關(guān)于地埋管換熱器課件

概要國(guó)外熱響應(yīng)試驗(yàn)發(fā)展概況“恒熱流法”與“恒溫法”美國(guó)關(guān)于恒熱流法的技術(shù)條件恒溫法的特點(diǎn)及局限結(jié)語概要1 國(guó)外熱響應(yīng)試驗(yàn)發(fā)展概況

瑞典EklofC.,1996

美國(guó)AustinW.,1998.

瑞典GehlinS.,1998.

美國(guó)ShonderJ.A.andJ.V.Beck,ASHRAETransactions,1999.

美國(guó)SpitlerJ.D.,S.J.ReesandC.Yavuzturk,TheSource,1999

美國(guó)WitteH.,G.vanGelderandJ.Spitler,ASHRAETransactions,2002.

IGSHPA.

Closed-loop/geothermalheatpumpsystems,designandinstallationstandards,2007Edition,1B.3.1,2007

ASHRAE.2007ASHRAEhandbookonHVACapplications,2007 國(guó)外熱響應(yīng)試驗(yàn)發(fā)展概況

瑞典EklofC.,192

國(guó)內(nèi)熱響應(yīng)試驗(yàn)概況 YuM.Z.,DiaoN.R.,SuD.C.andFangZ.H.,Apilotprojectoftheclosed-loopground-sourceheatpumpsysteminChina,ProceedingofIEA7thHeatPumpConference,356-364,Beijing,2002. 于明志，方肇洪.現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試地下巖土平均熱物性參數(shù)方法，熱能動(dòng)力工程，17（5）：489-492，2002. YuM.Z.,PengX.F.,FangZ.H.andLiX.D.,Amodelfordeterminingdeepgroundthermalpropertiesaccountingforwateradvection,inHeatTransferScienceandTechnology2004,Proceedingof6thInternationalSymposiumonHeatandMassTransfer,Beijing,665-669,2004. YuM.Z.,PengX.F.,LiX.D.,FangZ.H.,Asimplifiedmodelformeasuringthermalpropertiesofdeepgroundsoil,ExperimentalHeatTransfer,17(2):119-130,2004. 國(guó)內(nèi)熱響應(yīng)試驗(yàn)概況3恒熱流法熱響應(yīng)試驗(yàn)的技術(shù)要求“恒熱流法”采用恒功率的電加熱，記錄進(jìn)出口溫度隨時(shí)間的變化，因此儀器的結(jié)構(gòu)和控制都比較簡(jiǎn)單，測(cè)試精度也比較容易保證。這種方法主要可用來確定巖土層的平均導(dǎo)熱系數(shù)以及鉆孔內(nèi)的熱阻，它并不直接提供所謂的“每米鉆孔的換熱量”的數(shù)據(jù)。得到了巖土體熱物性數(shù)據(jù)后，可以根據(jù)一定的傳熱模型模擬地下巖土層以及回路中溫度的短期、中期（1年）和長(zhǎng)期（多年）的變化，并相應(yīng)地采用適當(dāng)?shù)能浖虬丛O(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算得到地埋管換熱器的總長(zhǎng)度。恒熱流法熱響應(yīng)試驗(yàn)的技術(shù)要求4恒熱流法熱響應(yīng)試驗(yàn)的技術(shù)要求

ASHRAE手冊(cè)中的具體要求是：

熱物性測(cè)試的時(shí)間應(yīng)為36-48h。

加熱功率應(yīng)為每米鉆孔50-80W，大致為實(shí)際U型管換熱器高峰負(fù)荷值。

加熱功率的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)該小于其平均值的1.5%，最大偏差應(yīng)小于平均值的±10%；或由于加熱功率的變化引起的平均溫度值對(duì)于T（溫度）--logt（時(shí)間）坐標(biāo)上的一條直線的偏差應(yīng)小于0.3K。

溫度測(cè)量和記錄儀器的精度應(yīng)為±0.3K。

功率傳輸和記錄儀器的綜合精度應(yīng)為讀數(shù)的±2%。

U型管內(nèi)的流速應(yīng)適當(dāng)，以保證U型管進(jìn)出口溫差為3.7-7K

數(shù)據(jù)采集的頻率至少為10分鐘一次。

恒熱流法熱響應(yīng)試驗(yàn)的技術(shù)要求

ASHRAE5

對(duì)于低導(dǎo)熱率（k<1.7W/mK）的巖土體，建議在完成埋管和回填5天以后再開始熱物性測(cè)試；對(duì)于高導(dǎo)熱率（k>1.7W/mK）的巖土體，則建議在完成埋管和回填3天以后開始熱物性測(cè)試。

地下巖土體的初始溫度在上述等待期以后測(cè)試，可以在注滿水的管中在三處不同的深度直接插入測(cè)溫元件測(cè)定并求平均值，或在循環(huán)泵剛啟動(dòng)后測(cè)定U型管的出口水溫代表巖土體初始溫度。

所有地面以上的管路應(yīng)采用厚度不小于13mm的閉孔隔熱材料或具有同等效果的措施進(jìn)行保溫。試驗(yàn)裝置應(yīng)設(shè)置在由不小于25mm玻璃纖維層隔熱或具有同等隔熱效果的密閉小室中。

如果需要對(duì)鉆孔重新進(jìn)行測(cè)試，則需要等U型管回路中的溫度回復(fù)到與初始溫度的差值不大于0.3K方可進(jìn)行。如果已經(jīng)進(jìn)行了完整的48h測(cè)試，對(duì)于中等或高導(dǎo)熱率的地層，這一過程通常需要10-12天，對(duì)于低導(dǎo)熱率的地層，則需要14天。如果已經(jīng)進(jìn)行的測(cè)試時(shí)間較短，則等待的時(shí)間也可相應(yīng)縮短。對(duì)于低導(dǎo)熱率（k<1.7W/mK）的巖土體，建議在6

恒溫法熱響應(yīng)試驗(yàn)

“恒溫法”的熱響應(yīng)試驗(yàn)保持供水溫度一定，記錄出口水溫的變化，再由測(cè)得的流量得到回路中的換熱量。

采用的加熱熱源可以是電熱元件，也可以是熱泵。當(dāng)采用熱泵時(shí)，除“熱工況”之外也可以進(jìn)行“冷工況”的測(cè)試。由于要設(shè)法保持回路的進(jìn)口溫度保持不變，在熱（冷）源部分必需有二次加熱裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。

這種方法的主要目標(biāo)是確定在“穩(wěn)定”狀態(tài)下每米鉆孔的傳熱量，似乎還沒有見到由此確定巖土體熱物性的報(bào)道。 恒溫法熱響應(yīng)試驗(yàn)

“恒溫法”的熱響應(yīng)試驗(yàn)保持供7結(jié)語 地埋管換熱器熱響應(yīng)試驗(yàn)對(duì)于勘察地下巖土體的導(dǎo)熱特性、準(zhǔn)確設(shè)計(jì)地源熱泵系統(tǒng)是必要的。國(guó)際通行的做法，包括IGSHPA的標(biāo)準(zhǔn)和ASHRAE的手冊(cè)規(guī)定的方法，目的是測(cè)定巖土體的平均熱物性，為地?zé)釗Q熱器的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為了得到可靠的數(shù)據(jù)，需要對(duì)“恒熱流法”試驗(yàn)的條件進(jìn)行規(guī)范。結(jié)語8“恒溫法”熱響應(yīng)試驗(yàn)的方法是近來提出的新概念，其試驗(yàn)的主要目標(biāo)是獲得在冷、熱工況下單鉆孔換熱器的傳熱能力。在對(duì)這種試驗(yàn)的技術(shù)要求進(jìn)行必要的規(guī)范之后，這種試驗(yàn)的結(jié)果可以作為反映單鉆孔地?zé)釗Q熱器傳熱能力的一個(gè)指標(biāo)?！昂銣胤ā睙犴憫?yīng)試驗(yàn)的方法是近來提出的新概念，其試驗(yàn)9“每米鉆孔的傳熱量”的概念對(duì)于大中型的地源熱泵工程，這個(gè)概念只適合用作方案設(shè)計(jì)階段最粗略的估算，而不應(yīng)該作為設(shè)計(jì)的方法和依據(jù)。因?yàn)榈芈窆軗Q熱器的傳熱能力不僅取決于熱響應(yīng)試驗(yàn)所涉及的參數(shù)，而且與許多其他因素有關(guān)：冷熱負(fù)荷的特點(diǎn)、全年冷熱負(fù)荷的平衡、地埋管換熱器中埋管的數(shù)量和布置形式、埋管的間距等，而熱響應(yīng)試驗(yàn)都不涉及這些因素。此外，對(duì)地埋管換熱器生命周期中允許的循環(huán)液最高和最低溫度也是影響其換熱能力的重要因素，需要在設(shè)計(jì)中權(quán)衡各方面的因素決定。地埋管地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該按照《規(guī)范》的要求，采用專業(yè)軟件或按規(guī)定的設(shè)計(jì)計(jì)算方法進(jìn)行。“每米鉆孔的傳熱量”的概念10深層巖土熱物性測(cè)試技術(shù).巖土熱物性測(cè)試儀深層巖土熱物性測(cè)試技術(shù).巖土熱物性測(cè)試儀11精品課件！精品課件！12精品課件！精品課件！13ThankYou!

ThankYou!14概要國(guó)外熱響應(yīng)試驗(yàn)發(fā)展概況“恒熱流法”與“恒溫法”美國(guó)關(guān)于恒熱流法的技術(shù)條件恒溫法的特點(diǎn)及局限結(jié)語概要15 國(guó)外熱響應(yīng)試驗(yàn)發(fā)展概況

瑞典EklofC.,1996

美國(guó)AustinW.,1998.

瑞典GehlinS.,1998.

美國(guó)ShonderJ.A.andJ.V.Beck,ASHRAETransactions,1999.

美國(guó)SpitlerJ.D.,S.J.ReesandC.Yavuzturk,TheSource,1999

美國(guó)WitteH.,G.vanGelderandJ.Spitler,ASHRAETransactions,2002.

IGSHPA.

Closed-loop/geothermalheatpumpsystems,designandinstallationstandards,2007Edition,1B.3.1,2007

ASHRAE.2007ASHRAEhandbookonHVACapplications,2007 國(guó)外熱響應(yīng)試驗(yàn)發(fā)展概況

瑞典EklofC.,1916

國(guó)內(nèi)熱響應(yīng)試驗(yàn)概況 YuM.Z.,DiaoN.R.,SuD.C.andFangZ.H.,Apilotprojectoftheclosed-loopground-sourceheatpumpsysteminChina,ProceedingofIEA7thHeatPumpConference,356-364,Beijing,2002. 于明志，方肇洪.現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試地下巖土平均熱物性參數(shù)方法，熱能動(dòng)力工程，17（5）：489-492，2002. YuM.Z.,PengX.F.,FangZ.H.andLiX.D.,Amodelfordeterminingdeepgroundthermalpropertiesaccountingforwateradvection,inHeatTransferScienceandTechnology2004,Proceedingof6thInternationalSymposiumonHeatandMassTransfer,Beijing,665-669,2004. YuM.Z.,PengX.F.,LiX.D.,FangZ.H.,Asimplifiedmodelformeasuringthermalpropertiesofdeepgroundsoil,ExperimentalHeatTransfer,17(2):119-130,2004. 國(guó)內(nèi)熱響應(yīng)試驗(yàn)概況17恒熱流法熱響應(yīng)試驗(yàn)的技術(shù)要求“恒熱流法”采用恒功率的電加熱，記錄進(jìn)出口溫度隨時(shí)間的變化，因此儀器的結(jié)構(gòu)和控制都比較簡(jiǎn)單，測(cè)試精度也比較容易保證。這種方法主要可用來確定巖土層的平均導(dǎo)熱系數(shù)以及鉆孔內(nèi)的熱阻，它并不直接提供所謂的“每米鉆孔的換熱量”的數(shù)據(jù)。得到了巖土體熱物性數(shù)據(jù)后，可以根據(jù)一定的傳熱模型模擬地下巖土層以及回路中溫度的短期、中期（1年）和長(zhǎng)期（多年）的變化，并相應(yīng)地采用適當(dāng)?shù)能浖虬丛O(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算得到地埋管換熱器的總長(zhǎng)度。恒熱流法熱響應(yīng)試驗(yàn)的技術(shù)要求18恒熱流法熱響應(yīng)試驗(yàn)的技術(shù)要求

ASHRAE手冊(cè)中的具體要求是：

熱物性測(cè)試的時(shí)間應(yīng)為36-48h。

加熱功率應(yīng)為每米鉆孔50-80W，大致為實(shí)際U型管換熱器高峰負(fù)荷值。

加熱功率的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)該小于其平均值的1.5%，最大偏差應(yīng)小于平均值的±10%；或由于加熱功率的變化引起的平均溫度值對(duì)于T（溫度）--logt（時(shí)間）坐標(biāo)上的一條直線的偏差應(yīng)小于0.3K。

溫度測(cè)量和記錄儀器的精度應(yīng)為±0.3K。

功率傳輸和記錄儀器的綜合精度應(yīng)為讀數(shù)的±2%。

U型管內(nèi)的流速應(yīng)適當(dāng)，以保證U型管進(jìn)出口溫差為3.7-7K

數(shù)據(jù)采集的頻率至少為10分鐘一次。

恒熱流法熱響應(yīng)試驗(yàn)的技術(shù)要求

ASHRAE19

對(duì)于低導(dǎo)熱率（k<1.7W/mK）的巖土體，建議在完成埋管和回填5天以后再開始熱物性測(cè)試；對(duì)于高導(dǎo)熱率（k>1.7W/mK）的巖土體，則建議在完成埋管和回填3天以后開始熱物性測(cè)試。

地下巖土體的初始溫度在上述等待期以后測(cè)試，可以在注滿水的管中在三處不同的深度直接插入測(cè)溫元件測(cè)定并求平均值，或在循環(huán)泵剛啟動(dòng)后測(cè)定U型管的出口水溫代表巖土體初始溫度。

所有地面以上的管路應(yīng)采用厚度不小于13mm的閉孔隔熱材料或具有同等效果的措施進(jìn)行保溫。試驗(yàn)裝置應(yīng)設(shè)置在由不小于25mm玻璃纖維層隔熱或具有同等隔熱效果的密閉小室中。

如果需要對(duì)鉆孔重新進(jìn)行測(cè)試，則需要等U型管回路中的溫度回復(fù)到與初始溫度的差值不大于0.3K方可進(jìn)行。如果已經(jīng)進(jìn)行了完整的48h測(cè)試，對(duì)于中等或高導(dǎo)熱率的地層，這一過程通常需要10-12天，對(duì)于低導(dǎo)熱率的地層，則需要14天。如果已經(jīng)進(jìn)行的測(cè)試時(shí)間較短，則等待的時(shí)間也可相應(yīng)縮短。對(duì)于低導(dǎo)熱率（k<1.7W/mK）的巖土體，建議在20

恒溫法熱響應(yīng)試驗(yàn)

“恒溫法”的熱響應(yīng)試驗(yàn)保持供水溫度一定，記錄出口水溫的變化，再由測(cè)得的流量得到回路中的換熱量。

采用的加熱熱源可以是電熱元件，也可以是熱泵。當(dāng)采用熱泵時(shí)，除“熱工況”之外也可以進(jìn)行“冷工況”的測(cè)試。由于要設(shè)法保持回路的進(jìn)口溫度保持不變，在熱（冷）源部分必需有二次加熱裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。

這種方法的主要目標(biāo)是確定在“穩(wěn)定”狀態(tài)下每米鉆孔的傳熱量，似乎還沒有見到由此確定巖土體熱物性的報(bào)道。 恒溫法熱響應(yīng)試驗(yàn)

“恒溫法”的熱響應(yīng)試驗(yàn)保持供21結(jié)語 地埋管換熱器熱響應(yīng)試驗(yàn)對(duì)于勘察地下巖土體的導(dǎo)熱特性、準(zhǔn)確設(shè)計(jì)地源熱