[发明专利]测量含水层储热参数的装置及其渗漏率和热散失率计算方法

说明书

本发明公开了测量含水层储热参数的装置，包括封闭腔室、连通封闭腔室的注水管道以及计时器，注水管道连通水源，封闭腔室中设置有用于加热岩样的岩样加热器、用于检测岩样的岩样测温计以及用于检测换热水温度的换热水测温计，同时公开计算含水层渗漏率和热散失率的方法，先根据含水层储热过程，构建换热模型来体现储热过程，进而得到含水层渗漏率和热散失率计算公式，确定需要采集的参数；将所采集的参数输入含水层渗漏率和热散失率计算公式，计算得出含水层渗漏率和热散失率，同时为含水层储能效率预测提供可靠的实验数据；能够基于含水层储能的基本特征，为不同岩性储层间的渗漏和热散失分析奠定具体实验基础。

技术领域

本发明属于含水层蓄热技术领域，具体涉及一种测量含水层储热参数的装置及其渗漏率和热散失率计算方法。

背景技术

地下含水层储能技术，简称ATES Aquifer Thermal Energy Storage技术，主要是指利用地下含水层与地面大气的温差，通过水循环在夏天将热量存储到地下，再在冬天取出利用，以对建筑温度进行调节。这种技术不仅节电、省煤、节水、调整用电负荷、工程费用低，收效快、管理方便，而且对控制地面沉降也起到了积极作用。该技术近30年来在欧洲已被广泛应用，中国也在尝试引入该项新型清洁能源技术，以期降低传统化石资源在能源供给方面的巨大压力。

地下含水层储能必然伴随着水渗漏和热损失，损失量的多少直接决定了含水层储能项目是否技术可行或经济可行，以及是否可在全国范围内推广适用。但是，由于目前地下含水层储能工程主要是在国外实施，我国相应的研究工作相对滞后，实际工程也尚未开展，因此直接获取相关工程实测数据较为困难。数值模拟是目前进行含水层储能研究最主要的技术手段，但由于数值模拟参数设定受人为因素影响较大，且理论模型可能会忽视一些实际情形中的重要参数，因此数值计算结果也需与实际换热情况进行对比。所以，该手段仅能用以辅助参考，具体拟合情况尚需实测手段进一步印证。

目前，尚未形成合适的实验室系统，以对含水层储能的渗透率和热散失率进行有效模拟和测试。尽管少数学者已提出模拟系统的初步设想，但并未形成实体实验系统，距实验模拟工作尚存一定差距。因此，有必要形成一种方便使用的模拟测试地下含水层储热系统渗漏率和热散失率的实验分析系统，以满足对含水层储能研究、尤其是其前期技术与经济可行性研究的实际需要。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种测量含水层储热参数的装置及其渗漏率和热散失率计算方法，通过用具体的装置采集到含水层的储热过程的参数，根据储热模型进行计算得到含水层渗漏率和热散失率，为含水层储能研究提供实验数据。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种测量含水层储热参数的装置，包括封闭腔室、连通封闭腔室的注水管道以及计时器，注水管道连通水源，注水管道上沿着水流方向设置有加热段、加压段以及流量计量段；加热段中设置加热器和测温计，封闭腔室中设置有用于加热岩样的岩样加热器、用于检测岩样的岩样测温计以及用于检测换热水温度的换热水测温计，计时器用于计量换热时间；加热段与水源之间设置有第一阀门，加热段与加压段之间设置有第二阀门。

加热段单次所加热水的体积不小于封闭腔室的容积，流量计量段每分钟检测最大流量不低于加热段单次所加热水的体积。

还包括连通封闭腔室的排水管，排水管连通有废液筒，排水管上设置有第三阀门以及抽水泵；排水管出水口伸入废液筒底部。

废液筒的容量大于封闭腔室内的体积。

加热段包括加热室，加热器和测温计设置在加热室中；

加压段包括注水泵，注水泵的入水口连接加热室的出水口，注水泵的出水口连接流量计量段的入水口；

流量计量段包括体积流量计，体积流量计的出水口连接封闭腔室的入水口。