CN201242503Y - 一种便携式测试地埋管换热器换热能力的测试装置 - Google Patents

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CN201242503Y CNU2008201518910U CN200820151891U CN201242503Y CN 201242503 Y CN201242503 Y CN 201242503Y CN U2008201518910 U CNU2008201518910 U CN U2008201518910U CN 200820151891 U CN200820151891 U CN 200820151891U CN 201242503 Y CN201242503 Y CN 201242503Y
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高加加
张忠良
章长松
王金龙
孙志亮
金鸿君
李�杰
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Abstract

一种便携式测试地埋管换热器换热能力的测试装置，涉及一种测试换热能力的测试装置，包括一小型风冷热泵系统、一保温水箱、一电加热器、一循环水泵、一流量计、一数据采集系统、两个温度感应控制器和三个温度传感器构成，保温水箱的一侧连接风冷热泵系统，电加热器位于保温水箱内，两个温度感应控制器位于保温水箱出水口。在测试装置上供水和回水管道上都装有一个温度传感器，温度传感器的另一端通过引出线与数据采集部分相连。有益效果是装置结构紧凑、系统稳定、测试数据准确、可真实模拟冬夏季地源热泵空调系统向土壤放热和取热两种模式下的埋管换热器的换热能力，有利于地源热泵空调系统的开发研究，为地源热泵的设计提供了准确的基本资料和可靠的依据。

Description

一种便携式测试地埋管换热器换热能力的测试装置
技术领域
本实用新型涉及一种测试换热能力的测试装置，具体是一种便携式测试地埋管换热器换热能力的测试装置。
背景技术
目前，能源与环境污染问题是当今世界各国面临的重大社会问题之一。许多国家建筑能耗占总耗能量的比例都在30％以上，而供热采暖和空调能耗又占建筑耗能的60％以上。因而，如何节约空调系统能耗、开发利用可再生能源供暖制冷技术具有十分重要意义。
土壤源热泵(GSHP)(或称为地源热泵)是一种利用可再生能源(地热能)的空调技术，国外应用较广，目前我们国家也在大力推广应用土壤源热泵空调系统。设计地源热泵系统的地热换热器需要知道地下岩土的热物性参数。如果热物性参数不准确，则设计的系统可能不合理，带来工程造价过高或负荷不能满足要求，阻碍GSHP在全国范围内推广。确定地下岩土物性参数的传统方法是首先根据钻孔时取出的样本确定钻孔周围的地质构成，再通过查有关手册确定导热系数。然而地下地质结构构成复杂，即使同一种岩石成分。其热物性参数取值的范围也较大。况且不同低层地质条件下的导热系数可相差十倍，导致计算得到的埋管长度也相差数倍，从而在地源热泵系统的造价中也会产生相当大的偏差。不同的封井材料、埋管方式对换热都有影响，因此只有在现场直接测量才能得到地下岩土的热物性参数。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提出一种结构紧凑、系统稳定、可方便准确地用于现场直接测定埋管换热器单位管长换热量的装置，本测试装置可以测试地源热泵空调系统向土壤放热或取热两种模式下的埋管换热器的换热能力。
本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种便携式测试地埋管换热器换热能力的测试装置，包括一小型风冷热泵系统、一保温水箱、一电加热器、一循环水泵、一流量计、一数据采集系统、两个温度感应控制器和三个温度传感器构成，其特征在于：所述保温水箱的一侧连接风冷热泵系统，电加热器位于保温水箱内；所述两个温度感应控制器位于保温水箱出水口。
在测试装置中供水和回水管道上都装有一个温度传感器，温度传感器的另一端通过引出线与数据采集部分相连；在所述供水管道上还安装有一台循环水泵和一个流量传感器。
本实用新型进一步的技术方案是，所述模拟夏季工况时向土壤放热的装置为电加热器，温度通过温控装置来调节。
所述模拟冬季工况时向土壤取热的装置为风冷热泵系统和电加热器，温度通过温控装置来调节。
在本实用新型中所述的电加热器，其目的是提供测试装置的热源，以测试向土壤放热时的浅层地热能。
所述的小型风冷热泵，其目的是提供测试装置的冷源，以测试向土壤取热时的浅层地热能；
所述的保温水箱，用于储存热泵机组提供的冷(热)源，并向地下埋管系统提供一定量、一定温度的循环流体，并在初始时用于向地下埋管内充注循环流体，及起排气作用；
所述的循环泵，用于向系统提供一定压头、一定流量的循环流体；
所述的流量计，用于测定系统的循环流量；
所述的温度传感器，用于测试环路内循环流体的温度，两个温度控制感应器，用于测试供水干管内的水温，通过继电器分别控制风冷热泵系统和电加热器的开启和关闭；
所述的数据采集系统，用于采集、储存、分析测试数据。
本实用新型的有益效果是，测试装置结构紧凑、系统稳定、测试数据准确、可真实模拟冬夏季地源热泵空调系统向土壤放热和取热两种模式下的埋管换热器的换热能力，有利于地源热泵空调系统的开发研究，为地源热泵的设计提供了准确的基本资料和可靠的依据，使工业现场与现代工业自动化有机的结合，为可再生能源的开发应用开辟了广阔的空间，而且其结构简单、加工方便具有一定的推广应用的价值。
附图说明
图1是本实用新型的工作原理图；
图中：1—风冷热泵、2—保温水箱、3—电加热器、4—循环水泵、
5—流量计、6—数字采集系统、7—温度感应控制器、8—温度感应器。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
如图1所示，一种便携式测试地埋管换热器换热能力的测试装置，包括一台小型风冷热泵系统1、一保温水箱2、一电加热器3、一循环水泵4、一流量计5、一数据采集系统6、两个温度感应控制器7和三个温度传感器8构成，其中保温水箱2的一侧连接风冷热泵系统1，电加热器3位于保温水箱2内，两个温度感应控制器7位于保温水箱出水口。其中在测试装置中供水和回水管道上都装有一个温度传感器，温度传感器的另一端通过引出线与数据采集部分相连，供水管道上还安装有一台循环水泵4和一个流量传感器。
本实用新型在工作时首先分别连接测试装置的供回水管道与现场埋管的进口、出口，保温水箱2充满循环流体，并充满地下埋管，排除管内气体。在模拟夏季工况向土壤放热时，先开启电加热器加热保温水箱的水，使保温水箱中的水达到设定温度，通过循环水泵使一定温度的热流体输入到埋地换热管内，埋地换热管内的流体与土壤进行热交换后，又返回到保温水箱，形成封闭循环。当保温水箱中的水温高于设定温度时，温度感应控制器会通过继电器来控制电加热器的功率以调节温度。当保温水箱中的水温低于设定温度时，温度感应控制器会通过继电器来控制电加热器的功率，继续加热保温水箱中的水；模拟冬季工况向土壤取热时，先开启风冷热泵机组，使保温水箱中的水达到设定温度，通过循环水泵使一定温度的热流体输入到埋地换热管内，埋地换热管内的流体与土壤进行热交换后，形成封闭循环。当风冷热泵系统制取的流体温度小于设定温度时，为了避免风冷热泵在小间隔时间内频繁停启，损害压缩机，也为了使出水温度稳定，温度感应控制器会通过继电器开启电加热器，电加热器和风冷热泵一起工作，使保温水箱中的水到达设定温度。当保温水箱中的水高于设定温度时，电加热器就会通过温度感应控制器控制停止工作。可以通过流量计5测试循环流体的流量，通过温度传感器8测试进口、出口的流体温度，数据采集系统6自动记录进出口温度、测试时间，然后根据换热器单位管长换热量计算公式，得到换热器单位管长换热量。
具体实施例：换热器单位管长换热量计算公式为：
q＝(△t×v×c)/L
钻孔内布置垂U型管，管外径32mm，内径26.2mm，管内循环水流速为1.05m/s，在散热模式下，开始测试时，前40小时埋管进出口的温度变化较大，连续运行50小时之后，温度的变化率逐渐变小，趋于稳定，60小时左右U型管进出口温差基本保持在3.64℃左右，根据热泵机组侧的流体流量和温差，可计算得到单位时间内像埋孔传递的热量为4.25KW，即单位时间换热器单位管长换热量为50.0W/m。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种便携式测试地埋管换热器换热能力的测试装置，包括一小型风冷热泵系统、一保温水箱、一电加热器、一循环水泵、一流量计、一数据采集系统、两个温度感应控制器和三个温度传感器构成，其特征在于：所述保温水箱的一侧连接风冷热泵系统，电加热器位于保温水箱内；所述两个温度感应控制器位于保温水箱出水口。
2.根据权利要求1所述便携式测试地埋管换热器换热能力的测试装置，其特征在于：所述测试装置上供水和回水管道上都装有一个温度传感器，温度传感器的另一端通过引出线与数据采集部分相连。
3.根据权利要求2所述便携式测试地埋管换热器换热能力的测试装置，其特征在于：所述供水管道上还安装有一台循环水泵和一个流量传感器。
4.根据权利要求1所述便携式测试地埋管换热器换热能力的测试装置，其特征在于：所述模拟夏季工况时向土壤放热的装置为电加热器，温度通过温控装置来调节。
5.根据权利要求1所述便携式测试地埋管换热器换热能力的测试装置，其特征在于：所述模拟冬季工况时向土壤取热的装置为风冷热泵系统和电加热器，温度通过温控装置来调节。
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