熱響應(yīng)測試報(bào)告

1、石家莊地源測試工程巖土熱響應(yīng)研究測試報(bào)告天津大學(xué)環(huán)境學(xué)院2022年 11月 21 日石家莊地源測試工程巖土熱響應(yīng)研究測試報(bào)告測試人員：編制人： 審核人： 測試單位：天津大學(xué)環(huán)境學(xué)院報(bào)告時(shí)間：2022年11月21日目錄一、工程概況 3.二、地埋管換熱器鉆孔記錄 3.鉆孔設(shè)備 3鉆孔記錄 4三、測試目的與設(shè)備 5.四、測試原理與方法 6.巖土初始溫度測試 6地埋管換熱器換熱能力測試 8五、測試結(jié)果與分析 9.5.1 測試現(xiàn)場布置 95.2 測試時(shí)間 95.3 夏季工況測試 105.4 冬季工況測試 135.5 穩(wěn)定熱流測試 175.6 測試結(jié)果 205.7 結(jié)果分析 20、工程概況建設(shè)單位：河北省

2、電力研究院建設(shè)地點(diǎn)：石家莊建筑規(guī)模：建筑面積萬平方米工程名稱：地源熱泵系統(tǒng)地埋管換熱器巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)工程 工程總體工作量：根據(jù)本工程特點(diǎn)和場地范圍內(nèi)的巖土層物理、力學(xué)性質(zhì)， 地源熱泵地埋管換 熱器地?zé)犴憫?yīng)埋管 測試采用雙 U 豎直埋管形式， GB50366-2005?地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?2022年版中，對(duì)地源熱泵系統(tǒng) 的前期勘察測試工作做了補(bǔ)充規(guī)定：30005000m2宜進(jìn)行測試，5000m2以上應(yīng) 進(jìn)行測試，10000m2以上測試孔數(shù)量不應(yīng)少于2個(gè)。本工程根據(jù)實(shí)際狀況，在場 區(qū)內(nèi)測試鉆孔 2 個(gè)，具體位置由建設(shè)單位會(huì)同設(shè)計(jì)院現(xiàn)場確定， 實(shí)際測試孔參數(shù) 如下：1A孑L:雙U管DN32，孔

3、徑298mm,鉆孔深度為自然地面以下米，采用 膨潤土、細(xì)沙與原漿混合比例為 1:3:3作回填材料回填。2) B孑L:雙U管DN32，孔徑300mm,鉆孔深度為自然地面以下米，采用 原漿與細(xì)砂混合物回填材料回填。工作量范圍：1 地埋管換熱器鉆孔施工； 2地埋管換熱器埋管施工； 3實(shí)驗(yàn)測試； 4撰寫測試報(bào)告，提供設(shè)計(jì)院圖紙?jiān)O(shè)計(jì)所需的測試報(bào)告等資料。、地埋管換熱器鉆孔記錄鉆孔設(shè)備地埋管換熱器鉆孔設(shè)備采用 TB50 型反循環(huán)打井機(jī)械設(shè)備 5 噸型打井設(shè)備，主機(jī)使用電機(jī)功率7.5kW，13kW，泥漿泵功率7.5kW，排泥漿泵功率為3kW，鉆孔設(shè)備實(shí)物如圖1所示圖1鉆孔設(shè)備實(shí)物圖鉆孔記錄1A孔鉆孔日期為2

4、022年10月10日2022年10月11日，鉆孔直徑為298mm,孔深92.5m。下表為A孔的鉆孔記錄。表1A孔的鉆孔記錄表時(shí)間地層深度m巖土特性描述地層厚度(m)7:30 8:3002820m出現(xiàn)一個(gè)硬層288:30 10:0028 4949m開始卵石層4910:00 15:0049 52卵石層5215:00 18:0052 58粗砂層5818:00 19:305862泥沙層6219:30 22:406283卵石層和泥沙層8322:40 0:208390卵石層和泥沙層902:00 9:1590卵石層垂直地埋管換熱器插入鉆孔前，應(yīng)做第一次水壓試驗(yàn)，2022年10月11日6:30開始打壓，壓力為

5、1.6MPa,穩(wěn)壓6小時(shí)，無泄漏現(xiàn)象。2022年10月11日 上午10:00開始洗井，下午13:00結(jié)束，洗井完畢后，將垂直地埋管換熱器插入 鉆孔簡稱下管，14： 30下管完畢，對(duì)其進(jìn)行打壓，壓力為1.6MPa,穩(wěn)壓20min, 無泄漏現(xiàn)象，15:00采用膨潤土、細(xì)沙與原漿混合比例為1:3:3作回填材料回填，16:00回填完畢，但在回填的過程中，因?yàn)榕蛎浲僚蛎?、粘稠，回填材料填的?是很充足。2B孔B孔鉆孔工作開始于2022年10月12日m,由于操作人員的疏忽，在從鉆 孔中提出鉆桿的過程中將11根鉆桿掉到所打的鉆孔中每根鉆桿 2.7m，經(jīng)過 和設(shè)計(jì)單位協(xié)商，將鉆孔 B的位置定于原位置正西5m處

6、。鉆孔日期為2022年 10月13日2022年10月14日，鉆孔直徑為300mm，孔深m。下表為B孔的 鉆孔記錄。表2 B孔的鉆孔記錄表時(shí)間地層厚度m巖土特性描述地層厚度(m)10:50 -12:30028黃土層2812:30 -13:2028 33夾雜大顆粒沙子的硬土3313:20 -15:4033 48一層軟一層硬的泥沙層4815:40 -22:5048 71泥土層7118:00 -19:3071 82泥沙層825:30 -7:1082卵石層和泥沙層垂直地埋管換熱器插入鉆孔前，做第一次水壓試驗(yàn)，2022年10月12日9:20 開始打壓，壓力為1.6MPa,穩(wěn)壓5小時(shí)，無泄漏現(xiàn)象。2022年

7、10月14日7:30 開始洗井，8:30洗井結(jié)束，8:40開始下管，9:20下管完畢，對(duì)其進(jìn)行打壓，壓 力為1.6MPa，穩(wěn)壓25min，無泄漏現(xiàn)象，9:45開始回填，采用原漿與細(xì)砂混合 物回填材料回填，10:50回填完畢。三、測試目的與設(shè)備通過本次測試，獲得埋管區(qū)域內(nèi)土壤綜合初始地溫、 埋管與巖土體的實(shí)際換 熱能力，為地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。地源熱泵模擬工況條件的設(shè)備由恒溫加熱水箱變頻控制、風(fēng)冷制冷機(jī)組變頻控制，電子膨脹閥、水泵、流量調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)、溫度傳感器、壓力傳 感器、溫度采集儀及監(jiān)測、記錄儀表組成，可用來模擬夏季排熱工況和冬季取熱 工況。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定：地埋管內(nèi)流量、供水溫度依據(jù)設(shè)

8、計(jì)要求可手工調(diào)節(jié)設(shè)定，供水溫度通過自動(dòng)控制系統(tǒng)保持恒定， 誤差為±c；加熱器與壓縮機(jī)可雙工況同 時(shí)運(yùn)行，自動(dòng)起停，也可手動(dòng)操作。試驗(yàn)采用電腦數(shù)據(jù)采集，每隔 5秒鐘采集-次數(shù)據(jù)，自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)流程如圖2所示，測試系統(tǒng)實(shí)物圖如圖3所示制冷機(jī)組恒溫水箱5-50CC流量計(jì)1控制系統(tǒng)圖2測試系統(tǒng)流程圖圖3測試系統(tǒng)實(shí)物圖四、測試原理與方法巖土初始溫度測試在眾多的設(shè)計(jì)參數(shù)之中，被認(rèn)為最容易測定也是最容易被忽略的就是巖土初始平均溫度。眾所周知，溫差是熱量傳遞的驅(qū)動(dòng)。對(duì)于地源熱泵的地埋管換熱系統(tǒng)，地埋管換熱器的平均溫度與巖土平均溫度的溫差是熱量傳遞的驅(qū)動(dòng)力。 因此, 做好巖土初始平均溫度的測定工作

9、對(duì)于地埋管換熱器的設(shè)計(jì)非常重要。?標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定，巖土初始平均溫度的測試應(yīng)采用布置溫度傳感器的方法。測定的布置宜在 地埋管換熱器埋設(shè)深度范圍內(nèi)，且間隔不宜大于 10m;以各測點(diǎn)實(shí)測溫度的算術(shù) 平均值作為巖土初始平均溫度。本測試工程采用垂直布置溫度傳感器法，沿 PE管外部深度方向上布置溫度 傳感器PT100,通過實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，確定不同深度地層的溫度， 最終以所測的不同深度地層的溫度的算術(shù)平均值最為巖土初始溫度。A孔孔深92.5m，從井底自上共布置溫度傳感器10個(gè)，間隔為10m。B孔孔深92.8m,從 井底自上共布置溫度傳感器12個(gè)，間隔為8m。溫度傳感器的布置圖如圖4所示。 使用安捷

10、倫數(shù)據(jù)采集儀作為二次測溫元件，通過RS232數(shù)據(jù)連接線與筆記本電腦連接，筆記本電腦將自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，每 30秒采集一次數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集實(shí)物圖 如圖5所示。pe if外世謝帝他訊辭An圖4溫度傳感器布置圖圖5數(shù)據(jù)采集實(shí)物圖地埋管換熱器換熱能力測試對(duì)地源熱泵系統(tǒng)地埋管換熱器換熱能力的測試有兩種方式，一種是穩(wěn)定熱流模擬實(shí)驗(yàn)簡稱恒流法，另一種是穩(wěn)定工況模擬實(shí)驗(yàn)簡稱恒溫法。穩(wěn)定熱流模擬試驗(yàn)，也稱為“熱響應(yīng)測試或“巖土熱物性測試，采用電加熱器或制冷機(jī)提供穩(wěn)定熱量或冷量，記錄地埋管換熱器的溫度響應(yīng)情 況，并利用模型計(jì)算巖土熱物性情況。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：測試設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單；相 關(guān)理論研究成果多，理論依據(jù)充分。缺點(diǎn)：傳

11、熱模型存在適應(yīng)性問題，假設(shè)條件與實(shí)際地質(zhì)情況差距較大；需要屢次模型計(jì)算，增加誤差累計(jì)；計(jì)算具有較強(qiáng) 專業(yè)性，掌握程度不同等。穩(wěn)定工況模擬實(shí)驗(yàn)，也稱為“冷、熱響應(yīng)測試，采用風(fēng)冷熱泵建立穩(wěn)定的 地埋管換熱器運(yùn)行工況，也可計(jì)算巖土體熱物性參數(shù)，并直觀獲得地埋管換熱器 每延米換熱量，也用于計(jì)算地埋管換熱器的綜合傳熱系數(shù)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：優(yōu)點(diǎn)：測試結(jié)果直觀；設(shè)計(jì)結(jié)果可校核。缺點(diǎn)：相關(guān)理論研究成果較少，忽略管井 間熱干擾和非穩(wěn)態(tài)傳熱因素；測試設(shè)備復(fù)雜等。綜合考慮，本測試工程采用穩(wěn)定工況法，穩(wěn)定工況測試示意圖如圖6所示，表3為穩(wěn)定工況的測試參數(shù)。為了進(jìn)一步探尋巖土熱響應(yīng)方法對(duì)實(shí)際換熱能力的 影響，對(duì)B孔的測

12、試，采用了穩(wěn)定工況法和穩(wěn)定熱流法兩種方式，并將二者的 測試結(jié)果進(jìn)行深層次的探討，為地埋管的設(shè)計(jì)和施工提供更可靠的指導(dǎo)。Ch(TKT" 觸赫3r “圖6穩(wěn)定工況示意圖表3穩(wěn)定工況測試參數(shù)表工況試驗(yàn)供水溫度C 回水溫度C 流量m3/h 總傳熱量kW模擬夏季工況放熱33模擬冬季工況取熱5五、測試結(jié)果與分析測試現(xiàn)場布置測試工作中，一個(gè)工況的測試至少要連續(xù)運(yùn)行 48小時(shí)，為了保證測試工作 的順利進(jìn)行，搭建了帳篷作為遮擋棚，在遮擋棚內(nèi)進(jìn)行相關(guān)的測試工作， 帳篷的 四個(gè)側(cè)面可以完全翻開和關(guān)閉，以便制冷機(jī)組的通風(fēng)散熱?，F(xiàn)場的布置圖如以下 圖7所示?，F(xiàn)試人員估時(shí)休息區(qū)口 IS*電嗆Ji.-LU圖7測試

13、現(xiàn)場布置圖測試時(shí)間測試時(shí)間及與之相應(yīng)的測試工作見表 4 表4測試工作時(shí)間表 測試內(nèi)容測試時(shí)間測試時(shí)長/小時(shí)A孔夏季工況的模擬測試10月14日-10月17日75A孔冬季工況的模擬測試10月18日-10月22日100B孔加熱功率為模擬測試10月23日-10月27日90B孔夏季工況的模擬測試10月27日-10月29日56B孔冬季工況的模擬測試11月5日11月8日74B孔加熱功率為模擬測試11月11日11月14日75夏季工況測試夏季工況測試的是熱泵系統(tǒng)夏天熱泵制冷工況：空調(diào)系統(tǒng)通過制冷設(shè)備把各 房間的熱量抽取出來，通過地埋管換熱器排向地下土壤。測量地埋管在夏天的散 熱功率，就是根據(jù)地源熱泵設(shè)備運(yùn)行的標(biāo)

14、準(zhǔn)工況所對(duì)應(yīng)冷凝溫度的冷凝器出水溫 度，擬定某流量進(jìn)行模擬運(yùn)行試驗(yàn)實(shí)測值。測試試驗(yàn)持續(xù)運(yùn)行，直至回水溫度與地埋管換熱器的換熱量趨于穩(wěn)定，近似不再變化。1)測試結(jié)果循環(huán)水在地埋管中的進(jìn)出口溫差和傳熱量是由地埋PE管和水平連接管換熱作用的結(jié)果。由于在水平地面上的水平連接管較短并且用保溫材料對(duì)其進(jìn)行保 溫。所以其對(duì)換熱的效果影響較小，可近似的忽略。a) A孔夏季工況圖8 9、10分別為A孔供回水溫度、換熱量、流量隨時(shí)間變化圖。如圖8所示，供水溫度在運(yùn)行56個(gè)小時(shí)后已經(jīng)趨于穩(wěn)定，溫度在土C范圍內(nèi)波動(dòng)， 而圖8、9顯示，A井夏季排熱工況的模擬在運(yùn)行 50多個(gè)小時(shí)后趨于穩(wěn)定，最后 20個(gè)小時(shí)內(nèi)變化很小，到

15、達(dá)穩(wěn)定的狀態(tài)，由此可見，地下?lián)Q熱到達(dá)相對(duì)穩(wěn)定的 時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于供水溫度到達(dá)穩(wěn)定的時(shí)間。如圖10所示，測試期間流量一直穩(wěn)定在3/h期間，到達(dá)測試要求標(biāo)準(zhǔn)3/h。通過計(jì)算供水溫度在最后穩(wěn)定的12小時(shí) 內(nèi)平均溫度為32.76C，回水溫度均值為C,供回水溫度差為C,平均換熱量均 值為 4.62kW。tmA孔供回水溫度隨時(shí)間變化圖.7供水渥度回水溫復(fù)各曾r' Qt?GO& 6史嚮o 871S=A srnKn 吊爲(wèi)： zmoT-l gi尋賓 LHT&S 用nJ 寸口寸EOE svpgl: 0990 曰 «磊占 rrmg 諾女拓 cLn&WR GgET 夷豈出需00

16、圖8A孔供回水溫度隨時(shí)間變化圖A孔換熱量隨時(shí)間變化圖WTOI 詁 Em gm ms 密 O0TVE Emog 已&厘罔IH 廿7!0巴01時(shí) 呂二*<?E-T 生氏2 茂o£ 圉常D rih 冒二 E 扃色5T gFl+LnMM圖9A孔換熱量隨時(shí)間變化圖流m尋000TrDOT?':STSgrrl話b詁一 U"y97.f 一崗T noEDS ZEP9 ggsAi GTIWEnJ V:吊2 nflTSTE Ho二S帛一 GMEOT £呂尋 Ms 醫(yī)Lrlo ESIgmlru 冒常営 ZWTST 吊畠二I gpLnTloo圖10 A孔流量隨時(shí)間變化

17、圖b) B孔夏季工況圖11、12、13所示的分別為B孔供回水溫度、換熱量、流量隨時(shí)間變化圖。 如上圖10和以下圖13是A、E孔流量隨時(shí)間變化圖，圖中顯示m3/h的范圍內(nèi)波動(dòng)，此B孔夏季工況測試是在做完恒熱流 kW工況,供水溫度升至28 E后，直 接進(jìn)行夏季穩(wěn)定工況測試的，以下圖11明顯示出供水溫度只需要23小時(shí)，根 據(jù)圖8、9所示，B井夏季取熱工況的模擬在運(yùn)行1112小時(shí)后就趨于穩(wěn)定，因 為經(jīng)過恒熱流工況后，地下的傳熱在供水溫度28 E時(shí)，已經(jīng)到達(dá)一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡，當(dāng)供水溫度升至33C左右時(shí)，地下傳熱建立新的平衡時(shí)間就較短。如圖13所示，測試期間B井流量一直穩(wěn)定在3/h期間，到達(dá)測試要求標(biāo)準(zhǔn)3/

18、h。通過計(jì) 算供水溫度在最后穩(wěn)定的12小時(shí)內(nèi)平均溫度為C,回水溫度均值為C,供回水 溫差為°C，換熱量均值為。B孔供冋水溫度隨時(shí)間變化圖賽際供水溫度案際回水濡度巧CK>宀 33.00 L 31.0029.0027 0025 009°yTw°m = I°黒o CJL 或 E oc-or-Lr龍 匚尋CO7rrlTlmBI:伏二 ce一 6°0;rv 000 二省 Ew二 mzLrlanJbl I r圖11 B孔供回水溫度隨時(shí)間變化圖U孔換熱量隨時(shí)間變化圖1399smMET 雷呂cm £2 ficOBO 君 r'pm $寸T

19、密 1-2100 HcrlrrVL MgufH- 07!?do0T1寸叭In 60吊m tcoocl 二 ggs丈 foMfof 330011 cornIPF- spgev FO真覺oa圖12 B孔換熱量隨時(shí)間變化圖B孔流量隨時(shí)間變化圖疣量g口 sungH sBpog *0 耶M mt-lr-lonll rclmqu G9S也 coog/ nTm eI寸s 6QS用 BclglI ccooLrlAic fomKL 9*crl?:ST s9m圖13 B孔流量隨時(shí)間變化圖C夏季工況總結(jié)將A、E兩孔的夏季工況測試結(jié)果進(jìn)行匯總，匯總結(jié)果見下表5表5夏季工況測試結(jié)果匯總表鉆孔標(biāo)號(hào)供水溫度回水溫度流量流速

20、溫度波動(dòng)總換熱量cCm3/hm/sCkWA孔± 0.3B孔± 0.22地埋管換熱器換熱能力分析根據(jù)測試數(shù)據(jù)，可計(jì)算兩孔的單位深度換熱量，計(jì)算結(jié)果見下表6所示。A、E兩孔的單位延米換熱量分別為 49.95W/m和53.02W/m。表6夏季工況單位延米換熱量鉆孔標(biāo)號(hào) 供水溫度C回水溫度C 孔深m單位延米換熱量W/mA孔B孔冬季工況測試冬季工況測試的是熱泵系統(tǒng)冬季熱泵的供熱工況：取熱試驗(yàn)應(yīng)用于冬天的熱 泵供熱工況。在冬天，地源熱泵以地下巖土蓄熱體作為熱源， 通過埋設(shè)的地埋管 換熱器從地下土壤層收取熱量，再輸送到各個(gè)房間。測量地埋管冬天的傳熱功率，就是根據(jù)地源熱泵設(shè)備運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)工況

21、所對(duì)應(yīng)冷凝溫度的冷凝器出水溫度，擬定某流量進(jìn)行模擬運(yùn)行試驗(yàn)實(shí)測值。測試試驗(yàn)持續(xù)運(yùn)行，直至回水溫度與地埋管換 熱器的換熱量趨于穩(wěn)定，近似不再變化。1) 測試結(jié)果a) A孔冬季工況圖14、15、16分別為A孔冬季工況測試供回水溫度、換熱量、流量隨時(shí)間變化圖。圖16顯示了流量在3/h范圍內(nèi)波動(dòng)，滿足要求。供水溫度同樣是在 運(yùn)行56個(gè)小時(shí)后趨于穩(wěn)定，溫度在 5±C范圍內(nèi)波動(dòng)，而圖14、15顯示，A 井冬季取熱工況的模擬在運(yùn)行 50多個(gè)小時(shí)后趨于穩(wěn)定，同夏季放熱工況得到的 結(jié)論相同：供水溫度到達(dá)穩(wěn)定的時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地下?lián)Q熱到達(dá)穩(wěn)定的時(shí)間。供水溫度在最后穩(wěn)定的12小時(shí)內(nèi)平均溫度為C,回水溫度均值

22、為C,供回水溫差 為C，換熱量均值為。A孔供回水溫度隨時(shí)間變化圖供水溫度回水溫度2G0O一理總龍 g寸gm F 寸勺W-T 吊DQ°DO sfMdwl GmnnLG寸gs寸尋SET龍msoEYWEST圖14 A孔供回水溫度隨時(shí)間變化圖A孔換熱量隨時(shí)間變化圖£EO 0 孑 Toc 常乂田 吊956 mslrLn OTEP 二 W邕珂 S76C?匚 ot&dq L.竽CT-亡-寸 &S7.E7 LfoEFL OJrnrm M9ff-I= TOrJTIE sTogoTIN' I d圖15 A孔換熱量隨時(shí)間變化圖A孔流量隨時(shí)間變化圖MS19501900185

23、0S7RO0 Ep",寸 WUC 0寸&of Fd 常匚t?lb導(dǎo)二 E倉R W&ET QE 二 冃60& 5?fm TSSEHT of Em E0Er< Imrrl s.5TPGOCH圖16 A孔流量隨時(shí)間變化圖b) B孔冬季工況圖11、12、13所示的分別為B孔供回水溫度、換熱量、流量隨時(shí)間變化圖 圖19亦顯示流量在所要求的 m3/h的范圍內(nèi)波動(dòng)。通過計(jì)算供水溫度在最后穩(wěn) 定的12小時(shí)內(nèi)平均溫度為C,回水溫度均值為C,供回水溫差為C,換熱量均 值為。B孔供冋水溫度隨時(shí)間變化圖實(shí)際供水溫度實(shí)際回水溫度ELnoAor 梢mLrlST MmTET =:我2

24、 «2Q 00普E 零色氏 rslo 二比 61 科占TF4I CORE占円 % 3廣 Tsdd口寸 OS 尋DT Lnoww 苛唱9TET圖17 A孔供回水溫度隨時(shí)間變化圖B孔換如量隨時(shí)間變化圖&割肋 rrlrd鬲Irle 匸 gaI 辭6gl EDOb吊 T 【Du u grrtMEn 寸 DE-ord smmE 2£2! $6 RWE 昌扃丈 寸£扁or ETFSE ESE 佰一圖18 B孔換熱量隨時(shí)間變化圖Efo Bls S“S«T 常申中T 胃卜SET mm 9EO2 sm 999 000豈bfla©"二二STcnd

25、oTETGmgooT Ts«f s-ss對(duì)or3 ms詹匕圖19 B孔流量隨時(shí)間變化圖c冬季工況總結(jié)將A、E兩孔的夏季工況測試結(jié)果進(jìn)行匯總，匯總結(jié)果見下表7表7冬季工況測試結(jié)果匯總表鉆孔標(biāo)號(hào)供水溫度回水溫度流量流速溫度波動(dòng)總換熱量CCm3/hm/sCkWA孔± 0.2B孔± 0.22地埋管換熱器換熱能力分析根據(jù)測試數(shù)據(jù)，可計(jì)算兩孔的單位深度換熱量，計(jì)算結(jié)果見下表8所示。A、E兩孔的單位延米換熱量分別為 W/m和W/m。表8冬季工況單位延米換熱量鉆孔標(biāo)號(hào) 供水溫度C 回水溫度C 孔深m單位延米換熱量W/mA孔B孔穩(wěn)定熱流測試穩(wěn)定熱流測試就是采用電加熱器或制冷機(jī)提供穩(wěn)

26、定熱量或冷量，記錄地埋管換熱器的溫度響應(yīng)情況，并利用模型計(jì)算巖土熱物性情況。本測試工程 采用電加熱器提供穩(wěn)定熱量，通過記錄地埋管換熱器供回水溫度、流量等參數(shù)， 利用線源模型來計(jì)算巖土的熱物性參數(shù)。由于穩(wěn)定熱流測試屬于輔助測試，所以本測試工程只對(duì)B孔使用該方法進(jìn)行測試。1計(jì)算方法用來估計(jì)地下土壤特性的方法通常有線源法、柱源法、參數(shù)估計(jì)法等。熱響應(yīng)測試數(shù)據(jù)處理最簡單的方法是 1996年EKL?F和GEHLIN提出的線源理論。 即在一定的輸入熱量下，土壤熱交換器周圍的溫度場可以描述為沿一線源溫度與 時(shí)間和半徑的方程。測量土壤熱交換器中流體的溫度，得到流體和鉆孔壁溫的關(guān) 系式：宵司一邛適4流體溫度隨時(shí)

27、間變化的函數(shù)式可以寫為：Tf(t) = |n(-Y) + qRb+T0通過計(jì)算溫度與自然對(duì)數(shù)時(shí)間曲線斜率k可以得到溫度的熱響應(yīng)規(guī)律:Tf(t) = k In (t) + mk =4nX(3)式中，Tf流體溫度，C； h鉆孔壁面溫度，C；5 無干擾地溫，c； t-測試時(shí)間，s； r鉆孔半徑，m；q單位井深釋熱量，W/m ；日熱擴(kuò)散率，m/s；陥 鉆孔熱阻，K/W m；、土壤導(dǎo)熱系數(shù)，W/m k。2結(jié)果圖19為加熱功率為3.6kW時(shí)，穩(wěn)定熱流工況測試中，被測介質(zhì)供、回水 及計(jì)算的平均介質(zhì)溫度示意圖。在最后穩(wěn)定的 12小時(shí)內(nèi)，供水溫度平均溫度 為C,回水溫度均值為C,平均介質(zhì)溫度為C。溫度隨時(shí)間變化

28、圖25 00一.24.0022.0020,00is.w二160014 0012.0030.00供班洞度回水逞度供回水平均溫度0T 二m gNAi sw 二c mo 尋ogT Tofnou oosads 當(dāng)二Lrlo 召了色 rjs 醫(yī)71寸 T OTS贅 G oot-倉序 寸去哄EC wu 9枝哄2I-JH1圖19 B孔恒熱流工況溫度隨時(shí)間變化圖以下圖20為加熱功率為3.6kW時(shí)，穩(wěn)定熱流工況測試中，平均介質(zhì)溫度與自然對(duì)數(shù)時(shí)間擬合圖，擬合后得到溫度與對(duì)數(shù)時(shí)間的變化趨勢T-ln(t)的斜率為k=1.9768。由上式3可得 W/m K。安捷倫數(shù)據(jù)采集器測得 的無干擾地溫 衛(wèi)C,可計(jì)算出鉆孔熱阻門=

29、K/W m，熱擴(kuò)散率卜匕10-6 m2/s，利用加熱功率為3.6kW的數(shù)據(jù)和式2、3進(jìn)行外推，當(dāng)加熱功率為5.5kW 時(shí)，C，加熱功率為7kW時(shí)，穩(wěn)定后平均介質(zhì)溫度為37C,C。平均介質(zhì)溫度與H然對(duì)數(shù)時(shí)間擬合圖5618910 11 12 13 11 15供水溫嗟平均滙度 一甥性供水百寶半旳汨窒 敷時(shí)間(In (t)圖20 B孔恒熱流工況溫度隨自然對(duì)數(shù)時(shí)間擬合圖3測試結(jié)果圖21為加熱功率為kW時(shí)，穩(wěn)定熱流工況測試中，被測介質(zhì)供、回水及計(jì) 算的平均介質(zhì)溫度示意圖。在最后穩(wěn)定的 12小時(shí)內(nèi)，供水溫度平均溫度為C, 回水溫度均值為C,平均介質(zhì)溫度為CC吻合，所以推算結(jié)果具有參考價(jià)值。溫度隨時(shí)間變化圖ri* -46.00 43.00 40.00 37.00 34.00 31.00 28.00 25.00 2.00 19.00 16.00寸.Lm EIT.ECQTrl.nET FTE7I百o wKmI 2COW9 GOVSAiCQU總玄胃 M吊鐵cc【 GsnaoT供水凹屋冃水也度供回水平均溫度圖21 B孔恒熱流工況溫度隨時(shí)間變化圖4恒流法測試結(jié)果匯總表將恒溫法所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，利用外推法得到的結(jié)果匯總見表9,表9顯示，由于進(jìn)行測試的