[发明专利]一种地下土壤热传导特性现场测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种热传导特性现场测试装置，特别是涉及一种地下土壤热传导特性现场测试装置。

背景技术

土壤源热泵是利用地表浅层热能的系统，地下耦合换热器是土壤源热泵系统的关键部件。它的热交换性能决定热泵系统的初投资和运行能源效率。地下耦合换热器由土壤结构、钻孔和U型换热管组成。一般地，U型换热管和钻孔内的灌浆材料的热阻(热特性参数)，在安装前通过材料特性测试和预制样品测试，可以获得。土壤结构的热特性随地理位置、深度、地下结构特性不同而不同；钻孔方式也对地下土壤结构的特性有较大的影响。所以，难以确定安装后土壤源热泵系统的地下耦合换热器的换热性能。

在进行土壤源热泵系统设计和安装之前，工程设计技术人员必须知道地下耦合换热器的换热性能，特别是地下土壤结构的热传导性能。一般是在现场预钻和安装一个地下耦合换热器U型管进行现场实地测试，目前的地下土壤热传导特性测试装置仅限于实验室固定使用，系统庞大，不便于携带。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构整凑、轻便，便于携带和现场安装测试地下土壤热传导特性(导热系数)的地下土壤热传导特性现场测试装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供的地下土壤热传导特性现场测试装置，在箱体内集装有由排气阀、流量传感变送器、至少一只电加热管和循环水泵、能与水箱连接的三通阀串联组成的管路，该管路两端为能与U型地下换热器一端相接且设有第一温度传感器的进口管和能与U型地下换热器另一端相接具设有第二温度传感器的出口管。

所述的流量传感变送器为涡轮或电磁流量传感变送器。

所述的第一温度传感器和第二温度传感器为热敏电阻、铜(铂)电阻或热电偶温度传感器。

所述装置在测得实验数据后，需用专用的简化的等效管地下耦合传热模型对土壤热传导特性进行数据处理和参数估计。

采用上述技术方案的地下土壤热传导特性现场测试装置，是在土壤源热泵系统设计之前，让技术人员在将要安装土壤源热泵系统的位置对地下土壤结构导热系数进行现场测试的装置。本装置的特点：1、结构整凑、轻便，便于携带和现场安装测试；2、简化的等效管地下耦合传热模型；3、与等效管地下耦合传热型结合，实现地层土壤结构的热传导系数估计计算；4、适用于热泵工程实施前的现场调查测试和工程完工后的现场验收测试；5、三个电加热器可实现阶梯加热控制，适用于不同钻孔深度的U型换热器。

综上所述，本发明是一种结构整凑、轻便，便于携带和现场安装测试地下土壤热传导特性的地下土壤热传导特性现场测试装置。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1是本发明结构示意图；

图2是土壤结构热传导系数估计流程图。

具体实施方式

参见图1，在箱体1内集装有由排气阀11、流量传感变送器2、三只电加热管3和循环水泵10通过外加保温的DN25铜管串联组成的管路，该管路两端分别连接有第一三通阀9和第二三通阀4，第一三通阀9一个接口连接水箱，另一接口连接有与U型地下换热器相接的进口管7，进口管7上设有第一温度传感器8，第二三通阀4一个接口连接水箱，另一接口连接有与U型地下换热器相接的出口管6，出口管6上设有第二温度传感器5。所有阀门和管路均保温。

流量传感变送器2采用涡轮或电磁流量传感变送器，输出信号可以为脉冲信号、标准电流或电压信号。第一温度传感器8和第二温度传感器5温度传感器可采用热敏电阻、铜(铂)电阻或热电偶温度传感器。每个电加热器3与一个控制开关串联连接，其功率为400-500W。三个电加热器3的电路并联连接，然后接入一个功率变送器，再连接到外部电网或现场发电机。控制开关根据U型换热器的钻孔深度(5-8W/m)手动控制电加热器3的通电个数。功率变送器测量电加热器输出到U型换热器的电功率，其输出信号为标准电流或电压信号。现场测试时，温度传感器、流量变送传感器和功率变送器的信号输出线与数据记录仪或计算机数据采集系统相连接。