岩土热物性测试系统的设计与实现

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1、９密级：公开中图分类号：ＴＰ３９ＵＤＣ：００４学校代码：１００８２〇ＣｔｆｓｃｉｔＮＨＥＢＥＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文岩土热物性测试系统的设计与实现论文作者：周泉指导教师：杨奎河教授企业指导教师：张荣英高级工程师申请学位类别：工程硕士（在职培养）学科、领域：计算机技术所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：２０１８年５月ClassifiedIndex：TP399SecrecyRate：PublicizedUDC：004UniversityCode：10

2、082HebeiUniversityofScienceandTechnologyDissertationfortheMasterDegreeDesignandImplementationofTestingSystemforGeotechnicalThermophysicalPropertyCandidate：ZhouQuanSupervisor:Prof.YangKuiheEnterpriseSupervisor：SeniorEngineerZhangRongyingAcademicDegreeApppliedfor：MasterofEngineeringSpec

3、iality：ComputerTechnologyEmployer：SchoolofInformationScienceandEngineeringDateofOralExamination:May,2018摘要能源的匮乏促使着绿色、环保的新型能源进入飞速发展的时期，地源热泵技术已经成为目前热门的制冷/制热应用技术。伴随着地源热泵技术应用广泛度的不断提升，浅层地能的开发利用也越来越受到重视。岩土热物性参数是浅层地能开发中必须用到的基础数据，它对地埋管换热器的设计有着重要意义。本课题设计并实现了一套岩土热物性测试系统，主要工作包括以下几个方面：首先，为岩土热物性测试

4、仪进行需求分析，主要是根据对河北省地源热泵技术检测中心现有业务的分析和考察，从岩土热物性测试工作的具体特点出发，将本课题拆分为集成控制模块、参数采集模块、数据储存模块三个部分。其中，集成控制模块主要处理通过编程控制来集成测试系统的电气、人机交互以及监控运行等功能。参数采集模块则主要处理在基于程序的集成控制下，通过485/232通讯协议来实现上位机对测试系统各个工作模块的数据采集。同时，在集成控制模块中使用变频技术以达到调节负载，降低功耗，减少损耗，延长设备使用寿命等作用。其次，通过三层架构技术实现了采用人工冷（热）源向岩土体中连续加热（制冷），在检测到对初始岩土体

5、温度测试完成之后，利用集成控制系统开始记录传热介质的温度变化与循环流量。同时通过编程控制实现将各个功能模块的参数实时显示在人机交互界面中。然后，依托河北省科学院能源研究所的复合地源热泵试验台，通过将本测试系统的单独接驳在地源热泵系统的地源侧，在系统稳定运行中完成4个运行周期，取得典型测试数据后，将数据代入现有试验台的数据模型，模拟出按照测试数据推荐值所设计的地源热泵模型，与试验台的实际热泵机组进行冬季制冷工况下的实测值与模拟值的对比，验证本测试系统的科学性。最后，在河北省科学院能地源热泵试验台的多次验证之后，依托河北省地源热泵技术检测中心的实际业务情况，将本测试系

6、统在多项地源热泵的实际工程中投入了应用，充分的体现了本测试系统的科学性与可靠性。不仅为地源热泵工程项目的设计提供了科学的参考与技术支持，还为河北省科学院带来了可观的经济效益。关键词岩土热物性；编程控制；数据库；地源热泵IAbstractTheshortageofenergydrivesthegreenandenvironmental-friendlyenergyenterstheperiodofrapiddevelopment.Theground-sourceheatpumptechnologyhasbecomeapopularcooling/heatingtec

7、hnology.Withthewideapplicationoftheground-sourceheatpump,moreandmoreattentionhasbeenpaidtothedevelopmentandutilizationofshallowgeothermalenergy.Thegeotechnicalthermophysicalpropertyisabasicdatatypethatmustbeusedinthedevelopmentofshallowgeothermalenergy.Anditisveryimportantfordesigning

8、groun