岩土冷热响应试验系统技术方案

一种岩土冷热响应试验系统，涉及地源热泵技术领域，所解决的是缩短测试时间及计算岩土换热能力的技术问题。该系统包括数据采集装置、恒温水浴装置、循环水箱、第一循环水泵、第二循环水泵，及两个测试井；两个测试井中各埋设有一地埋管，其中一个地埋管为第一地埋管，另一个地埋管为第二地埋管；所述恒温水浴装置的出水口经第一地埋管、第一循环水泵接到恒温水浴装置的进水口；所述第一地埋管的两端管口内各设有一个管口温度传感器，两根地埋管的各个竖管段内各设有多个管内温度传感器；所述循环水箱的出水口经第二地埋管、第二循环水泵接到循环水箱的进水口。本发明专利技术提供的系统，适用于岩土冷、热响应测试。

【技术实现步骤摘要】
岩土冷热响应试验系统
本专利技术涉及地源热泵技术，特别是涉及一种岩土冷热响应试验系统的技术。
技术介绍
地源热泵系统利用地球表面浅层地热资源作为冷热源，通过输入少量高品位能源，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移，具有运行稳定，节能环保，维护费用低等一系列优点，在能源日趋紧张的现今社会得到了越来越多的应用，对于土壤源热泵系统设计的核心依据为岩土的换热能力。大量的工程实践证明，不同地区的岩土换热能力会有很大的差别，因此，设计前期进行岩土热物性测试具有至关重要的作用。传统的地源热泵岩土热物性测试系统中存在着以下问题：1）传统的地源热泵岩土热物性测试系统一般采用电加热装置或者热泵机组来做系统制热、制冷模块，前者只能进行热响应测试，后者虽然能进行冷、热响应测试，但具有体积大、系统复杂等问题；2）传统的地源热泵岩土热物性测试系统一般针对单个测试井，开始测试后需在不开启制热、制冷模块的前提下运行系统以测得岩土的初始温度，而后开启制热、制冷模块进行测试，当系统稳定后通过采集到的流量及进、出口水温值计算出该测试井每米的平均换热量，相对测试时间较长，且无法对不同岩土层的换热能力以及相邻测试井之间的影响进行分析。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能实现岩土冷、热响应测试，且测试时间短，能计算不同深度岩土换热能力的岩土冷热响应试验系统。为了解决上述技术问题，本专利技术所提供的一种岩土冷热响应试验系统，其特征在于：包括数据采集装置、恒温水浴装置、循环水箱、第一循环水泵、第二循环水泵，及两个测试井；所述两个测试井中各埋设有一地埋管，其中一个测试井中的地埋管为第一地埋管，另一个测试井中的地埋管为第二地埋管；所述恒温水浴装置的出水口接到第一地埋管的进水端管口，且恒温水浴装置的出水口装有一用于检测其出水流量的流量传感器；所述第一地埋管的出水端管口接到第一循环水泵的进水口，第一循环水泵的出水口接到恒温水浴装置的进水口；所述第一地埋管的进水端管口内及出水端管口内各设有一个管口温度传感器，第一地埋管的各个竖管段内各设有沿竖向等距间隔布设的多个管内温度传感器；所述循环水箱的出水口接到第二地埋管的进水端管口，且循环水箱的出水口装有一用于检测其出水流量的流量传感器；所述第二地埋管的出水端管口接到第二循环水泵的进水口，第二循环水泵的出水口接到循环水箱的进水口；所述第二地埋管的各个竖管段内各设有沿竖向等距间隔布设的多个管内温度传感器；两个流量传感器及两个管口温度传感器、各个管内温度传感器，分别接到数据采集装置的数据采集端口。进一步的，各管内温度传感器的竖向布设间距为5～10米。进一步的，所述两个测试井的结构尺寸均一致，两个测试井之间的间距为2～5米。进一步的，所述第一循环水泵、第二循环水泵均为变频泵，第一循环水泵的进水口及第二循环水泵的进水口各装有一膨胀水箱。本专利技术提供的岩土冷热响应试验系统，可进行地源热泵岩土冷响应测试和热响应测试，测试设备结构紧凑、控制精度高，温度传感模块放置在地埋管内可重复利用，能测量不同深度处管内流体温度，计算不同深度岩土的换热能力，能在测量岩土初始温度的同时进行冷、热响应测试，缩短测试时间。附图说明图1是本专利技术实施例的岩土冷热响应试验系统的结构示意图。具体实施方式以下结合附图说明对本专利技术的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本专利技术，凡是采用本专利技术的相似结构及其相似变化，均应列入本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术实施例所提供的一种岩土冷热响应试验系统，其特征在于：包括数据采集装置8、恒温水浴装置2、循环水箱1、第一循环水泵31、第二循环水泵32，及两个测试井；所述两个测试井中各埋设有一地埋管，其中一个测试井中的地埋管为第一地埋管51，另一个测试井中的地埋管为第二地埋管52；所述恒温水浴装置2的出水口接到第一地埋管51的进水端管口，且恒温水浴装置2的出水口装有一用于检测其出水流量的流量传感器41，该流量传感器41为第一流量传感器；所述第一地埋管51的出水端管口接到第一循环水泵31的进水口，第一循环水泵31的出水口接到恒温水浴装置2的进水口；所述第一地埋管51的进水端管口内及出水端管口内各设有一个管口温度传感器6，第一地埋管51的各个竖管段内各设有沿竖向等距间隔布设的多个管内温度传感器7；所述循环水箱1的出水口接到第二地埋管52的进水端管口，且循环水箱1的出水口装有一用于检测其出水流量的流量传感器42，该流量传感器42为第二流量传感器；所述第二地埋管52的出水端管口接到第二循环水泵32的进水口，第二循环水泵32的出水口接到循环水箱1的进水口；所述第二地埋管52的各个竖管段内各设有沿竖向等距间隔布设的多个管内温度传感器7；两个流量传感器41、42及两个管口温度传感器6、各个管内温度传感器7，分别接到数据采集装置8的数据采集端口。本专利技术实施例中，所述数据采集装置、恒温水浴装置均为现有技术，数据采集装置用于采集各个流量传感器及各个管口温度传感器、各个管内温度传感器的检测数据，数据采集装置可以采用无纸记录仪，或具有数据采集功能的其它设备，恒温水浴装置用于提供5～70℃的恒温水，实现恒出水温度的冷响应测试和热响应测试。本专利技术实施例中，所述流量传感器为电磁流量计，所述管口温度传感器、管内温度传感器均为高精度铂电阻温度传感器，各管内温度传感器的竖向布设间距为5～10米。本专利技术实施例中，所述两个测试井的结构尺寸均一致，两个测试井之间的间距为2～5米。本专利技术实施例中，所述第一循环水泵、第二循环水泵均为变频泵，第一循环水泵31的进水口及第二循环水泵32的进水口各装有一膨胀水箱9。本专利技术实施例的使用方式如下：进行岩土热响应测试时，将恒温水浴装置调节为热响应模式，开启第一循环水泵、第二循环水泵，并利用数据采集装置采集两个流量传感器及两个管口温度传感器、各个管内温度传感器的检测数据，采集间隔时间为2分钟，并根据两个流量传感器的检测数据调节第一循环水泵及第二循环水泵的工作频率，使两者具有相同的水流量，通过调节恒温水浴装置的出水温度来控制第一地埋管的进水端管口温度（该温度可通过该管口内的管口温度传感器检测）；当第二地埋管内的各个管内温度传感器所检测到的温度值在4小时内无明显波动时，则认为第二地埋管内的各个管内温度传感器所检测到的温度值即为土壤的初始温度值，第二地埋管内位于同一深度处的各个管内温度传感器所检测到的温度的平均值即为该深度土壤的初始温度。当第一地埋管内各个管内温度传感器所检测到的温度值在4小时内无明显波动时，且第一地埋管管口的两个管口温度传感器检测到的进出口水温在4小时内无明显波动时，则认为此次热响应（或冷响应）测试达到稳定，第一地埋管内位于同一深度处的各个管内温度传感器所检测到的温度的平均值即为该深度土壤的温度平均值，则根据第一流量传感器检测到的流量值，及第一地埋管管口的两个管口温度传感器检测到的进出口水温，第一地埋管内各个深度土壤的温度平均值，可计算出第一测试井在不同深度的换热量；此过程中，第一地埋管内的循环水将热量释放到土壤中并沿着水平方向对第二测试井产生影响，这一过程中第二地埋管内各深度处的管内温度传感器监测到的温度值会出现升高现象，根据各个时刻采集到的各个流量传感器的流量检测值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩土冷热响应试验系统，其特征在于：包括数据采集装置、恒温水浴装置、循环水箱、第一循环水泵、第二循环水泵，及两个测试井；所述两个测试井中各埋设有一地埋管，其中一个测试井中的地埋管为第一地埋管，另一个测试井中的地埋管为第二地埋管；所述恒温水浴装置的出水口接到第一地埋管的进水端管口，且恒温水浴装置的出水口装有一用于检测其出水流量的流量传感器；所述第一地埋管的出水端管口接到第一循环水泵的进水口，第一循环水泵的出水口接到恒温水浴装置的进水口；所述第一地埋管的进水端管口内及出水端管口内各设有一个管口温度传感器，第一地埋管的各个竖管段内各设有沿竖向等距间隔布设的多个管内温度传感器；所述循环水箱的出水口接到第二地埋管的进水端管口，且循环水箱的出水口装有一用于检测其出水流量的流量传感器；所述第二地埋管的出水端管口接到第二循环水泵的进水口，第二循环水泵的出水口接到循环水箱的进水口；所述第二地埋管的各个竖管段内各设有沿竖向等距间隔布设的多个管内温度传感器；两个流量传感器及两个管口温度传感器、各个管内温度传感器，分别接到数据采集装置的数据采集端口。

【技术特征摘要】
1.一种岩土冷热响应试验系统，其特征在于：包括数据采集装置、恒温水浴装置、循环水箱、第一循环水泵、第二循环水泵，及两个测试井；所述两个测试井中各埋设有一地埋管，其中一个测试井中的地埋管为第一地埋管，另一个测试井中的地埋管为第二地埋管；所述恒温水浴装置的出水口接到第一地埋管的进水端管口，且恒温水浴装置的出水口装有一用于检测其出水流量的流量传感器；所述第一地埋管的出水端管口接到第一循环水泵的进水口，第一循环水泵的出水口接到恒温水浴装置的进水口；所述第一地埋管的进水端管口内及出水端管口内各设有一个管口温度传感器，第一地埋管的各个竖管段内各设有沿竖向等距间隔布设的多个管内温度传感器；所述循环水箱的出水口接到第二地埋管的进水端管口，且循环水箱的出水口装有一用于检测其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜佳军，陈煜，赵彦杰，邢立亮，赵宏恺，
申请(专利权)人：上海建科建筑节能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31