CN209559796U - 一种土壤导热系数测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种土壤导热系数测量装置，包括与地埋管连接的进水口和出水口，进水口与出水口之间依次通过主管连接有过滤器、循环泵和加热器，进水口与出水口处分别安装有第一温度传感器和第二温度传感器；过滤器与循环泵之间通过补水支管并联有补水箱，补水箱内安装有补水加热装置，补水箱的侧壁上安装有第三温度传感器，补水支管上安装有电磁阀；主管于补水支管的前后两侧分别安装有第一流量计和第二流量计；第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一流量计和第二流量计分别连接控制芯片的信号输入端，控制芯片的信号输出端与远程控制系统连接。本实用新型可避免补水后循环管路的水温出现扰动现象，提高了测量结果的准确性。

Description

一种土壤导热系数测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种土壤导热系数测量装置。

背景技术

为了保证大中型地埋管地源热热泵系统的安全运行和节能效果，需要设置测试孔进行岩土热响应试验，因此需要采用可靠的试验和测量设备，准确测量施工地区土壤的导热系数、确定地埋管换热器的传热特性，为地源热泵项目工程的设计、施工、运行提供技术参数。现有的土壤导热系数测量装置，通常在循环水路中设置补水箱，以补充水流在循环过程中的流量损失，但是补水箱内的水温通常与循环水路中的水温存在差异，导致补水后循环管路的水温出现扰动现象，干扰了测量结果的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种土壤导热系数测量装置，可避免补水后循环管路的水温出现扰动现象，提高测量结果的准确性。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种土壤导热系数测量装置，包括与测试井内的地埋管连接的进水口和出水口，进水口与出水口之间依次通过主管连接有过滤器、循环泵和加热器，主管的进水口与出水口处分别安装有第一温度传感器和第二温度传感器；过滤器与循环泵之间通过补水支管并联有补水箱，补水箱内安装有补水加热装置，补水箱的侧壁上安装有第三温度传感器，补水支管上安装有电磁阀；主管于补水支管的前后两侧分别安装有第一流量计和第二流量计；第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一流量计和第二流量计分别连接控制芯片的信号输入端，控制芯片的信号输出端与远程控制系统连接。

优选的，补水加热装置为绕设于补水箱内壁上的电加热带，补水加热装置连接有电源开关和温度按键。

优选的，加热器的入水端和出水端上并联有预热支管，预热支管的两端分别通过三通阀与主管相连。

优选的，主管、补水支管和预热支管外都套有保温套。

优选的，加热器为电加热器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在补水箱内安装补水加热装置和第三温度传感器，补水支管上安装电磁阀，主管于补水支管的前后两侧分别安装有第一流量计和第二流量计，当主管内出现流量损失时，开启补水支管上的电磁阀向主管补水，由于补水箱内安装了补水加热装置，保持补水箱内的水温与主管上进水口处的水温相当，此时进入循环水泵的水温不会出现扰动，有利于提高测量值的准确性。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图中标记为：1.进水口；2.出水口；3.主管；4.过滤器；5.循环泵；6.加热器；7.第一温度传感器；8.第二温度传感器；9.补水箱；10.补水加热装置；11.第三温度传感器；12.补水支管；13.电磁阀；14.预热支管；15.三通阀；16.保温套；17.第一流量计；18.第二流量计。

具体实施方式

如图1所示，一种土壤导热系数测量装置，包括进水口1和出水口2，进水口1和出水口2分别与测试井内的U型地埋管相连，进水口1与出水口2之间依次通过主管3连接有过滤器4、循环泵5和加热器6；过滤器4设置于进水口1处，可过滤循环水中的杂质，避免井内的灰尘等杂质通过管道连接处进入测量装置，循环泵5用于驱动水流在主管3与U型地埋管间循环流动，加热器6为电加热器，轻便灵活，方便移动，加热器6连接外部电源。进水口1与出水口2处分别安装有第一温度传感器7和第二温度传感器8，分别检测进水口1与出水口2处的水温。过滤器4与循环泵5之间通过补水支管12并联有补水箱9，补水箱9内安装有补水加热装置10，补水箱9的侧壁上安装有第三温度传感器11，补水支管12上安装有电磁阀13，补水箱9可向主管3内补充水流，补偿主管3内因水分过滤、蒸发等造成的流量损失；补水加热装置10可保证补水的水温与进水口处的循环水水温相当，避免因为补水造成温度扰动。主管于补水支管12的前后两侧分别安装有第一流量计17和第二流量计18，第一流量计17用于检测水流的损失量，当损失量达到一定量时，即开启补水支管12上的电磁阀13，对主管内补水；第二流量计18及时检测补水后的流量是否准确，便于及时调控电磁阀13。第一温度传感器7、第二温度传感器8、第三温度传感器11、第一流量计17和第二流量计18分别连接控制芯片的信号输入端，控制芯片的信号输出端与远程控制系统互相连接。控制芯片为西门子PLC-226芯片，控制芯片可采集第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量计和第二流量计的检测数据，并且进行模数转换后发送给远程控制系统，远程控制系统定时提取检测数据，根据检测数据计算土壤的导热系数。

补水加热装置10为绕设于补水箱9内壁上的电加热带，补水加热装置10连接有电源开关和温度按键。补水加热装置10可通过电源开关独立控制，使用方便灵活。通过温度按键设置补水箱内的水温，使补水水温可跟随主管内循环水的水温而改变。

加热器6的入水端和出水端上并联有预热支管14，预热支管14的两端分别通过三通阀15与主管3相连。对水流预热时，先不开启加热器6，将主管3内的水流全部引入预热支管14内与U型地埋管进行预热循环，循环约4小时，直至进水口1与出水口2的水温相近，期间开启加热器6，待加热器6的水温升至设定值时，切换三通阀15将加热器6接入循环主管内，对水流参数进行测试。由于水流预热和加热器升温都需要时间，设置预热支管14，可在对水温预热的后期阶段同时开启加热器6，二者动作互不干涉，节省了一定的测试时间；并且预热支管14还可用于在加热器6处形成一条支路，从而可根据使用情况调节进入加热器内的水流量，进而改变流出主管的水温，避免因加热器温升过高而导致出水水温偏差较大的现象。

主管3、补水支管12和预热支管14外都套有保温套16，保温套16对管路内的水进行隔热，避免水流受环境影响而降低测试值的准确性。

使用时，将U型地埋管、主管3、过滤器4、补水箱9、补水支管12、循环泵5、预热支管14和加热器6按上述连接结构连接，并且在相应的管路上安装各个温度传感器和流量计，调节两个三通阀15，将预热支管14接入主管3，打开电磁阀13，将补水箱9内的部分水引入主管3内，使主管内充满水，再开启循环泵5，使水流在主管3和U型地埋管内形成稳定的循环水流，预热循环约4小时，直至进水口1与出水口2的水温相近，预热结束；在循环水流预热的后期，将加热器6接通外部电源，对加热器6预热升温，二者同时进行，直至预热结束，此时加热器6正好升温到设定值；然后调节三通阀15，关闭预热支管14，将加热器6接入主管，开始循环检测进水口水温、出水口水温、进水口流量等，远程控制系统定时提取检测数据，根据检测数据计算土壤的导热系数。观察第一流量计17的数值，当循环水流量开始出现损失时，开启补水箱9的电源开关，根据第一温度传感器7的显示值设定补水箱的水温值，使电加热带对补水箱9加热，当第三温度传感器11与第一温度传感器7检测的温度值相等时，适度开启电磁阀13，将补水箱内的水补充进主管3内；再对比第一流量计17和第二流量计18，观察流量变化判断补水量是否准确。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种土壤导热系数测量装置，其特征在于，包括与测试井内的地埋管连接的进水口和出水口，所述进水口与所述出水口之间依次通过主管连接有过滤器、循环泵和加热器，主管的所述进水口与所述出水口处分别安装有第一温度传感器和第二温度传感器；所述过滤器与所述循环泵之间通过补水支管并联有补水箱，所述补水箱内安装有补水加热装置，所述补水箱的侧壁上安装有第三温度传感器，所述补水支管上安装有电磁阀；所述主管于补水支管的前后两侧分别安装有第一流量计和第二流量计；所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述第一流量计和所述第二流量计分别连接控制芯片的信号输入端，所述控制芯片的信号输出端与远程控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的土壤导热系数测量装置，其特征在于，所述补水加热装置为绕设于所述补水箱内壁上的电加热带，所述补水加热装置连接有电源开关和温度按键。

3.根据权利要求2所述的土壤导热系数测量装置，其特征在于，所述加热器的入水端和出水端上连接有预热支管，所述预热支管的两端分别通过三通阀与所述主管相连。

4.根据权利要求3所述的土壤导热系数测量装置，其特征在于，所述主管、所述补水支管和所述预热支管外都套有保温套。

5.根据权利要求1所述的土壤导热系数测量装置，其特征在于，所述加热器为电加热器。