本发明专利技术公开了一种带有断电过程的土壤源热泵岩土热响应试验数据处理方法，包括：断电时，记录断电时刻以及进、出水温度；用电恢复后，试验继续进行；实时监测水温恢复时刻，继续运行，满足水温恢复时刻至最终试验停止时刻的时间加上断电时刻前已测试时间等于试验要求的总时间；去除断电时刻与水温恢复时刻之间的试验记录数据，将水温恢复时刻之后的试验记录数据拼接到断电时刻前的试验记录数据上，得到的试验数据作为有效试验数据；进行岩土热物性参数的计算。本发明专利技术解决了现有技术中存在的断电后要等待土壤温度基本恢复所需时间长以及数据处理舍弃断电前数据、断电重启后测试时间长、不能得到岩土容积比热容的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地源热栗
，涉及一种带有断电过程的土壤源热栗岩土热响应 试验数据处理方法。
技术介绍
土壤源热栗地埋管换热器通过竖直埋管使管内循环的水与管外的岩土进行热交 换。由于岩土的温度相对地表空气冬暖夏凉，因此热栗机组性能高于常规的空气源热栗，成 为积极推广的可再生能源技术。 岩土热物性参数是设计土壤源热栗系统地埋管换热器的基础数据，不准确的热物 性参数会影响系统设计的经济性和可靠性。所以岩土热物性测试理论与方法的研究是土壤 源热栗
研究的一个重点。热响应试验的概念最早是由Mogensen在1983年提出的， 其以无限长线热源理论为基础在恒定的放热量或取热量条件下，让流体在地埋管换热器中 循环流动，监测管内流体的进出口温度和流量，反算出土壤的导热系数。90年代中后期，瑞 典人EklofC.和GehlinS.基于此概念研制出现场热响应试验设备。随后，热响应试验技 术在加拿大、智利、德国等多个国家得到了广泛的应用。我国2009年颁布的设计规范，要求 在工程设计前进行岩土热响应试验，以此作为设计的基本依据。《规范》要求热响应试验用 恒定的放热量，检测埋管的进出水温度，连续运行两天以上，在埋管进出水温度达到稳定状 态时（是指在不少于12h的时间内，其温度的波动小于1°C)可停止试验，再应用无限长线 热源模型原理对试验数据进行分析计算，最终得到岩土的综合传热系数和容积比热容的试 验值。 由于岩土热响应试验过程要求连续的稳定的加热量，这样才能满足无限长线热 源模型的条件要求。美国俄克拉荷马州立大学和国际地源热栗协会规范了岩土热响应试 验，并规定当试验中途失败，应等岩土的温度恢复到接近初温方可再开始进行试验，即要重 新开始测试，要求循环流体温度（即土壤温度）与土壤初始温度的偏差应该在0.3K之内， 即土壤温度场达到基本恢复。试验和数值研究表明，当岩土综合导热系数为2. 013W/ (m?K)时，在加热功率为5000W，单U型埋管，钻孔埋深100m的条件下，运行两天停止加热 后的第10. 8天，循环水的温度才能恢复到与初始温度（土壤初始温度）相差0. 25K。 由于试验中经常会遇到事故停电而中断试验，这时埋管周边的岩土已被前段的试 验所加热，如上所述，要想基本恢复到初始温度需要很长时间，势必会影响试验的正常进 行。如果遇到此类问题，能否不考虑温度场的恢复，试验接着进行，这样的试验数据如何处 理，这是工程一线人员非常关心的问题。 在现有技术一（文献)中，热响应试验中遇到断电后，必须要等到循环流体温 度与土壤初始温度的偏差小于0. 3K才能重新开始，即土壤温度场要达到基本恢复，然后将 测试钻孔当做前面未做过试验的新钻孔重新进行热响应测试。将已经被断电前加热的土壤 温度（用埋管中的循环水的温度代表）恢复到与土壤初始温度的偏差在〇. 3K以内，所需时 间较长。这一恢复时间受断电前的加热功率和加热时间影响，两天加热后恢复时间可达10 天以上。要等土壤温度基本恢复才能重新进行试验，这一限制将会严重影响整个测试过程 所需的时间。 现有技术二（文献 )应用埋管换热基本原理，提出一种解析方法，该方法在 断电后不需要等土壤温度基本恢复即可接着进行试验。文献提出恢复时间（Recovery Time)方法，其方法根据中断时刻、中断延续时间等，确定对应某一误差的恢复时间，对应的 误差越小，恢复时间越长，使中断后的试验时间达到恢复时间的要求，由此得到岩土的导热 系数。文献对文献进行了改进，提出等效时间（EquivalentTime)的方法，应用重 启后的数据，得到岩土的导热系数。 引用文献： Closed-Loop/GeothermalHeatPumpSystems:DesignandInstallation Standards2010Edition RichardA.Beier,MarvinD.Smith.AnalyzingInterruptedIn-SituTests onVerticalBoreholes.ASHRAETransactions, 2005.Ill(1). 702-713. RichardA.Beier.EquivalentTimeforInterruptedTestsonBorehole HeatExchangers.HVAC&RRESEARCH. 2008. 14(3). 489-505. 文献、中存在的缺陷： (1)数据处理只保留断电后的试验数据，断电前的试验数据舍弃掉，这样忽略了断 电前测试数据的影响。 (2)最终只能得到岩土导热系数ks(WAm*°C))，不能得到岩土容积比热容 Pscs(J/(m3 ?°C))的试验值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：现有技术一中存在的断电后要等待土壤温度基本 恢复所需时间长以及现有技术二中数据处理舍弃断电前数据、断电重启后测试时间长、不 能得到岩土容积比热容。 本专利技术针对上述技术问题，提供一种带有断电过程的土壤源热栗岩土热响应试验 数据处理方法。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以解决： -种带有断电过程的土壤源热栗岩土热响应试验数据处理方法，包括： 第一步，测试岩土初始温度T。； 第二步，冲洗U形竖向埋管； 第三步，测试仪器与测试孔的U形竖向埋管连接，并进行必要的保温； 第四步，设定加热器的加热功率和管中循环水流量，并在试验中保持恒定； 第五步，开始运转，进行试验，连续记录U形竖向埋管进水温度、出水温度、管中水 循环流量以及加热功率； 第六步，断电时，循环水栗和加热器停止了工作，记录断电时刻以及该时刻U形竖 向埋管的进、出水温度； 第七步，用电恢复后，立即启动水栗和加热器，试验继续进行； 第八步，实时监测水温恢复时刻，之后继续运行，满足水温恢复时刻至试验停止时 刻的时间加上断电时刻前已测试时间等于试验要求的总时间； 第九步，去除断电时刻至水温恢复时刻之间的试验记录数据，将水温恢复时刻之 后的试验记录数据拼接到断电时刻前的试验记录数据上，得到的试验数据作为有效试验数 据； 第十步，将第九步得到的有效试验数据作为热响应试验的测试数据进行岩土热物 性参数的计算。 进一步的，所述第五步中，记录时间步长不大于10分钟。 进一步的，所述第八步的所述试验要求的总时间为不小于48h。【附图说明】 图1是有断电过程的试验的循环水温度的记录曲线。 图2是现有技术二中的数据处理曲线。 图3是本专利技术的方法中带有断电过程的测试数据的拼接示意。【具体实施方式】 实施例： 本专利技术的带有断电过程的土壤源热栗岩土热响应试验数据处理方法包括以下步 骤： 第一步，测试岩土初始温度T。； 第二步，冲洗U形竖向埋管； 第三步，测试仪器与测试孔的U形竖向埋管连接，并进行必要的保温； 第四步，设定加热器的加热功率和管中循环水流量，并在试验中保持恒定； 第五步，开始运转，进行试验，连续记录U形竖向埋管进水温度、出水温度、管中水 循环流量以及加热功率，记录时间步长设为1分钟； 第六步，断电时，循环水栗和加热器停止了工作，记录断电时刻以及该时刻U形竖 向埋管的进、出水温度； 第七步，用电恢复后，立即启动水栗和加热器，试验继续进行； 第八步，实时监测水温恢复时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带有断电过程的土壤源热泵岩土热响应试验数据处理方法，包括：第一步，测试岩土初始温度T0；第二步，冲洗U形竖向埋管；第三步，测试仪器与测试孔的U形竖向埋管连接，并进行必要的保温；第四步，设定加热器的加热功率和管中循环水流量，并在试验中保持恒定；第五步，开始运转，进行试验，连续记录U形竖向埋管进水温度、出水温度、管中水循环流量以及加热功率；其特征在于，还包括以下步骤：第六步，断电时，循环水泵和加热器停止了工作，记录断电时刻以及该时刻U形竖向埋管的进、出水温度；第七步，用电恢复后，立即启动水泵和加热器，试验继续进行；第八步，实时监测水温恢复时刻，之后继续运行，满足水温恢复时刻至试验停止时刻的时间加上断电时刻前已测试时间等于试验要求的总时间；第九步，去除断电时刻至水温恢复时刻之间的试验记录数据，将水温恢复时刻之后的试验记录数据拼接到断电时刻前的试验记录数据上，得到的试验数据作为有效试验数据；第十步，将第九步得到的有效试验数据作为热响应试验的测试数据进行岩土热物性参数的计算。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：官燕玲，江超，孟庆龙，张宇昊，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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