地源热泵系统工程勘察热物性测试与岩土热物性测试仪应

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1、地源热泵系统工程勘察热物性测试与岩土热物性测试仪的应用胡平放华中科技大学环境学院地源热泵研究所所长pingfanghu21@163.com027-87792165-41513707158160地源热泵系统工程勘察实践和技术创新研讨会北京，2010.5.28-30内容提要以《地源热泵系统工程技术规范》（2009年版）为基本依据，介绍岩土（含回填材料）热物性的含义，测试意义，一般测试方法，传统方法与现场方法。温度场的测试方法，意义。不同工况换热孔单位孔深换热量及其局限。测试仪一般原理，结构，工程应用情况。介绍分析国内外研究现状与趋势，结合本单位研发

2、与测试经历，对部分关键问题进行探讨，对今后热物性测试及其测试仪研发提出意见与建议。主要内容1地下岩土热物性分析与现场测定方法2国内外发展现状与趋势3关键问题探讨1地下岩土的热物性分析与现场测定方法1.1地下岩土的热物性及其测试意义地埋管地源热泵（土壤源热泵）设计时的一个重要参数就是系统埋管或钻孔总长度。它主要决定系统供冷供热能力或容量。埋管不足，将使空调效果得不到保证。埋管过多，将增大初投资。而影响埋管长度的主要因素有：岩土热物性参数、岩土初始平均温度、回填材料性质、埋管管材、换热介质流速、温度、空调冷热负荷规律，等。其中岩土热物性参数是影响最

3、大的因素。正确确定岩土热物性参数对地源热泵设计意义重大。岩土热物性参数包括岩土导热系数、岩土（体积）比热容。热扩散系数可由导热系数与容积比热容确定。一般均无现成数据，且各地区，同一地区不同场地差异明显，应采用具体测试方法获得。误估导热系数可能产生的后果国外研究统计分析发现：25%的样本估计的导热系数过大，意味着需要根据热响应实验重新调整设计；65%的样本导热系数估计偏小，如果采用热响应实验可以降低投资；只有10%估计值和测量值比较接近。总体上，45%的估计导热系数与测量值偏差大于±0.5W/m/K。1.2地下岩土热物性测试方法1总体要求1）测试

4、孔数量确定国外对商用和公用建筑应用地埋管地源热泵系统的技术要求，应用建筑面积小于3000m2时至少设置一个测试孔进行岩土热响应试验。结合我国国情，规范规定：建筑面积（m2）测试孔数量面积<300003000≤面积<50000~15000≤面积<100001面积≥10000≥2备注：以下情况特殊处理1）成孔方案不同时，应分别测试。2）埋管区域较分散，或场区地质条件差异性大。应分别测试。2）岩土热物性测试主要目的获得岩土初始平均温度，岩土综合导热系数、综合比热容。3）测试报告内容1项目概况；2测试方案；3参考标准；4测试过程中参数的连续记录，应包括

5、：循环水流量、加热功率、地埋管换热器的进出口水温；5项目所在地岩土柱状图；6岩土热物性参数；7测试条件下，钻孔单位延米换热量参考值。4)测试过程控制要求电源稳定（配稳压设备），测试孔施工单位须有资质，连接管外露部分须保温（保温层厚度≥10mm），其它须遵守国家地方有关规范规定。2测试仪器1）应通过法定计量部门检定。有效期一年。2）精度要求1在输入电压稳定的情况下，加热功率的测量误差不应大于±1%。2流量的测量误差不应大于±1%。3温度的测量误差不应大于±0.2℃。3岩土热响应实验方法1）现场测试条件⑴、平整测试孔周边场地，提供水电接驳点；⑵、测

6、试现场应提供满足测试仪器所需的、稳定的电源。对于输入电压受外界影响有波动的，电压波动的偏差不应超过5％；⑶、测试现场应为测试仪器提供有效的防雨、防雷电等安全防护措施。防止测试设备受日晒雨淋的影响，造成测试元件的损坏，影响测试结果。⑷、测试孔，符合《地源热泵系统工程技术规范》要求，地埋管换热器连接正确，无渗漏，试压正常，地埋管中注满符合规范要求的循环水。2)测试步骤A)制作测试孔。平整周边土地。B）土壤初始温度测试。（详见地源热泵地下换热系统温度场的测试分析）C）岩土热响应测试a)测试孔（槽）周边场地平整，提供水电接驳点b)测试仪器与测试孔（槽）

7、的管道连接，连接应减少弯头、变径，连接管外露部分应保温；c)测试孔完成并放置48小时以上（水泥基料为回填材料时，干燥过程会放热，宜放置十天以上）。根据现场及设计条件，进行钻孔试验，合理选择试验钻孔位置，尽可能排除扰动因素，降低试验误差；d)水平管长度尽量不超过50mm，采用橡塑保温，厚度不小于10mm；e)在水电等外部设备连接完毕后，应对测试设备本身以及外部设备的连接再次进行检查；f)连接管道的隔热保温：从试验台到地埋管的水平连接管道进行保温隔热，减小环境对管内循环水的传热影响。g)连续测试记录地埋管换热器的进出口循环水的温度、水流量以及试验过

8、程中向地埋管换热器施加的加热功率；h)向测试孔施加加热功率稳定后，测试持续时间约48h。i)地埋管换热器内流速不低于0.2m/s，地埋管换热器的出水温