1.变工况下地源热泵竖直单U型地埋管流体温度分布预测方法，其特征在于：基于等效管径法将单U型地埋管简化为一根等效管，即将复杂的地下传热问题简化为包括流体、等效管、回填土和土壤的一维径向传热问题，然后建立一维径向传热数值模型，对等效管、回填土和土壤区域划分网格，并对传热方程进行离散求解，计算得到的流体温度即为单U型地埋管的流体平均温度；基于钻孔内准三维传热模型，建立关于流体平均温度、钻孔壁面平均温度、进口流体温度和热流的2个关系式，计算变热流或变进口流体温度工况下U型管中的流体温度分布。

2.根据权利要求1所述的变工况下地源热泵竖直单U型地埋管流体温度分布预测方法，其特征在于：一维径向传热数值模型的建立过程如下：将单U型地埋管简化为一根等效管后，径向坐标r≤ri对应的区域为流体，ri≤r≤re对应的区域为等效管，re≤r≤rb对应的区域为回填土，r≥rb对应的区域为土壤，其中ri、re和rb分别为等效管内半径、等效管外半径和钻孔半径；

等效管、回填土和土壤的温度都满足一维径向传热方程：Tp(r,t)——等效管的温度；

ρp,eq——等效管的等效密度；

cp——等效管的比热容(等于U型管的比热容)；

kp——等效管的热导率(等于U型管的热导率)；

t——时间；

Tg(r,t)——回填土的温度；

ρg,eq——回填土的等效密度；

cg——回填土的比热容；

kg——回填土的热导率；

Ts(r,t)——土壤的温度；

ρs——土壤的密度；

cs——土壤的比热容；

ks——土壤的热导率；

rs——模型中土壤的最大半径；

在等效管与流体的交界处，边界条件为对流边界条件：rpi——U型管的内半径；

h——流体的对流换热系数；

Tf(t)——流体平均温度，其满足如下方程：ρf——流体的密度；

cf——流体的比热容；

Q(t)——热流；

H——U型管的长度；

在等效管与回填土的交界处，边界条件为：

在回填土与土壤的交界处，边界条件为：

在土壤最大半径处，边界条件为绝热边界条件：初始条件为：

Tp(r,0)＝Tg(r,0)＝Ts(r,0)＝Tf(0)＝T0    (9)T0——初始温度。

3.根据权利要求1所述的变工况下地源热泵竖直单U型地埋管流体温度分布预测方法，其特征在于：关于流体平均温度Tf(t)、钻孔壁面平均温度Tbm(t)、进口流体温度Tin(t)和热流Q(t)的2个关系式的推导过程如下：根据钻孔内准三维传热模型，U型管进口支管中的流体温度Tf1(zm,t)和出口支管中的流体温度Tf2(zm,t)的表达式如下：Tf1(zm,t)＝Tbm(t)+Θ1(zm)[Tin(t)-Tbm(t)]    (10)Tf2(zm,t)＝Tbm(t)+Θ2(zm)[Tin(t)-Tbm(t)]    (11)zm——无量纲深度，zm＝m/S，并且0≤m≤S，其中S为沿深度方向的分段数；

Θ1(zm)——进口支管中的流体无量纲温度，可由钻孔内准三维传热模型计算得到；

Θ2(zm)——出口支管中的流体无量纲温度，可由钻孔内准三维传热模型计算得到；

方程(10)和(11)分别适用于进出口支管中所有深度的流体温度，从而可得到：由于U型管中的流体平均温度Tf(t)等于两支管中的流体温度的平均值，则：联立方程(12)、(13)和(14)，可得到下式：又由于出口流体温度Tout(t)＝Tf2(z0,t)，则结合方程(11)可得：Tout(t)＝Tbm(t)+Θ2(z0)[Tin(t)-Tbm(t)]    (16)此外，出口流体经过热流的影响之后重新进入U型管，因此进出口流体温度满足方程(17)：Mcf[Tin(t)-Tout(t)]＝Q(t)    (17)M——流体质量流量；

联立方程(15)、(16)和(17)，可得到Tin(t)和Tbm(t)关于Tf(t)和Q(t)的计算式：。

4.根据权利要求1所述的变工况下地源热泵竖直单U型地埋管流体温度分布预测方法，其特征在于：变热流Q(t)工况下流体温度分布的计算步骤如下：步骤1：基于等效管径法将单U型地埋管简化为一根等效管，建立一维径向传热数值模型；

步骤2：基于一维径向传热数值模型，对等效管、回填土和土壤区域划分网格，对方程(1)、(2)和(3)进行离散求解，结合方程(4)、(5)、(6)、(7)、(8)和(9)可计算随时间变化的流体平均温度Tf(t)；

步骤3：由方程(18)和(19)分别计算随时间变化的进口流体温度Tin(t)和钻孔壁面平均温度Tbm(t)；

步骤4：根据方程(10)计算进口支管中随时间变化的流体温度Tf1(z0,t)、Tf1(z1,t)、Tf1(z2,t)…Tf1(zS,t)，根据方程(11)计算出口支管中随时间变化的流体温度Tf2(z0,t)、Tf2(z1,t)、Tf2(z2,t)…Tf2(zS,t)，从而完成了U型管中的流体温度分布的计算。

5.根据权利要求1所述的变工况下地源热泵竖直单U型地埋管流体温度分布预测方法，其特征在于：变进口流体温度Tin(t)工况下流体温度分布的计算步骤如下：步骤1：基于等效管径法将单U型地埋管简化为一根等效管，建立一维径向传热数值模型；

步骤2：联立方程(5)和(18)可得：

然后基于一维径向传热数值模型，对等效管、回填土和土壤区域划分网格，对方程(1)、(2)和(3)进行离散求解，结合方程(4)、(6)、(7)、(8)、(9)和(20)可计算随时间变化的流体平均温度Tf(t)；

步骤3：联立方程(18)和(19)可得：

然后由方程(21)计算随时间变化的钻孔壁面平均温度Tbm(t)；

步骤4：根据方程(10)计算进口支管中随时间变化的流体温度Tf1(z0,t)、Tf1(z1,t)、Tf1(z2,t)…Tf1(zS,t)，根据方程(11)计算出口支管中随时间变化的流体温度Tf2(z0,t)、Tf2(z1,t)、Tf2(z2,t)…Tf2(zS,t)，从而完成了U型管中的流体温度分布的计算。

6.根据权利要求1所述的变工况下地源热泵竖直单U型地埋管流体温度分布预测方法，其特征在于：该方法也可用于计算恒定热流或恒定进口流体温度工况下的地源热泵竖直单U型地埋管流体温度分布。