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地源热泵安装的土壤测试计算方法

文章出处:   责任编辑:   发布时间:2016-11-01 21:30:25    点击数:-   【

土壤热响应测试的主要目的是了解岩土体的基本物理性质,在此基础上,掌握岩土体的换热能力,为地源热泵系统设计人员结合建筑结构、负荷特点等设计系统优化方案提供基础数据,以保障系统长期运行的高效与节能。

如果物性参数不准确,则设计的系统可能不能满足负荷需要,也可能规模过大,从而大大增加初投资。国外学者Kavanaugh的研究结果表明,当地下岩土的导热系数或导温系数发生10%的偏差,则设计的地下埋管长度偏差为4.5%~5.8%

地源热泵在安装的时候要确定土壤的基本情况适不适合。确定地下土壤温度,全年空气温度,湿度和土壤的类型及植被情况,都对地下土壤温度有影响。可以使用下面两个方法来确定地下土壤的温度:

1,以经验或测量数据为基础,得到当地土壤温度情况。

2,用以下方程式来计算全年任一时间,任一深度的土壤温度。

T(Hs,t)=Tm-AsEXP[-Hs(π/365a)*1/2]cos{t-t0-Hs/2(365/πa)*1/2} (5-8)

式中:T(Hs,t)——土壤深度为Hs,时间为t时的土壤温度(摄氏度)。

Tm——土壤平均温度(摄氏度),由于土壤温度在一定深度以下基本恒定,因此工程中得Tm可假定等于设计点地下水温或每年平均空气温度加1.1摄氏度。

As——每年土壤表面温度波动(摄氏度),一年中每天平均值的温度振幅,取决于地理位置,土壤类型和含水量。

a——土壤热扩散率(平方米/d),取决于土壤的类型和含水量。

t0——相常数(d),最低土壤表面温度的天数。

Hs——土壤深度(米)。

t——时间(d)。

对于地源热泵水平埋管的一沟多管换热器,土壤温度是由各个深度的土壤温度平均值来确定的。而对于垂直埋管换热器,取Tl=Th=Tm。

目前土壤的导热特性主要有三种获得方式:利用简化模型数值计算、利用经验估算、做土壤热特性测试。单纯的按照简化模型计算往往误差过大;经验的估计值在方案分析阶段有一定的参考价值,但一直以来设计人员只能在某种土壤或岩石导热系数范围内保守取用较低值,导致设计钻孔的数量比实际需要的多,从而增加了项目投资成本;只有在地源热泵规划施工场所现场进行土壤热特性测试才能够获得完整和准确的土壤数据。

土壤热响应测试装备包括构件:

1.试压、保压后的成井;

2.岩土热物性测试仪及其配套软件,由IGSHPA?(国际地源热泵协会)推荐,美国原装进口;

3.数据采集仪:土壤导热能力测试数据采集记录仪HOBO?FlexSmart?Logger;目前采用HOBOware Pro version2.3.1,由美国Onset Computer Corporation开发提供;

4.模拟量输入输出模块;

5.进出水温度、流量、电流、电压传感器;

6.电脑及其显示设备;

7.信号、电源连接线;

8.稳定的单相交流电源。