土壤源热泵非稳态热流热响应试验中岩土热物性-IngentaConnect.PDFVIP

第 30 卷 第 12 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.12 192 2014 年 6 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2014 土壤源热泵非稳态热流热响应试验中岩土热物性参数的确定 1 2 1 1 3 张长兴 ，郭占军 ，刘玉峰 ，孙始财 ，彭冬根 （1. 山东科技大学，山东省土木工程防灾减灾重点实验室，青岛 266590 ； 2. 华北水利水电大学环境与市政工程学院，郑州 450011 ； 3. 南昌大学建筑工程学院，南昌 330031 ） 摘 要：在土壤源热泵系统现场热响应试验时，复杂的现场状况会影响热响应试验中恒加热功率的实现，结合测 试现场的实际状况，该文提出了非稳态热流工况下确定岩土热物性参数的方法。通过建立非稳态热流热响应试验 系统模型，实施系统优化，使地埋管换热器进出水平均温度计算值和实测值的平方和最小，确定最优的岩土导热 系数和容积比热容 2 个参数。对比同一测试地点的恒热流和非稳态热流热响应试验确定的 2 个热物性参数的结果， 非稳态热流工况系统优化方法确定的岩土导热系数的相对误差为 1.2%，容积比热容的相对误差为 0.7% 。同时， 在非稳态热流工况下，利用系统优化方法确定热物性参数可适当缩短热响应试验的测试时间，降低了测试成本， 为土壤源热泵系统热响应试验的实施和岩土热物性参数的确定提供了重要参考。 关键词：导热系数；热泵系统；岩土工程；热响应试验；非稳态热流工况；容积比热容 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.12.024 中图分类号：TU111 ；TK52 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2014)-12-0192-08 张长兴，郭占军，刘玉峰，等. 土壤源热泵非稳态热流热响应试验中岩土热物性参数的确定[J].农业工程学报， 2014，30(12)：192－199. Zhang Changxing, Guo Zhanjun, Liu Yufeng, et al. Determining parameters of rock-soil thermal properties in thermal response test of ground-coupled heat pump under working condition of transient heat flow[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(12): 192－199. (in Chinese with English abstract) 客观上增加了试验成本。因此，当电加热功率不能 0 引 言 满足要求时，针对非稳态热流条件下确定岩土热物 在进行土壤源热泵系统设计时，热响应测试 性参数的方法进行研究是非常必要的。 （thermal response test ，TRT ）是获取岩土的热物性 在利用热响应试验数据确定岩土的热物性参 参数，进行地埋管换热器（ground heat exchanger， 数时，主要应用“线热源”和“柱热源”两类地埋 [1] 。中国2009 年新修订的地 [6-9] GHE ）设计的重要手段 管换热器的解析解模型 。就数学反演算法而言， 源热泵系统工程技术规范[2] （以下简称