CN107607577B - 一种地层换热能力的热物性测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地层换热能力的热物性测试装置，包括混水箱及电控测量柜；混水箱分别连接进水管路及出水管路；进水管路沿液体流动方向依次设置PE管快速接头、铜球阀、进口温度传感器及电磁流量计；出水管路沿液体流动方向依次设置循环水泵、出口温度传感器、铜球阀及PE管快速接头。本发明一种地层换热能力的热物性测试装置，可实现对地层换热能力的相关数据的综合采集，实现热物性测试，为地埋管换热器单位孔深换热量参考值计算提供基础，最终为地埋管地源热泵系统工程设计的提供依据。

Description

一种地层换热能力的热物性测试装置

技术领域

本发明属于及浅层地热能资源勘察领域，尤其是涉及一种地层换热能力的热物性测试装置。

背景技术

根据《地源热泵系统工程技术规范》相关规定，地源热泵系统方案设计前，应对工程场地状况调查，并应对浅层地热能资源进行勘察。对于地埋管地源热泵系统工程设计而言，最为重要的是地埋管换热系统的换热能力，通过地层热物性测试获得地层热物性参数、地层综合导热系数，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，它是指导地埋管地源热泵系统工程设计的主要依据。市场急需一种地层换热能力的热物性测试装置，可对地层热物性进行方便快捷的现场测试，同时保证现场测试时加热功率的恒定性，降低外界环境对测试过程的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种地层换热能力的热物性测试装置，配合使用混水箱、电控测量柜、进口温度传感器、出口温度传感器、监测温度传感器、电磁流量计、循环水泵及电加热器，通过进水管路及出水管路与地埋管换热器形成回路连接，可实现对地层换热能力的相关数据的综合采集，水平隔板及垂直隔板的设置可实现液体加热后更好的混合，出口温度更加稳定，为地埋管换热器单位孔深换热量参考值计算提供基础，最终为地埋管地源热泵系统工程设计提供依据。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种地层换热能力的热物性测试装置，包括混水箱及电控测量柜；混水箱上部侧壁设有注水口，混水箱下部侧壁设有泄水阀；混水箱分别连接进水管路及出水管路；进水管路沿液体流动方向依次设置PE管快速接头、铜球阀、进口温度传感器及电磁流量计；出水管路沿液体流动方向依次设置循环水泵、出口温度传感器、铜球阀及PE管快速接头；混水箱内设置电加热器及监测温度传感器；进口温度传感器、出口温度传感器、监测温度传感器、电磁流量计、循环水泵及电加热器均与电控测量柜连接。

在本发明的实际应用中，首先通过PE管快速接头把进水管路及出水管路与地埋管换热器形成回路连接，循环水泵驱动液体在回路中循环流动，液体在混水箱中经过电加热器加热后，流经地埋管换热器与地下岩土进行换热。通过进口温度传感器、出口温度传感器、监测温度传感器、电磁流量计测得的进出口液体温度、液体流量以及恒热功率等数据采集到电控测量柜内。

电加热器可根据测试的需要设置一个或多个，单个电加热器功率最小0.5KW，最大2KW。电加热器可以0.5KW为一档进行调整。

PE管快速接头按地埋管换热器类型可选用双U型De32、双U型De25、单U型De32、单U型De25四种规格。

进一步的，混水箱内设有隔板。

进一步的，隔板包括：水平隔板及垂直隔板。

水平隔板及垂直隔板的设置，使液体加热后可以更好的混合，出口温度更加稳定。

水平隔板为可拆卸安装，水平隔板、垂直隔板及混水箱均为不锈钢材质。

进一步的，混水箱上部侧壁设有溢水口。

进一步的，进口温度传感器与电磁流量计之间设有过滤器。

进一步的，电磁流量计与混水箱之间的进水管路上设有铜球阀。

进一步的，循环水泵与混水箱之间的出水管路上沿液体流动方向依次设有铜球阀及过滤器。

进一步的，水平隔板设有两个，两个水平隔板相互平行安装于垂直隔板一侧。

进一步的，垂直隔板上部设有通孔。

进一步的，监测温度传感器设置在混水箱与出水管路连接处。

监测温度传感器在混水箱与出水管路连接处设置，不仅可以监测混水箱内水温，还可通过与出口温度传感器对比来判断循环水泵运行中产生的热量是否对测试产生影响。

相对于现有技术，本发明一种地层换热能力的热物性测试装置，具有以下优势：

本发明一种地层换热能力的热物性测试装置，配合使用混水箱、电控测量柜、进口温度传感器、出口温度传感器、监测温度传感器、电磁流量计、循环水泵及电加热器，通过进水管路及出水管路与地埋管换热器形成回路连接，可实现对地层换热能力的相关数据的综合采集，水平隔板及垂直隔板的设置可实现液体加热后更好的混合，出口温度更加稳定，为地埋管换热器单位孔深换热量参考值计算提供基础，最终为地埋管地源热泵系统工程设计提供依据。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明实施例一种地层换热能力的热物性测试装置主视结构示意图；

图2为本发明实施例一种地层换热能力的热物性测试装置俯视结构示意图。

附图标记说明：

1-混水箱；2-水平隔板；3-垂直隔板；4-循环水泵；5-电加热器；6-电磁流量计；7-监测温度传感器；8-出口温度传感器；9-进口温度传感器；10-铜球阀；11-过滤器；12-PE管快速接头；13-注水口；14-泄水阀；15-溢水口；16-电控测量柜。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-2所示，一种地层换热能力的热物性测试装置，包括混水箱1及电控测量柜16；混水箱1上部侧壁设有注水口13，混水箱1下部侧壁设有泄水阀14；混水箱1分别连接进水管路及出水管路；进水管路沿液体流动方向依次设置PE管快速接头12、铜球阀10、进口温度传感器9及电磁流量计6；出水管路沿液体流动方向依次设置循环水泵4、出口温度传感器8、铜球阀10及PE管快速接头12；混水箱1内设置电加热器5及监测温度传感器7；进口温度传感器9、出口温度传感器8、监测温度传感器7、电磁流量计6、循环水泵4及电加热器5均与电控测量柜16连接。

在本发明的实际应用中，首先通过PE管快速接头12把进水管路及出水管路与地埋管换热器形成回路连接，循环水泵4驱动液体在回路中循环流动，液体在混水箱1中经过电加热器5加热后，流经地埋管换热器与地下岩土进行换热。通过进口温度传感器9、出口温度传感器8、监测温度传感器7、电磁流量计6测得的进出口液体温度、液体流量以及恒热功率等数据采集到电控测量柜16内。

电加热器5可根据测试的需要设置一个或多个，单个电加热器5功率最小0.5KW，最大2KW。

如图1-2所示，混水箱1内设有隔板。

如图1-2所示，隔板包括：水平隔板2及垂直隔板3。

水平隔板2及垂直隔板3的设置，使液体加热后可以更好的混合，出口温度更加稳定。

如图1-2所示，混水箱1上部侧壁设有溢水口15。

如图1-2所示，进口温度传感器9与电磁流量计6之间设有过滤器11。

如图1-2所示，电磁流量计6与混水箱1之间的进水管路上设有铜球阀10。

如图1-2所示，循环水泵4与混水箱1之间的出水管路上沿液体流动方向依次设有铜球阀10及过滤器11。

如图1-2所示，水平隔板2设有两个，两个水平隔板2相互平行安装于垂直隔板3一侧。

如图1-2所示，垂直隔板3上部设有通孔。

如图1-2所示，监测温度传感器7设置在混水箱1与出水管路连接处。

监测温度传感器7在混水箱1与出水管路连接处设置，不仅可以监测混水箱1内水温，还可通过与出口温度传感器8对比来判断循环水泵4运行中产生的热量是否对测试产生影响。

实施例1：关闭所有铜球阀10，通过PE管快速接头12把进水管路及出水管路与地埋管换热器形成回路连接，对裸露在空气中的管道进行保温；从注水口13向混水箱1注水，水质应洁净无杂质尽可能用离测试目的区较近区域的地下井水；通过稳压电源给电控测量柜16供电；打开铜球阀10，开启循环水泵4，测量地层初始温度，初始流速0.41m/s通过铜球阀10和循环水泵4调节流量；20分钟后启动电加热器5，电加热器5功率4.5KW，开始进行测试；进口温度传感器9、出口温度传感器8、监测温度传感器7、电磁流量计6测得数据每个1分钟自动存储到电控测量柜16一次，50小时后测试结束，为地埋管换热器单位孔深换热量参考值计算提供基础数据，最终为地埋管地源热泵系统工程设计提供依据。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种地层换热能力的热物性测试装置，其特征在于：包括混水箱(1)及电控测量柜(16)；所述混水箱(1)上部侧壁设有注水口(13)，所述混水箱(1)下部侧壁设有泄水阀(14)；所述混水箱(1)分别连接进水管路及出水管路；所述进水管路沿液体流动方向依次设置PE管快速接头(12)、铜球阀(10)、进口温度传感器(9)及电磁流量计(6)；所述出水管路沿液体流动方向依次设置循环水泵(4)、出口温度传感器(8)、铜球阀(10)及PE管快速接头(12)；所述混水箱(1)内设置电加热器(5)及监测温度传感器(7)；所述进口温度传感器(9)、所述出口温度传感器(8)、所述监测温度传感器(7)、所述电磁流量计(6)、所述循环水泵(4)及所述电加热器(5)均与所述电控测量柜(16)连接；所述混水箱(1)内设有水平隔板(2)及垂直隔板(3)，所述水平隔板(2)设有两个，两个所述水平隔板(2)相互平行安装于所述垂直隔板(3)一侧，所述监测温度传感器(7)设置在所述混水箱(1)与所述出水管路连接处；所述垂直隔板(3)上部设有通孔。

2.根据权利要求1所述的一种地层换热能力的热物性测试装置，其特征在于：所述混水箱(1)上部侧壁设有溢水口(15)。

3.根据权利要求2所述的一种地层换热能力的热物性测试装置，其特征在于：所述进口温度传感器(9)与所述电磁流量计(6)之间设有过滤器(11)。

4.根据权利要求3所述的一种地层换热能力的热物性测试装置，其特征在于：所述电磁流量计(6)与所述混水箱(1)之间的所述进水管路上设有铜球阀(10)。

5.根据权利要求4所述的一种地层换热能力的热物性测试装置，其特征在于：所述循环水泵(4)与所述混水箱(1)之间的所述出水管路上沿液体流动方向依次设有铜球阀(10)及过滤器(11)。

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