CN102539471A - 一种井群复核测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

一种井群复核测试装置及其测试方法，属于建筑施工质量检验领域，特别涉及一种针对土壤源地源热泵地埋管工程质量的测试装置和测试方法。该装置是由恒温加热水箱、水泵、阀、温度传感器、压力表、压差计、流量计、电功率传感器、地埋管、数据处理器和控制开关组成，不是以单个换热井为单位，而是以多个换热井组成的井群为单位，根据地埋管井群的总进出口水温变化数值、水的流量和压力、压差等数值，进行综合分析，以判断地埋管的施工质量的装置和方法。

Description

一种井群复核测试装置及其测试方法

技术领域

发明专利属于建筑施工质量检验领域，特别涉及一种针对土壤源地源热泵地埋管工程质量的测试装置和测试方法。 

背景技术

 地源热泵系统是一种利用可再生浅层地热能进行空调采暖的新形式。地源热泵系统利用向土壤吸收、排放热量利用地温全年相对稳定的特性，保证机组高效运行，从而减少对不可再生能源的利用和温室气体排放以达到节能减排的目的。地源热泵空调在我国每年以20％一25％的速度增长，规模从中小型建筑转向大型建筑、建筑群、小区，有的工程达到几十万平方米，尤其是在各级政府部门的推导下，已经形成了燎原之势。

地源热泵技术在我国发展迅速，现在已经得到了大范围的推广应用。地埋管地源热泵成功与否的关键在于地埋管（地下换热器），地埋管直接影响到工程经济性以及长期运行的换热效果。即使有了一个好的设计，还必须有一个好的施工，才能保证工程的整体质量，而且，由于地埋管换热器位于地下，看不到也摸不着，各种影响因素有很多的不确定性，整个井群中的换热井和换热井之间也可能存在一定的热干扰的问题，导致地埋管的设计必须根据现场施工的具体情况对设计方案进行调整和修改。 

与其他的空调工程相比，国内外在地埋管领域进行质量检验的研究还很薄弱。现在所做的就是根据《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366—2005)附录中所列出的几种检验方法对地埋管的堵和漏等质量内容进行检测，这些其实是远远不够的。往往一个地埋管工程的最终质量如何，要到施工全部完成之后，对整个系统试运行的时候才知道，如果有什么问题，已经很难采取补救措施了。 

本发明提供一种对地埋管的施工质量进行检测的装置和方法，在地埋管工程尚未全部完成时，通过对地埋管井群进行中间的过程质量检测，可靠地监督地埋管的施工质量，同时便于设计人员根据过程检验的情况，及时调整设计方案，从而保证工程的顺利进行。 

发明内容 

为了解决以上问题，本发明专利提供一种井群复核测试装置及其测试方法，利用该测试装置及其测试方法可以快速测出该井群所在地域的岩土热性的导热系数和体积比热值。通过对该井群的测试数据进行对比分析，

本发明是通过这样的方式来实现的：该装置是由恒温加热水箱、水泵、流量计、阀门和地埋管井群组成的一个闭式循环系统，在地埋管井群的出入口处安装有温度传感器、压力传感器、压差传感器等，再加上电功率传感器，这些传感器采集的数据由处理器负责记录和存储。

测试时不是以单个换热井为单位，而是以多个换热井组成的井群为单位，根据地埋管井群的总进出口水温变化数值、水的流量和压力、压差等数值，进行综合分析，以判断地埋管的施工质量的装置和方法。 

测试方法按以下步骤操作： 

    ①根据实际情况将井群分组，一般每个井群包括2-20个地热井为宜；

    ②开启加热器，循环水泵，同时必须记录地埋管井群的进出水温度、进出水压力、进出水压差、电功率以及循环水流量，作为专业软件进行分析用基础数据；

    ③数据分析过程中，输入测试数据，通过专业分析软件，分析是否有漏和堵的现象；

    ④数据分析过程中，输入测试数据，通过专业分析软件，计算出井群的平均土壤综合导热系数以及体积比热；

    ⑤根据计算出井群的平均土壤综合导热系数以及体积比热，与设计依据进行对比分析，确定是否需要调整设计。

检查单井或井群的垂直埋管和水平连管的泥沙和污物脏堵情况，如果被堵情况严重，无法恢复畅通，则关闭该单井或井群； 

检查单井或井群的垂直埋管和水平连管的泄漏情况（这种泄漏很有可能是其它的施工单位造成的），如果泄漏无法修复，则必须关闭该单井或井群；

测试全数井群（不是抽检）的实际换热能力，对照比较设计参数，判断是否满足设计要求，如果整体换热能力小于设计计算值，需考虑补井或者其它能源形式。

根据各个井群的换热能力不同（由于回填材料的密实程度和地下水情况等诸多因素造成），重新计算调整系统各个分支流量，保证地埋管系统有最大换热能力，以静态平衡阀为手段，保证调整后的设计流量的实现。 

从单井埋管到机房集分水器之间连接通常有二种设计做法：第一种做法是单井垂直埋管首先连接到窗井集分水器上（一般不超过20个单井），再从窗井集分水器连接到机房分集水器上；第二种设计做法是将若干个单井（比如2-20个单井）利用水平同程连管首先连接成一组，然后连接到窗井集分水器，然后再从窗井集分水器连接到机房分集水器上。 

对于第一种设计做法，以窗井集分水器为单位（即一个井群），也可以分为两个或三个井群，进行换热能力的测试，测试过程中便可以发现问题，关闭有问题的井，这是一种很好的设计做法，可以大大减少现场情况复杂带来的质量风险。 

对于第二种设计做法，以已经连接成一组的若干个单井（比如2-20个单井）为一个井群进行测试，这种设计做法虽然工程造价较低，但是一旦出现问题，有可能使该组井全部报废，对整个换热系统影响较大。 

       通过变频循环水泵、热源与水箱、地埋管形成一个循环回路，对井群施加1.2倍设计值恒定的热流和1.0倍设计值的水流量，采用温度、压力、电流、电压自动记录仪，测试全过程的动态参数，最终计算井群的换热能力；并根据供回水压差和水泵的电流及功率，判断系统的堵塞情况以及根据水箱的水位和系统保压的情况，判断系统是否存在泄漏情况。 

循环液流量的重新分配计算： 

对于有n个井群，其换热量如下：∑Q(1~n)=Q1+Q2++Qi++Qn-1+Qn，原设计的Q1~Qn的换热量由于实际施工情况，完全有可能达不到设计值，其换热量∑Q(1~n)便达不到设计要求，为了保证整个系统的换热能力满足或者接近设计要求，必须根据各组井群的换热能力，对各个井群循环液的的流量重新进行分配，简言之，换热能力大的井群，分配较大的流量，反之则分配较小的流量。各个井群流量分配，根据以下公式计算得出：

Gi=[Qi/ ∑Q(1~n)]*G                                                

式中：Gi为第i个井群的需要分配的循环液的流量，G为设计流量

Qi为第i个井群的换热能力，测试得出（这是一个相对值）

Q(1~n)为全部井群的换热能力之和

推论：

根据以上计算，获得了最好的流量分配，保证已完成的地埋管系统换热能力最大程度挖潜出来。另外，从下面的换热量计算公式

Qi=Gi*ρ*Δt

式中：Δt为循环液进出口温差

ρ为水的比热

可以得出一个推论，根据井群换热能力大小，等比例分配水量，实质上也就是保证每个井群的有相等的温差即可。在系统的以后运行中，可以随时用简单的红外线点温仪，测量回水温度并调节流量保证相同的温差即可。

井群复核测试只是对已经完成的地埋管，由于施工情况的千差万别，最终的竣工情况和设计有较大差别，而进行换热能力的校核与测试。 

测试的目点是根据实际的各组地埋管的换热测试结果，重新分配循环液流量，以静态平衡阀为手段，保证地埋管系统的水力平衡。单个井群测试的结果是一个相对的数值，和实际运行的换热效果有一定的差距（单个井群换热能力肯定大一些），只能准确反映井群之间相对的换热比值，而不是绝对值。和建立数值模型进行计算机模拟仿真计算有着本质的差别。 

井群校核测试时间短，一般在2-24小时之内即可完成，不像岩土热响应试验那样需要48小时以上的测试时间。 

Claims (4)

1.一种井群复核测试装置及其测试方法，其特征是：该装置是由恒温加热水箱、水泵、流量计、阀门和地埋管井群组成的一个闭式循环系统，在地埋管井群的出入口处安装有温度传感器、压力传感器、压差传感器等，再加上电功率传感器，这些传感器采集的数据由处理器负责记录和存储。

2.根据权利要求l所述的一种井群复核测试装置及其测试方法，其特征是：不是以单个换热井为单位，而是以多个换热井组成的井群为测试单位，根据地埋管井群的总进出口水温变化数值、水的流量和压力、压差等数值，进行综合分析，以判断地埋管的施工质量。

3.根据权利要求l所述的一种井群复核测试装置及其测试方法，其特征是：测试方法按以下步骤操作：

    ①根据实际情况将井群分组，一般每个井群包括2-20个地热井为宜；

    ②开启加热器，循环水泵，同时必须记录地埋管井群的进出水温度、进出水压力、进出水压差、电功率以及循环水流量，作为专业软件进行分析用基础数据；

    ③数据分析过程中，输入测试数据，通过专业分析软件，分析是否有漏和堵的现象；

    ④数据分析过程中，输入测试数据，通过专业分析软件，计算出井群的平均土壤综合导热系数以及体积比热；

    ⑤根据计算出井群的平均土壤综合导热系数以及体积比热，与设计依据进行对比分析，确定是否需要调整设计。

4.根据权利要求3所述的一种井群复核测试装置及其测试方法，其特征是：测试时间在2-24小时之间。