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基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价系统和方法技术方案

技术编号:7261362 阅读:180 留言:0更新日期:2012-04-14 00:31
本发明专利技术涉及一种基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价系统和方法。它解决了现有技术中依靠初始温度、导热系数、热阻不能全面反映埋管换热器的换热特性等技术问题。本系统包括测试仪、电源、主管以及第一支管和第二支管,在主管上接有加热器、循环水泵、温度测量装置和流量测量装置,加热器、循环水泵、温度测量装置和流量测量装置均与测试仪相连接,测试仪包括中央处理模块,参数输入模块和显示模块;本方法包括下述步骤:A、输入各种参数;B、生成优化测试方案并进行调试;C、分析岩土热物性测试评价报告;D、生成岩土热物性测试评价分析报告。本发明专利技术具有:1、为设计提供更详尽可靠的依据;2、自动化程度高,操作简便;3、安全可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于岩土热物性测试系统,尤其是涉及一种。
技术介绍
地埋管换热器是地源热泵系统的设计重点。设计偏小会导致系统运行效率降低, 达不到制冷制热要求,增加运行费用;而设计偏大则将造成系统初投资增加,影响系统经济性。地源热泵系统地下换热器设计的合理与否很大程度取决于地下岩土热物性参数的准确性。因此在进行地源热泵系统地埋管换热器设计前,必须对项目拟埋管区域进行岩土热响应测试,得到可靠的岩土热物性参数。但是,由于地埋管换热器的换热过程涉及的物理模型很复杂,涉及的因素很多。它是非稳态的,涉及的时间跨度很长,空间区域很大,条件也很复杂,包括水平及竖直埋管与土壤在短期和长期工况下的换热规律、多组管道之间的相互影响、土壤冻融的影响、地下水渗流的影响等,换热器形式多种多样,地层结构及其热物性千差万别,换热器的负荷随时间变化等等。仅仅依靠初始温度、导热系数、热阻和比热容不能全面反映埋管换热器的换热特性。为此,人们进行了长期的探索,提出了各种各样的解决方案。例如,中国专利文献公开了一种同步冷热响应岩土热物性测试仪,包括水-水热泵机组的冷响应侧由冷响应侧供水管、冷响应侧流量计、冷响应侧供水温度传感器、冷响应侧U形管、冷响应侧回水管、冷响应侧回水温度传感器和冷响应侧循环泵构成回路;水-水热泵机组的热响应侧由热响应侧供水管、散热器调节阀、翅片散热器、加热器调节阀、电加热器、热响应侧流量计、热响应侧供水温度传感器、 热响应侧U形管、热响应侧回水管、热响应侧回水温度传感器和热响应侧循环泵构成回路。 该方案是为了解决岩土热物性测量采用空气源热泵式测量仪对夏季排热工况和冬季吸热工况测试时,一次只能测试一种工况,测试结果不准的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题,提供一种能智能优化测试方案,全面评价地源热泵系统岩土热物性,广泛适用于各类地源热泵系统的基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价系统。本专利技术的另一目的是提供一种易于实施,能够全面评价地源热泵系统岩土热物性,广泛适用于各类地源热泵系统的基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价方法为达到上述目的,本专利技术采用了下列技术方案本基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价系统,其特征在于,本系统包括测试仪、相邻设置的两组地埋管回路和用于提供各部分工作所需电能的电源,每组地埋管回路分别包括主管和并联设置的第一支管和第二支管,在主管上串接有加热器、循环水泵、温度测量装置和流量测量装置,所述的第一支管的进水端和出水端分别设有进水开关和出水开关,所述的第二支管的进水端和出水端分别设有进水开关和出水开关,所述的加热器、循环水泵、温度测量装置和流量测量装置均与测试仪相连接,所述的测试仪包括中央处理模块,在中央处理模块上连接有能够输入包括建筑类型因素、气候条件因素、设计负荷因素、埋管场地面积因素在内的各种参数的参数输入模块和显示模块。在上述的基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价系统中,所述的测试仪上还连接有当发生异常情况时能够发出报警信号的信号发生器和切断电源的应急断电模块。在上述的基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价系统中,所述的信号发生器通过无线通讯方式与手持式信号接收器相连接。在上述的基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价系统中,所述的主管上连接有膨胀水箱,所述的主管两端分别设有一个温度测量装置。在上述的基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价系统中,所述的第一支管和第二支管均呈U形。基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价方法,其特征在于,本方法包括下述步骤A、通过参数输入模块向测试仪输入包括建筑类型、气候条件因素、设计负荷因素、 埋管场地面积因素在内的各种参数;B、由测试仪根据上述参数生成优化测试方案,并根据优化测试方案对相邻设置的两组地埋管回路进行设备连接和调试,所述的地埋管回路分别包括主管和并联设置的第一支管和第二支管,在主管上串接有加热器、循环水泵、温度测量装置和流量测量装置,所述的第一支管的进水端和出水端分别设有进水开关和出水开关,所述的第二支管的进水端和出水端分别设有进水开关和出水开关,所述的加热器、循环水泵、温度测量装置和流量测量装置均与测试仪相连接;C、通过测试仪进行标准工况测试和多因素影响分析试验,从而生成基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价报告;上述的标准工况测试包括岩土初始温度测试和岩土体热物性测试;上述的多因素影响分析试验包括变负荷试验、热干扰影响试验、动态负荷试验、单双管影响性试验和变流速试验;D、测试仪根据上述标准工况测试和多因素影响分析试验的数据生成岩土热物性测试评价分析报告。在上述的基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价方法中,所述的岩土初始温度测试采用无功循环法测得,即在不向地埋管回路加载的情况下,使水在地埋管回路内循环,待温度达到稳定时,循环水与岩土达到热平衡,该温度即为岩土初始平均温度。在上述的基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价方法中,所述的岩土体热物性测试采用恒热流法测得,即通过加热器提供一个稳定的加热功率,记录地埋管回路进出口温度随时间的变化,然后根据上述数据计算当地岩土体的平均导热系数、比热容以及热阻。在上述的基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价方法中,所述的变负荷试验包括换热量为65-80w/m的大负荷试验、换热量为30 60W/m的正常负荷试验和换热量不大于20w/m的小负荷试验;所述的热干扰影响试验包括单地埋管回路试验和双地埋管回路试验;所述的动态负荷试验包括加热时间不大于3小时的短时运行试验、加热时间为45-50 小时的连续运行试验、在连续运行试验后恢复至初始温度的恢复特性试验、以及间隙运行试验;所述的单双管影响性试验包括在一组地埋管回路中仅接通第一支管或第二支管进行试验和同时接通第一支管和第二支管进行试验;所述的变流速试验包括流速为2. 5-3. 5m/ s的大流速试验、流速为l-2m/s的正常流量试验和流速不大于0. 5m/s的小流速试验。在上述的基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价方法中,当发生异常情况时能够实现远程报警并切断电源供应,所述的异常情况包括缺水、断电、漏水、漏电和设备故障。与现有的技术相比,本的优点在于1、能够针对不同建筑类型采取不同的测试方案,对于重要影响因素进行对比试验,为设计提供更详尽可靠的依据。2、自动化程度高,操作简便,大大提高了测试效率。3、 当发生异常情况时能够实现远程报警并切断电源供应,安全可靠。附图说明图1是本专利技术提供的结构示意图。图2是本专利技术提供的工作流程图。图中,测试仪1、手持式信号接收器10、中央处理模块11、参数输入模块12、显示模块13、信号发生器14、应急断电模块15、地埋管回路2、膨胀水箱20、主管21、第一支管22、 第二支管23、电源3、加热器4、循环水泵5、温度测量装置6、流量测量装置7、进水开关8、出水开关9。具体实施例方式如图1所示,本基于多因素影响分析的岩土热物性测试评价系统包括测试仪1、相邻设置的两组地埋管回路2和用于提供各部分工作所需电能的电源3。每组地埋管回路2 分别包括主管21和并联设置的第一支管22和第二支管23,在主管21上串接有加热器4、 循环水泵5、温度测量装置6和流量测量装置7。第一支管22的进水端和出水端分别设有进水开关8和出水开关9,本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:徐坚
申请(专利权)人:徐坚
类型:发明
国别省市:

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