地埋管地源热泵系统岩土设计参数取值方法探讨.pdf

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1、第28卷第5期资源环境与工程Vo1．28，No．52014年10月ResourcesEnvironment＆EngineeringOct．，2014地埋管地源热泵系统岩土设计参数取值方法探讨江凯，何旭平，朱志明(武汉地质工程勘察院，湖北武汉430051)摘要：岩土综合导热系数和延米换热量是浅层地温能资源评价和工程设计所需重要参数，可通过室内测试、现场恒热流试验或稳定工况试验计算、测定。计算时有多种方法可供选择，目前尚无统一规定，受地层、试验条件、个人经验等多方面因素影响，选取恰当的模型和计算方法非常关键。通过实例分析，发现不同计算方法所得岩土综合导热系数结果和实测结果比

2、较，均存在一定误差；采用国标计算法求得的延米换热量绝大多数情形下会高于实测值。在项目设计和实际应用中，应根据具体运行工况进行计算和测试，以得到最接近的设计参数。关键词：地源热泵；岩土热物性参数；计算方法中图分类号：TK521；TU833．3文献标识码：A文章编号：1671—1211(2014)05—0672一o4方法适用性和如何获取准确参数进行了分析评价。同0引言时，采用“国标法”、“简易法”计算了延米换热量，并与地埋管换热器布置是否合理，决定着地埋管地源模拟工况实测结果进行分析对比，认为有条件的项目热泵系统的经济性和运行可靠性，地埋管换热总长度应该采用稳定工况法进行实

3、测。结论可供区域浅层地不足易造成系统工作效率低下，制冷供暖效果不能保温能调查评价和地源热泵工程项目设计参考。证；换热总长度设计布置过大会增大初始投资，占用更1测试背景多土地。设计前取得准确的岩土层热物性和换热能力参数非常关键⋯。这些参数包括岩土体导热系数、含某项目地埋管换热测试孔终孔口径为150mm，终水量、密度、孔隙率(裂隙率)、比热容及延米换热量孔深度为60m，埋设De25双u型PE管60m。项目等，可通过实验室和现场测试获得。场地属冲洪积平原，上覆地层为第四系粉质粘土、粉为充分了解调查评价区或建设场地内地层热物性参砂、粉土、细砂等，下伏基岩为泥岩，换热孔回填料采用

4、数、换热孔的换热能力，进行区域浅层地温能资源评价和细砂加粘土，该孔岩土分层见表1。地源热泵空调系统设计，地源热泵系统工程规范要求表1岩土体分层在项目区域内进行取样和地埋管换热能力测试工作，目前Table1DelaminationofrockandsoilInas$现场测试方法主要采用恒热流测试。在求取岩土层综合导热系数值的过程中，不能由试验直接获得，需要利用不同加热功率下恒热流试验实测循环水温度变化数据，选择合适区段用不同模型(算法)估算得出。延米换热量是指单个换热孔在换热深度内每米可吸收(释放)的热量，该参数的取得可利用恒热流试验，在获得岩土体综合导热系数后，再结合具

5、体地埋管换热孔结构、材料、回填物现场分别进行了一次恒热流试验测试和模拟夏季特陛、取热运行特征、换热循环水换热温差等进行估算，也工况测试，具体测试参数见表2。可通过稳定工况法现场实测。2综合导热系数计算方法本文依据某项目实测结果，将多种理论计算方法所得岩土综合导热系数与实测值进行了对比，对计算目前国内计算综合导热系数，大部分均参照国标，收稿日期：2014—03—26；改回日期：2014—04—14基金项目：武汉市浅层地温能调查评价项目(1212011120169)；全国地热资源调查评价(水[2011]O1—17—28)。作者简介：江凯(1984一)，男，工程师，建筑环境与

6、设备工程专业，从事浅层地温能资源利用技术研究和地源热泵系统设计。E—mail：tia—nyi5460@qq．corn数字出版网址：http：．cnki．net／kcms／detail／42．1736．X．20140801．0944．010．html数字出版日期：2014—08—0109：4第5期江凯等：地埋管地源热泵系统岩土设计参数取值方法探讨673采用恒热流测试数据、线热源模型，剔除前8—12h不表6实测数据统计表Tab1e6Statisticaltableofmeasureddata稳定的数据后，绘制时间与温度的对数拟合曲线进行分析，得出结论。其中北京华清荣吴新能源

7、开发有限责任公司研发的专用计算软件GExpTRTDataAnaly．sis2．0版中，采用了线热源模型和柱热源两种模型。本文通过理论计算和实验室取样实测两种不同的方法，分别计算得到岩土综合导热系数。表2测试参数统计表Table2Statisticaltableoftestingparameter建议有条件的项目和场地，应尽可能采取岩土样送试验室进行试验测试，并综合分析评价多种方法所得结果，确定建议设计参数值，保障准确度。表7理论计算与实测数据对比表2．1理论计算法单位：W／(m·K)2．1．1线热源对数拟合曲线法Table7Theoret