岩土热响应测试仪的开发与应用
地源热泵系统岩土热响应试验
地源热泵系统岩土热响应试验地源热泵系统是一种利用地下土壤或岩石储存的热量来进行空调和供暖的节能系统。
与传统空调系统相比，地源热泵系统具有更高的能效和更低的运行成本，因此在近年来受到了越来越多的关注和应用。
为了更好地了解和优化地源热泵系统的性能，进行岩土热响应试验是非常必要的。
岩土热响应试验是指通过实地采样和试验室测试的方法，对地下土壤或岩石中的热量传输特性进行研究，以评估地源热泵系统在不同地质条件下的性能表现。
通过岩土热响应试验，可以获取到地下岩土的热传导系数、储热特性、热扩散系数等参数，为地源热泵系统的设计和运行提供重要的参考依据。
岩土热响应试验通常分为野外实地采样和室内试验两个阶段。
在野外实地采样阶段，研究人员会选择地理条件较为典型的地区，进行地下岩土的取样和数据采集工作。
通过对不同深度和不同类型的岩土进行取样和测试，可以获取大量的原始数据，为后续的室内试验提供样本和参考。
在室内试验阶段，研究人员会将野外采集到的岩土样本带回实验室，并进行一系列的物理试验和分析。
首先是对岩土样本的物理性质进行分析，包括密度、孔隙结构、水分含量等方面的测试。
其次是对岩土样本的热传导特性进行测试，通过测定不同温度下的导热系数和热扩散系数，来评估岩土样本的储热能力和热传输特性。
最后还会对岩土样本的温度-时间响应曲线进行测定，来评估岩土在长期稳定状态下的温度变化规律。
地源热泵系统岩土热响应试验在国内外已经得到了广泛的应用和推广。
通过对地下岩土热传导特性的深入研究，不仅可以为地源热泵系统的设计和运行提供科学依据，还可以为地下岩土的热资源利用和环境保护提供技术支持。
在未来的研究中，可以进一步加强对岩土热响应试验方法的改进和创新，为地源热泵系统的可持续发展做出更大的贡献。
地源热泵系统岩土热响应试验
地源热泵系统岩土热响应试验【摘要】本研究旨在通过地源热泵系统岩土热响应试验，探讨其在实际应用中的效果和优势。
文章首先介绍了地源热泵系统岩土热响应试验的背景和研究目的，并阐述了其研究意义。
接着详细描述了试验方法、试验设计、试验过程、数据分析和结果讨论，从而全面呈现了实验过程及结果。
最后得出了关于地源热泵系统岩土热响应试验的结论，展望了未来研究方向，总结了本研究的重要发现。
通过本研究，可以为地源热泵系统的进一步优化和应用提供重要参考，促进绿色环保技术的发展。
【关键词】地源热泵系统、岩土热响应试验、试验方法、试验设计、试验过程、数据分析、结果讨论、结论、展望未来研究方向、总结、研究目的、研究意义、引言1. 引言1.1 地源热泵系统岩土热响应试验的背景地源热泵系统是一种利用地下岩土中储存的热能为建筑提供供暖和制冷的系统，具有高效节能、环保等优点。
地源热泵系统的性能受到岩土热响应特性的影响，因此需要进行岩土热响应试验来研究其热传导、储能和释能过程。
地源热泵系统岩土热响应试验是通过对地下岩土进行加热或降温，观察岩土温度变化和热传导规律，从而评估地源热泵系统的性能和效果。
通过岩土热响应试验，可以优化地源热泵系统的设计和运行，提高其热工性能和节能效果，为建筑节能减排提供科学依据。
地源热泵系统岩土热响应试验也可以为地热能资源的开发利用和岩土热响应规律的研究提供重要数据支持。
开展地源热泵系统岩土热响应试验具有重要的理论和实践意义。
1.2 研究目的研究目的是为了探究地源热泵系统在岩土地质条件下的热响应特性，为系统的设计、运行和优化提供科学依据。
通过开展岩土热响应试验，可以深入了解岩土层对地源热泵系统热传递的影响机制，为系统的热性能进行有效评估和改进。
具体地，研究目的包括：一是验证地源热泵系统在岩土地质条件下的热响应特性，包括热传导、热吸收和热交换等方面的影响；二是研究不同岩土地质条件下地源热泵系统的热性能差异，为系统的设计和优化提供参考依据；三是探讨岩土层对地源热泵系统热传递效率的影响机制，为系统的运行管理和能耗控制提供理论支持。
地源热泵系统岩土热响应试验
地源热泵系统岩土热响应试验地源热泵系统是一种利用地下热能提供供暖、制冷、热水等用途的环保节能技术，其优点包括高效节能、环保减排、空间占用小等。
岩土热响应试验是为了验证地源热泵系统的热响应性能而进行的一项重要试验。
岩土热响应试验是指在某一地点下通过钻孔或者设立索网等方式将一系列热探针（温度测量仪）埋入到地下不同深度、位置的岩土层内，通常埋入一组或多组热探针，并通过计算和观测获得这些热探针探测到的地下温度变化数据。
岩土热响应试验的结果能够提供准确的地热参数，如地热导率、热容、热扩散系数等，以及地下水位、地下水流速等信息。
其中最为重要的参数之一是岩土热导率，因为它决定了地下热能的传递速率。
岩土热导率是地下岩土类型、岩土中的水分含量、结构和温度等因素共同作用的结果，因此不能简单地进行预测，而是需要实际测试获得。
岩土热响应试验在地源热泵系统的设计与安装中具有重要作用。
一方面，该试验可以帮助设计人员快速准确地预测和计算出地下岩土的热传导性能，从而合理地确定地源热泵的规模和性能，并优化系统的节能性能。
另一方面，该试验还能帮助工程监理人员及时发现地源热泵系统在运行中潜在的热失控问题，及时进行修补和维护。
在岩土热响应试验中，要遵循一定的设计实施流程，包括选择试验位置、进行岩土信息勘测、地面设备安装、热探针埋深选择、数据采集、数据处理及分析等环节。
需要注意的是，岩土热响应试验是一项较为专业的工作，需要得到专业机构或专业人士的指导和支持。
在实施过程中要严格按照相关要求和技术规范进行操作，确保试验数据的准确性和可靠性。
总之，岩土热响应试验是地源热泵系统设计和安装过程中的一项重要工作，其结果能够提供准确的地下热能参数，为系统的性能优化和维护提供重要依据。
我们应该重视该试验的作用，切实保障地源热泵系统的安全运行和节能效果。
地源热泵系统岩土热响应试验
地源热泵系统岩土热响应试验地源热泵系统是一种利用地下岩土的恒定温度来进行建筑能源利用的先进技术。
它利用地下恒定温度作为热源，为建筑提供供暖、供冷和热水的热能。
地源热泵系统具有环保、节能、稳定、长期和经济的特点，因此被广泛应用于建筑能源利用领域。
为了更好地了解地源热泵系统的性能和岩土热响应特性，进行岩土热响应试验是十分必要的。
岩土热响应试验是对地源热泵系统进行性能测试和评价的重要手段，试验内容主要包括对地下岩土温度、热导率、热容量等参数的测试和分析。
通过岩土热响应试验，可以获取地源热泵系统运行过程中的岩土热响应数据，为系统性能评价提供基础数据，同时也可以为系统的设计和建设提供科学依据。
本文将就地源热泵系统岩土热响应试验进行详细介绍。
一、试验目的二、试验方法地源热泵系统岩土热响应试验的方法主要包括现场监测、实验室测试和数据分析。
试验过程中，首先需要选择合适的试验地点，然后进行岩土体温度、热导率、热容量等参数的现场监测和实验室测试。
利用试验数据进行分析，得出岩土热响应的特性和规律。
1. 选择试验地点选择试验地点是进行岩土热响应试验的第一步。
试验地点应具备代表性，即地下岩土层厚度适中、热导率稳定、地下水情况良好等条件。
同时应考虑到周边环境和建筑条件，以此为依据选择试验地点。
2. 现场监测现场监测是对地下岩土温度进行实时监测，需要布设温度传感器和数据记录设备。
在试验过程中，需要对地下岩土的温度进行连续监测，监测时间应涵盖不同季节、不同气候条件下的温度变化，以获取更全面的数据。
3. 实验室测试实验室测试是对地下岩土的热导率、热容量等参数进行定量分析。
通过采集地下岩土样品，在实验室中进行热导率、热容量等参数的测试，得出准确的数据结果。
4. 数据分析数据分析是对试验数据进行整理和分析，得出地下岩土热响应的特性和规律。
通过数据分析，可以清晰地了解地下岩土对地源热泵系统的影响，为系统的设计和运行提供科学依据。
三、试验过程1. 试验前准备在进行试验前，需要进行必要的试验准备工作，包括选择试验地点、确定试验方案、采集岩土样品等工作。
岩土热响应测试在实际工程设计中的重要性-2
岩土热响应测试在实际工程设计中的重要性（浙江建筑科学设计研究院有限公司浙江建科建筑节能科技有限公司浙江杭州310006）摘要：鉴于地下岩土的复杂性和多样性, 在确定地下岩土热物性时宜尽量采用现场测试的方法。
现场热响应测试是实施地源热泵工程的关键环节，介绍了测试方法的原理, 结合实际工程,获得了现场土壤原始温度、导热系数以及单U和双U管每延米孔深的放热参考值，测试数据为工程数据提供了依据。
关键词：热物性测试地源热泵地埋管换热量每延米换热量一、前言利用浅层地热能进行供暖、制冷，具有广阔的市场前景。
设计地源热泵系统时，应准确测量地下土壤热物性参数，以便进行地埋管换热器设计。
当地下土壤的热导率或热扩散率发生10%的偏差时，地下埋管设计长度偏差为4.5%-5.8%，将导致钻孔总深度的变化。
由于钻孔的成本较高，因此必须准确的测量土壤的热物性参数。
现场土壤热物性的测试，在初始地下温度场趋于基本一致的前提下，通过向地下输入恒定的热量，得到地下温度的热响应，通过温度的变化规律，来确定岩土的热物性。
二、现场热物性测试热响应试验的系统组成示意图（图1），主要包括恒热流加热器、流量传感器、循环水泵数据采集系统等部分。
基本测试过程如下：首先，将热响应试验测试仪的水路循环部分与待测埋地换热器相连接，形成一个闭式环路；然后，通过启动管道循环水泵，以驱动环路流体开始循环。
待系统进出口温差为相近时，记录系统水温作为测试地点附近的岩土原始温度。
并开始启动一定功率的电加热器来加热环路中的流体。
随着埋地换热器进口水温的不断升高，其热量通过管壁与岩土之间的传热过程逐渐释放到地下岩土中，同时使岩土温度也逐渐开始升高，最终管内流体温度和岩土温度会维持在一种动态的热平衡状态。
热平衡时间应该大于48小时整，在个流体加热循环过程中，通过计算机采集系统记录进/出温度、流量和加热功率等参数。
—标准的土壤源热泵测试回路—保温材料—进出口水温探头—压力表—循环水泵—压力采集器—加热罐—阀门—流量计—数据采集模块图1岩土热响应试验时一个对岩土缓慢加热直至达到传热平衡的测试过程，在试验过程中，如果实验中断或者停止，待测试孔内温度恢复至与岩土的初始温度一致时，才能再进行岩土热响应试验。
地源热泵系统岩土热响应试验
地源热泵系统岩土热响应试验地源热泵系统是一种利用地下岩土温度为热源或冷源的热泵系统。
为了研究地源热泵系统岩土热响应试验，我们进行了以下的试验。
我们选择了一个合适的试验场地，该场地具有适宜的岩土类型和地下水位条件。
然后，我们对场地进行了勘探工作，采集了岩土样本，并进行了室内实验。
通过这些实验，我们得到了岩土的热导率、容重等性质参数。
接下来，我们进行了地源热泵系统岩土热响应试验。
在试验中，我们首先在地下埋设了热储水箱。
然后，我们通过泵将水从地下冷库中抽出，经过热泵进行热交换后再供给使用。
试验中的热泵系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等主要部件。
在试验过程中，我们记录了热泵系统的输入和输出参数，包括水温、压力等。
通过对这些数据的分析，我们可以得到热泵系统的工作状态和性能参数。
我们还在不同的季节和气候条件下进行了试验，以研究地源热泵系统对环境变化的响应性能。
实验结果表明，地源热泵系统具有较高的热效率和节能性能。
它可以利用地下岩土的稳定温度为建筑物供暖或制冷，从而减少了对传统能源的依赖。
地源热泵系统还可以节约运行成本，保护环境。
在试验中，我们还发现了一些问题和挑战。
由于岩土的热导率较低，热交换效果不理想。
地下水位的变化可能会影响系统的热响应性能。
在实际工程应用中，我们需要根据具体的条件和要求来选择最合适的地源热泵系统设计方案，并进行相应的改进和优化。
地源热泵系统岩土热响应试验是研究地源热泵系统性能和优化设计的重要手段。
通过这些试验，我们可以更好地了解地源热泵系统的工作原理和性能特点，为相关工程提供科学的依据和指导。
岩土热物性热响应测试的试验研究
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｅ ｓ ｔ ｏ ｕ ｔ ｉ ｎ ｐ ｕ ｔ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ｏ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｏ ｐ ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ， ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｔ ｅ ｓ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｂ ｙ ｌ ｉ ｎ ｅ － ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ， ａ ｎ ｄ ｃ ｌｃ ａ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｓ ｒ ｏ ｃ ｋ － ｓ ｏ ｉ ｌ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ｏ ｌ ｅ ， ｔ ｈ ｉ ｓ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏｒ ｆ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ・ ｓ ｏ ｕ ｉ ￣ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｐ ｕ ｍｐ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｈ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｏｒ ｔ ｎｔ ａ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｃ ｌ ａ ａ ｎ ｄ ｓ ｕ ｒ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｒ ｅ ａ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ； ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ — ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｐ ｕ ｍｐ； ｒ ｏ ｃ ｋ — ｓ ｏ ｉ ｌ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｒ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ
岩土冷、热响应测试一浅层地热能应用的基础
区域 和 测量 深 度 上 都 存 在 局 限 性 ， 数 据 的重 复 其
性 和 可靠 性都 不 理想 。２ Ｏ世 纪 ８ Ｏ年 代 中期 以后 ，
随 着地 源 热 泵 技 术 在 一 些 欧 美 国家 的 推 广 应 用 ，
岩 土体 热 物 性 测 试 技 术 ， 野 外 现 场 原 位 测 试技 即 术应 运 而 生 。 １ ８ ９ ３年 ， 典 Ｍｏｇｎ ｏ 瑞 ｒｅ ｓｎ就 把 这 种
（ 一 Ｔ（ ＋吾ｇ ￡ ） Ｔ￡ ，） Ｒ
故流 体温度 随时间 变化的 函数式 可以写 为 ：
， ） ＿ ＋ ｒｆ ｌ ＿—］ ＋ ｏ ，一 ［！ （ ４ ａ ： ｔ ｆ ，
通过 计算温 度与 自然 对数 时间 曲线 的斜 率 ｋ可 以得到温 度的响应 规律 ：
丁 （ ）一 ｋ ｎ ＋ ｍ ， ｇｌ ｔ
５ ， 不 到 预 期 的 节 能 目标 。 因 此 在 浅 层 地 温 能 Ｏ 达
℃； Ｇ为地埋 管 内水 的流量 （ ／ ） ｐ为循 环液 的 ｍ３ ｓ ；
密 度 ， 的 密 度 为 １０ ｇ ｍ３ △ 为 进 出 水 温 水 ０ ０ｋ ／ ； Ｔ
差 （ ） ℃ 。
５ 岩 土冷 、 响应 测试 的 内容 热
亦 即需 要进 行现 场试验 并计算 获得 岩 土体热 物性参 数 。 目前 国内常见 的岩 土体 的热物性 参数 测定 方法 有： 查表 法 、 取样 测 试法 、 横热 流模 拟试验 法 ． 中横 其
热 流 模 拟 试 验 法 是 现 阶 段 主 流 的 测 试 方 法 ． 测 试 其
测 试 土 壤传 热 特性 的方 法 定 义 为“ 响应 ” ９ ５ 热 。１ ９
Ｅ去 一 ［ 一 １ ］ ］， ［ 一
岩土热响应测试仪的开发与应用
地源 热 泵 技 术 是 一 项 高 效 节 能 、 利 于 环境 有 保护 和可持 续 发 展 的 空调 冷 热 源技 术ｒ － 。地 下 岩
的方 法＿ 。笔 者根 据 规 范要 求 研 制 的岩 土 热 响应 ３ ］
测试仪 ， 以及 相 关 的数 据 采集 和 数 据 处 理 软 件 的 功能 ， 并应用 该测 试仪 进 行 现 场测 试 ， 测 试数 据 对
图１ 所示 为测 试 仪 原 理 图 。该 测 试 仪 主要 由
电加热 器 、 环水泵 、 度 传感 器 、 力传 感 器 、 循 温 压 电
为无法 确定 机组 在峰值 负荷下 的运 行参数 ， 也就 不
能选取 合适 的机组 来匹 配地埋 管换 热器 系统 ， 无法 判断地下吸 、 放热 的不平衡对 系统造成 的影响 ， 这样 不但 给地源热泵 系统 的长期稳定运行埋下 了很 多隐 患， 而且增 加 了系统 的初 投 资 。Ｋ ｖｎ ｕｈ的 研究 ａａ ａｇ 表 明， 当地 下岩 土 体 的导热 系数 有 １ ９ 的偏 差 时 ， （／ ）６
Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｎｄ ａ ｐｌｃ ｔｏ ｆ ｒ ｃ — ｏ ｌｔ ｒ ａ ｅ ｐ ｎｓ ｅ ｔ ｒ ｖ ｌ ｐ ｎｔａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｋ ｓ ｉ ｈｅ ｍ ｌｒ ｓ ｏ ｅ ｔ ｓｅ
Ｌｉ ｎ Ｗ ａ ｇＺｈｅ ａ Ｌｉ ａ ｙ Ｚ ａ ｇＺｉｉｎ Ｊｎ Ｚ ｅ Ｙｏ ｇ ｎ ｉｈ ｏ ｏｕ Ｘｉ ｈ ｎ ｑａ ｇ ｉ ｈ
设计 的地埋管换热 器长 度偏 差 为 ４ ５ ～５ｓ ０Ｊ ． ． ％Ｅ。 ２ 所 以准确测试岩土热物性参 数 已成为地埋管 换热器
设计 的关键 问题 。 ＧＢ ５ ３ ６ ０ ５ ２ ０ （ ６ —２ ０ （０ ９年版 ） 地 源热 泵 系 统 ） 《
岩土热响应测试及应用中的问题探讨
块， 计算机等） 。
１ 土壤原始温度测定 ． ２
流量 ， 功率。
自 １８ 年以来 ， ９３ 国内外 许多单位研制 出了 岩土热物性参 数测试装置 ， 我们根据工程需要 ，
２ 岩土热物性参数计算模型及选择 计算 岩土热物性参数可采用线热 源解析模 ２ 计算模型 １
４ 恒温测 试法 虽减低 了测试 条件 和缩短 ＿ ３
（） ２柱热源解析模 型。在 恒热流条件 下 ， 利 不 够 ， 可能造成计算结果 出现偏差 。因此 ， 有必
但不无法确定地 源热泵长期（～ ０ １ ３ 用 柱热 源解析模 型可 得到流体 平均 水温 ， 随 要研 究能准确进行 短步长的计算模型 ， 以大 了测试 时间 ， 可
时间的变化 ：
大缩短测试 时间 ， 约测试 成本。 节
３ 关于恒热流条件 ． ２
年１ 行性能预测所需要 的导热 系数 以及体积 比 ｉ 垂
热， 导致此方法具有很大 的局 限性 ； ４ ． ４由于 目前热 响应测试是进 行单孔试验 ，
＝
＋
譬
＋
由于线 热 源解 析模 型 和柱 热源 解 析模 型
测 使 用 的前 提必 须是 恒 热流 条件 。如 果 测试 条 获 得的参数不可能反映孔 群效 应 ， 试环境 与
其中 Ｇ函数计算见文献 。 件 发 生 变化 （ 电压 波 动 或 流量 变 动 等） 会 热 泵制冷机组 的运行条件 有一定的差距 ，因此 如 都
土 的综合 导热 系数和综合体积 比热是 地源热泵
主要包括 循环 系统（ 水泵 ， 管路 、 调节 阀 门 通过加热 器以恒定热 功率对 水箱 内 的水 加热 ，
系统设 计的重要基础性依据。目 ， 前 岩土热物性 等） 、 加热系统冰 箱， 电加热等）电控系统Ｏ 、 电源 使加热后 的循环水 以恒定 的流量进入埋设在 地 参数 的获取方法有查表 法 、 验室测量法和现 开关 ， 实 水泵开关 ， 加热器开关 ，４ Ｖ电源等） ２Ｄ 和测 下与周围土壤充分接触 的 ｕ型管换热器进行 换
岩土测试仪器研究报告范文
岩土测试仪器研究报告范文岩土测试仪器研究报告一、引言岩土测试仪器是岩土力学研究中不可或缺的工具之一。
本报告通过对现有岩土测试仪器的研究，分析了测试仪器的类型、工作原理、特点以及应用范围。
通过该研究，我们可以更加全面地认识岩土测试仪器的发展状况和应用前景。
二、测试仪器的类型岩土测试仪器按照功能和测试对象的不同可以分为多种类型。
根据功能可分为垂直荷载测试仪器、侧向荷载测试仪器、动力荷载测试仪器等。
根据测试对象可分为土壤测试仪器、岩石测试仪器、混凝土测试仪器等。
在实际应用中，不同类型的测试仪器有不同的特点和适用范围。
三、测试仪器的工作原理岩土测试仪器的工作原理主要基于力学原理和传感器技术。
通过施加荷载，测试仪器可以测量样品的受力情况，并将其转化为电信号输出。
传感器可以实时监测样品的力学性能，包括承载力、变形特性等。
同时，测试仪器可以通过计算机软件进行数据处理和分析，从而得到更加准确的测试结果。
四、测试仪器的特点岩土测试仪器具有以下几个特点：一是精度高，可以实时监测样品的受力情况；二是稳定性好，可以长时间进行测试而不影响测试结果；三是灵活性强，可以根据实际需要进行不同类型的测试；四是自动化程度高，可以通过计算机软件进行数据处理和分析，提高测试效率。
五、测试仪器的应用范围岩土测试仪器广泛应用于土木工程、地质勘探、矿山开采、隧道工程等领域。
在土木工程中，岩土测试仪器可以用于评估土壤的承载力和变形特性，为设计提供依据。
在地质勘探中，岩土测试仪器可以用于研究地下岩土层的力学性质，为地质预测提供数据支持。
在矿山开采中，岩土测试仪器可以用于研究岩石的破坏规律，为采矿方案的制定提供依据。
在隧道工程中，岩土测试仪器可以用于评估隧道工程的稳定性，为施工工艺的选择提供依据。
六、结论通过对现有岩土测试仪器的研究，可以发现其在岩土力学研究中的重要作用和广阔前景。
随着科学技术的不断发展，岩土测试仪器的精度和稳定性将进一步提高，应用范围将更加广泛。
基于地源热泵的便携式岩土热物性测试仪的研制与应用
基于地源热泵的便携式岩土热物性测试仪的研制与应用地源热泵手统与其它空气调节系统相比优点突出。
由于地层深处温度常年维持不变，远远高于冬季的室外温度，而又明显低于夏季的室外温度。
因此地源热泵克服了空气源热泵的技术障碍，且效率有很大的提高。
另外它还具有噪音低、占地面积少、不排放污染物、不用抽取地下水、运行计维护费用低、寿命长等许多优点。
设计地源热泵系统的地热换热器需要知道地下岩土的热物性参数。
如果热物性参数不准确，则设计的系统可能达不到负荷需要；也可能规模过大，从而加大初期投资。
确定地下岩土热物性参数的传统方法是首先根据钻孔取出的样本确定钻孔周围的地质构成，再通过查有关手册确定导热系数。
然而地下地质构成复杂，即使同一种岩石成分，其热物性参数取值范围也比较大。
况且不同地层地质条件下的导热系数可相差近十倍，导致计算得到的埋管长度也相差数倍，从而使得地源热泵系统的造价会产生相当大的偏差。
另外，不同的封并材料、埋管方式对换热都有影响，因此只有在现场直接测量才能正确得到地下岩土的热物性参数。
但是由于在以往的工程实践中很少涉及这样的问题，既缺乏这方面的数据积累，也缺乏现成的测试方法。
针对此间题，进行了深入的研究，开发出了具有自主知识产权的便携式岩土热物性测试仪，并应用到实际工程中。
1 测试仪的原理及构成地下岩土的导热系数等无法直接测量，只能通过测量温度、热流等相关参数进行反推。
在已钻好的钻孔中埋设导管并按设计要求回填，该钻孔中的导管将来可以作为地热换热器的一个支路使用，回路中充满水，让水在回路中循环流动，自某一时刻起对水连续加热相当长的时间(数天)，并测量加热功率、回路中水的流量和水的温度及其所对应的时间，最后再根据已知的数据推算出钻孔周围岩土的平均热物性参数。
本仪器由流量传感器、电流传感器、电压传感器、温度传感器、泵、电加热。
岩土热响应测试系统的研究与开发
λs — — —岩土导热系数 , W/ ( m ・K) ; ρ — —岩土体积比热 ,J / ( m ・K) ; s Cs — ・3 8 4 ・
3
π λs 4
( 8)
m = Tff + qrR b +
16λ 012886 qr s 1 ( ) π λsln d2 π λs 4 4 ρ b s Cs
( 9)
3 测试方案及过程
311 测试方案
由以上两式知道 , 只要求出直线斜率 k 和截距 m , 就 可以求得岩土导热系数和容积比热 。 现在关键是如何根据实测数据估计直线方程的
12 - 13〕 两个系数 k 和 m 。 本文采用最小二乘法〔 进行参
试验孔 : 共 2 眼试验孔 , 深度 70 m , 相距 6 m 。 其中 1 # 孔埋双 U 管 ,2 # 孔埋单 U 管 。试验孔位于 拟埋孔群场地的中部 。钻孔直径 150 mm , 管间距 100 mm 。 电源 : 现场由于无市电 ,采用柴油发电机供电 。 设备材料 : 配置了打井设备 ( CZ - 22 型冲击钻 机二台套 ) 、 泥浆泵 、 搅拌机 、 回填料 ( 水泥砂浆加 4 %～6 %膨润土) 、 热响应试验设备 、 1 组单 U 型管
211 热响应分析算法
1 - 2〕 为避免争议 , 采用规范〔 推荐方法获取岩土
Ei ( s ) =
du ∫ u
s
e
- u
( 4)
当 s ≤012 时 ,
Ei ( s ) ≈ - ln ( s ) - 01288 6 ( 5)
2 d bρ s Cs
一般当试验时间 10 小时以上 , s =
012 。 采用近似计算式以后 , 有 :
岩土热响应试验测试仪的开发与应用
岩土热响应试验测试仪的开发与应用摘要开发一套岩土热响应测试仪，介绍其原理与组成，以及配套开发的控制软件、数据采集软件、数据处理软件的功能和使用方法。
使用所开发的仪器进行现场实测，测试结果表明，该设备及配套软件完全达到预期性能指标，能够在今后对外开展岩土热响应试验的工作。
关键字热响应试验；岩土热物性；地源热泵；现场测试1 引言地埋管地源热泵是利用地下常温土壤相对稳定的特性，在投入少量高温能源的基础上，通过埋在地下的换热器与大地进行冷热交换，实现供冷供热的目的。
冬季，地源热泵提取大地中的低位热能向建筑物供热，同时在土壤中储存冷量，以备夏用；夏季，将建筑物中的热量转移到地下，实现供冷，同时在土壤中储存热量，以备冬用。
所以，地源热泵技术是一项高效节能、有利于环境保护和可持续发展的空调冷热源技术[1]。
地下岩土热物性参数是设计地源热泵系统地埋管换热器的基础数据。
目前，国内许多单位在实际的地源热泵系统设计中，简单的按照每延米换热量来进行地埋管换热器的设计，随着对地源热泵系统研究及应用的不断深入，此方法的弊端逐渐显露出来，如无法确定机组在峰值负荷下的运行参数，也就不能选取合适的机组来匹配地埋管换热器系统，无法判断地下吸、放热的不平衡对系统造成的影响，此方法不但给地源热泵系统的长期稳定运行埋下了很多隐患，而且还往往增加了系统的初投资。
Kavanaugh[2]的研究表明，当地下岩土体的导热系数有10%的偏差时，设计的地下埋管换热器长度偏差为4.5%~5.8%。
所以准确测试岩土热物性参数已成为地埋管换热器设计的关键问题。
国标《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005（2009年版）提出了一套进行岩土热响应试验的方法[3]，本文介绍了根据规范要求研制的岩土热响应试验测试仪，以及相关的数据采集和数据处理软件的功能，并应用该测试仪进行了现场测试，对测试数据进行了分析。
2 测试仪原理与功能图1为测试仪原理图。
该测试仪主要由电加热器、循环水泵、温度传感器、压力传感器、电磁流量计、电量变送器和电压控制模块以及数据采集和控制系统组成。
岩土热物性现场测试仪的研制与应用的开题报告
岩土热物性现场测试仪的研制与应用的开题报告
一、研究背景和意义
岩土热物性参数是进行热工计算、能源利用和地热开发等热力学分
析的重要参数，对于岩土工程设计和实际工程应用具有重要意义。
传统
的岩土热物性测试方法需要进行室内试验，需要大量的样品，并且需要
专业的测试设备和人员，测试效率低下，成本较高。
因此，开发一种现
场测试岩土热物性参数的方法和设备，具有重要的实际应用价值。
二、研究内容
该研究基于现场无损测试技术原理，结合岩土工程的热力学特点，
开发一种岩土热物性现场测试仪。
具体研究内容包括：
1. 设计一种岩土热物性现场测试仪器的原理和方案。
2. 针对岩土热物性参数的测试需求，确定测试指标和测试方法。
3. 对现场测试仪进行实验室仿真测试和现场试验验证。
4. 对测试方法和测试结果进行分析和评估，验证测试精度和稳定性。
三、研究方法
该研究基于岩土热物性测试的特点，通过理论分析和实验验证等方法，确定测试方法和测试指标；在此基础上，通过设计算法、编写软件
等手段，开发出岩土热物性测试仪器。
同时，针对测试结果进行分析和
评估，验证测试精度和稳定性。
四、预期成果和意义
通过该研究，将开发一种能够现场测试岩土热物性参数的测试仪器，可以在岩土工程实际应用中发挥巨大的作用。
一方面可以提高工程设计
和施工质量，减少成本和时间等方面的浪费；另一方面，也可以提高地
热资源的利用效率，实现可持续发展的目标。
同时，该研究将对无损测试技术相关理论和应用领域的研究做出贡献，为该领域的发展提供新思路和新方法。
满足两种岩土热响应测试方法的热响应测试仪
满足两种岩土热响应测试方法的热响应测试仪【摘要】本文介绍了一种能满足两种热响应测试方法即恒功率法和恒温度法。
针对这两种测试方法各自的特点，对这两种测试设备的结构和原理进行分析总结，将两种测试仪的功能合并在一台设备中，从而满足不同的测试工程需求，对于工程现场岩土热响应测试设备的优化、和设备的结构设计，具有一定的参考价值。
【关键词】热响应测试仪设计；恒定热流热响应测试；恒定供水温度热响应测试；热物性参数1 前言用热响应仪测试获得不同场地岩土的岩土热物性参数。
我国《地源热泵工程技术规范（2009年版）GB50366-2005》中规定土壤源热泵系统方案设计的必要设计依据，是必须在工程场区内岩土体地质条件进行勘察，勘察设备采用热响应测试仪，国内外通常采用两种测试设备1）恒定功率法2）恒温度法2 热响应测试设备热响应测试的主要目的是获取岩土导热系数（）和体积比热（），或按设计规范计算得到地埋管换热器的总长度（m）、以及延米换热量（W/m），这些参数是决定场地是否适宜采用地源热泵系统的关键。
两种热响应测试设备，偏重于不同的工程应用领域。
2.1 测试装置与原理2.1.1 恒功率法热响应测试设备恒功率法热响应测试仪设计的关键，是恒定换热介质的加热器的发热功率，试验采集测试地埋管进出水温度，流量，加载功率，并利用数学模型来计算得到岩土的热物性参数。
在恒定加热功率下，一般将地埋管与岩土的换热过程简化成常热流的线热流模型和圆柱热源模型，此时根据地埋管进出水温度可以反演计算出岩土的热物性参数，包括比热容，导热系数等。
恒功率法一般用于测试地埋管系统的放热工况。
2.1.2恒温法热响应测试设备恒温度热响应试验法，核心是该设备进出水温度恒定，通过测定埋管出口温度，流量，得到换热功率，埋管换热量，反算出岩土热物性参数。
在计算岩土热物性参数时对应的模型为变热流的线热源理论和圆柱热源理论。
该方法可以用于地源热泵系统的放热和取热工况测试。
岩土体热物性测试仪
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Problems:
如在地埋管地源热泵系统中由于岩土热物性参 数无法准确的确定造成的埋管长度偏大，导致 系统初投资过大； 又如在冷热负荷不均导致岩土温度持续升或降 低，导致后期运行效果不佳等。
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误估导热系数可能产生的后果
根据岩性估计导热系数
估计值>测量值
估计值=测量值
2.另一种方法是 “稳定工况”或“恒温法”，冷热源建立稳定地埋 管换热器运行工况（进水温度和流量为某一定值），根据岩土体的冷、 热响应情况逐渐稳定冷、热源的冷量或热量输出（出水温度和流量）， 可直观获得每米换热量。这种方法的主要目标是确定在“稳定”状态 下每米钻孔的传热量。
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“恒热流法”与“恒温法”
1–排气阀；2–温度传感器；3–循环水泵；4–热泵 机组；5–水风换热器；6–排气阀；7–三通分流调 节阀；8–流量计；9–温度传感器。 图 电动三通分流调节阀温差控制流程图
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参考文献
1.贾捷.地源热泵系统土壤热响应试验的改进方法.[D]天津大学.2011.10
1.为体现便携性，将循环水泵缩减为一个，系统的 稳定性？水泵选型是否可行？→保证紊流条件 2.系统的运行方式，恒热流？恒温？设计参数？ 3.数据采集模块以及存储方式的优化，实时数据显 示？ 4.电压稳定设备？→确保恒热流输出 5.缺少“冷响应”下的热物参数。
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热响应测试仪
热响应测试仪(Thermal Response Test Equipment)是通过模拟 热泵机组的实际运行，监测埋管进出水温度、流量等参数通 过适当的热源模型以计算岩土热物参数的测试仪器。 热响应仪由热泵机组、测试钻孔、地下换热埋管、循环水泵、 各种控制阀门、散热器、电加热器和数据（温度和流量）采 集系统等重要部分组成。
岩土热响应试验
岩土热响应试验《岩土热响应试验那些事儿》嘿，朋友们！今天咱来聊聊岩土热响应试验。
这玩意儿啊，就像是给大地做一次特别的“体检”。
想象一下，大地就像一个巨大的神秘盒子，我们要搞清楚这个盒子里面的情况，岩土热响应试验就是我们打开这个盒子的钥匙。
它能告诉我们地下的岩土对热量的反应是咋样的，这可太重要啦！做这个试验呢，得先选好地方。
就像你找对象一样，得找个合适的。
不能随随便便找块地就开始，那可不行。
得找那种有代表性的地方，这样得出的结果才靠谱。
然后呢，就开始布置各种仪器设备啦。
这些仪器就像是医生的听诊器、血压计啥的，能把地下的情况一点点地探测出来。
这时候就得细心啦，可不能马马虎虎的，万一弄错了数据，那可就麻烦咯。
试验开始后，就看着那些数据一点点出来，就像看着宝贝一样。
每一个数据都好像在跟你说话，告诉你地下的秘密。
有时候数据会有点奇怪，别着急，就像人偶尔也会有点小脾气一样，咱得耐心分析分析。
我记得有一次做这个试验，那天下着小雨，我们一群人在那忙前忙后。
仪器出了点小故障，把我们急得呀，就像热锅上的蚂蚁。
不过还好，最后经过一番折腾，还是搞定了。
等看到最终的数据，那种成就感，真的没法形容。
还有一次，在一个特别偏僻的地方做试验，周边连个买水的地方都没有。
大夏天的，我们热得不行，但还是得坚持把试验做完。
虽然辛苦，但一想到这些数据能为以后的工程提供帮助，就觉得都值得了。
经过这么多次的试验，我算是明白了，岩土热响应试验真的不是一件简单的事儿。
它需要我们的细心、耐心和责任心。
而且这个试验的结果对很多方面都很重要呢，比如地源热泵系统的设计。
如果试验没做好，那以后的系统运行可能就会出问题，那可就麻烦大了。
所以啊，朋友们，对待岩土热响应试验可不能马虎。
要像对待自己最喜欢的东西一样，认真去对待它。
让我们一起努力，把这个神秘盒子里面的秘密都给弄清楚，为我们的工程建设提供更可靠的依据。
这就是我对岩土热响应试验的看法，希望大家也能重视起来哟！。
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第10卷 第5期制冷与空调2010年10月REFRIGERATION AND AIR CONDITIONING52 54收稿日期:2010 03 24通信作者:李永,Em ail:liyong @岩土热响应测试仪的开发与应用李永 王智超 李效禹 张自强 金喆(中国建筑科学研究院)摘 要 开发一套岩土热响应测试仪,介绍其原理与组成,以及配套开发的控制软件、数据采集软件、数据处理软件的功能和使用方法。
使用所开发的仪器进行现场实测,测试结果表明,该设备及配套软件完全达到预期性能指标,能够在今后对外开展岩土热响应试验的工作。
关键词 热响应试验;岩土热物性;地源热泵;现场测试Development and application of rock soil thermal response testerLi Yong W ang Zhichao Li Xiaoy u Zhang Ziqiang Jin Zhe(China A cademy of Building Research)ABSTRACT Developes a ro ck soil thermal response tester,and describes the theo ry and composition,the function and use metho d of contro l software,data acquisitio n so ftw are,data processing softw ing the developed tester,carries out field test.T he test result show s that tester and suppo rted softw are com pletely achieve the desired perform ance and can be used for r ock soil thermal respo nse test w ork.KEY WORDS ther mal response test;ther mal properties o f the ro ck soil;g round sour ce heat pump;field test地源热泵技术是一项高效节能、有利于环境保护和可持续发展的空调冷热源技术[1]。
地下岩土热物性参数是设计地源热泵系统地埋管换热器的基础数据。
目前,国内许多单位在实际的地源热泵系统设计中,简单地按照每延米换热量进行地埋管换热器的设计。
随着对地源热泵系统研究及应用的不断深入,此方法的弊端逐渐显露出来,因为无法确定机组在峰值负荷下的运行参数,也就不能选取合适的机组来匹配地埋管换热器系统,无法判断地下吸、放热的不平衡对系统造成的影响,这样不但给地源热泵系统的长期稳定运行埋下了很多隐患,而且增加了系统的初投资。
Kavanaugh 的研究表明,当地下岩土体的导热系数有10%的偏差时,设计的地埋管换热器长度偏差为4.5%~5.8%[2]。
所以准确测试岩土热物性参数已成为地埋管换热器设计的关键问题。
GB 50366 2005(2009年版) 地源热泵系统工程技术规范!提出了一套进行岩土热响应试验的方法[3]。
笔者根据规范要求研制的岩土热响应测试仪,以及相关的数据采集和数据处理软件的功能,并应用该测试仪进行现场测试,对测试数据进行分析。
1 测试仪原理与功能图1所示为测试仪原理图。
该测试仪主要由电加热器、循环水泵、温度传感器、压力传感器、电图1 岩土热响应测试仪原理图第5期李永等:岩土热响应测试仪的开发与应用∀53 ∀磁流量计、电量变送器和电压控制模块以及数据采集和控制系统组成。
使用时,测试仪中的管路与地埋管换热器的地下回路连接,循环水泵驱动载热流体在回路中循环流动,载热流体经过加热器加热后流经地下回路,并与地下岩土进行换热,连续测试并记录地埋管换热器出入口流体温度、流量等数据。
图2所示为所开发的岩土热响应测试仪的外观图。
该装置主要部件的参数如表1所示。
图2 岩土热响应测试仪外观图表1 岩土热响应测试仪主要零部件及技术参数离心式循环水泵流量:2.5m 3/h;扬程:15m;功率:0.37kW 电加热器12kW电量变送器380V,3相,精度0.2级电磁流量计DN 15涡轮,0.6~6m 3/h ,4~20mA 输出,精度0.5%压力传感器0~200kPa,4~20mA 输出,0.5%精度温度传感器A 级, 6电缆,PT 100热电阻,加混流器所开发的岩土热响应测试仪具有精度高、运行稳定、操作方便的特点,配套开发的数据采集与控制软件,在将项目相关参数和加热功率以及数据采集周期输入后,便能够实现测试时的无人值守。
加热功率由高精度的功率调节模块和电能计量模块实时监控,系统通过PID 调节,严格地实现系统的恒热流输出,同时该控制方式可以很方便地实现无级调节。
试验过程中,可以查询各参数的实时监测曲线,以确保试验结果的准确性;试验结束后,可以将试验数据和各个参数的变化曲线导出。
系统还配置了声光报警,在加热器内水温过高或整个试验系统缺水时,报警便会启动,以及时排除故障。
数据采集和控制软件相关界面参见图3和图4。
图3 相关参数输入界面图4 数据采集与控制界面2 岩土热物性计算方法岩土热响应试验要确定的参数包括岩土体初始平均温度、地埋管换热器周围岩土体导热系数及钻孔内热阻。
GB 50366 2005[3]要求在测试完毕后,应将测试孔至少放置48h 以上,使测试孔内温度逐渐恢复至与周围岩土体温度一致。
在热响应试验开始时,首先启动循环水泵,进行1h 的零加热功率试验,最后一个时刻所采集的地埋管换热器进、出水温度的平均值为岩土体初始平均温度。
之后,系统将自动按设定的加热功率进行加热,并按设定时间间隔连续记录数据,直至试验结束。
关于岩土体的导热系数,胡平放等[4]比较了线热源斜率法、双参数估计法和三维数值模型法3种岩土体热物性计算方法,认为3种热物性确定方法结果基本接近,比热容对导热系数影响很小,对钻孔热阻有一定影响。
按照GB 50366 2005[3]提出的线热源模型假设,由于测试初期实际埋管孔内传热并不符合假定,即会受换热管和回填材料导热系数、管位置、间距等的影响,甚至可能尚未发生填埋孔与岩土的热交换。
显然,开始测得的数据对于参数估计具有不良影响。
已有研究表明,舍弃10h 数据能够满足假设[5]。
笔者采用了线热源斜率法计算岩土体导热系数(具体计算过程不再赘述),并开发了相应的数据处理软件,软件界面如图5所示。
图5 数据处理界面3 现场测试及数据分析本次岩土热响应试验钻孔直径为200mm,深度为100m ,成孔后采用原浆进行回填。
地埋管换热器的规格为DN 32,单U 管,材料为H DPE,壁厚为3mm,长度与钻孔深度相同。
试验从2010年2月5日18:03开始,共持续49h,加热功率设定为7kW,数据记录周期为1m in 。
循环水泵流量为1.77m 3/h,并且保持恒定。
试验开始时,首先经过1h 零加热功率试验,获得地下岩土初始平均温度为14.0#。
试验期间地埋管换器进、出水温度变化曲线如图6所示。
图6 地埋管换热器进、出水温度变化曲线由图6可以看出,当采用7kW 功率加热时,地埋管换热器进/出口水温近似稳定在27.9#/25.6#左右,温差维持在2.5#左右。
由前面提到的计算岩土体导热系数的方法,通过编制的岩土热响应试验数据处理软件,岩土体容积比热容取2.3M J/(m 3∀K),可以计算出埋管周围岩土体导热系数为1.889W/(m ∀K),此值为岩土体综合导热系数,考虑了地下水流动等其他情况的影响。
钻孔内平均热阻为0.124m ∀K/W 。
4 结论岩土热物性参数是地源热泵系统设计的基础数据,对其准确测量是保证系统优化设计的关键所在。
笔者开发了一套岩土热响应测试仪,并配套开发了相关的控制软件,数据采集软件以及基于线热源理论的数据处理软件。
利用所开发的岩土热响应测试仪进行了连续49h 的现场测试,测试期间设备运行稳定。
测试地点的岩土体导热系数为1.889W/(m ∀K),钻孔内平均热阻为0.124m ∀K/W 。
(上转第38页)图11综合方案速度矢量图图12综合方案静压等值线图图13 综合方案湍流强度等值线图3.5 试验验证实验数据均采用满足GB/T 7725 2004 房间空气调节器!关于房间空气调节器风量、噪声实验要求的风室和半消声室测量得到。
对计算较好的综合方案制作样板在KFR 35W/EB 室外机上进行风量噪声试验,结果如表1所示。
表1 导流圈综合方案风量噪声试验项目风量/(m 3/h )转速/(r/min)风量变化率原机模型改进方案2102.82209.9914∃25.05%项目噪声/dB(A)转速/(r/min)噪声变化/dB(A)原机模型改进方案52.951.6919∃1-1.34 结论通过数值模拟和试验,得到影响导流圈型线的几个因素:1)导流圈喉部直径越小,流量越大;2)导流圈喉部直线段长度存在一最佳值使得流量最大;3)导流圈前导圆半径越大,流量越大,但增长趋势渐缓;4)导流圈前导圆弧长所对应的圆心角越大,流量越大,但增长趋势渐缓。
须要指出的是,导流圈特性与轴流风叶性能、尺寸、相对位置密切相关,不同的风叶配合不同的导流圈,会得到不同的导流圈最佳型线尺寸。
参考文献[1] 昌泽舟.轴流式通风机实用技术.北京:机械工业出版社,2005.[2] 吴玉林,陈庆光,刘树红.通风机和压缩机.北京:清华大学出版社,2005.(下接第54页)参考文献[1] 李永.太阳能 土壤复合式地源热泵运行特性研究[D].邯郸:河北工程大学,2007.[2] Kavanaugh S P.Field tests for ground thermal properties m et hod and impact on ground source heatpump.ASH RAE T rans,1998,104(2):347 355.[3] GB 50366 2005地源热泵系统工程技术规范(2009年版).[4] 胡平放,雷飞,孙启明,等.岩土热物性测试影响因素的研究.暖通空调,2009,39(3):123 127.[5] 于明志,彭晓峰,方肇洪,等.基于线热源模型的地下岩土热物性测试方法.太阳能学报,2006,27(3):279 283.。