[发明专利]测量地埋管地温装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程勘测领域，尤其是岩土体热物性测试的地源热泵地埋管的初始地温测试装置及测试方法，以及长期监测地埋管工程动态温度的地温测试装置及测试方法。 

  

背景技术

在地源热泵热响应测试中，岩土体初始温度属于重要设计参数，属于必测内容。众所周知，对土壤温度的精确表述是非常重要的，因为大地和地埋换热管内循环水之间的温差是进行热传递的动力，只有清楚地掌握了土壤的地温情况，了解了每个地层的温度差异，分析计算的结果才能尽可能符合实际情况，才能真正保证以后的地源热泵系统经济安全运行。为了能够精确的测得地下土壤的温度，本行业内的测试人员都是全力以赴，追求尽善尽美，恨不得能够测量出换热孔内每厘米土层的初始温度。 

2012年8月29日公开的实用新型专利CN202403812U，《一种竖直地埋管地源热泵岩土体温度测量器定位结构》，其设计方案是将温度传感器和温度传感器导线固设于地埋管的外壁表面，采集装置中设有两个以上温度传感器，且温度传感器以一定间距，间隔固定于地埋管的外壁表面，每个温度传感器的线缆都直接和记录仪相连。 

2012年10月10日扬州大学公开的发明专利CN102721722A，《一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法》，在埋U型管时，将光纤温度传感器插入U型管两支管内，连接U型管与地上测试装置循环水管道进出口，通过测量不同深度层U型管的两支管即进水支管与出水支管内水温度，以获得各层土壤的初始温度。 

这两个专利中，都是在地埋管换热管的内部或者外面布置一定数量的温度传感器，记录不同温度传感器的温度数据，即可得到粗略的各层土壤的初始温度，主要的不足在于：如果温度传感器的数量较少，则测试点的间距大，测试结果必然很粗略；如果温度传感器数量较多的话，温度线缆的数量必然很多，测试成本很高、施工复杂，而且由于每个温度传感器的误差不一致，有的是正温差有的是负温差，对最终的结果影响比较明显。 

这两年，出现了一种“一线制温度检测方式”，接线简单方便很多，只需一根三线制的总线接到孔下，一根电缆可根据用户不同需求内置1-12根传感器，所有的传感器就灯泡一样，直接挂在总线上，大大减少了布线的工作量和施工成本。但这种方式仍然只能够布置有限数量的温度传感器，测试的精度仍然有限，如果特意布置大量的温度传感器，成本仍然会很高。图3是测温布线方式（背景技术）的示意图，可以清楚地看出两种现有的地温的测量方法。 

本发明根据上述现有技术的不足，巧妙地解决了地源热泵热响应测试中岩土体初始温度的测量精度问题，在大幅度提高测试精度的同时，也降低了测试成本低。 

发明内容

本发明公开了一种测量地埋管地温的装置以及三种测量地埋管地温的方法，适用于岩土体热物性测试的地源热泵地埋管的初始地温测试，以及长期监测地埋管工程动态温度。   

测量地埋管地温装置，包括温度传感器、线缆、数据记录仪，其特征在于温度传感器在测温管内沿管道方向移动，温度传感器在移动的同时，测量沿程的温度数据，并通过线缆传送到数据记录仪，记录存储温度数据。在准备换热管的同时，准备一根和换热管的长度差不多的测温管，测温管可以使用镀锌钢管等金属管材，也可以使用PVC或者PE等非金属管材，将温度传感器和与之相连的线缆，预先穿到测温管中，然后，将测温管和换热管同时下管，使测温管和换热管并列放入测试孔中，测温管下端深入到测试孔底部，上端露出地面。经过多次测试验证，测试时如果使用合适的措施，测温管内灌水与否影响不大，测试管的下端是否堵塞，以及管子上是否钻花孔，需要根据具体的地质情况而定，均属于本发明专利保护范围。

三种测量地埋管地温的方法的技术核心是，使用一个温度传感器测量多个点的温度，将温度传感器放入换热管或者测温管中，沿着换热管或者测温管移动，边移动边测量温度，这样，仅仅使用一个温度传感器就可以完成整个测试孔中的测温任务。通过调整温度数据记录仪的数据记录间隔时间，或者调整温度传感器的移动速度，或者两者同时调整，就可以到达任意要求的测温点数量，从而保证测试精度要求。 

第一种和第二种测量地埋管地温的方法的主要不同点在于：测量地埋管地温的方法一，在测试孔内预埋了一根测温管，温度传感器在测温管内移动测量温度；而测量地埋管地温的方法二，不必埋设测温管，直接将温度传感器放入换热管中，移动测量温度。不论使用测量地埋管地温的方法一，还是测量地埋管地温的方法二，都包括两种测量方式——温度传感器从孔上面的管口往下面的孔底移动，以及温度传感器从下面的孔底往孔上面的管口移动，都属于本发明保护范围。