浅层地温能热、冷响应测试设备以及测试车制造技术

本发明专利技术是关于一种浅层地温能热、冷响应测试设备以及测试车。该测试设备包括：循环管路，用于输送流体介质；空气源热泵，设置在循环管路上，用于对流体介质加热或者降温；辅助加热器，设置在循环管路上，用于对流体介质加热；缓冲箱，设置在循环管路上，用于保持流体介质的温度稳定；泵，设置在循环管路上，用于输送流体介质；流量传感器，设置在循环管路上，用于检测流体介质在循环管路内的流量；温度传感器，设置在循环管路上，用于检测流体介质的温度；以及控制系统，接收上述的流量传感器和温度传感器的数据，并控制空气源热泵和泵的工作状态。使用本发明专利技术的测试设备进行测试可以按照要求建立工况设定温度，无论是冬季工况还是夏季工况，并且温度稳定，所得数据更加符合实际工程的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种浅层地温能测试设备，特别是涉及一种浅层地温能热、 冷响应测设备以及测试车。
技术介绍
国内地源热泵的应用时间不长，相关的理论研究相对滞后，尤其在土 壤换热器的换热能力方面的研究，既缺乏数据积累，也缺乏现成的测试方 法。由于地源热泵的地埋管系统属于地质专业和暖通制冷专业的交叉学科， 因此， 一直以来对其研究不够深入。 一旦地埋管换热器设计不好，很容易 造成系统工作效率下降，甚至导致地源热泵主机无法正常工作。目前，对浅层地温能热、冷响应测试的传统方法是获得岩土的热物性 参数，进而通过软件计算岩土冬、夏季工况的换热能力。获得岩土热物性 参数的方法 一种是通过当地钻孔取出的岩土样本确定钻孔周围的地质构 成，并作传热试验确定其热物性参数，或对采样岩土成分分析后，查阅相 关资料确定其热物性参数。然而，地下地质构成复杂，即使同一种岩土成 分，其热物性参数取值范围也比较大。况且不同地层地质条件下的导热系 数可相差近十倍，导致计算得到的埋管长度也相差数倍，从而使得地源热 泵系统的造价会产生相当大的偏差。另外，这种方法无法对地埋管换热系 统的回填料的热物性以及回填料与地埋管及岩土之间的传热热阻进行分 析，更无法准确确定不同运行工况(温度)下地埋管换热系统的换热情况。 因此，只有现场测试数据才能准确反映当地地质条件、施工工艺水平下的 地埋管换热量。另一种方案是，通过向岩土排热测定其热物性参数。首先 预估该换热孔的换热能力，使用电加热器向地埋管提供恒定的热流，得出地 埋管进、出水温度变化数据，然后利用传热模型计算岩土热物性参数。另 外，此方案可以直接测定岩土的吸热能力。岩土换热能力包括两方面，一方 面是岩土的吸热能力，另一方面岩土的排热能力。现有的测试设备只能测 试岩土的吸热能力，所以，得出来的结果无法全面反映岩土的换热能力。因此有必要提出 一种方案来解决地源热泵地埋管换热器换热能力评价 的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的地埋管换热器换热能力测试方法和测 试设备存在的缺陷，提供一种新的浅层地温能热、冷响应测试设备以及测 试车，所要解决的技术问题是使其准确测量地源热泵地埋管换热器换热能 力，从而更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种浅层地温能热、冷响应测试设备，其包括循环管路，用 于输送流体介质；空气源热泵，设置在循环管路上，用于对流体介质加热 或者降温；緩冲箱，设置在循环管路上，用于保持流体介质的温度稳定；泵， 设置在循环管路上，用于输送流体介质；流量传感器，设置在循环管路上， 用于检测流体介质在循环管路内的流量；温度传感器，设置在循环管路上 用于检测流体介质的温度；以及控制系统，接收上述的流量传感器和温度 传感器的数据，并控制空气源热泵和泵的工作状态。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 前述的浅层地温能热、冷响应测试设备，其还包括辅助加热器，设置 在上述的循环管路上。前述的浅层地温能热、冷响应测试设备，所述的辅助加热器为电加热器。 前述的浅层地温能热、冷响应测试设备，其中所述的循环管路包括流 体介质输出口 ，和流体介质返回口 ；在该输出口和返回口处分别设有温度 传感器。前述的浅层地温能热、冷响应测试设备，其中所述的空气源热泵包括 变频压缩机，四通换向阀、板式换热器、电子膨胀阀及风冷换热器，其中 变频压缩机、板式换热器、电子膨胀阀、风冷换热器和四通换向阀通过管线连接形成循环回路。前述的浅层地温能热、冷响应测试设备，其中所述的控制系统包括 PLC控制器；数据采集模块，连接至上述的流量传感器和温度传感器；数据 输出模块，用于输出数据；以及变频器控制模块，用于控制上述的空气源 热泵和泵；上述的各个模块都连接于PLC控制器。前述的浅层地温能热、冷响应测试设备，其中所述的控制系统还包括加热器控制模块，用于控制辅助加热器，并且该模块连接到PLC控制器。前述的浅层地温能热、冷响应测试"i殳备，其中所述的控制系统还包括 触摸屏，其连接至PLC控制器，用于实现人机交互。前述的浅层地温能热、冷响应测试设备，其中所述的循环管路上设有 多个阀门，用于控制循环管路中流体介质的流向。本专利技术提出的一种浅层地温能热、冷响应测试车，其包括有一车厢，其特 征在于在车厢中安装有前述的浅层地温能热、冷响应测试i殳备。借由上述技术方案，本专利技术至少具有下列优点本专利技术浅层地温能热、 冷响应测试设备，由于采用变频的空气源热泵，其能够提供热源和冷源，可 以根据具体测定的需要设定适合的温度，从而可以更加准确地测定岩土的 换热能力。采用本专利技术的测试设备能够根据不同工况下岩土的换热能力调 节测试设备，从而使地埋管的进、出水温度和功率稳定，使用本专利技术的测 试设备进行测试可以按照要求建立设定温度，无论是冬季工况还是夏季工 况，并且温度稳定。另外，使用本专利技术的浅层地温能热、冷响应测试车，可 以方便地对各个不同地域进行测定，满足现场测试的需要，从而更加适于 实用。综上所述，本专利技术特殊结构的浅层地温能热、冷响应测试设备以及测 试车，其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的 结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在结构上或功能上皆有较大 的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有 的同类测试设备具有增进的多项功能，从而更加适于实用，而具有产业的 广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的 技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例 并配合附图详细il明如后。冷响应测试i殳备的系统原理图。 冷响应测试i殳备的结构正面4见图。 冷响应测试i殳备的结构俯一见图。 冷响应测试设备的控制系统框图。附图说明图1是本专利技术浅层地温能热、 图2是本专利技术浅层地温能热、 图3是本专利技术浅层地温能热、 图4是本专利技术浅层地温能热、图5是本专利技术的变频空气源热泵的组成示意图。 图6是地埋管埋入岩土中的示意图。 图7是土壤初始温度测定原理图。图8是向土壤排热测试(单孑L、空气源热泵制热)、从土壤吸热测试(单 孔、空气源热泵制冷)原理图。图9是向土壤排热测试(单孔、电加热制热)原理图。图IO是向土壤排热测试(双孔、电加热和空气源热泵联合制热)原理图。图ll是系统预热原理图。图12和图13是传统测试设备(电加热)测试结果。其中，图12是进 出水温度、图13是排热量。图14和图15是本专利技术测试设备的测试结果。其中，图14是冬季测试、 图15是夏季测试。具体实施例方式以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的浅层地温能热、冷 响应测试设备其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。请参阅图1至图4所示，图l是本专利技术浅层地温能热、冷响应测试设备的 系统原理图，图2是本专利技术浅层地温能热、冷响应测试设备的结构的正面视 图，图3是本专利技术浅层地温能热、冷响应测试设备的结构俯视图，图4是本 专利技术浅层地温能热、冷响应测试设备的控制系统框图。本专利技术较佳实施例 的浅层地温能热、冷响应测试设备，其主要包括循环管路IOO,其用于输 送流体介质，在本专利技术中所述的流体介质为水，防冻液，或者水与其他有 机溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浅层地温能热、冷响应测试设备，其特征在于其包括：　循环管路，用于输送流体介质；　空气源热泵，设置在循环管路上，用于对流体介质加热或者降温；　缓冲箱，设置在循环管路上，用于保持流体介质的温度稳定；　泵，设置在循环管路上，用于输送流体介质；　流量传感器，设置在循环管路上，用于检测流体介质在循环管路内的流量；　温度传感器，设置在循环管路上用于检测流体介质的温度；以及　控制系统，接收上述的流量传感器和温度传感器的数据，并控制空气源热泵和泵的工作状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李文伟，楼洪波，尹恒，赵震，毕文明，
申请(专利权)人：北京华清荣昊新能源开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]