本实用新型专利技术公开了一种恒热流法测试地下土壤热物性的装置，包括水箱，所述水箱上端连接有回水管，所述水箱下端连接有供水管，所述回水管和供水管之间连接有地埋管换热器，所述回水管上依次设置有流量调节阀、流量传感器和第一温度传感器，所述供水管上依次设置有第二温度传感器和水泵，所述流量传感器、第一温度传感器和第二温度传感器共同连接至热量积算仪，所述热量积算仪连接有计算机；所述水箱内设置有一端插入水箱内部的至少一组电加热器，所述电加热器另一端连接有热流控制器。本实用新型专利技术结构简单，测试过程简单且测试结果准确，并解决了地下200米之内的土壤热物性的测试问题。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及地源热栗装置，特别涉及一种基于恒热流法的地下土壤传热的测试装置。
技术介绍
土壤热物性的测试对地源热栗系统初投资及运行稳定性都有着重要影响，在地源热栗设计过程中需要了解地下土壤热物性以及确定其换热能力。土壤热物性测试有两种方法，一是恒热流法，二是恒温法。恒热流法是向地下埋管换热器输入恒定的热量，得到地下温度的热响应，通过温度的变化规律，计算确定土壤的热物性。恒温法是流体以一定的温度经过埋管换热器，经过一定时间后，测试埋管换热器的换热量，从而确定每米钻孔所能承担的负荷。两种方法虽然都能确定埋管换热器的换热量，但是恒热流法最终的试验数据是地埋管换热孔进出水温度随时间变化的一组数据，利用线源解析法可逆推得到岩土体的导热系数。而恒温法确定的是在恒定温度下埋管换热器的最终换热量。只是在设定进口温度和流量的情况下得到的实验数据，不具有通用性。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种准确的、可以自动记录数据，并可自动控制供热的土壤热物性测试装置。为了解决上述技术问题，本技术提供一种恒热流法测试地下土壤热物性的装置，包括水箱，所述水箱上端连接有回水管，所述水箱下端连接有供水管，所述回水管和供水管之间连接有地埋管换热器，所述回水管上依次设置有流量调节阀、流量传感器和第一温度传感器，所述供水管上依次设置有第二温度传感器和水栗，所述流量传感器、第一温度传感器和第二温度传感器共同连接至热量积算仪，所述热量积算仪连接有计算机；所述水箱内设置有一端插入水箱内部的至少一组电加热器，所述电加热器另一端连接有热流控制器。所述热流控制器包括通过控制线与电加热器相连接的电源接线端子，所述电源接线端子另一端连接有供电电源，所述控制线中部连接有控制模块。所述电加热器设置为三组，即第一电加热器、第二电加热器和第三电加热器，所述第一电加热器、第二电加热器和第三加热器的加热功率之和大于设定功率的30%，其中，所述第一电加热器的加热功率是设定功率的70%，所述第二电加热器的加热功率是设定功率的30%，所述第三电加热器的加热功率是设定功率的30%。所述水箱为开口方式构成，所述水箱内的水位设置为高于水栗的入口端。所述水栗为可手动调节流量的水栗或变频水栗的其中一种构成。所述第一温度传感器和第二温度传感器均为PtlOO铠装铂电阻或PtlOOO铠装铂电阻的其中一种构成。所述热量积算仪设置有液晶显示屏和通讯传输装置。本技术的有益效果是:1、本技术装置能够对地下200米之内的埋管换热器换热情况进行测试，并据此计算土壤在此区间的导热系数；2、采用本技术装置对土壤热物性进行测试，测试过程简单且测试结果准确；3、本技术通过热量积算仪测试的供热量来自动控制电加热器的运行，并自动记录供回水温度、流量和热功率，可准确地了解地下土壤换热情况；4、本技术装置使用时间可以达10年以上。【附图说明】图1:本技术结构示意图；图2:本技术热流控制器结构示意图；图3:本技术水箱结构示意图。附图标注:1、水箱；2、回水管；3、供水管；4、地埋管换热器；5、流量调节阀；6、流量传感器；7、第一温度传感器；8、第二温度传感器；9、水栗；10、热量积算仪；11、计算机，12、第一电加热器；13、第二电加热器；14、第三电加热器；15、热流控制器；16、电源接线端子；17、控制线；18、供电电源；19、控制模块；20、截止阀；21、放气管；22、泄水管。【具体实施方式】下面结合附图对本技术作进一步的描述。如附图1-3所示，一种恒热流法测试地下土壤热物性的装置，包括水箱1，所述水箱1上端连接有回水管2，所述水箱1下端连接有供水管3，所述回水管2和供水管3之间连接有地埋管换热器4，所述回水管2上依次设置有流量调节阀5、流量传感器6和第一温度传感器7，所述供水管3上依次设置有第二温度传感器8和水栗9，所述流量传感器6、第一温度传感器7和第二温度传感器8共同连接至热量积算仪10，所述热量积算仪10连接有计算机11 ;所述水箱1内设置有一端插入水箱1内部的至少一组电加热器，所述电加热器设置为三组，即第一电加热器12、第二电加热器13和第三电加热器14，所述第一电加热器12、第二电加热器13和第三电加热器14的加热功率之和大于设定功率的30%，其中，所述第一电加热器12的加热功率是设定功率的70%，所述第二电加热器13的加热功率是设定功率的30%，所述第三电加热器14的加热功率是设定功率的30%;所述电加热器另一端连接有热流控制器15，所述热流控制器15包括通过控制线17与电加热器相连接的电源接线端子16，所述电源接线端子16另一端连接有供电电源18，所述控制线17中部连接有控制模块19，所述热流控制器15通过采集热量积算仪10的热功率信号，与设定热功率进行比较，以保证投入运行的电加热的加热功率大于设定供热功率，当热量积算仪10返回的实际供热功率大于设定热功率时，根据差值的多少，所述热流控制器15自动控制电加热器的启闭数量和时间。其中，所述水箱1顶部设置有放气管21，所述水箱1底部设置有泄水管22，所述回水管2、供水管3和泄水管22上均设置有截止阀20 ;所述水箱1兼做电加热器容器、定压、补水功能，将所述水箱1 一侧开孔，供电加热器插入其内部，并将开孔采取密封措施；所述水箱1采用开口方式，以便随时观看水位，并向内加水，使其内部水位始终高于水栗9的入口端。所述水栗9为可手动调节流量的水栗9或变频水栗的其中一种构成，水栗扬程根据埋管换热器的估算阻力进行配置，一般不小于30m水柱；流量根据需要配置，配置流量一般不大于地埋管要求流量的200%。所述第一温度传感器7和第二温度传感器8根据热量积算仪10的要求，均为PtlOO铠装铂电阻或PtlOOO铠装铂电阻的其中一种构成；所述第一温度传感器7和第二温度传感器8分别插入回水管2和供水管3内，以测试供水温度和回水温度。所述流量传感器6主要用于测试通过埋管换热器的流量，其测试精度要求 ±1.5%。所述热量积算仪10设置有液晶显示屏，所述热量积算仪10将温度传感器和流量传感器6的采集信号进行计算，每隔10秒钟积算一次，实时显示热功率，并可累计总热量，并在所述液晶显示屏上显示出来。同时，所述热量积算仪10还设置有通讯传输设备，可将计算得到的热功率传送到计算机11上显示并储存。所述计算机11上设置有自编控制程序，采集并记录温度、流量、电加热功率等，并根据加热功率与设定功率进行比较。所述计算机11通过所述热流控制器15控制电加热系统的运行，若实际热功率大于设定热功率，则首先关闭电加热器的电源；若加热功率仍高于设定功率，继续关闭电加热器；若实际热功率低于设定热功率，则依次开启电加热器、电加热器的电源，直到满足加热功率要求。【主权项】1.一种恒热流法测试地下土壤热物性的装置，包括水箱，所述水箱上端连接有回水管，所述水箱下端连接有供水管，所述回水管和供水管之间连接有地埋管换热器，所述回水管上依次设置有流量调节阀、流量传感器和第一温度传感器，所述供水管上依次设置有第二温度传感器和水栗，其特征在于，所述流量传感器、第一温度传感器和第二温度传感器共同连接至热量积算仪，所述热量积算仪连接有计算机本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种恒热流法测试地下土壤热物性的装置，包括水箱，所述水箱上端连接有回水管，所述水箱下端连接有供水管，所述回水管和供水管之间连接有地埋管换热器，所述回水管上依次设置有流量调节阀、流量传感器和第一温度传感器，所述供水管上依次设置有第二温度传感器和水泵，其特征在于，所述流量传感器、第一温度传感器和第二温度传感器共同连接至热量积算仪，所述热量积算仪连接有计算机；所述水箱内设置有一端插入水箱内部的至少一组电加热器，所述电加热器另一端连接有热流控制器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周志华，袁建娟，娄承芝，邓娜，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12
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