本实用新型专利技术公开了属于土壤源热泵地埋管换热性能的测试技术领域的一种土壤源热泵地埋管换热量及土壤热物性测试装置。其包括循环管路系统和测试系统；循环管路系统包括保温水箱、水箱出口管路及水箱入口管路，水箱出口管路和水箱入口管路分别与待测的地埋管连接，水箱出口管路和水箱入口管路上均设置阀门，水箱入口管路上设有循环水泵；电磁流量计、压力传感器、温度传感器和温度传感器组构成测试系统。本实用新型专利技术保证了工程实际测试过程中保温水箱出水温度的稳定性和土壤温度测试的合理性，可真实模拟土壤源热泵系统向土壤取热和放热两种运行模式下地埋管的换热能力，测量及计算结果准确且精度高，为土壤源热泵的设计提供准确可靠的基础数据。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术属于土壤源热泵地埋管换热性能的测试
，特别涉及一种土壤源热泵地埋管换热量及土壤热物性测试装置。
技术介绍
土壤源热泵是一种以地表浅层地热资源为冷源或热源的既可供热又可制冷的高效节能的空调系统。由于土壤温度全年相对稳定，同传统空调系统相比，土壤源热泵运行效率要高40%左右，而且运行更加可靠 和稳定。近年来，土壤源热泵在我国广泛应用。土壤源热泵通过地埋管实现中间介质与土壤之间的热量交换。因此，地埋管的换热性能对土壤源热泵的性能及其合理实施起着决定性影响。地埋管的换热性能与各个工程所在地的地下岩土热物性有关，所以，在施工现场对地埋管的换热性能进行实地测试是保证土壤源热泵合理设计及正常运行的关键。在现有的土壤源热泵地埋管换热量及土壤热物性测试技术中，存在以下间题I. 土壤温度取值不准确。在计算土壤的平均散热的传热系数时，土壤温度的取值为土壤原始温度(即测试前的土壤温度)，而中间介质通过地埋管与土壤换热后，土壤温度是有所变化的，实际土壤温度与原始温度不同。另外，在垂直地面方向上，地下土壤存在温度分层，只通过一个温度传感器获得土壤温度，并将其作为土壤原始温度的方法精确度并不闻。2.水箱内水温不均匀。如专利《地源热泵地下换热器的换热量测试仪》(中华人民共和国，专利号200810069919. 0，公开号CN 101299000A)提出的测试仪结构简单、操作方便，内置加热器和制冷器的水箱作为测试仪的冷、热源，尽管测试时，水箱温度有设定值，但由于水箱存在温度分层现象，水箱的出水温度经常变化，引起测试工况不稳定，进而导致测试结果误差大。3.测试装置水流量不可变。地埋管的换热性能与管内水流量有关，不同的土壤源热泵工程有着不同的地埋管设计水流量，如果测试装置水流量不可变的话，大大降低了测试装置的工程适用性。可见，开发一种既简便又准确的地埋管换热量及土壤热物性测试装置对土壤源热泵技术的推广和科学应用至关重要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的是提供一种土壤源热泵地埋管换热量及土壤热物性测试装置。该测试装置具有结构简单、操作方便、运行工况可调节、适用性广、测试准确度高等特点，可为土壤源热泵系统的设计和施工提供可靠的依据。本技术解决技术问题的技术方案如下一种土壤源热泵地埋管换热量及土壤热物性测试装置，其特征在于该装置包括循环管路系统和测试系统；所述循环管路系统包括保温水箱、水箱出口管路及水箱入口管路，水箱出口管路和水箱入口管路分别与待测的地埋管连接，水箱出口管路和水箱入口管路上均设置阀门，水箱入口管路上设有循环水泵；在所述水箱出口管路上设置电磁流量计，在所述水箱出口管路和水箱入口管路上均设置压力传感器和温度传感器，所述电磁流量计、所述压力传感器和所述温度传感器分别通过引线与数据测量记录装置相连，在所述地埋管一侧的外壁上设有温度传感器组，该温度传感器组中的各温度传感器按地埋管埋深等分后垂直设置；所述温度传感器组的引线放置在套管内，引线一端与数据测量记录装置相连，另一端穿过套管与温度传感器组中的各温度传感器连接；所述电磁流量计、所述压力传感器、所述温度传感器和所述温度传感器组构成所述的测试系统。所述套管靠近并平行地埋管埋地设置。所述温度传感器组通过管卡固定在地埋管的外壁上。所述温度传感器组可以包括3-4个温度传感器，温度传感器组中传感器个数可增加以提闻测试精度。所述循环水泵为变频泵时，可以实现变流量测试。所述保温水箱内设置电加热器和温度控制器，所述电加热器和温度控制器连接，所述电加热器的加热功率可调，所述温度控制器为电子式温度控制器；所述保温水箱底部设置换热盘管，所述换热盘管与制冷装置相连，所述保温水箱内设置搅拌器。所述保温水箱为有顶盖的长方体或圆筒形容器；所述保温水箱放置在支架上。所述保温水箱底部设置排水管，顶盖上设置放气阀和补水管。所述保温水箱的侧面设置溢流管和液位计。使用该测试装置进行测试的具体步骤如下I.测试前的准备工作。将地埋管和内设引线的套管放入按设计要求钻好孔的地层中，同时，将温度传感器组中的各温度传感器按等距离间隔用管卡固定在地埋管一侧外壁，从套管甩出的引线一端与各温度传感器连接，引线另一端与数据测量记录装置连接，钻孔回填后，利用接头将测试装置出口和入口分别与地埋管两端相连，形成测试装置的循环管路系统。关闭靠近水箱的阀门和排水管上的阀门，打开补水管上的阀门，将自来水管与补水管连接给保温水箱注水，当水箱的溢水管有水流出时，开启靠近水箱的阀门并开启循环水泵，使循环管路充满水，管路中的气体通过放气阀排出，关闭补水管上的阀门，关闭循环水泵。为了减少钻孔及地埋管注水对地温的扰动，提高测量结果的准确度，整个测试装置须再静置1-2天，以利于地温恢复到初始状态。2.测试工作。在模拟夏季工况地埋管向土壤散热时，开启温度控制器，设定水箱内的水温，温度控制器控制电加热器的工作，当水箱内水温达到设定值后，开启循环水泵，并设定循环水泵的水流量，开始测试。当测试装置进、出口水温稳定后，数据测量记录装置每隔一小时，记录一次测试装置的进、出口水温，进、出口水压，水流量，土壤的各层温度，连续记录24小时后，结束散热测试。在模拟冬季工况地埋管向土壤取热时，开启温度控制器和制冷装置，设定水箱内的水温，温度控制器控制电加热器的工作，当水箱内水温达到设定值后，开启循环水泵，并设定循环水泵的水流量，开始测试。当测试装置进、出口水温稳定后，数据测量记录装置每隔一小时，记录一次测试装置的进、出口水温，进、出口水压，水流量，土壤的各层温度，连续记录24小时后，结束取热测试。3.地埋管换热量及土壤热物性的确定。根据测试记录的试验数据，利用计算机内编制的程序，计算得到地埋管换热量及土壤的换热系数。所采用计算公式如下地埋管换热量QQ=p XVXCpX At式中，Q-地埋管换热量，kff ；P -水的密度，kg/m3 ;V-水的体积流量，m3/s ；Cp-水的定压比热，kj/ (kg · °C )；At-测试装置的出、进口水温温差，°C。每米地埋管的平均换热量qq = Q/l式中，q_每米长度地埋管的换热量，kff/m ；I-地埋管埋深，m。被测土壤的传热系数KX JX-ttp\式中，K-被测土壤传热系数，kff/ (m2 · 0C )；d-地埋管内径，m;tsp-地埋管内的平均水温，°C ;ttp-土壤的平均温度，°C。 N ( ny、_6] = V^kiInj tp ~ Nη-设置在地埋管一侧外壁上温度传感器的个数；N-试验测量数据的组数，本技术在测试工况稳定后，每隔I小时记录一次试验数据，连续记录24小时,故N = 24 ；ti, j-第i组第j个温度传感器对应的土壤温度，V本技术具有以下积极效果和技术特征I.测量准确度高。采用的电子式温度控制器，通过温度控制器控制电加热器的输出热量，保证保温水箱内的水温维持在设定值；搅拌器的设置增加了水箱内水的扰动，降低了水箱内水温分布的不均匀性，提高了测试时水箱出口水温的稳定性；地埋管外壁等间隔设置了一组温度传感器，各测试时刻的土壤温度取该组温度传感器读数的算术平均值，同时，计算被测土壤的传热系数时，取各测试时刻的土壤温度的算术平均值作为土壤平均温度，确保测试数据的准确性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种土壤源热泵地埋管换热量及土壤热物性测试装置，其特征在于该装置包括循环管路系统和测试系统； 所述循环管路系统包括保温水箱(I)、水箱出口管路及水箱入口管路，水箱出口管路和水箱入口管路分别与待测的地埋管(20)连接，水箱出口管路和水箱入口管路上均设置阀门，水箱入口管路上设有循环水泵(25)； 在所述水箱出口管路上设置电磁流量计(15)，在所述水箱出口管路和水箱入口管路上均设置压力传感器和温度传感器，所述电磁流量计(15)、所述压力传感器和所述温度传感器分别通过引线与数据测量记录装置(30)相连，在所述地埋管(20) —侧的外壁上设有温度传感器组(27)，该温度传感器组(27)中的各温度传感器按地埋管埋深等分后垂直设置；所述温度传感器组(27)的引线(29)放置在套管(28)内，引线(29) —端与数据测量记录装置(30)相连，另一端穿过套管(28)与温度传感器组(27)中的各温度传感器连接；所述电磁流量计(15)、所述压力传感器、所述温度传感器和所述温度传感器组(27)构成所述的测试系统。2.根据权利要求I所述的测试装置，其特征在于所述套管(28)靠近并平行地埋管(20)埋地设置。3.根据权利要求I所述的测试装置，其特征在于所述温度传感器组(27)通过管卡...
【专利技术属性】
技术研发人员：时国华，杨先亮，张伟，浦培林，赵桂章，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：实用新型
国别省市：
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