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某地源热泵工程热物性测试浅析 李宜程（山东同圆设计集团有限公司） 摘 要：本论文通过实际工程项目介绍地源热泵工程热物性测试实验设备、测试原理及方法， 并对测试数据进行整理及模拟分析分别得出夏季工况和冬季工况热储每延米换热量，最终提出结论 及建议。地源热泵热物性测性对于地源热泵设计意义重大，测试结果对设计工作具有指导性的作用。 关键词：地源热泵、热物性测试、热储、每延米换热量 一、项目简介 本工程位于济南市历城区彩石镇，南接蟠龙山森林公园，北临旅游路。 试验设计换热孔2个，1号孔位于建筑物东侧，2号孔位于建筑物南侧，换热孔设计深度100米， 地埋管为双U型De32mmHDPE管。1号孔钻探深度108米，下管深度107.1米，2号孔钻探深度108米，下 管深度107.5米。 场地地层为第四系粉质粘土及基岩构成，第四系厚度约0.6米左右，换热孔施工时场地内第四系 已经挖除，基岩岩性为奥陶系中厚层灰岩夹薄层白云岩。 二、试验设备及原理 测试设备为北京某集团生产的浅层地热能冷、热响应试验台，该试验台功能强大、测试精确度 高以及移动性好，在国际处于领先。试验台的传感器均选用高精度传感器，流量计精度等级为0.2 级、量程1～8m3/h的电磁流量计，温度传感器为精度A级、量程0～50℃的Pt1000铂电阻，经计算测 试系统整体最大测试误差为士3.5%。 测试原理如下：将测试装置的水路循环部分与所要测试的地埋管换热孔内的HDPE管路相连接， 形成闭式环路，通过仪器内的微型循环水泵驱动环路内的载冷剂不断循环，同时测试装置内的设备 不断加热或降温环路中的载冷剂。该闭式环路内的载冷剂不断循环，热泵装置所产生或需要吸收的 热量就不断通过地埋管换热孔内的HDPE管释放到岩土或从岩土中吸收热量。在闭式环路内的载冷剂 循环的过程中，测试车将各种测试工况下进、回测试车的载冷剂温度、岩土温度，以及流量和实验 装置产生的热量或所吸收的热量进行采集并记录在相应的数据处理仪器中，以便后期数据的处理。 图1为测试装置系统原理简图。 作者简介：李宜程（1989- ），硕士研究生，助理工程师，266000，山东省青岛市崂山区中商国际大商 11 楼 Email：rzlyc@163.com 图1 测试装置系统原理简图 三、工况温度选取 [1] 试验工况点选取：试验工况点即地埋管换热孔的进水温度 。 一般地源热泵工程正常运行时，地源换热器的进水温度约为：冬季最低5℃，夏季最高35℃。采 用这两个温度作为试验工况点，测试出的每延米换热量接近地层最大换热能力，故测试工况点选为 冬季5℃，夏季35℃。 四、试验步骤 1、地埋管施工 换热孔位置定好后进行钻探施工，钻头直径为150毫米，成孔后立即下入双U地埋管并回填，回 填料为钻探产生的岩粉。 2、热响应试验 测试孔安装完成2天后进行岩土换热能力测试，2016-11-27-17:00至22:00测试2号孔初始温度， 2016-11-27 22:00:00至2016-11-30 0:39:00测试2号孔稳定热流，2016-11-30 0:54:00至2016-12-2 2:21:00测试2号孔夏季工况，2016-12-2 9:57:00至2016-12-3 8:00:00测试 1号孔初始温度， 2016-12-3 15:09:00至2016-12-5 15:09:00测试1号孔冬季工况，2016-12-9 7:30:00至2016-12-11 7:48:00测试2号孔冬季工况，2016-12-11 13:30:00至2016-12-13 11:27:00测试1号孔稳定热流， 2016-12-15 9:57:00至2016-12-17 10:09:00测试1号孔夏季工况。 五、试验数据整理、分析 1、岩土平均初始温度测试 测试数据显示，1号孔岩土平均初始温度为16℃，2号孔岩土平均初始温度为16℃。 图2 地层初始温度测试曲线 2、稳定热流测试 稳定热流测试是利用测试设备向循环水中连续输入稳定功率热量，测定地埋管换热器进出水温