩形分布地埋管群分区映射矩阵，映射矩阵行数为，列数为；
计算映射矩阵。
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