熱響應(yīng)測試報告

1、石家莊地源測試項(xiàng)目巖土熱響應(yīng)研究測試報告天津大學(xué)環(huán)境學(xué)院2010年11月21日石家莊地源測試項(xiàng)目巖土熱響應(yīng)研究測試報告測試人員：編制人：審核人：測試單位：天津大學(xué)環(huán)境學(xué)院報告時間：2010年11月21日目錄一、項(xiàng)目概況3.二、地埋管換熱器鉆孔記錄3.2.1 鉆孔設(shè)備32.2 鉆孑L記錄4三、測試目的與設(shè)備5.四、測試原理與方法6.4.1 巖土初始溫度測試64.2 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 測試時間95.3 夏季工況測試105.4 冬季工況測試145.5 穩(wěn)定熱流測試175.6 測試結(jié)果205.7 結(jié)果分析20、項(xiàng)目概況建設(shè)單位：河北省電力研究

2、院建設(shè)地點(diǎn)：石家莊建筑規(guī)模：建筑面積3.6萬平方米工程名稱：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)規(guī)范（2009年版）中，對地源熱泵系統(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。本工程根據(jù)實(shí)際狀況，在場區(qū)內(nèi)測試鉆孔2個，具體位置由建設(shè)單位會同設(shè)計院現(xiàn)場確定，實(shí)際測試孔參數(shù)如下：1） A孔：雙U管DN32,孔徑298mm,鉆孔深度為自然

3、地面以下92.5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孔：雙U管DN32,孔徑300mm,鉆孔深度為自然地面以下92.8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）撰寫測試報告，提供設(shè)計院圖紙設(shè)計所需的測試報告等資料。二、地埋管換熱器鉆孔記錄2.1 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,大泵功率7.513kW,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2.2 鉆孔記錄1） A孔

4、鉆孔日期為2010年10月10日2010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孔的鉆孔記錄表時間地層深度（m）巖土特性描述地層厚度（m）7:308:3002820m出現(xiàn)一個硬層288:3010:00284949m開始卵石層4910:0015:004952卵石層5215:0018:005258粗砂層5818:0019:305862泥沙層6219:3022:406283卵石層和泥沙層8322:400:208390卵石層和泥沙層902:009:159092.5卵石層92.5垂直地埋管換熱器插入鉆孔前，應(yīng)做第一次水壓試驗(yàn)，2010年10月11日6:30開始打

5、壓，壓力為1.6MPa,穩(wěn)壓6小時，無泄漏現(xiàn)象。2010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，回填材料填的不是很充足?） B孔B孔鉆孔工作開始于2010年10月12日7:00,18:10停止鉆孔,鉆孔深度為93.5m,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)

6、過和設(shè)計單位協(xié)商，將鉆孔B的位置定于原位置正西5m處。鉆孔日期為2010年10月13日2010年10月14日，鉆孔直徑為300mm,孔深92.8m。下表為B孔的鉆孔記錄。表2B孔的鉆孔記錄表時間地層厚度（m）地層厚度（m）10:5012:30028黃土層2812:3013:202833夾雜大顆粒沙子的硬土3313:2015:403348一層軟一層硬的泥沙層4815:4022:504871泥土層7118:0019:307182泥沙層825:307:108292.8卵石層和泥沙層92.8垂直地埋管換熱器插入鉆孔前，做第一次水壓試驗(yàn)，2010年10月12日9:20開始打壓，壓力為1.6MPa,穩(wěn)壓5

7、小時，無泄漏現(xiàn)象。2010年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、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

8、內(nèi)流量、供水溫度依據(jù)設(shè)計要求可手工調(diào)節(jié)設(shè)定，供水溫度通過自動控制系統(tǒng)保持恒定，誤差為±0.2C；加熱器與壓縮機(jī)可雙工況同時運(yùn)行，自動起停，也可手動操作。試驗(yàn)采用計算機(jī)數(shù)據(jù)采集，每隔5秒鐘采集一次數(shù)據(jù)，自動存儲數(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。恒溫水箱5-50C產(chǎn)、流量計制冷機(jī)組控制系統(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4.1巖土初始溫度測試在眾多的設(shè)計參數(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。對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)動力。因此,做

9、好巖土初始平均溫度的測定工作對于地埋管換熱器的設(shè)計非常重要。規(guī)范規(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，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，間隔為8m。溫度傳感器的布置圖如圖4所示。

10、使用安捷倫數(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)物圖信號線PE管外置遑度轉(zhuǎn)感器1m圖4溫度傳感器布置圖圖5數(shù)據(jù)采集實(shí)物圖4.2地埋管換熱器換熱能力測試對地源熱泵系統(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

11、據(jù)充分。缺點(diǎn)：傳熱模型存在適應(yīng)性問題，假設(shè)條件與實(shí)際地質(zhì)情況差距較大；需要多次模型計算，增加誤差累計；計算具有較強(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)方法對實(shí)際換熱能力的影響，對

12、B孔的測試，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)計和施工提供更可靠的指導(dǎo)。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331.8-2.0一模擬冬季工況取熱51.8-2.0一五、測試結(jié)果與分析5.1 測試現(xiàn)場布置測試工作中，一個工況的測試至少要連續(xù)運(yùn)行48小時，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，帳篷的四個側(cè)面可以完全打開和關(guān)閉，以便制冷機(jī)組的通風(fēng)散熱?，F(xiàn)場的布置圖如下圖7所示。/IMWL帳讖小L圖7測試現(xiàn)場布置圖測流入員臨時休息區(qū)|由洲埼通

13、奉舒士了“F©測試工作區(qū)匚R174M軸1拇入F1六%UQ懶圖5.2 測試時間測試時間及與之相應(yīng)的測試工作見表44測試工作時間表測試內(nèi)容測試時間測試時長/小時A孔夏季工況的模擬測試10月14日，70月17日75A孔冬季工況的模擬測試10月18日，70月22日100B孔加熱功率為3.6kW模擬測試10月23日，70月27日90B孔夏季工況的模擬測試10月27日，70月29日56B孔冬季工況的模擬測試11月5日入，11月8日74B孔加熱功率為8.4kW模擬測試11月11日11月14日755.3 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

14、，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)準(zhǔn)工況所對應(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其進(jìn)行保溫。所以其對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、流量隨時間變化圖。如圖8所示，供水溫度在運(yùn)行56個小時后已經(jīng)趨于穩(wěn)定，溫度在32.8土0.3C范圍內(nèi)波動，而圖

15、8、9顯示，A井夏季排熱工況的模擬在運(yùn)行50多個小時后趨于穩(wěn)定，最后20個小時內(nèi)變化很小，達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，由此可見，地下?lián)Q熱達(dá)到相對穩(wěn)定的時間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于供水溫度達(dá)到穩(wěn)定的時間。如圖10所示，測試期間流量一直穩(wěn)定在1.8-1.95m3/h期間，達(dá)到測試要求標(biāo)準(zhǔn)1.8-2.0m3/h。通過計算供水溫度在最后穩(wěn)定的12小時內(nèi)平均溫度為32.76C,回水溫度均值為30.65C,供回水溫度差為2.11C,平均換熱量均值為4.62kW0A孔供回水溫度隨時間變化圖"供水溫度回水溫度35.0033.0031.0029.0027.002S,0023.0021.0019.0017.0015.00尋8tZ

16、N另寸OF6里Emd用HTELrlEMEKIoEamI6I=E3TKHLnM©WEELnTNSmm寸I曰？OZESN寸由IHEIMss"巖。5m66N旱6gEE堂REIfmy藍(lán)I9F蒼B時間圖8A孔供回水溫度隨時間變化圖A孔換熱量隨時間變化圖W0L8IggE(砥禺8LST9m5L6匚曰EL二WPR9匚鑿AlHEgEElld寸INFOE陽EI防WImLLrl-EL66:E曰TgLnom一由5gESRuloTln$TZ君尾包扇615grRIT9p防m(xù)m圖9A孔換熱量隨時間變化圖A孔流量隨時間變化圖WOIWw京行SF&TCOE而TAE咯mLrlE必色LrlI5IE6FI6

17、6O山卬TJwAiSI&HEEIH寸INE昌時曾由IETMTEIS2EOI年9Em寸sorwMwsoT6由寸=(aEEmFrmRtnI9E7WTWE5密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、流量隨時間變化圖。如上圖10和下圖13是A、B孔流量隨時間變化圖，圖中顯示流量在所要求的1.8-2.0m3/h的范圍內(nèi)波動，止匕B孔夏季工況測試是在做完包熱流3.6kW工況,供水溫度升至28c后，直接進(jìn)行夏季穩(wěn)定工況測試的，下圖11明顯示出供水溫度只需要23小時，根據(jù)圖8、9所示，B井夏季取熱工況的模擬在運(yùn)行1112小時后就趨于穩(wěn)定，因?yàn)榻?jīng)過恒熱流工況后，地下的傳熱

18、在供水溫度28c時，已經(jīng)達(dá)到一個動態(tài)的平衡，當(dāng)供水溫度升至33c左右時，地下傳熱建立新的平衡時間就較短。如圖13所示，測試期間B井流量一直穩(wěn)定在1.85-2.0m3/h期間,達(dá)到測試要求標(biāo)準(zhǔn)1.8-2.0m3/h。通過計算供水溫度在最后穩(wěn)定的12小時內(nèi)平均溫度為33.22C,回水溫度均值為31.03C,供回水溫差為2.19C,換熱量均值為4.92kW0B孔供回水溫度隨時間變化圖55.00C33.00卜一一丫31.00:蟻29.00r?127.00I-實(shí)際供水溫度25.00實(shí)際回水溫度岑IOOI6OOW罟二學(xué)TWWI60m舄WET01而ReonE尋明°尋1gqTETgqEHWT二T寸o

19、由em時間圖11B孔供回水溫度隨時間變化圖B孔換熱量隨時間變化圖1311«SSCOTIm=6Edcgoow800號66三寸HITOEEnt6O&ToooKOmIT0出EOTUI而rmoe尋蟲g6°IEmDDcmBOO5NKOttNoe益告擊I92尋STLrtom33圖12B孔換熱量隨時間變化圖流量Eon6°6EmBoorig8000寸mo出與丁ormu導(dǎo)Eg芭心T30心EITo茄EOLohelkoleLn而6°TE瑞Do°6mEOO5NEEREEON3381由trmwlriLmo防片EI圖13B孔流量隨時間變化圖C）夏季工況總結(jié)將A、B

20、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)勺供水溫度回水溫度流里流速溫度波動總換熱量(C)(C)/3(m/h)(m/s)(C)(kW)A孔32.7630.651.8810.58士0.34.62B孔33.2231.031.9270.59士0.24.922）地埋管換熱器換熱能力分析根據(jù)測試數(shù)據(jù)，可計算兩孔的單位深度換熱量，計算結(jié)果見下表6所示。A、B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)勺供水溫度（C）回水溫度（C）孔深（m）單位延米換熱量（W/m）A孔32.7630.6592.549.95B孔33.223

21、1.0392.853.025.4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)工況所對應(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、流量隨時間變化圖。圖16顯示了流量在1.81.95m3/h范圍內(nèi)波動，滿足要求。供水

22、溫度同樣是在運(yùn)行56個小時后趨于穩(wěn)定，溫度在5±0.2C范圍內(nèi)波動，而圖14、15顯示，A井冬季取熱工況的模擬在運(yùn)行50多個小時后趨于穩(wěn)定，同夏季放熱工況得到的結(jié)論相同：供水溫度達(dá)到穩(wěn)定的時間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地下?lián)Q熱達(dá)到穩(wěn)定的時間。供水溫度在最后穩(wěn)定的12小時內(nèi)平均溫度為5.07C,回水溫度均值為6.44C,供回水溫差為1.37C,換熱量均值為2.99kW。A孔供回水溫度隨時間變化圖笠110畝E戲EE而IWSRmEotzcnE百ILnIon另ERE受SE司E9FE9BTWZE而I0m«。山BRsm將由寸百E5GcoTodlt嘮wmlSEEoioozoIdol供水溫度一回水溫度A孔

23、換熱量隨時間變化圖gH&oo&ETO導(dǎo)bToEESOE岳T年9ssESN再osm7Iqoz芭TET&EIIHlOFIZWM6H60石K7尋EELrlH尋61Tso可SIoLn而E=IEOKTRwrEM&ETWE寸百ZO%M10*OOI(m.克圖15A孔換熱量隨時間變化圖A孔流量隨時間變化圖流量36適尋Ri?&KIO0寸一寸TOEE6OE”EE2也6EEK寸屬Q(mào)Ln而寸=&畝FIN尋RETs;z«&G9WaLnMEE5kLm61166261osmEEEEI而QOVRmNI個DDFgT8君E3豆01IIJII圖16A孔流量隨時間變化

24、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、流量隨時間變化圖。圖19亦顯示流量在所要求的1.8-2.0m3/h的范圍內(nèi)波動。通過計算供水溫度在最后穩(wěn)定的12小時內(nèi)平均溫度為4.87C,回水溫度均值為6.13C,供回水溫差為1.26C,換熱量均值為2.86kW0B孔供回水溫度隨時間變化圖實(shí)際供水溫度實(shí)際回水溫度ELrlooomLn而LngTOQmNFEIIlcm己i5EmwOO&UE66匚EmUW山II廠6rEI603EOIQSM二告后曷,9E00I金二百圖17A孔供回水溫度隨時間變化圖B孔換熱量隨時間變化圖10IM&H上換熱量&BmERESO

25、ggTNEES尋06L6而TlpL8mosrsIII二IIRE二切00SEE防02吊E6FE9EE間寸rET再時EHEE二Trcrlsw01畝NRL60百56呈皆、號ZE寸LSOWOWEEZ-SMEOZsmul曰IE2TM乏滓圖18B孔換熱量隨時間變化圖RKSO舄二ZArS:60GIzLrl芯N9T%E:Ln防T三6LITgEotzwLTIT9OSo°號EyfflzoEmEodDOnss.sm豈i里珞寸寸口擊Ln防E寸5ui一OEmsoo送I時間c）冬季工況總結(jié)將A、B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)號供水溫度回水溫度流里流速溫度波動總

26、換熱量(C)(C)(m3/h)(m/s)(C)(kW)A孔5.076.441.8760.58士0.22.99B孔4.876.131.9450.60士0.22.862）地埋管換熱器換熱能力分析根據(jù)測試數(shù)據(jù)，可計算兩孔的單位深度換熱量，計算結(jié)果見下表8所示。A、B兩孔的單位延米換熱量分別為32.32W/m和30.82W/m表8冬季工況單位延米換熱量鉆孔標(biāo)號供水溫度（C）回水溫度（C）孔深（m）單位延米換熱量（W/m）A孔5.076.4492.532.32B孔4.876.1392.830.825.5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)定熱量（或冷量），記錄地埋管換熱器的溫度響應(yīng)

27、情況，并利用模型計算巖土熱物性情況。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B孔使用該方法進(jìn)行測試。1）計算方法用來估計地下土壤特性的方法通常有線源法、柱源法、參數(shù)估計法等。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：幃哪）流體溫度隨時間變化的函數(shù)式可以寫為：通過計算溫度與自然對數(shù)時間曲線斜

28、率k可以得到溫度的熱響應(yīng)規(guī)律:Tf(t)=k*ln(t)+m式中，.流體溫度，c；.鉆孔壁面溫度，c；無干擾地溫，C；t測試時間，s；r鉆孔半徑，m；q單位井7釋熱量，W/m；,熱擴(kuò)散率，m2/s；_鉆孔熱阻，K/Wm；土壤導(dǎo)熱系數(shù)，W/mK2）加熱功率為3.6kW測試結(jié)果圖19為加熱功率為3.6kW時，穩(wěn)定熱流工況測試中，被測介質(zhì)供、回水及計算的平均介質(zhì)溫度示意圖。在最后穩(wěn)定的12小時內(nèi)，供水溫度平均溫度為27.84C,回水溫度均值為26.19C,平均介質(zhì)溫度為27.02C0溫度隨時間變化圖30.00280026.0024.0022.0020.0018.0016.0014.001200一供水

29、溫度回水溫度供回水平均溫度寸I6E&ZodWET000司E>9OOEAsooImmEq寸DEL首二I戈6RLFIkwilhg用尋31hemi浮點(diǎn)防E6b二(四gmLHoT圖19B孔恒熱流工況溫度隨時間變化圖下圖20為加熱功率為3.6kW時，穩(wěn)定熱流工況測試中，平均介質(zhì)溫度與自然對數(shù)時間擬合圖，擬合后得到溫度與對數(shù)時間的變化趨勢T-ln的斜率為k=1.9768。由上式（3）可得=1.586W/m|K。安捷倫數(shù)據(jù)采集器測得的無干擾地溫TD=14.14C,可計算出鉆孔熱阻耳=0.141K/W|m,熱擴(kuò)散率3=0.8675X10m2/s,利用加熱功率為3.6kW的數(shù)據(jù)和式（2）、（3）進(jìn)

30、行外推，當(dāng)加熱功率為5.5kW時，當(dāng)工況模擬達(dá)到穩(wěn)定是，平均介質(zhì)溫度為33.04C,力口熱功率為7kW時，穩(wěn)定后平均介質(zhì)溫度為37C,當(dāng)加熱功率為8.4kW時，當(dāng)工況模擬達(dá)到穩(wěn)定是，平均介質(zhì)溫度為42.16Co平均介質(zhì)溫度與自然對數(shù)時間擬合圖-=29.0027.00250023.0021.0019破17.00150056789101112131415*供水溫度平均溫度一線性（供水溫度平均溫度）圖20B孔恒熱流工況溫度隨自然對數(shù)時間擬合圖3）加熱功率為8.4kW測試結(jié)果圖21為加熱功率為8.4kW時，穩(wěn)定熱流工況測試中，被測介質(zhì)供、回水及計算的平均介質(zhì)溫度示意圖。在最后穩(wěn)定的12小時內(nèi)，供水溫度

31、平均溫度為44.22C,回水溫度均值為40.53C,平均介質(zhì)溫度為42.40C,與上推算出來加熱功率為8.4kW是，平均介質(zhì)溫度42.16C吻合，所以推算結(jié)果具有參考價值。溫度隨時間變化圖25.0046.0043.0040.00370034.0031.0028.0022.0019.0016.0013009E61;而寸m言O(shè)寸LFIO山E61I句=3I0ICO5F白寸高E000可LG0I學(xué)常必95CONT另9rEEESN百RETSosLnooL供水溫度回水溫度供回水平均溫度時間圖21B孔恒熱流工況溫度隨時間變化圖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)行測試的時間長