專利名稱：一種地下巖土分層熱物性現(xiàn)場熱響應測試方法
技術領域：
本發(fā)明屬于地源熱泵空調利用技術領域，具體涉及到一種可測定地下不同深度處巖土熱物性參數(shù)的一種地下巖土分層熱物性現(xiàn)場熱響應測試方法。
背景技術：
在本發(fā)明之前，現(xiàn)有地下巖土熱物性現(xiàn)場熱響應測試方法通常是在恒熱流工況下，將測量測試孔埋管循環(huán)液進出口溫度、流量及加熱功率，通過一定的傳熱模型對測試數(shù)據進行反演得到埋管現(xiàn)場平均巖土熱物性值。而實際情形是，由于地下埋管埋設較深，在此深度范圍內巖土類型分布通常是不均勻的，且不同深度處土壤含濕量與地下水滲流速度也不一樣，導致其熱物性沿深度方向變化較大，這對精確確定埋管深度有很大影響。因此，現(xiàn) 在的測試方法無法獲得不同深度處的巖土熱物性分布，也就無法做到提高測試精度、改善地下埋管優(yōu)化設計方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，提出一種地下巖土分層熱物性現(xiàn)場熱響應測試方法。本發(fā)明的技術方案是一種地下巖土分層熱物性現(xiàn)場熱響應測試方法，其特征在于，所述測試系統(tǒng)包括保溫水箱、可調電加熱器、水泵、電磁流量計、流量調節(jié)閥、光纖溫度傳感器及數(shù)據采集裝置，保溫水箱內設有可調電加熱器，且可調電加熱器、電磁流量計及光纖溫度傳感器通過信號傳輸線與數(shù)據采集裝置連接，它的實施步驟如下(I)在埋管現(xiàn)場，按照實際設計情況鉆測試孔，選取與插入U型管，并用回填材料進行回填；(2)對地下土壤進行深度方向分層，根據溫度測點布置要求將光纖溫度傳感器插A U型管兩支管內，以測量不同深度層土壤原始溫度及運行時的流體溫度；(3)連接U型管與地上測試裝置循環(huán)水管道進出口，并用絕熱材料做好外露管道絕熱保護工作；(4)靜置至少48小時后，測量不同深度層U型管的兩支管即進水支管與出水支管內水溫度，以獲得各層土壤的初始溫度；(5)開啟電加熱器和循環(huán)水泵，并保持加熱器功率恒定，同時以一定時間間隔記錄不同時刻的測量數(shù)據不同深度層U型管兩支管內水溫、循環(huán)水流量、加熱器加熱功率，測試約48小時后停止；(6)利用下述方法對測試數(shù)據進行處理得到各層土壤的導熱系數(shù)、容積比熱及鉆孔熱阻值，具體為根據線熱源理論，對每層土壤有Tfj k = mkln x +bk (I)
權利要求
1.一種地下巖土分層熱物性現(xiàn)場熱響應測試方法，其特征在于所述測試系統(tǒng)包括保溫水箱、可調電加熱器、水泵、電磁流量計、流量調節(jié)閥、光纖溫度傳感器及數(shù)據采集裝置，且可調電加熱器、電磁流量計及光纖溫度傳感器通過信號傳輸線與數(shù)據采集裝置連接，它的實施步驟如下 (1)在埋管現(xiàn)場鉆測試孔，插入U型管，并用回填材料進行回填； (2)對地下土壤按深度方向分層，將光纖溫度傳感器插入U型管的兩支管內； (3)連接U型管與地上測試裝置循環(huán)水管道進出口； (4)靜置至少48小時后，測量不同深度層U型管兩支管內水溫度，以獲得各層土壤的初始溫度； (5)開啟電加熱器和循環(huán)水泵，并保持加熱器功率恒定，同時以一定時間間隔記錄不同時刻的測量數(shù)據不同深度層U型管兩支管內水溫、循環(huán)水流量、加熱器加熱功率，測試約48小時后停止； (6)對每層土壤，利用線熱源理論對測試數(shù)據進行處理，并結合參數(shù)優(yōu)化技術得到各層土壤的熱物性值，具體如下 根據線熱源理論，對每層土壤有 Tfjk = mkln T +bk(I)mk = Qk/ (4 3i A kLk)(2)
2.根據權利要求I所述的一種地下巖土分層熱物性現(xiàn)場熱響應測試方法，其特征在于所述步驟⑵中，土壤分層根據具體情況設置深度，各層深度可以相同，也可以不同，且每層土壤中U型管進水與出水支管至少各布置3個溫度測點。
3.根據權利要求I所述的一種地下巖土分層熱物性現(xiàn)場熱響應測試方法，其特征在于所 述步驟(6)中，數(shù)據處理時應舍去前IOh的測試數(shù)據，且每層流體平均溫度為該層所有溫度測點的平均值。
全文摘要
一種地下巖土分層熱物性現(xiàn)場熱響應測試方法。本發(fā)明涉及一種地下巖土分層熱物性現(xiàn)場熱響應測試裝置。本發(fā)明埋U型管，光纖溫度傳感器插入U型管兩支管內，連接U型管與地上測試裝置循環(huán)水管道進出口，測量不同深度層U型管的兩支管即進水支管與出水支管內水溫度，保持加熱器功率恒定，記錄不同時刻且不同深度層U型管兩支管內水溫、循環(huán)水流量、加熱器加熱功率的測量數(shù)據，得到各層土壤的導熱系數(shù)、容積比熱及鉆孔熱阻值。本發(fā)明解決了過去無法獲得不同深度處的巖土熱物性分布，無法提高測試精度、改善地下埋管優(yōu)化設計方法等缺陷。本發(fā)明可獲得不同深度處的地下巖土熱物性值及土壤巖土類型、地下水含量與滲流情況，靈敏度高、抗干擾性強、耐腐蝕、安裝尺寸小、無電源要求，測試成本低。
文檔編號G01N25/20GK102721722SQ201210207869
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權日2012年6月20日
發(fā)明者楊衛(wèi)波 申請人:揚州大學