巖土冷熱響應試驗系統技術方案

一種巖土冷熱響應試驗系統，涉及地源熱泵技術領域，所解決的是縮短測試時間及計算巖土換熱能力的技術問題。該系統包括數據采集裝置、恒溫水浴裝置、循環水箱、第一循環水泵、第二循環水泵，及兩個測試井；兩個測試井中各埋設有一地埋管，其中一個地埋管為第一地埋管，另一個地埋管為第二地埋管；所述恒溫水浴裝置的出水口經第一地埋管、第一循環水泵接到恒溫水浴裝置的進水口；所述第一地埋管的兩端管口內各設有一個管口溫度傳感器，兩根地埋管的各個豎管段內各設有多個管內溫度傳感器；所述循環水箱的出水口經第二地埋管、第二循環水泵接到循環水箱的進水口。本實用新型專利技術提供的系統，適用于巖土冷、熱響應測試。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
巖土冷熱響應試驗系統
本技術涉及地源熱泵技術，特別是涉及一種巖土冷熱響應試驗系統的技術。
技術介紹
地源熱泵系統利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，通過輸入少量高品位能源，即可實現能量從低溫熱源向高溫熱源的轉移，具有運行穩定，節能環保，維護費用低等一系列優點，在能源日趨緊張的現今社會得到了越來越多的應用，對于土壤源熱泵系統設計的核心依據為巖土的換熱能力。大量的工程實踐證明，不同地區的巖土換熱能力會有很大的差別，因此，設計前期進行巖土熱物性測試具有至關重要的作用。傳統的地源熱泵巖土熱物性測試系統中存在著以下問題:1)傳統的地源熱泵巖土熱物性測試系統一般采用電加熱裝置或者熱泵機組來做系統制熱、制冷模塊，前者只能進行熱響應測試，后者雖然能進行冷、熱響應測試，但具有體積大、系統復雜等問題；2)傳統的地源熱泵巖土熱物性測試系統一般針對單個測試井，開始測試后需在不開啟制熱、制冷模塊的前提下運行系統以測得巖土的初始溫度，而后開啟制熱、制冷模塊進行測試，當系統穩定后通過采集到的流量及進、出口水溫值計算出該測試井每米的平均換熱量，相對測試時間較長，且無法對不同巖土層的換熱能力以及相鄰測試井之間的影響進行分析。
技術實現思路
針對上述現有技術中存在的缺陷，本技術所要解決的技術問題是提供一種能實現巖土冷、熱響應測試，且測試時間短，能計算不同深度巖土換熱能力的巖土冷熱響應試驗系統。為了解決上述技術問題，本技術所提供的一種巖土冷熱響應試驗系統，其特征在于:包括數據采集裝置、恒溫水浴裝置、循環水箱、第一循環水泵、第二循環水泵，及兩個測試井；所述兩個測試井中各埋設有一地埋管，其中一個測試井中的地埋管為第一地埋管，另一個測試井中的地埋管為第二地埋管；所述恒溫水浴裝置的出水口接到第一地埋管的進水端管口，且恒溫水浴裝置的出水口裝有一用于檢測其出水流量的流量傳感器；所述第一地埋管的出水端管口接到第一循環水泵的進水口，第一循環水泵的出水口接到恒溫水浴裝置的進水口；所述第一地埋管的進水端管口內及出水端管口內各設有一個管口溫度傳感器，第一地埋管的各個豎管段內各設有沿豎向等距間隔布設的多個管內溫度傳感器；所述循環水箱的出水口接到第二地埋管的進水端管口，且循環水箱的出水口裝有一用于檢測其出水流量的流量傳感器；所述第二地埋管的出水端管口接到第二循環水泵的進水口，第二循環水泵的出水口接到循環水箱的進水口；所述第二地埋管的各個豎管段內各設有沿豎向等距間隔布設的多個管內溫度傳感器；兩個流量傳感器及兩個管口溫度傳感器、各個管內溫度傳感器，分別接到數據采集裝置的數據采集端口。進一步的，各管內溫度傳感器的豎向布設間距為5?10米。進一步的，所述兩個測試井的結構尺寸均一致，兩個測試井之間的間距為2?5米。進一步的，所述第一循環水泵、第二循環水泵均為變頻泵，第一循環水泵的進水口及第二循環水泵的進水口各裝有一膨脹水箱。本技術提供的巖土冷熱響應試驗系統，可進行地源熱泵巖土冷響應測試和熱響應測試，測試設備結構緊湊、控制精度高，溫度傳感模塊放置在地埋管內可重復利用，能測量不同深度處管內流體溫度，計算不同深度巖土的換熱能力，能在測量巖土初始溫度的同時進行冷、熱響應測試，縮短測試時間。【附圖說明】圖1是本技術實施例的巖土冷熱響應試驗系統的結構示意圖。【具體實施方式】以下結合【附圖說明】對本技術的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本技術，凡是采用本技術的相似結構及其相似變化，均應列入本技術的保護范圍。如圖1所示，本技術實施例所提供的一種巖土冷熱響應試驗系統，其特征在于:包括數據采集裝置8、恒溫水浴裝置2、循環水箱1、第一循環水泵31、第二循環水泵32，及兩個測試井；所述兩個測試井中各埋設有一地埋管，其中一個測試井中的地埋管為第一地埋管51，另一個測試井中的地埋管為第二地埋管52 ；所述恒溫水浴裝置2的出水口接到第一地埋管51的進水端管口，且恒溫水浴裝置2的出水口裝有一用于檢測其出水流量的流量傳感器41，該流量傳感器41為第一流量傳感器；所述第一地埋管51的出水端管口接到第一循環水泵31的進水口，第一循環水泵31的出水口接到恒溫水浴裝置2的進水口 ；所述第一地埋管51的進水端管口內及出水端管口內各設有一個管口溫度傳感器6，第一地埋管51的各個豎管段內各設有沿豎向等距間隔布設的多個管內溫度傳感器7 ；所述循環水箱I的出水口接到第二地埋管52的進水端管口，且循環水箱I的出水口裝有一用于檢測其出水流量的流量傳感器42，該流量傳感器42為第二流量傳感器；所述第二地埋管52的出水端管口接到第二循環水泵32的進水口，第二循環水泵32的出水口接到循環水箱I的進水口 ；所述第二地埋管52的各個豎管段內各設有沿豎向等距間隔布設的多個管內溫度傳感器7 ；兩個流量傳感器41、42及兩個管口溫度傳感器6、各個管內溫度傳感器7，分別接到數據采集裝置8的數據采集端口。本技術實施例中，所述數據采集裝置、恒溫水浴裝置均為現有技術，數據采集裝置用于采集各個流量傳感器及各個管口溫度傳感器、各個管內溫度傳感器的檢測數據，數據采集裝置可以采用無紙記錄儀，或具有數據采集功能的其它設備，恒溫水浴裝置用于提供5?70°C的恒溫水，實現恒出水溫度的冷響應測試和熱響應測試。本技術實施例中，所述流量傳感器為電磁流量計，所述管口溫度傳感器、管內溫度傳感器均為高精度鉬電阻溫度傳感器，各管內溫度傳感器的豎向布設間距為5?10米。本技術實施例中，所述兩個測試井的結構尺寸均一致，兩個測試井之間的間距為2?5米。本技術實施例中，所述第一循環水泵、第二循環水泵均為變頻泵，第一循環水泵31的進水口及第二循環水泵32的進水口各裝有一膨脹水箱9。本技術實施例的使用方式如下:進行巖土熱響應測試時，將恒溫水浴裝置調節為熱響應模式，開啟第一循環水泵、第二循環水泵，并利用數據采集裝置采集兩個流量傳感器及兩個管口溫度傳感器、各個管內溫度傳感器的檢測數據，采集間隔時間為2分鐘，并根據兩個流量傳感器的檢測數據調節第一循環水泵及第二循環水泵的工作頻率，使兩者具有相同的水流量，通過調節恒溫水浴裝置的出水溫度來控制第一地埋管的進水端管口溫度(該溫度可通過該管口內的管口溫度傳感器檢測);當第二地埋管內的各個管內溫度傳感器所檢測到的溫度值在4小時內無明顯波動時，則認為第二地埋管內的各個管內溫度傳感器所檢測到的溫度值即為土壤的初始溫度值，第二地埋管內位于同一深度處的各個管內溫度傳感器所檢測到的溫度的平均值即為該深度土壤的初始溫度。當第一地埋管內各個管內溫度傳感器所檢測到的溫度值在4小時內無明顯波動時，且第一地埋管管口的兩個管口溫度傳感器檢測到的進出口水溫在4小時內無明顯波動時，則認為此次熱響應(或冷響應)測試達到穩定，第一地埋管內位于同一深度處的各個管內溫度傳感器所檢測到的溫度的平均值即為該深度土壤的溫度平均值，則根據第一流量傳感器檢測到的流量值，及第一地埋管管口的兩個管口溫度傳感器檢測到的進出口水溫，第一地埋管內各個深度土壤的溫度平均值，可計算出第一測試井在不同深度的換熱量；此過程中，第一地埋管內的循環水將熱量釋放到土壤中并沿著水平方向對第二測試井產生影響，這一過程中第二地埋管內各深本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種巖土冷熱響應試驗系統，其特征在于：包括數據采集裝置、恒溫水浴裝置、循環水箱、第一循環水泵、第二循環水泵，及兩個測試井；所述兩個測試井中各埋設有一地埋管，其中一個測試井中的地埋管為第一地埋管，另一個測試井中的地埋管為第二地埋管；所述恒溫水浴裝置的出水口接到第一地埋管的進水端管口，且恒溫水浴裝置的出水口裝有一用于檢測其出水流量的流量傳感器；所述第一地埋管的出水端管口接到第一循環水泵的進水口，第一循環水泵的出水口接到恒溫水浴裝置的進水口；所述第一地埋管的進水端管口內及出水端管口內各設有一個管口溫度傳感器，第一地埋管的各個豎管段內各設有沿豎向等距間隔布設的多個管內溫度傳感器；所述循環水箱的出水口接到第二地埋管的進水端管口，且循環水箱的出水口裝有一用于檢測其出水流量的流量傳感器；所述第二地埋管的出水端管口接到第二循環水泵的進水口，第二循環水泵的出水口接到循環水箱的進水口；所述第二地埋管的各個豎管段內各設有沿豎向等距間隔布設的多個管內溫度傳感器；兩個流量傳感器及兩個管口溫度傳感器、各個管內溫度傳感器，分別接到數據采集裝置的數據采集端口。

【技術特征摘要】
1.一種巖土冷熱響應試驗系統，其特征在于:包括數據采集裝置、恒溫水浴裝置、循環水箱、第一循環水泵、第二循環水泵，及兩個測試井； 所述兩個測試井中各埋設有一地埋管，其中一個測試井中的地埋管為第一地埋管，另一個測試井中的地埋管為第二地埋管； 所述恒溫水浴裝置的出水口接到第一地埋管的進水端管口，且恒溫水浴裝置的出水口裝有一用于檢測其出水流量的流量傳感器； 所述第一地埋管的出水端管口接到第一循環水泵的進水口，第一循環水泵的出水口接到恒溫水浴裝置的進水口； 所述第一地埋管的進水端管口內及出水端管口內各設有一個管口溫度傳感器，第一地埋管的各個豎管段內各設有沿豎向等距間隔布設的多個管內溫度傳感器； 所述循環水箱的出水口接到第二地埋管的進水端管口，且循環水箱的出水口裝有一用于檢...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜佳軍，陳煜，趙彥杰，邢立亮，趙宏愷，
申請(專利權)人：上海建科建筑節能技術股份有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31