地埋管 热响应测试报告 样本.docx
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地埋管热响应测试报告样本
地源热泵地埋管换热器
岩土热响应测试工程
试
验
研
究
报
告
岩土热响应测试工程
试
验
研
究
报
告
测试人员：
编制人：
审核人：
测试单位：
报告时间：
1、项目概况......................................4
2、测试方案及设备介绍............................4
3、参考标准......................................6
4、试验结果与分析................................6
5、测试过程中参数的连续记录（部分数据曲线）......9
6、项目所在地岩土柱状图..........................15
7、岩土热物性参数分析............................16
8、测试条件下，钻空单位延米换热量试验值分析及建议16
1、项目概况
建设单位：
开发有限责任公司
工程名称：
地源热泵系统地埋管换热器岩土热响应试验工程
建设地点：
建设开发有限责任公司对面紫薇园施工院内
建筑规模：
可建建筑面积81478平方米。
建筑功能：
住宅建筑64900平方米；
商业建筑5000平方米；
会所4200平方米；
酒店式公寓或办公建筑7378平方米。
工程总体工作量：
根据本工程特点和场地范围内的岩土层物理、力学性质，地源热泵地埋管换热器地热响应埋管测试采用竖直埋管形式：
场区内钻空2个，具体位置由建设单位会同设计院和我方现场确定，为节省投资，实际测试孔参数如下：
①1#孔：
双U管DN25，孔径130MM，钻孔深度为自然地面以下85米，采用黄沙、原浆与膨润土的混合物作回填材料回填。
②2#孔：
单U管DN32，孔径130MM，钻孔深度为自然地面以下84米，采用黄沙、原浆与膨润土的混合物作回填材料回填。
工作量范围：
1）地埋管换热器钻孔施工
2）地埋管换热器埋管施工
3）实验测试
4）撰写测试报告，提供设计院图纸设计所需的测试报告等资料。
2、测试方案及设备介绍
1）本次对两个孔进行了测试。
测试孔基本数据及模拟运行工况如表1。
表1测试孔基本数据
试验选用的井
埋管编号
1号井埋管
双U并联型DN25
2号井埋管
单U型DN32
垂
直
埋
管
段
垂直深度[m]
85
84
垂直管总长度[m]
340
168
回填材料
黄沙、彭润土
黄沙、彭润土
安装方法
自然下管
自然下管
井口直径
130mm
130mm
PE
管
外径[mm]
25
32
内径[mm]
20.4
26
连
接
管
距离[m]
5
5
连接管总长度[m]
10
10
保温材料
橡树保温套,厚度20mm
2）测试的目的及设备介绍
通过本次测试，获得埋管与岩土体换热的实际换热能力，埋管区域内土壤综合初始地温等，为地源热泵系统的设计提供依据。
地源热泵模拟工况条件的设备由恒温加热水箱（变频控制）、风冷机组、水泵、流量调节伐、流量计、热表、温度感应器、温度采集仪及监测、记录仪表组成，可用来模拟夏季排热工况和冬季取热工况。
系统功率大（12kW）且运行稳定：
地埋管内流量、供水温度依据设计要求可手工调节设定，供水温度通过自动控制系统保持恒定，误差为±0.15℃；加热器与压缩机可双工况同时运行，自动起停，也可手动操作。
试验采用计算机数据采集，每隔60秒钟采集一次数据，自动存储数据。
可以比以Kelvin线源理论为基础的小型便携式测试仪所测得的岩土体的导热系数λ、钻孔的热阻等提供更高的测试精度。
所测参数可靠性高，试验中的部分温度、循环水流量、热交换量等曲线见后面的图表。
3）测试仪器仪表的校定
a）温度传感器的校正：
2010年6月22日对试验台的所有PT100温度传感器进行了校正试验，采用恒温水浴，使用空调和室外空气创造基本稳定的水浴温度。
以精确度为0.1℃的精密水银温度计为基准，校正的温度区间为0～40℃，覆盖传热试验的整个温度区间。
b）流量传感计的校正：
2010年6月22日对流量传感器进行了标定试验，在保证试验台供水扬程稳定的情况下，对试验台使用的转子、超声波流量传感器进行了校正试验，采用称重法和体积法两种方法，与数据采集进行对比，试验结果，在1m3/h的流量时，该试验台使用的流量计的误差小于1%
4）测试时间
本次试验从2010年6月22日开始，2010年6月27日结束。
3、参考标准
《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2009年版
4、试验结果与分析
1）散热试验
散热试验模拟的是夏天的运行工况：
空调系统通过制冷设备把各房间的热量抽取出来，通过地埋管换热器排向地下土壤。
测量地埋管在夏天的散热功率，就是根据地源热泵设备运行的标准工况所对应冷凝温度的冷凝器出水温度，拟定某流量进行模拟运行试验实测值。
测试试验持续运行，直至换热量趋于稳定，近似不再变化。
a）表2是地埋管散热试验的结果
其循环水在地埋管中的进出口温差和传热量是由地埋PE管和水平连接管共同换热作用的结果。
表2散热试验结果
井号类型
供水
温度℃
回水
温度℃
流速
m/s
流量
m3/h
总传热量
kw
1号井
双U并联
35
30.81
0.5
1.19
5.6
30.12
0.4
0.94
5.1
2号井单U
35
31.33
0.6
1.15
4.9
b）水平连接管传热量的分析
在对水平连接管道进行传热分析过程中，对理论传热模型做了工程简化。
假定水平连接管道只与周围空气发生传热，聚乙烯保温材料与连接管道接触良好，没有接触热阻，PE管的导热系数为0.43W/m.K，橡塑材料的厚度为20mm，导热系数为0.038W/m.K，橡塑保温材料与周围空气的传热是传热系数为3.2W/m2.K的自然对流。
应用传热模型，根据散热中管内水流的流量和温度，就可以计算出水平管在各种工况下的平均散热能力，计算数据见表3。
表3水平连接管的传热量分析
连接管道
水平管环境
温度[℃]
水平管进水段
水平管回水段
温度[℃]
传热量[W/m]
温度[℃]
传热量[W/m]
1号井
32
35
0.66
30.96
0.42
2号井
33
35
0.56
31.67
0.33
根据理论计算，连接管道与环境空气的传热量会随着管内流体温度的升高和环境空气温度的降低而增大，但影响较小。
c）垂直地埋管的传热能力分析
扣除水平连接管与周围环境的传热量即可得到垂直的埋管的传热能力。
两孔的单位深度换热量见表4。
表4单位延米的换热量
井号类型
供水
温度℃
回水
温度℃
流速
m/s
流量
m3/h
每延米
换热量kw
1号井
双U并联
35
30.81
0.5
1.19
66.6
30.12
0.4
0.94
60.7
2号井单U
35
31.33
0.6
1.15
58.3
1号井排热工况在运行22个小时后趋于稳定，最后4小时内近似不再变化；为获得近5℃进出口温差，改变流量为0.94m3/h运行4小时，最后3小时内近似不再变化。
2号井排热工况在运行21个小时后趋于稳定，最后4小时内近似不再变化。
2）取热试验
取热试验应用于冬天的热泵供热工况。
在冬天，地源热泵以地下岩土蓄热体作为热源，通过埋设的地埋管换热器从地下土壤层收取热量，再输送到各个房间。
测量地埋管冬天的传热功率，就是根据地源热泵设备运行的标准工况所对应冷凝温度的冷凝器出水温度，拟定某流量进行模拟运行试验实测值.测试试验持续运行，直至换热量趋于稳定，近似不再变化。
a）表5是地埋管散热试验的结果
其循环水在井埋管中的进出口温差和传热量是由地埋PE管和水平连接管共同换热作用的结果。
表5取热试验结果
井号类型
供水
温度℃
回水
温度℃
流速
m/s
流量
m3/h
总传热量
kw
1号井双U并联型
5
8.44
0.5
1.19
4.6
2号井单U型
5
8.07
0.6
1.15
4.1
9
0.4
0.76
3.53
b）水平连接管传热量的分析
应用传热模型，根据取热中管内水流的流量和温度，可以计算出水平管在各种工况下的平均取热能力，计算数据见表6。
表6水平连接管的传热量分析
连接管道
水平管环境
温度[℃]
水平管进水段
水平管回水段
温度[℃]
传热量[W/m]
温度[℃]
传热量[W/m]
1号井
33
5
4.86
8.44
0.34
2号井
31
5
4.36
8.07
0.28
根据理论计算，连接管道与环境空气的传热量随着管内流体温度的升高和环境空气温度的降低而减小，但影响更弱。
C）垂直地埋管的传热能力分析
同散热试验，扣除水平连接管与周围环境的传热量即可得到垂直的埋管的传热能力。
单位深度换热量见表7。
表7单位孔深的换热量
井号类型
供水
温度℃
回水
温度℃
流速
m/s
流量
m3/h
每延米
换热量kw
1号井双U并联
5
8.44
0.5
1.19
54.4
2号井单U型
5
8.07
0.6
1.15
48.5
9
0.4
0.76
41.8
1井取热工况在运行22个小时后趋于稳定，最后4小时内近似不再变化。
2井取热工况在运行21.5个小时后趋于稳定，最后4小时内近似不再变化；为获得近5℃进出口温差，改变流量为0.76m3/h运行4小时，最后3小时内近似不再变化。
5、测试过程中参数的连续记录（部分数据曲线）
1#埋管取热工况供回水温度
1#埋管散热工况
1#埋管取热工况传热量
1#埋管取热工况传热量
2#埋管排热工况供回水温度
2#埋管排热工况供回水温度
2#埋管取热工况传热量
2#埋管取热工况传热量
1#埋管排热工况（35度，0.94m3/h）
2#埋管取热工况（5度，0.76m3/h）
6、项目所在地岩土柱状
7、岩土热物性参数分析
1）室外环境温度32℃时，综合初始地温：
18.6℃
2）岩土体综合导热系数λ为1.46w/（m*℃）
3）双U型，DN25，W型，流速0.5m/s，每延米摩阻380Pa。
单U型，DN32，流速0.6m/s，管每米沿阻为550Pa；流速0.5m/s，每延米摩阻450Pa。
8、测试条件下，钻空单位延米换热量试验值分析及建议
1、在散热模式下，1号孔具有的排热能力为66.6[W/延米]；2号孔具有的排热能力为58.3[W/延米]。
2、在取热模式下，1号孔具有的取热能力为54.4[W/延米]；2号孔具有的取热能力为48.5[W/延米]。
3、地埋管区域内岩土体层相同，地埋管与岩土体换热量相近。
4、为提高机组的运行效率，保障适当的进回水温差，建议适当增加埋管孔深度，建议深度为不小于85米，并建议采用DN25双U并联，设计支管水流速宜小于0.5m/s。
换热能力与土壤温度以及周边土壤温度场的分布有关。
本实验结果是在土壤温度为原始温度条件下测试的，实际运行时，随着时间的积累，土壤温度条件将发生变化，土壤的换热能力比本实验测试值会稍有变化。
测试单位：
升级会员 