CN202486083U - 多功能地源热泵地下岩土冷热响应测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及多功能地源热泵地下岩土冷热响应测试装置。本实用新型结构是利用水-水热泵机组、冷水保温水箱、热水保温水箱、水泵、电磁流量计、温度与压力传感器、可调电加热器、循环管路、阀门及数据采集与调节装置，将恒热流工况地下岩土热物性测试及恒进口温度吸热与放热工况下地埋管换热性能测试功能集成到一套装置上。本实用新型解决了现有技术存在的不能同时进行地下岩土热物性与吸放热工况地埋管换热性能测试的缺陷。本实用新型实现同时测定恒定进口温度取热放热工况下的地埋管换热性能，即在两个测试孔即可同时完成吸放热工况地埋管换热性能测试及岩土热物性测试，节约了测试时间与测试用钻孔数量，无需设备的搬运与更换，提高了测试效率。
Description
技术领域
本实用新型属于地源热泵空调利用技术领域，具体涉及到一种可同时测定吸热与放热工况下地埋管换热性能及地下岩土热物性的多功能地源热泵地下岩土冷热响应测试装置。
背景技术
地下岩土热物性与地埋管换热性能是地源热泵地埋管换热器设计所需要考虑的重要参数，对钻孔的数量及深度具有显著的影响，进而也决定了系统的初投资。因此，如果岩土热物性参数与地埋管换热性能测试不准确，就会导致所设计的系统与负荷不相匹配，导致不能充分发挥其节能优势。根据《地源热泵系统工程技术规范》，对于应用建筑面积5000m2以上的地埋管地源热泵工程，应进行地下岩土热响应实验。地下换热器的设计应根据埋管现场热响应测试出的岩土体热物性参数，采用专用软件进行计算，并以此作为地源热泵系统长期运行后土壤热平衡校核计算的依据。
在本实用新型发明之前，针对某一工程，基于恒热流的地下岩土热物性测试、基于恒定进口温度的吸热与放热工况下的地埋管换热性能测试要求同时进行，而对应所用测试装置又不一样，不能同时测试，而单独分开测试这些参数，其所需时间一般较长，测试设备较多，而且不同测试孔间设备的更换与搬运也给测试带来难度。
发明内容
本实用新型的目的就在于克服上述缺陷，研制多功能地源热泵地下岩土冷热响应测试装置。
本实用新型技术方案是：
多功能地源热泵地下岩土冷热响应测试装置，其主要技术特征在于：水-水热泵机组(1)的热泵蒸发器(1-1)出口通过阀门(8-2)与冷水保温水箱(2-1)入口连接，热泵蒸发器(1-1)进口通过阀门(8-1)与电磁流量计(5-1)出口连接，冷水保温水箱(2-1)出口与水泵(3-1)入口连接，电磁流量计(5-1)入口及水泵(3-1)出口分别与I#吸热测试孔地埋管进口及出口连接，热泵冷凝器(1-2)出口通过阀门(8-4)与热水保温水箱(2-2)入口连接，热泵冷凝器(1-2)进口通过阀门(8-3)与电磁流量计(5-2)出口连接，热水保温水箱(2-2)出口通过阀门(8-5)与水泵(3-2)入口连接，电磁流量计(5-2)入口及水泵(3-2)出口分别与II#放热测试孔地埋管进口及出口连接，水泵(3-2)入口与电磁流量计(5-2)出口通过阀门(8-6)旁通连接。
本实用新型的优点和效果在于将所有测试项目集成到一套装置，并能同时完成相应测试内容，则可缩短测试时间，提高测试效率。
其有益效果还在于：
(1)一套装置在两个测试孔上能同时完成吸热与放热工况下地埋管换热性能测试及地下岩土热物性测试，无需设备更换与搬运，节约了测试时间，提高了测试效率。
(2)由于不需要水源及空气作为热泵冷热源，对于缺水与极端气候条件下仍可正常使用。
(3)系统运行调节灵活，功能多样化，可完成吸热与放热工况地埋管换热性能测试、岩土热物性测试、土壤原始温度测试及地埋管循环流动阻力测试。本实用新型其它具体优点和效果将在下面继续说明。
附图说明
图1——本实用新型结构原理示意图。
图中各标号表示对应部件如下：
水-水热泵机组(1)，包括热泵蒸发器(1-1)和热泵冷凝器(1-2)，冷水保温水箱(2-1)、热水保温水箱(2-2)、水泵(3-1)、水泵(3-2)、可调电加热器(4-1)、可调电加热器(4-2)、电磁流量计(5-1)、电磁流量计(5-2)、温度传感器(6-1)、温度传感器(6-2)、压力传感器(7-1)、压力传感器(7-2)、阀门(8-1)、阀门(8-2)、阀门(8-3)、阀门(8-4)、阀门(8-5)、阀门(8-6)、数据采集与调节装置(9)。
具体实施方式
本实用新型提供了一种集地下岩土热物性测试、吸热与放热工况地埋管换热性能测试等功能于一体的多功能地源热泵地下岩土冷热响应测试系统，下面结合图1，分不同运行模式对其具体实施方式加以说明。
本实用新型结构说明：
热泵蒸发器(1-1)出口通过阀门(8-2)与冷水保温水箱(2-1)入口连接，热泵蒸发器(1-1)进口通过阀门(8-1)与电磁流量计(5-1)出口连接，冷水保温水箱(2-1)出口与水泵(3-1)入口连接，电磁流量计(5-1)入口及水泵(3-1)出口分别与I#吸热测试孔地埋管进口及出口连接；热泵冷凝器(1-2)出口通过阀门(8-4)与热水保温水箱(2-2)入口连接，热泵冷凝器(1-2)进口通过阀门(8-3)与电磁流量计(5-2)出口连接，热水保温水箱(2-2)出口通过阀门(8-5)与水泵(3-2)入口连接，电磁流量计(5-2)入口及水泵(3-2)出口分别与I I#放热测试孔地埋管进口及出口连接；水泵(3-2)入口与电磁流量计(5-2)出口通过阀门(8-6)旁通连接；电磁流量计(5-1)入口及水泵(3-1)出口与I#测试孔地埋管间的连接管段安装有温度传感器(6-1)与压力传感器(7-1)，电磁流量计(5-2)入口及水泵(3-2)出口与II#测试孔地埋管间的连接管段安装有温度传感器(6-2)与压力传感器(7-2)；冷水保温水箱(2-1)与热水保温水箱(2-2)内分别设置可调电加热器(4-1)与可调电加热器(4-2)，可调电加热器(4-1)与可调电加热器(4-2)分别与数据采集与调节装置(9)连接；温度传感器(6-1)与温度传感器(6-2)、压力传感器(7-1)与压力传感器(7-2)、电磁流量计(5-1)与电磁流量计(5-2)通过信号传输线与数据采集与调节装置(9)连接。
本实用新型应用说明：
土壤原始温度测试模式：测试开始前，仅开启冷凝器侧水泵(3-2)，阀门(8-6)开启，阀门(8-3)、(8-4)、(8-5)关闭，水在U型管内循环流动，测量其进出口温度，直至两温度重合时停止，记录此时的温度。
U型管循环流动阻力测试模式：同上，利用阀门(8-6)调节流量，记录地埋管进出口压力表读数，通过计算进出口压力表读数的差值即可获得被测埋管在给定流速情况下的流动阻力。
地下岩土热物性测试模式：阀门(8-3)、阀门(8-4)、阀门(8-5)开启，阀门(8-6)关闭，开启水泵(3-2)，开启热水保温水箱中的可调电加热器(4-2)；利用阀门(8-5)调节至给定流量，同时开启数据采集与调节装置9记录埋管进出口温度、流量及可调电加热器(4-2)加热功率。
吸热与放热工况下地埋管换热性能测试模式：开启水-水热泵机组(1)，开启水泵(3-1)与水泵(3-2)，阀门(8-1)、阀门(8-2)、阀门(8-3)、阀门(8-4)、阀门(8-5)开启，阀门(8-6)关闭，利用阀门(8-1)与阀门(8-3)调节两侧埋管至给定流量，可调电加热器(4-1)与可调电加热器(4-2)开启，开启数据采集与调节装置9，自动记录两侧埋管进出口温度、流量及压力变化，并根据两侧埋管设定进口温度来分别自动调节可调电加热器(4-1)与可调电加热器(4-2)的加热量，以保持两侧埋管进口温度恒定，实现同时测量埋管吸热与放热工况下的换热量。
地埋管换热性能测试时，利用水-水热泵机组作为冷源与热源，通过带有自动可调电加热器的冷水保温水箱与热水保温水箱，分别提供恒温冷水与热水，同时实现恒定进口温度下吸热与放热工况地埋管换热性能测试。恒热流工况地下岩土热物性测试时，仅开启热水保温水箱中的电加热器及其对应的水泵，通过进出口温度、循环流量及电加热功率的采集，可实现恒热流工况下地下岩土热物性的测试。通过测量运行前地埋管内的水温及埋管进出口压力，可获得工程所在地的土壤原始温度及地埋管流动阻力。
Claims (5)
1.多功能地源热泵地下岩土冷热响应测试装置，其特征在于：水-水热泵机组(1)的热泵蒸发器(1-1)出口通过阀门(8-2)与冷水保温水箱(2-1)入口连接，热泵蒸发器(1-1)进口通过阀门(8-1)与电磁流量计(5-1)出口连接，冷水保温水箱(2-1)出口与水泵(3-1)入口连接，电磁流量计(5-1)入口及水泵(3-1)出口分别与I#吸热测试孔地埋管进口及出口连接，热泵冷凝器(1-2)出口通过阀门(8-4)与热水保温水箱(2-2)入口连接，热泵冷凝器(1-2)进口通过阀门(8-3)与电磁流量计(5-2)出口连接，热水保温水箱(2-2)出口通过阀门(8-5)与水泵(3-2)入口连接，电磁流量计(5-2)入口及水泵(3-2)出口分别与I I#放热测试孔地埋管进口及出口连接，水泵(3-2)入口与电磁流量计(5-2)出口通过阀门(8-6)旁通连接。
2.根据权利要求1所述的多功能地源热泵地下岩土冷热响应测试装置，其特征在于：电磁流量计(5-1)入口及水泵(3-1)出口与I#测试孔地埋管间的连接管段安装有温度传感器(6-1)与压力传感器(7-1)，电磁流量计(5-2)入口及水泵(3-2)出口与II#测试孔地埋管间的连接管段安装有温度传感器(6-2)与压力传感器(7-2)。
3.根据权利要求1所述的多功能地源热泵地下岩土冷热响应测试装置，其特征在于：冷水保温水箱(2-1)与热水保温水箱(2-2)内分别设置可调电加热器(4-1)与可调电加热器(4-2)，可调电加热器(4-1)与可调电加热器(4-2)分别与数据采集与调节装置(9)连接。
4.根据权利要求1所述的多功能地源热泵地下岩土冷热响应测试装置，其特征在于：温度传感器(6-1)与温度传感器(6-2)、压力传感器(7-1)与压力传感器(7-2)、电磁流量计(5-1)与电磁流量计(5-2)通过信号传输线与数据采集与调节装置(9)连接。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的多功能地源热泵地下岩土冷热响应测试装置，其特征在于：所述装置有以下运行模式：(1)土壤初始温度测量模式：仅开启水泵(3-2)，阀门(8-3)、(8-4)、(8-5)关闭，阀门(8-6)打开，水在地埋管内循环流动直至进出口温度一致时停止；(2)恒热流地下岩土热物性测试模 式：开启热水保温水箱(2-2)中的可调电加热器(4-2)，开启水泵(3-2)，阀门(8-3)、(8-4)、(8-5)开启，阀门(8-6)关闭，开启数据采集与调节装置(9)进行温度、流量及压力数据的采集；(3)恒进口温度吸热与放热工况地埋管换热性能测试模式：开启热泵机组(1)，开启水泵(3-1)与(3-2)，阀门(8-1)、(8-2)(8-3)、(8-4)、(8-5)开启，阀门(8-6)关闭，开启可调电加热器(4-1)与(4-2)，开启数据采集与调节装置(9)自动记录两侧埋管进出口温度、流量及压力变化，并对可调电加热器(4-1)与(4-2)的加热功率实时进行调节，以保证两侧埋管进口温度恒定。
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|---|---|---|---|---|
| CN106442618A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-22 | 山东省鲁南地质工程勘察院 | 双工况恒功率岩土热响应现场测试装置以及三级控制方法 |
| CN110081637A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-08-02 | 安徽华冶新能源科技有限公司 | 一种换热回路可调节的地埋管换热系统 |
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| CN110081637A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-08-02 | 安徽华冶新能源科技有限公司 | 一种换热回路可调节的地埋管换热系统 |
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