热响应试验小论文

1热响应试验的目的根据《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005(2009版)第3.2.2A条“当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积在3000㎡~5000㎡时，宜进行岩土热响应试验；当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积不小于5000㎡时，应进行岩土热响应试验。”通过热响应试验获取现场的地质分布情况、岩土的初始温度、地下水流情况等，为以后的施工机械及工期安排提供极有价值的参考；利用热响应的相关软件计算出岩土的导热系数，为论证地下是否适合采用土壤源热泵系统和为地埋管换热器的设计提供切实的数值依据。2热响应试验系统根据规范[1~2]，青岛理工大学自主研发设计了热响应测试装置，该装置主要包括：加热系统、循环系统和数据采集系统。加热系统：由两组额定加热功率为4.5kw的电加热管置于保温水箱中组成。循环系统：包括保温水箱、水泵、过滤器、流量表、阀门等组成。水泵的额定流量3m3/h，扬程为12.5m。数据采集系统：能够自行采集的数据有U形管进出口水温、土壤温度、电加热器的电压及电流。3热响应试验的原理3.1测试原理该测试方法模拟土壤源热泵系统夏季制冷的运行模式，如图1所示：图1测试原理测试仪器的水路循环部分与测试孔内的管路连接，形成闭式环路。该闭式环路内的液体不断循环，加热器所产生的热量不断通过测试孔内的换热管释放到地下。通过采集记录进/出仪器的温度和加热器的加热功率，分析计算土壤的热物性参数。3.2土壤热物性的分析计算原理岩土的热物性参数用以下方法获得：sssbsblfffCdEiRqTT16412（1）式中：fT——埋管内流体的平均温度，℃；ffT——土壤的原始温度，℃；lq——单位长度试验孔的放热量，W/m；bR——单位长度钻孔内的总热阻，（m·K）/W；s——岩土的导热系数，W/（m·K）；ssC——岩土的体积比热，J/（m3·K）Ei——指数积分；bd——钻孔直径，m；——时间，s。单位长度钻孔内的总热阻按下式计算：hdddDddDdddRiiopbbsbsbbbbb1ln21lnlnln2121444o（2）式中：b——钻孔回填材料的导热系数，W/（m·K）；p——埋管管壁的导热系数，W/（m·K）；bd——钻孔直径，m；0d——埋管外径，m；D——埋管的中心距，m；id——埋管内径，m；h——管内流体与管壁间的对流换热系数，W/（m2·K）。对流换热系数h的计算方法如下：nwihdNuPrRe023.08.0（3）式中：Nu——努谢尔数；Re——雷诺数；Pr——普朗特数；w——流体的导热系数，W/（m·K）。式(1)有两个未知参数，周围岩土导热系数s和容积比热容ssc，现有的计算方法，是利用反演算法推导出岩土热物性参数。其方法是：将试验测试结果与公式(1)的模拟的结果进行对比，使得方差和21exp,,NiiicalTTf取得最小值时的热物性参数即是所求结果。其中，icalT,为第i时刻由模型计算出的埋管内流体的平均温度；iTexp,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。3.3测试现场应具备的条件：1）稳定的单相交流电源，满足10kw的要求；2）清洁的水；3）安全防护措施等3.4测试步骤：参考文献[1]中国建筑科学研究院.GB50366-2005.地源热泵系统工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2005.[2]中国建筑科学研究院.GB50366-2005.地源热泵系统工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.