概要國外熱響應(yīng)試驗(yàn)發(fā)展概況“恒熱流法”與“恒溫法”美國關(guān)于恒熱流法的技術(shù)條件恒溫法的特點(diǎn)及局限結(jié)語概要1 國外熱響應(yīng)試驗(yàn)發(fā)展概況

瑞典EklofC.,1996

美國AustinW.,1998.

瑞典GehlinS.,1998.

美國ShonderJ.A.andJ.V.Beck,ASHRAETransactions,1999.

美國SpitlerJ.D.,S.J.ReesandC.Yavuzturk,TheSource,1999

美國WitteH.,G.vanGelderandJ.Spitler,ASHRAETransactions,2002.

IGSHPA.

Closed-loop/geothermalheatpumpsystems,designandinstallationstandards,2007Edition,1B.3.1,2007

ASHRAE.2007ASHRAEhandbookonHVACapplications,2007 國外熱響應(yīng)試驗(yàn)發(fā)展概況

瑞典EklofC.,192

國內(nèi)熱響應(yīng)試驗(yàn)概況 YuM.Z.,DiaoN.R.,SuD.C.andFangZ.H.,Apilotprojectoftheclosed-loopground-sourceheatpumpsysteminChina,ProceedingofIEA7thHeatPumpConference,356-364,Beijing,2002. 于明志，方肇洪.現(xiàn)場測試地下巖土平均熱物性參數(shù)方法，熱能動(dòng)力工程，17（5）：489-492，2002. YuM.Z.,PengX.F.,FangZ.H.andLiX.D.,Amodelfordeterminingdeepgroundthermalpropertiesaccountingforwateradvection,inHeatTransferScienceandTechnology2004,Proceedingof6thInternationalSymposiumonHeatandMassTransfer,Beijing,665-669,2004. YuM.Z.,PengX.F.,LiX.D.,FangZ.H.,Asimplifiedmodelformeasuringthermalpropertiesofdeepgroundsoil,ExperimentalHeatTransfer,17(2):119-130,2004. 國內(nèi)熱響應(yīng)試驗(yàn)概況3恒熱流法熱響應(yīng)試驗(yàn)的技術(shù)要求“恒熱流法”采用恒功率的電加熱，記錄進(jìn)出口溫度隨時(shí)間的變化，因此儀器的結(jié)構(gòu)和控制都比較簡單，測試精度也比較容易保證。這種方法主要可用來確定巖土層的平均導(dǎo)熱系數(shù)以及鉆孔內(nèi)的熱阻，它并不直接提供所謂的“每米鉆孔的換熱量”的數(shù)據(jù)。得到了巖土體熱物性數(shù)據(jù)后，可以根據(jù)一定的傳熱模型模擬地下巖土層以及回路中溫度的短期、中期（1年）和長期（多年）的變化，并相應(yīng)地采用適當(dāng)?shù)能浖虬丛O(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算得到地埋管換熱器的總長度。恒熱流法熱響應(yīng)試驗(yàn)的技術(shù)要求4恒熱流法熱響應(yīng)試驗(yàn)的技術(shù)要求

ASHRAE手冊中的具體要求是：

熱物性測試的時(shí)間應(yīng)為36-48h。

加熱功率應(yīng)為每米鉆孔50-80W，大致為實(shí)際U型管換熱器高峰負(fù)荷值。

加熱功率的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)該小于其平均值的1.5%，最大偏差應(yīng)小于平均值的±10%；或由于加熱功率的變化引起的平均溫度值對于T（溫度）--logt（時(shí)間）坐標(biāo)上的一條直線的偏差應(yīng)小于0.3K。

溫度測量和記錄儀器的精度應(yīng)為±0.3K。

功率傳輸和記錄儀器的綜合精度應(yīng)為讀數(shù)的±2%。

U型管內(nèi)的流速應(yīng)適當(dāng)，以保證U型管進(jìn)出口溫差為3.7-7K

數(shù)據(jù)采集的頻率至少為10分鐘一次。

恒熱流法熱響應(yīng)試驗(yàn)的技術(shù)要求

ASHRAE5

對于低導(dǎo)熱率（k<1.7W/mK）的巖土體，建議在完成埋管和回填5天以后再開始熱物性測試；對于高導(dǎo)熱率（k>1.7W/mK）的巖土體，則建議在完成埋管和回填3天以后開始熱物性測試。

地下巖土體的初始溫度在上述等待期以后測試，可以在注滿水的管中在三處不同的深度直接插入測溫元件測定并求平均值，或在循環(huán)泵剛啟動(dòng)后測定U型管的出口水溫代表巖土體初始溫度。

所有地面以上的管路應(yīng)采用厚度不小于13mm的閉孔隔熱材料或具有同等效果的措施進(jìn)行保溫。試驗(yàn)裝置應(yīng)設(shè)置在由不小于25mm玻璃纖維層隔熱或具有同等隔熱效果的密閉小室中。

如果需要對鉆孔重新進(jìn)行測試，則需要等U型管回路中的溫度回復(fù)到與初始溫度的差值不大于0.3K方可進(jìn)行。如果已經(jīng)進(jìn)行了完整的48h測試，對于中等或高導(dǎo)熱率的地層，這一過程通常需要10-12天，對于低導(dǎo)熱率的地層，則需要14天。如果已經(jīng)進(jìn)行的測試時(shí)間較短，則等待的時(shí)間也可相應(yīng)縮短。對于低導(dǎo)熱率（k<1.7W/mK）的巖土體，建議在6

恒溫法熱響應(yīng)試驗(yàn)

“恒溫法”的熱響應(yīng)試驗(yàn)保持供水溫度一定，記錄出口水溫的變化，再由測得的流量得到回路中的換熱量。

采用的加熱熱源可以是電熱元件，也可以是熱泵。當(dāng)采用熱泵時(shí)，除“熱工況”之外也可以進(jìn)行“冷工況”的測試。由于要設(shè)法保持回路的進(jìn)口溫度保持不變，在熱（冷）源部分必需有二次加熱裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。

這種方法的主要目標(biāo)是確定在“穩(wěn)定”狀態(tài)下每米鉆孔的傳熱量，似乎還沒有見到由此確定巖土體熱物性的報(bào)道。 恒溫法熱響應(yīng)試驗(yàn)

“恒溫法”的熱響應(yīng)試驗(yàn)保持供7結(jié)語 地埋管換熱器熱響應(yīng)試驗(yàn)對于勘察地下巖土體的導(dǎo)熱特性、準(zhǔn)確設(shè)計(jì)地源熱泵系統(tǒng)是必要的。國際通行的做法，包括IGSHPA的標(biāo)準(zhǔn)和ASHRAE的手冊規(guī)定的方法，目的是測定巖土體的平均熱物性，為地?zé)釗Q熱器的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為了得到可靠的數(shù)據(jù)，需要對“恒熱流法”試驗(yàn)的條件進(jìn)行規(guī)范。結(jié)語8“恒溫法”熱響應(yīng)試驗(yàn)的方法是近來提出的新概念，其試驗(yàn)的主要目標(biāo)是獲得在冷、熱工況下單鉆孔換熱器的傳熱能力。在對這種試驗(yàn)的技術(shù)要求進(jìn)行必要的規(guī)范之后，這種試驗(yàn)的結(jié)果可以作為反映單鉆孔地?zé)釗Q熱器傳熱能力的一個(gè)指標(biāo)。“恒溫法”熱響應(yīng)試驗(yàn)的方法是近來提出的新概念，其試驗(yàn)9“每米鉆孔的傳熱量”的概念對于大中型的地源熱泵工程，這個(gè)概念只適合用作方案設(shè)計(jì)階段最粗略的估算，而不應(yīng)該作為設(shè)計(jì)的方法和依據(jù)。因?yàn)榈芈窆軗Q熱器的傳熱能力不僅取決于熱響應(yīng)試驗(yàn)所涉及的參數(shù)，而且與許多其他因素有關(guān)：冷熱負(fù)荷的特點(diǎn)、全年冷熱負(fù)荷的平衡、地埋管換熱器中埋管的數(shù)量和布置形式、埋管的間距等，而熱響應(yīng)試驗(yàn)都不涉及這些因素。此外，對地埋管換熱器生命周期中允許的循環(huán)液最高和最低溫度也是影響其換熱能力的重要因素，需要在設(shè)計(jì)中權(quán)衡各方面的因素決定。地埋管地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該按