地源热泵空调工程
岩土层热响应测试报告
2009年 月 日
目录
一、测试项目概况 ........................................................................................................1 二、热响应实验目的 ....................................................................................................1 三、热响应实验依据 ....................................................................................................1
3.1测试原理.........................................................................................................1 3.2测试平台.........................................................................................................1 四、热响应实验工程概况 ............................................................................................2 4.1测试井定位.....................................................................................................2 4.2测试井参数.....................................................................................................2 4.3测试实验台搭建.............................................................................................2 4.4测试平台误差控制.........................................................................................2 4.5测试过程.........................................................................................................3 五、数据整理与分析 .............................................................. .....................................3 5.1岩土层结构与传热分析................................................................................3 5.2测试数据整理................................................................................................4 5.2.1土壤平均原始温度.....................................................................................4 5.2.2模拟实验数据.............................................................................................4 5.3测试数据分析..................................................................................................7 5.3.1岩土层导热系数............................................................................................7 5.3.2埋管换热器热阻计算....................................................................................8 5.3.3单孔换热量计算............................................................................................9 六、测试结果与建议 .....................................................................................................11 6.1钻孔深度与钻孔难易程度.............................................................................11 6.2测试数据整理与分析.....................................................................................11
1#
2#
单U型
单U型
80
80
160
160
膨润土与细沙
机械自重下管
130
130

32
32
25
25
高密度聚乙烯管 HDPE
4
3
4
3
8
6
20mm 厚橡塑保温材料
试验台安装在自带的帐篷内，通过连接管道与地埋管构成循环系统。实验进水温度由实验台 配备的热泵和电加热器保证，温度和流量传感器均连接于测试台内，用于测试的控制计算机与测 试台的 CEP 控制模块与数据采集模块之间的采用 Ethernet 高速通信线路连接，以实现实用自动测 量。
3.2测试平台
该测试平台运行方式如下：将仪器的水路循环部分与所要测试换热孔内的 HDPE管路相连 接，形成闭式环路，通过仪器内的微型循环水泵驱动环路内的液体不断循环，同时仪器内的加 热器不断加热环路中的液体，加热器所产生的热量就不断通过换热孔内的换热管释放到地下。 在闭式环路内的液体循环的过程中，将进/出仪器的温度、流量和加热器的加热功率进行采集记 录，来进行分析计算土壤的热物性参数。
一、测试项目概况
本工程位于*市：为把该项目打造为节能示范项目，拟采用目前国际先进、节能高效、 绿色环保的空调系统—土壤热泵系统作为建筑空调的冷热源，实现节能减排。
二、热响应实验目的
土壤源热泵系统的设计，主要就是土壤型热交换器的设计。由于土壤源热泵设计的特殊性， 需要为后期进行地下换热器系统设计提供比较准确的数据依据，因此在设计前期必须对该工程 所在地做土壤的热响应测试实验。本测试实验的主要目的是通过实际测试孔勘查地质情况，并 通过测试获取该处的岩土热物性，特别是导热系数，从而获得土壤换热器的冬夏取放热量，为 项目决策和设计提供参考。
4.5测试依据
《地源热泵系统工程技术规范》 GB50366-2005（2009年版）
4.5测试过程
第一步、保证在整个实验过程中都必须有足够的电力供应，将实验平台与控制柜通电； 热响应实验现场用电负荷：约为 10kw。第二步、将准备好的绝缘软管与实验设备连接起来， 将软管保温，以免影响实验效果。第三步、通过注水管向实验系统中注水，保障系统运行 的注水压力。第四步、在将实验系统中的空气排尽后启动循环泵，当流速稳定趋于恒定后， 开启电加热器，正式开始热响应实验，进行数据采集。在数据采集过程中，必须保证电源 的稳定，使数据能够连续不间断采集。第五步、埋管数据采集。测试采用计算机数据采集， 每隔 30s采集一次数据，每隔 2个小时自动存储一次数据，测试应记录进出水温度、循环 水流量、压力等测试相关数据。
五、数据整理与分析
5.1岩土层结构与传热分析
在钻孔的过程中，每隔一定深度采集地质样品，分析地质成分，为回填料的配置提供 依据。根据现场勘查的结果，地质情况如下：表 2 地层详细构成
1
表土
0-2米
2
粘土
2-15.8米
3
泥岩
15.8-30米
4
低风化泥岩
30-65米
5
微风化泥岩
65-80米
5.3.2埋管换热器热阻计算
Rs
=1 2πλ s
I( 2
rb aτ
)
∫ I (u) = 1
2
e-s s
d
s
平均导热系数：1.74085w/(m·K)
----------------------（1） ----------------------（2）
总热阻：0.520(m·K)/W
热容量2485.71 kJ/（m3·K）
5.3.3单孔换热量计算
四、热响应实验工程概况
4.1测试井定位
测试井两口，考虑到测试实用，测试井选择设置在装机附近。
4.2测试井参数
实验井 PE 管
形式 垂直井深（m） 垂直管长（m）
回填材料 安装方法 井口直径（mm） 外径（mm） 内径（mm）
连接管
供水管段（m） 回水管段（m） 连接全管长（m）
保温材料
4.3测试实验台搭建
1）U形PE管的管壁热阻可按公式计算
R pe
=
1 2πλ p