一种岩土热响应试验测试仪的技术研发.doc

一种岩土热响应试验测试仪的技术研发
中国建筑科学研究院张自强王智超高松李永金喆
摘要通过对地源热泵系统的基本原理和国家规范的论述,介绍了一种岩土热响应试验测试仪的研制和应用技术,解读了国标内相关技术内容,并以中国建筑科学研究院生产的岩土热响应试验测试仪为例,说明了岩土热响应试验测试仪的研制与开发过程。
关键词地源热泵系统土壤热物性热响应试验土壤导热系数
概述
众所周知,地源热泵空调系统与其它空气调节系统相比有着突出的优点,具有换热效率高、噪音低、占地少、无污染、不用抽取地下水、运行维护费用低、寿命长等特点。故,近年来我国地源热泵系统的发展非常迅速,据建设部2008年发布的数据:截至2007年底,全方米。随着地埋管地源热泵系统研究和应用的不断深入,2005年我国就发布了国家标准《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005,并为了指导正确获得岩土热物性参数于2009年专门进行了修订,这样就使该规范更加完善合理,统一规范岩土热响应试验方法,正确指导地埋管地源热泵系统的设计和应用。土壤源热泵的应用具有地域特性,不仅不同地区应用情况不同,就是同一地区也会因为地质条件的差异而有所不同,所以土壤特性的测试工作十分重要,但现在测试方法和设计方法的不完善,使得系统的实际运行状况并不理想,多数选择大容量的地埋管系统,造成投资的提高及资源的浪费。作为指导地源热泵系统设计的依据,岩土热物性及地埋管换热器换热效率至关重要,所以岩土热响应试验测试仪必将具有广阔的应用前景。
岩土热响应测试仪设计依据
岩土热响应试验测试仪的设计,完全参照国家标准《地源热泵系统工程技术规范》GB 50366-2005(2009修订版)岩土热响应试验方法的需要,测试仪采集参数的应用方法完全满足试验要求。
试验测试和输出报告内容
(1) 测试仪能够自动采集到岩土的初始平均温度、地埋管进出口水温度、流量以及试验过程中向地埋管换热器施加的加热功率等。
(2) 试验报告应包括项目相关信息、测试方案、参考标准、测试过程的相关记录、岩土热物性实验参数结果等。
需要测试的参数
根据国标要求,试验过程相关的以下三个参数必须达到如下要求:
(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±℃。
测试仪试验方法
试验仪的应用设计应严格按照国标的要求,方便与现场水电设备的连接,并且适合现场安装和保护的需要。试验仪应能满足现场需要。
(1) 系统能够连续不间断的工作48h以上;
(2) 试验期间,加热功率应保持恒定;
(3) 地埋管换热器的出口温度稳定后,其温度宜高于初始平均温度5℃以上且维持时间不应少于12h。
(4) 。
(5) 试验数据读取和记录的时间间隔不应大于10min。
测试仪的原理和构成
理论分析
根据国标《地源热泵系统工程技术规范》GB 50366-2005(2009修订版)提供的试验方法,认为岩土热物性参数作为一种热物理性质,无论对其进行放热还是取热试验,其数据处理过程基本相同,所以规范中只要求采用向岩土施加一定加热功率的方式,来进行热响应试验。故,测试仪的设计可以只针对放热试验的需