专利名称：一种岩土热物性测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于地热测试技术领域，具体涉及一种岩土热物性测试仪。
背景技术：
地源热泵系统设计时的一个重要参数就是埋管或钻孔总长度，它主要决定系统供热(冷)能力或容量。埋管不足将使空调效果得不到保证，埋管过多将增大初期投资。而影响埋管长度的最大因素为岩土热物性参数，即岩土导热系数。目前国际上较典型的热物性测试方法为热响应方法，该方法是国际地源热泵协会(IGSHPA)的标准和美国采暖制冷与空调工程师协会(ASHRAE)手册都推荐这一方法。我国在2009年颁布的《地源热泵系统工程技术规范》中明确规定地埋管地源热泵系统方案设计前，应用建筑面积在3000m2 5000m2时，宜进行岩土热响应试验；当应用建筑面积大于等于5000m2时，应进行热响应试验。利用热响应原理，在1996年研制了第一台土壤的热容测试设备，并将此设备估计的热物性值应用于地源热泵工程。随后德国、美国，加拿大等国相继开发出多种样式的测试装置(如车载式、便携式等)。2000年后，我国有关研究所和企业也开始研制岩土体热物性测试仪，它们在地源热泵工程设计中发挥了很大的作用。热响应测试设备从装载形式上可分为车载式、拖车式和便携式三类，从热(冷)源类型上可分为加热器型和热泵型两种。主流的测试方法为控制埋管换热器进出水温差恒定法，通过控制埋管换热器进出水温差恒定法是通过控制加热(制冷)设备的输出功率，来保证埋管换热器进出井温差恒定，然后采集循环水的平均温度，通过线热源或圆柱热源传热模型计算土壤传热系数、热交换井热阻、土壤比热容等热物性参数。此方法在行业中应用较为普遍。综合分析、考虑目前国内外相关测试仪的特性和功能，还存在一些有待解决和改进的问题，主要体现在:I)热响应测试仪测算精度低。我国常用的地埋管换热器构造均为U形或双U形管构造，在解析上把此地埋管换热器的断面的中心轴为热源，将两根或四根管道假设为一根等效圆管，以该圆管轴心为中心呈辐射状向周围传热，从而利用线源模型求得土壤导热系数。由于U形或双U形管的管径以及埋管间距在不同的设计或施工时存在着差距，因此造成等效圆管半径尺寸的确定也有差异，使得计算出的土壤导热系数的普适性不强。2)热响应测试仪的构造庞大及运行复杂。为了提高精度，目前国内较多的热响应测试系统倾向于采用冷、热两种工况，使测试设备体积较大，不方便移动；亦存在系统控制控制自动化程度不高。
发明内容针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本实用新型提供了一种岩土热物性测试仪，普适性强，且器件体积�。阌谝贫�。 一种岩土热物性测试仪，包括:[0012]换热器,其由外管和内管组成,夕卜管底部封闭，内管设于外管内；进水管，其一端与内管连接；出水管，其一端插入外管内；加热器，其一端与出水管另一端相连，另一端与进水管另一端相连；用于加热液体水温；离心水泵，安装于出水管上；用于为系统中水循环提供驱动力；流量计，安装于进水管上；用于检测进水管内的水流量；进水管温度计，安装于进水管上；用于检测进水管内的水温；出水管温度计，安装于出水管上；用于检测出水管内的水温；检测器，与流量计、加热器、进水管温度计和出水管温度计相连。优选地，所述的进水 管上安装有进水止回阀，所述的进水止回阀与加热器相邻，其用于防止水回流至加热器。优选地，所述的进水管上安装有膨胀罐，其用于减缓水受温度影响而产生压力波动。优选地，所述的换热器与钻孔内壁之间的空隙中埋设有多个温度传感器并采用细骨料填充，所述的温度传感器与检测器相连，多个温度传感器沿钻孔纵向均匀分布；用于测试不同深度地温，能够真实反映岩土实际温度，有助于提高导热系数的计算精度和验证。所述的出水管连接有补水管；出水管与补水管的连接处位于离心水泵和出水管温度计之间；补水管上安装有补水止回阀；用于对循环管路补充水液体。所述的检测器包括信息采集单元和信息处理单元；所述的信息采集单元用于采集进出水管和岩土的温度信息以及进水管的流量信息，并将这些信息提供给信息处理单元；所述的信息处理单元用于根据这些信息计算出岩土热物性参数。所述的信息处理单元采用PLC。优选地，所述的流量计两侧管路每侧具有不小于0.1m的直线管路，能够提高测量数据稳定性。优选地，邻近进水管温度计的进水管上以及邻近出水管温度计的出水管上均安装有水压计；所述的水压计与检测器相连；能够实时监控循环管路内压力稳定状况，方便判断由于循环管是否漏水、漏压等对测试造成的影响。优选地，所述的进水管、出水管和补水管上均安装有球阀；便于控制进出循环管路水流以及管路维修。优选地，所述的信息处理单元连接有上位机，且信息处理单元与离心水泵和加热器相连；便于通过上位机设定加热功率和水泵功率，控制系统开启与关闭以及选择测试模式，实时监测各测点温度、水压、加热器和水泵功率、流量等时间变化，进而计算岩土热物性参数。所述的信息处理单元基于以下算式计算出岩土热物性参数:
权利要求1.一种岩土热物性测试仪，其特征在于，包括: 换热器，其由外管和内管组成，外管底部封闭，内管设于外管内； 进水管，其一端与内管连接； 出水管，其一端插入外管内； 加热器，其一端与出水管另一端相连，另一端与进水管另一端相连； 离心水泵，安装于出水管上； 流量计，安装于进水管上； 进水管温度计，安装于进水管上； 出水管温度计，安装于出水管上； 检测器，与流量计、加热器、进水管温度计和出水管温度计相连。
2.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于:所述的进水管上安装有进水止回阀，所述的进水止回阀与加热器相邻。
3.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于:所述的进水管上安装有膨胀罐。
4.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于:所述的出水管连接有补水管；出水管与补水管的连接处位于离心水泵和出水管温度计之间，补水管上安装有补水止回阀。
5.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于:所述的换热器与钻孔内壁之间的空隙中埋设有多个温度传感器，多个温度传感器沿钻孔纵向均匀分布，所述的温度传感器与检测器相连。
6.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于:所述的检测器包括信息采集单元和信息处理单元；所述的信息采集单元用于采集进出水管和岩土的温度信息以及进水管的流量信息，并将这些信息提供给信息处理单元；所述的信息处理单元用于根据这些信息计算出岩土热物性参数。
7.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于:所述的流量计两侧管路每侧具有不小于0.1m的直线管路。
8.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于:邻近进水管温度计的进水管上以及邻近出水管温度计的出水管上均安装有水压计，所述的水压计与检测器相连。
9.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于:所述的进水管、出水管和补水管上均安装有球阀。
10.根据权利要求6所述的测试仪，其特征在于:所述的信息处理单元连接有上位机，且信息处理单元与离心水泵和加热器相连。
专利摘要本实用新型公开了一种岩土热物性测试仪，包括换热器、进水管、出水管、加热器、离心水泵、流量计、进水管温度计、出水管温度计和检测器；本实用新型中换热器采用套管式换热器，其由内管和外管组成，即内外两根圆柱，理论上更接近甚至完全符合传热模型所假设的物理模型，有效提高了所测算的岩土导热系数的精度；同时通过地埋设多个温度传感器实时监测地温梯度，能真实反映岩土实际温度，有助于提高导热系数的计算精度和验证；且结构紧凑、便携，且现场运行稳定，测试精度均符合规范要求，整个测试过程自动运行，操作便利，性能稳定，亦适用地源热泵地埋换热管的长期运行测试研究。
文档编号G01N25/20GK203011870SQ201220682530
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者何超 申请人:浙江建设职业技术学院
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
