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XXXXX地源热泵岩土热物性测试 技术报告 华中科技大学环境科学与工程学院地源热泵研究所 华中科技大学建筑节能技术中心 武汉 二0—一年十月 地源热泵岩土热物性测试技术报告 项目名称：XXXXXX 地源热泵岩土热物性测试 测试单位： 华中科技大学环境科学与工程学院 地源热泵研究所 华中科技大学建筑节能技术中心 目录 1测试目的和测试依据 错误!未定义书签。 测试目的 错误!未定义书签。 测试参考标准 错误!未定义书签。 2测试原理与方法 错误!未定义书签。 岩土热响应试验 错误!未定义书签。 现场测试方法 错误!未定义书签。 3测试仪器和要求 错误!未定义书签。 规范要求 错误!未定义书签。 测试单位测试用岩土热物性测试仪及其检定/校准证书错误!未定义书 签。 测试单位地源热泵岩土热物性测试技术研究成果..错误!未定义书签。 4测试方案 错误!未定义书签。 项目概况 错误!未定义书签。 测试孔成孔条件 错误!未定义书签。 岩土热响应试验测试步骤 错误!未定义书签。 5现场试验数据计算分析和测试结果 错误!未定义书签。 岩土综合热物性参数 错误!未定义书签。 钻孔单位延米（孔深）换热量参考值 错误!未定义书签。 附录现场测试部分原始数据曲线图 错误!未定义书签。 1测试目的和测试依据 测试目的 对于地埋管地源热泵系统工程设计而言，最为关心的是地埋管换热系统的换 热能力，这主要反映在地埋管换热器深度范围内的综合岩土导热系数和综合比热 容两个参数上，是一个反映了岩土、地下水流等因素影响的综合值。由于地质结 构的复杂性和差异性，因此必须通过现场试验得到岩土综合导热系数和综合比热 容等岩土热物性参数，供地埋管设计计算使用。 在试验测得岩土综合导热系数和岩土初始平均温度的基础上， 结合地埋管换 热器钻孔回填材料、钻孔直径、埋管类型（单/双U）、埋管间距、运行份额、运 行工况下地埋管中传热介质设计平均温度、运行时间等条件，计算得出测试条件 下地埋管换热器单位孔深换热量参考值，指导地埋管地源热泵系统工程设计 测试参考标准 《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005 （2009年版） 2测试原理与方法 岩土热响应试验 岩土热物性参数作为一种热物理性质， 无论对其进行放热或是取热试验，其 数据处理过程基本相同。因此本规范中只要求采用向岩土施加一定加热功率的方 式，来进行热响应试验。 现有的主要计算方法，是利用反算法推导出岩土热物性参数。 其方法是：从 计算机中取出试验测试结果，将其与软件模拟的结果进行对比，使得方差和 NAal , N Aal ,i i 1 Texp,i取得最小值时，通过传热模型调整后的热物性参数即是所 求结果。其中，Tcal,i为第i时刻由模型计算出的埋管内流体的平均温度； Texp,i为 第i时刻实际测量的埋管中流体的平均温度； N为试验测量的数据的组数。也可 将试验数据直接输入专业的地源热泵岩土热物性测试软件， 通过计算分析得到当 地岩土的热物性参数。 以下给出一种适用于单U形竖直地埋管换热器的分析方法，以供参考。 地埋管换热器与周围岩土的换热可分为钻孔内传热过程和钻孔外传热过程。 相比钻孔外，钻孔内的几何尺寸和热容量均很小， 可以很快达到一个温度变化相 对比较平稳的阶段，因此埋管与钻孔内的换热过程可近似为稳态换热过程。 埋管 中循环介质温度沿流程不断变化，循环介质平均温度可认为是埋管出入口温度的 平均值。钻孔外可视为无限大空间，地下岩土的初始温度均匀，其传热过程可认 为是线热源或柱热源在无限大介质中的非稳态传热过程。在定加热功率的条件 下: 2.1.1钻孔内传热过程及热阻 钻孔内两根埋管单位长度的热流密度分别为 qi和q2，根据线性叠加原理有: Riqi R Riqi R12 q2 T f 2 Tb R12q1 R2q2 式中Tf1, Tf2――分别为两根埋管内流体温度「C）; Tb――钻孔壁温度（C）; R, R――分别看作是两根管子独立存在时与钻孔壁之间的热阻 (m?K/VV; R2――两根管子之间的热阻（m?K/V） 在工程中可以近似认为两根管子是对称分布在钻孔内部的，其中心距为 D, 因此有: RiR2IndbdoIndbD2Rp RfRl2Indb Ri R2 In db do In db D2 Rp Rf Rl2 In db In db D2 其中埋管管壁的导热热阻 R和管壁与循环介质对流换热热阻 R分别为: Rp 2 p di Rf 1 diK 式中di——埋管内径(m)； do 埋管外径(m)； db――钻孔直径(m); 入p――埋管管壁导热系数［W/(m?K)］; 入b――钻孔回填材料导热系数［W/(m?K)］; 入s――埋管周围岩土的导热系数［W/