[发明专利]一种通过热响应测试方法测量土壤热量恢复能力的方法

说明书

本发明提供一种通过热响应测试方法测量土壤热量恢复能力的方法，包括步骤：获得单口井的功率数据；开启热响应仪测试，模拟实际功率及其他功率在单口井内运行一段时间，并在加热运行结束后，立即用无干扰地温装置测量各地层温度；放置一段时间并实时测量各地层温度；处理数据，得到不同测试条件下的土壤恢复能力。本发明利用热响应测试技术及无干扰地温监测技术，考虑到实际运行时，地下的温度全年都会比周围土壤温度高，地下热量全年都在向周围土壤散热的因素，将恒定功率、单位时间工况下土壤热量变化情况进行测量，并提供数学算法将土壤的单位时间恒功受热的热量恢复能力进行分析，可以从地下热量传导的方面对空调系统设计进行指导。

技术领域

本发明属于地热利用技术领域，尤其涉及一种通过热响应测试方法测量土壤热量恢复能力的方法。

背景技术

地源热泵是浅层地热开发利用的主要技术之一，低品位的浅层地热能，经采集并通过热泵技术提升后可用于建筑采暖，地源热泵系统的工作原理为：在冬季，采集地下土壤中的热量作为供暖的热源，通过热泵把温度较低的热量转移到温度较高的室内用户；在夏季，提取温度较高的室内热量转移到温度较低的地下土壤中。

地源热泵系统主要由地热能采集系统、热泵机组和建筑物内系统组成，浅层岩土体地热能的开发利用采用地埋管地源热泵系统，由循环水泵提供系统内换热介质的动力，循环水泵的电机功率控制着它的转速，而循环水泵的转速控制着系统中换热介质的流速，而流速的大小影响了换热量的多少，所以当选择循环水泵时，应该从泵的功率和系统中流速两个方面综合考虑，根据《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366-2009)相关规定，当地埋管地源热泵系统的应用面积在3000—5000㎡时，宜进行岩土热响应试验；当建筑面积大于等于5000㎡时，应进行岩土热响应试验。在岩土热响应试验之前，应对测试地点进行实地的勘察，根据地质条件的复杂程度，确定测试孔的数量和测试方案，地埋管地源热泵系统的应用面积大于10000㎡时，测试孔的数量不应少于2个，对于2个及以上测试孔的测试，其测量结果应取算数平均值。

对于地热能行业来说，在地埋管实际工况工作中，土壤热堆积是一个显著的问题，在我国大部分地区，冷负荷大于热负荷导致夏季排放至地下的热量大于冬季所吸收的热量，机组长时间的运行则会在地下形成“热堆积”，使地下恒温带温度逐渐上升，地源热泵的供冷效率逐年恶化，影响机组的正常使用，在地源热泵的设计过程中，需保证系统夏季向地下的散热量和冬季从土壤中提取的热量二者平衡。

发明内容

针对上述背景技术的阐述，本发明提供一种通过热响应测试方法测量土壤热量恢复能力的方法，利用热响应测试技术，将地埋管的换热能力进行对比分析，从地埋管流速经济性方面对空调系统设计进行指导。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种通过热响应测试方法测量土壤热量恢复能力的方法，包括如下步骤：

步骤一、根据建筑的设计资料，获得建筑的热负荷，根据热响应加热功率计算式，热响应加热功率为每延米换热量乘以单口井的深度，获得单口井的功率数据；

步骤二、根据需要设定的时间，算出的恒定功率及可实现的其他功率开启热响应仪测试，模拟实际功率及其他功率，在单口井内运行一段时间，并在加热运行结束后，读取热响应测试仪显示的总体土壤温，立即用无干扰地温装置测量各地层温度；

步骤三、放置一段时间并实时测量各地层温度；

步骤四、得到相关测试数据，处理数据，得到不同测试条件下的土壤恢复能力，即为无干扰地温测土壤恢复能力。

上述技术方案中，所述步骤三搁置时间的长短可根据需要选择，搁置时间最长为各地层温度恢复时间。

上述技术方案中，所述无干扰地温装置采用温度传感器连接测温导线的结构：即使用一根300m测温导线，测温导线底部连接PT100温度传感器，并连接一个配重物，且向上每隔一定距离设置一组无干扰地温装置。