[发明专利]地源热泵的地层原位热物性及地埋管换热量测试仪和测试方法

说明书

技术领域

本发明属于暖通空调新技术地源热泵地埋管系统的测试技术领域，特别涉及地下换热器周围地层的原位热物性及地埋管换热量的测试仪和现场测试方法。

背景技术

随着地源热泵技术在我国的推广应用，大量地源热泵工程有成功有失败，究其原因主要是地源热泵的设计环节出现了较大的偏差。

目前地源热泵的设计主要是依赖国外的经验，而没有根据国内实际的地质条件、水文条件和地温分布条件来进行合理的设计。

实验室的地层热物性测试在取样、运输、测试等一系列过程中无可避免的破坏了地层的原位特性，不能真实地反映钻孔周围地层的综合热物性参数，因而2005年11月发布的《地源热泵系统工程技术规范》（2009年版）规定了当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积在5000m²以上，或实施了地层热响应试验的项目，应利用地层热响应试验结果进行地埋管换热器的设计。

目前国内有不少科研单位或学校研制了地层热响应测试仪，但是现有的设备存在着以下不足：不能同时模拟换热量和热导率测试两种模式；因为配置了水箱，极大地增加了系统的体积，运输不便；系统运行还没有完全实现自动化。

发明内容

本发明的目的是针对现有地源热泵现场热响应测试装置的不足之处，提供了一种地源热泵的地层原位热物性及地埋管换热量测试仪和测试方法，该测试仪具有结构紧凑、操作方便、成本低、测量准确等特点。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种地源热泵的地层原位热物性及地埋管换热量测试仪，其特征在于该装置包括管路循环系统、测试系统和监控系统。

其中管路循环系统由流量传感器1、循环水泵2、电加热器3、膨胀罐4、排气阀7、特制接头14、U型地埋管15、三通阀8和补水阀9所构成，流量传感器1一侧通过管道与测试仪入口A端连接，该段管道上接有三通阀8，测试仪补水口C端接在三通阀8下端管道上，在测试仪补水口C端管道上接有补水阀9，流量传感器1的另一侧通过管道和循环水泵2相接，循环水泵2上部通过管道与电加热器3下部连接，电加热器3上部通过管道与膨胀罐4相连，电加热器3的一侧通过管道与测试仪出口B端连接，该处管道上接有排气阀7，测试仪入口A端通过特制接头14与U型地埋管15的出口连接，测试仪出口B端通过特制接头14与U型地埋管15的入口连接；

测试系统由流量传感器1、温度传感器5、压力传感器6、功率传感器13所构成，流量传感器1一端接在测试仪入口A端管道上，另一端和监控系统12相连，在流量传感器1和测试仪入口A端相连接的管道上及电加热器3和测试仪出口B端相连接的管道上分别安装T₁和T₂温度传感器5及P₁和P₂压力传感器6，在测试仪箱体内部和外部分别布置T₃和T₄温度传感器5，所述的T₁、T₂、T₃、T₄温度传感器5、P₁和P₂压力传感器6的另一端和监控系统12相连，功率传感器13一端和电加热器3相连，另一端和监控系统12相连；

监控系统12由仪表系统和操作控制系统组成，其中仪表系统的模拟量测量模块一端与流量传感器1、温度传感器5、压力传感器6、功率传感器13相连接，另一端与A/D转换模拟输入模块相连接，PLC一端和A/D转换模拟输入模块相连接，另一端通过系统I/O口与人机界面、开关量输出相连接，人机界面与U盘存储装置、PC机连接，另为系统提供配套电源及风扇；操作控制系统的组成为：220V交流电源，该电源通过相序保护继电器与仪表开关、仪表电源连接；同时伺服电机驱动器11与仪表电源并联；通过调节伺服电机驱动器11上的旋钮开度来改变水泵的转速，同时380V交流电源10通过相序保护继电器、接触器开关与电加热器3连接，电加热器3与功率传感器13输入端相连，以上所有电源均来自于供电电源10；