淺層地?zé)崮苁翘N藏在淺層巖土體和地下水中的低溫、清潔的可再生i地溫資源，其資源豐富，分布廣泛，溫度穩(wěn)定，具有一定的可再生性、儲存性。隨著能源資源日益短缺和礦產(chǎn)化學(xué)能源所帶來的環(huán)境污染日益嚴峻，目前以淺層地?zé)崮転槔洹嵩吹木哂械秃?、?jié)能環(huán)保特點的地埋管地源熱泵系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。

然而這項技術(shù)在實際推廣應(yīng)用中存在一個很大的技術(shù)瓶頸，即地層的熱物性參數(shù)多來自室內(nèi)實驗室對巖土樣的測試或依靠工程經(jīng)驗估算，并沒有現(xiàn)場測試，如果熱物性參數(shù)選取偏大或偏小，則所設(shè)計的換熱系統(tǒng)可能無法滿足負荷需求，也有可能造成設(shè)計的換熱系統(tǒng)過大，從而大大增加初投資，造成浪費。這對地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用推廣十分不利。巖土熱響應(yīng)試驗的出現(xiàn)解決了這一難題。

測試原理

這種現(xiàn)場測試利用的是熱反應(yīng)實驗法的原理，即通過向地下輸入恒定的熱量，進而檢測土壤的溫度響應(yīng)來估計土壤熱物性的方法。其原理如圖2.1：由原理圖中可以看出，流體經(jīng)過電加熱器加熱后，被送入到地下，由于加熱后的流體溫度高于地下土壤的溫度，故熱量通過管壁由流體向土壤放熱，這樣從地下再回到測試儀中的流體的溫度就存在一定的變化，這就是地下土壤的溫度響應(yīng)。在儀器與地下管路相連的地方各設(shè)置一個溫度傳感器，這樣就可以采集到管道平均溫度的實時數(shù)值，這是用來估計大地導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

巖土熱響應(yīng)測試儀器

測試系統(tǒng)由測試儀和測試孔組成。測試儀器的水循環(huán)部分和測試孔連接，組成一個閉式環(huán)路。測試系統(tǒng)包括水的電加熱器部分、水循環(huán)部分、數(shù)據(jù)采集和分析部分組成。水加熱部分將閉式環(huán)路中的循環(huán)水加熱，循環(huán)水通過U型管與周圍土壤換熱，將熱量釋放到周圍土壤里。在循環(huán)過程中，將進/出測試儀器的溫度、流量、加熱量采集到電腦里，來進行分析計算土壤的熱物性參數(shù)。為了減小連接管道的熱損失，儀器進出口進行了壁厚30mm的橡塑保溫材料保溫。地下水平段的連接管道則采用了壁厚20mm的橡塑保溫材料保溫。

土壤源熱泵空調(diào)是一種利用淺層地?zé)岬目稍偕茉纯照{(diào)技術(shù),具有節(jié)能環(huán)保的特點。在地源熱泵技術(shù)中,地埋管換熱器的換熱性能對地源熱泵系統(tǒng)的整體性能有著決定性的影響,而土壤熱物性參數(shù)是埋地管換熱器設(shè)計中的關(guān)鍵參數(shù),直接決定了地埋管的長度和地源熱泵系統(tǒng)的初投資。因此,準確地獲得土壤熱物性參數(shù)是非常重要的。

地下巖土熱物性參數(shù)作為土壤耦合熱泵系統(tǒng)的重要參數(shù)，對方案設(shè)計的成功與否影響非常大。然而由于我國目前還沒有相應(yīng)的規(guī)范和詳細的測試標準，有關(guān)地下?lián)Q熱器的傳熱模型及設(shè)計計算等方面的研究體系不完善，導(dǎo)致測試人員無章可依設(shè)計人員各執(zhí)一詞。不同測試儀的測試結(jié)果相差較大，沒有統(tǒng)一的標準，造成不同設(shè)計方案差別極大，土壤地埋管熱響應(yīng)測試儀巖土熱物性測試儀系統(tǒng)運行效率不高、出力不足或初投資過大等問題。