地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析
地埋管地源热泵技术的应用分析及设计中应注意的问题
地埋管地源热泵技术的应用分析及设计中应注意的问题摘要：介绍目前地源热泵在国内的发展状况、系统的构成及发展历程，以及地源热泵系统的优点，同时对设计中存在的问题进行分析和探讨。
关键词：地源热泵优点发展历程设计问题1地源热泵系统的介绍地源热泵是一种利用地球浅层资源（包括土壤、地下水、地表水或城市中水）的既可供暖又可制冷的高效节能的空调系统。
它利用铺设在土壤、地表水等中的换热管道，实现空调房间和土壤、地表水等的换热，以达到建筑空调的效果。
根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现由低温位热能向高温位热能转移。
地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。
通常地源热泵消耗1kWh的能量，用户可以得到3-5kWh以上的热量或冷量。
2地源热泵系统的构成地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。
下面以地埋管地源热泵系统为例做一介绍。
2.1室外换热系统。
室外换热系统主要有两种形式，即水平埋管和垂直埋管。
选择哪种形式取决于现场可用地表面积、当地岩土类型以及钻孔费用。
尽管水平埋管通常是浅层埋管，可采用人工开挖，初投资比垂直埋管小些，但它的换热性能比竖埋管小很多，并且往往受可利用土地面积的限制，所以在实际工程应用中，一般都采用垂直埋管。
垂直埋管通过集水管汇集，在管道集水器端设置循环水泵，与室内热泵机组形成一个闭式系统。
2.2室内换热系统。
室内换热系统夏季通过地源热泵机组向空调房间的风机盘管提供冷冻水，由风机盘管内水-空气热交换器换热向空调房间提供冷风。
冬季由地源热泵机组向风机盘管提供热水采暖。
2.3地源热泵机组。
机组由封闭式压缩机、同轴套管式水/制冷剂热交换器、热力膨胀阀(或毛细膨胀管)、四通换向阀、空气侧盘管、风机、空气过滤器、安全控制等所组成。
地源热泵地下埋管的优化分析
地源热泵地下埋管的优化分析摘要地源热泵是一种新型的技术，具有节能环保等优点。
本文结合舟山地区的实际情况，对地源热泵的地下埋管进行综合分析，内容包括地下埋管的形式、工质和回填材料等，希望能通过本文的分析对舟山市地源热泵的发展起到一定的推动作用。
关键词地源热泵；地下埋管；回填材料中图分类号tu831.3 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）34-0080-02abstract ground source heat pump is a new technology with the advantages of energy saving and environmental protection. combining the practical condition of ，zhoushan ，comprehensive analysis is made on buried pipe systems for ground source heat pump in this paper， including form，working medium and backfill material， etc， playing a significant role in the promotion of the development prospects of ground source heat pump in zhoushan.当今世界，常规能源日见短缺，环境污染日趋严重，为了避免对常规能源资源的过度索取和保护人类赖以生存的自然环境，大力开发利用可再生能源、节约能源已成为科技发展的潮流。
地热属于洁净的可再生能源工业自动化网，它一般具有稳定的能流参数、可全天候开采、使用方便、安全可靠、利用范围广、成本低廉等特点。
地源热泵技术是伴随着全球能源危机和环境问题的出现而逐渐兴起来的，它以大地为热源，可以充分发挥地下土壤蓄能系统的作用，来维持室内的热环境。
回填材料对埋地换热器传热性能的影响研究
目前 随着全球 经济 的快 速发展 、能源 消耗过大 ，不仅 造成 资源 浪 费 ，也 引起 了 系列环 境 问题 ，特 别是 全 球气候变 暖 ．土壤源热 泵集成 系统 ，在加大 可再生 能源 （ 例如地 热能和 太 阳能）利 用柙度 、减低 空调冷热 源排 放 Ｃ ： Ｏ 引起 的温室效 应方面 都起到 了积极 的作用 ，成 为国 内建筑 节 能及暖遁 调界研 究 的热 点．特 别是
近年 来 ，随着地源 热泵项 目应 用规模 的不断扩 大 ，有 必要对 整个 系统 尤其 是地埋管 部分 的优 化进行 考虑 ，而
回填材 料作 为影响埋地 换热器 换热效 果好坏 的重要 因素，更成 为进 一 步研究地源 热泉 技术 的关键环节 ． 国 内在 回填材 料 的配 比和热 物性 方 面展 开一 系列研 究 ．例 如 ，张旭 …等 人对不 川 比例 Ｉ 混 合物 的换 沙
ｕ ｄｒｈ ｎ ｉｏ ｆ ｉｅｅｔａｋ ｌｍ ｔ ｉｓ ｔ ｉ ｊ ｅｓ ｈ ａｉ ｉ ｓ ｆｈ ｅｔｒ ｓ ｒａ ｆｈ Ｅｗｉ ｎ ｅ ｅ ｏ ｄｔ ｎ ｄｆ ｒ ｃ ｆｌ ａｅ ａ ａ ｉ ａ ａ．Ｔ ｅ ｒ ｔ ｎ ｔｅ ａｔ ｎｆ ｔｏ ｔｅ ｔ ｃ ｉ ｏ ｎ ｂ ｉ ｒ ｌａＴ ｎ ｎ ｒ ｖ ａｏ ｏ ｈ ａ ｅ ｒ ｅ ＧＨ ｔ ｈ
ｔ ｈ ｒ ａ ｒｏ ｍ ａ ｃ ｔ ＨＥ ｓｉ ｈｅｔ ｅ ｍ ｌ ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅｏｆｈｅＧ ｗａ ｍｐｒ ｖｅ ｏ ｉｅ ｂｙ ｏ ｄ ｎ ｔｃ ａ ｌ，ｗｈ ｃ ｏｕ ｄｂｅｈ ｌ ｕ ａ ａ ｔ ｅｔ ｅｌｎ ｔｒ ｏ ｒ ｔｏ ｉｈ ｃ ｌ ｅｐｆ ｌｏｇｕ ｒ ｎ ｅ ｈ ｏ ｇ—ｅｍ ｐｅａ ｉｎ ｔ
ｔ ｖ ｒ ｇ ｕｉ ｅ ｐｅａ ｕ ｅｗ ｅ ｅｏ ａｉｅ ｈｅａ ｅ ａ ｅｆ ｄｔｍ ｒ ｔ ｒ ｒ ｂｔ ｎ ｄ． Ｅｘ ｒｍ ｅ ｔｌ ｅ ｕｔ ｈｏ ｄｔ ａ ｈ ｒ ｐｐ ａ ｅ ｉ ｅ ｒ ｅ ａｉ ｓ ｉ ｌ ｐｅ ｉ ｎａ ｓ ｌｓｓ ｗｅ ｈ ｔ ｅ ｅａ ｅ ｒ ｄａｌｎ ａ ｌｔｏｎ ｈｐ． Ｗ ｉｈ ｒ ｔ ｒ ｔ
地源热泵地埋管检测方案
南京市浦口区桥林产业人才共有产权房建设项目地埋垂直管验收方案编制人：审核人：审批人：桥林产业人才共有产权房建设项目二〇一八年六月地埋垂直管验收方案一、地源热泵概况1、本项目地源侧采用单孔连接形式，每个孔单独一个环路连接至二级集分水器。
2、地埋管换热器内循环介质采用水，不加防冻剂。
3、土壤温度数据采集：每个区域选取一口测温井，共十五口测温井。
4、暖通工程为地源热泵加毛细管辐射空调和集中置换新风系统。
地源井共2660口，孔径为130mm,井有效深度为120米。
在自然地面进行钻井施工，考虑到后期土方开挖的深度。
实际钻井深度为125米。
本工程地下埋管换热器采用垂直钻孔埋管的方式，地源井均布于建筑物地下室范围内。
其形式为长型双U型De25管，双U管及水平管管材及管件采用高密度聚乙烯HDPE管，承压1.6MPa.换热管材质为：高密度聚乙烯HDPE管。
孔内采用De25x2.3mm（外径与壁厚）HDPE 管双U型布置，冬季地埋管换热量为38W/m,夏季地埋管换热量为58W/m，地埋管换热器设计分为若干区域，每个区域布置若干口地源井，每个区域选取一口测温井，共十五口测温井。
地源侧采用单孔连接形式，每个孔单独一个环路连接至二级集分水器。
二、编制目的目前项目已施工完成地源热泵井竖直方向打井工程，为更好的开展水平管施工及对已完成工程质量进行验收，现决定对竖直方向已完成井位进行全面全覆盖的验收，编制本方案。
三、成立验收机构为使地源热泵已完工程验收能更高效、更真实，充分发挥各职能部门的职能，特组织本次验收，成立专门验收小组，由总监理工程师任小组组长，各参建单位任组员，实行统一组织，统一布置，统一计划，统一协调，统一管理。
组长：单德荣组员：(代建单位)缪永、蒋亮（监理单位）刘杰、马烈、金鑫、欧增光（设计单位）江丽（总包单位）王凯、张毛、秦永星、白永刚等（分包单位）方一新、冉红日、徐兵、陈超验收小组根据下述的验收方案给出合格、不合格和废孔的验收评价。
地埋管地源热泵土壤温度场实验分析_刘业凤
专题研讨暖通空调ＨＶ＆ＡＣ ２０１４年第４４卷第３期１１９ 地埋管地源热泵土壤温度场实验分析上海理工大学 刘业凤☆ 艾永杰△ 熊月忠摘要 利用地埋管地源热泵实验系统，研究了地埋管地源热泵在冬季供暖和夏季制冷工况下，埋管间距分别为５．６５ｍ和４ｍ情况下，地下土壤温度随时间的变化；在夏季制冷工况下，对比了两种埋管间距下，地埋管热干扰现象对热泵机组运行效率的影响；研究了夏季制冷工况下，埋管间距为５．６５ｍ时，热泵采取间歇性运行方式下地下土壤温度随时间的变化。
结果显示，埋管间距为５．６５ｍ时，周围土壤温度变化幅度较小，地埋管换热器换热效果更好，比埋管间距为４ｍ情况下约节能１３％；与连续运行方式相比，间歇运行方式下热泵机组的运行效率约提高７％。
关键词 地埋管地源热泵 土壤温度场 埋管间距 热干扰 运行效率 间歇运行Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｗｉｔｈｇｒｏｕｎｄ－ｓｏｕｒｃｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｓｙｓｔｅｍＢｙ Ｌｉｕ Ｙｅｆｅｎｇ★，Ａｉ Ｙｏｎｇｊｉｅ ａｎｄ Ｘｉｏｎｇ ＹｕｅｚｈｏｎｇＡｂｓｔｒａｃｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ－ｓｏｕｒｃｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ，ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ ｉｎ ｗｉｎｔｅｒ ａｎｄ ｓｕｍｍｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｂｕｒｉｅｄ ｐｉｐｅ ｓｐａｃｉｎｇ ａｒｅ５．６５ｍａｎｄ ４ｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｎ ｓｕｍｍｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｃｏｍｐａｒｅｓ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｏｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｕｎｉｔｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｕｒｉｅｄ ｐｉｐｅ ｓｐａｃｉｎｇ．Ｉｎ ｓｕｍｍｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｕｎｉｔ ａｄｏｐｔｓ ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｕｒｉｅｄ ｐｉｐｅ ｓｐａｃｉｎｇ ｉｓ ５．６５ｍ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｈｅｎ ｂｕｒｉｅｄ ｐｉｐｅ ｓｐａｃｉｎｇ ｉｓ５．６５ｍ，ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｓｍａｌｌ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｃａｓｅ，ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｅｓ ｂｙ ａｂｏｕｔ １３％ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｈｅｃａｓｅ ｏｆ ｂｕｒｉｅｄ ｐｉｐｅ ｓｐａｃｉｎｇ ｏｆ ４ｍ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｕｎｉｔ ｉｍｐｒｏｖｅｓｂｙ ａｂｏｕｔ ７％ｉｎ ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｇｒｏｕｎｄ－ｓｏｕｒｃｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｓｏｉｌ，ｂｕｒｉｅｄ ｐｉｐｅ ｓｐａｃｉｎｇ，ｔｈｅｒｍａｌｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ★Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｈａｎｇｈａｉ ｆｏｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ，Ｃｈｉｎａ 地埋管换热器是地埋管地源热泵的重要组成部分，对地埋管地源热泵的运行起着决定性作用，对热泵系统的运行稳定性和运行效率起着重要作用。
地下换热器回填传热模拟分析
地下换热器回填传热模拟分析0 前言地源热泵目前在国内外供热供冷工程中都得到了极大重视和发展，特别是欧美国家已经进入产业化发展阶段和逐步的大范围应用示范阶段。
由于地源热泵初投资大，限制了其在大、中型建筑工程中的应用。
但是，随着人们环保和利用可再生能量资源意识的提高，人类将越来越重视开发新的能源形式和充分利用可再生能量资源。
地能便是由地壳表层吸收太阳能辐射和地球内部变化而蓄积大量的再生能量。
建筑及公用设施趋于使用更大的土壤源热泵系统，这需要多个井孔作为热交换场，钻孔费用占成本的很大一部分。
由于土壤自身的换热能力是个很难确定的因素，设计者在确定整体井深时都趋于保守计算，以确保系统能正常运行，从而无形中加大了初投资。
研究者们更加重视地下换热器的各种强化换热措施。
其中减少接触热阻的换热井孔内缝隙回填成为增强传热的焦点问题。
近年来，国外研究者对缝隙回填技术做了一些研究工作。
Zhang Qiang[1]等通过现场进行导热系数的测量，对不同回填物导热系数影响作了评估。
测试各种井内回填物（膨润土、石灰石粉、灌浆水泥和膨润土砂混物）对传热影响。
Steven W. Carlson[2]通过实验对膨润土进行了传热研究，实验指出回填后瞬态传热可增强10%左右，总体地下换热提高25%左右。
Frank J. Lenarduzzi[3]等人也结合加拿大工程实验应用，对回填作用进行了实验和数据分析。
已有的研究表明缝隙回填的重要作用和影响，开展该领域的研究是增强地下传热的有效手段之一。
不过由于地下实验工程难度较大，情况各异，不便于有效测量。
为此，本文利用模拟计算对缝隙回填影响地下传热问题进行研究分析，探讨利用模拟仿真分析的解决方案和途径。
近20年来，在地源热泵领域不断开展了模拟计算工作,模拟计算与分析一直作为一项有效的研究手段[4-9]，广泛应用于研究工作中。
由于国内外开展系统的多热源模拟计算还较少，有待于开展基于群井大区域地能利用的相关研究工作。
地埋管地源热泵系统的热平衡问题分析
地埋管地源热泵系统的热平衡问题分析马福一刘业凤（上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093）摘 要通常，地埋管地源热泵年运行的吸排热不平衡，这会导致热堆积，引起系统性能下降。
结合浅层地热资源的性质和地域特性，综合分析了地埋管地源热泵热平衡问题的由来，及其对热泵运行和生态环境的影响，并结合热平衡问题的影响因素提出了解决热平衡问题的技术思路。
关键词地源热泵热平衡地域特性生态环境ANALYSIS OF HEAT BALANCE IN GROUND-SOURCE HEAT PUMPMa Fuyi Liu Yefeng(College of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093, P.R.China)Abstract Usually,the annual absorbing and releasing load are always different in Ground-source heat pump running which will lead to heat accumulation, and the heat pump performance will degrade. Based on nature of shallow geothermal resources and regional characteristic, the cause of ground heat imbalance in Ground-source heat pump is analyzed. And heat imbalance impacting on heat pump operation and the ecological environment are also analyzed. Combined with the influencing factors of imbalance, the technical considerations for solving this problem is put forward.Keywords Ground-source heat pump Heat balance Regional characteristic Ecological environment.0 引言地源热泵系统主要利用储存于地表浅层近乎于无限、不受地域限制的低焓热能，属于可再生能源利用技术，具有高效节能、低运行成本和良好的社会环保效益等优点[1]。
浅谈地埋管式浅层地温能地温场温度监测方法
浅谈地埋管式浅层地温能地温场温度监测方法作者：刘江涛张永树来源：《城市建设理论研究》2013年第28期摘要：通过建立垂直和水平方向的监测孔完成地温场温度监测系统，对地温场进行长期温度监测，监测地温能利用系统地温能的能量堆积或削减效应，为地源热泵工程系统运行提供地温场变化参数，为合理优化系统运行方案提供依据。
关键词浅层地温能＋地埋管式＋地温场温度监测中图分类号：P258 文献标识码：A1前言浅层地温能是一种可再生的新型环保能源，利用前景广阔。
浅层地温能资源是清洁、可再生能源，所以开发利用浅层地温能资源是保障国家能源安全的必要选择，是确保我国能源结果调整的需要，是实现节能、减排战略目标的重要手段。
浅层地温能经过一个冬季的连续开采利用后，在换热区域内造成了局部地温场异常，存在一定的热亏损。
由于异常与周围正常地温存在一定的地温梯度，因而产生恢复性热流，这种热流可在其它两个非使用季节使换热区的热亏损得到自然补充，逐步恢复到平衡状态，使开发利用工程年内总的热开采量和补充量基本达到平衡。
所以，浅层地温能在季节性利用后，可通过自然和人工补给或冬、夏两个季节的反向温差利用后，基本保持地温场的动态平衡，从而可长期循环再生、重复利用。
浅层地温能开发利用工作是一个综合技术性较强的系统工程，它涉及建筑学、水文地质学、传热学、流体力学、计算机与自动控制等多学科的相互交叉与配合。
只有通过科学合理的土壤热特性测试、浅层地温能勘查、系统优化设计、严格规范施工，才能够达到地源热泵系统的整体优化和高效节能的目的。
虽然浅层地温能开发利用有了一定的规模，但人们对浅部土层的热物性特征、热泵系统长期运行引起的埋管区及周边地区温度场变化、地源热泵系统设计应遵循的技术标准缺乏系统认识。
由于缺乏对地埋管式地源热泵系统相关数据的动态监测，无法估计浅层地温能开发对地质环境和温度场的影响。
建立长期动态监测系统，以便今后进行地温场动态监测，监测系统运行是否会对地温场环境造成不良影响，为地源热泵工程系统运行提供地温场变化参数，为合理优化系统运行方案提供依据。
基于实际工程的地埋管地源热泵回填材料导热性能差异分析
基于实际工程的地埋管地源热泵回填材料导热性能差异分析杨珍;尚永升;肖雄;黄烜;李尧;刘健【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2024(42)5【摘要】为研究实际工程应用中回填材料导热性能差异,以郑州市浅层地热能示范工程为研究对象,通过现场热响应试验、地温监测、数值模拟对中细砂、中细砂+水泥、中细砂+膨润土、原浆四种常见回填材料导热性能进行分析.研究结果表明:原浆的平均导热率最低为1.83 W/(m·℃),中细砂的平均导热率最大为2.17 W/(m·℃);同时中细砂排热和取热下单位深度换热量也为最大,分别为48.52 W/m和47.38 W/m.夏季制冷时中细砂+水泥材料温度仅升高0.0002℃,远低于中细砂材料温度升高;而冬季供暖时,四种材料的温度下降值相近,最小为4.2842℃.基于数值模拟结果,中细砂放热和吸热工况下热影响半径最小,为分别5.5 m和6 m;同时,岩土体温度增温速度由大到小为中细砂、原浆、中细砂+膨润土、中细砂+水泥.因此,中细砂导热性能最好,可作为研究区域地埋管地源热泵回填材料的首选.研究成果为场地条件相似地区地埋管地源热泵回填材料选择提供依据,并对推进郑州地区能源绿色低碳发展具有一定参考意义.【总页数】12页(P769-780)【作者】杨珍;尚永升;肖雄;黄烜;李尧;刘健【作者单位】河南省地质局生态环境地质服务中心;河南省地热能开发工程技术研究中心;中国石化集团新星石油有限责任公司【正文语种】中文【中图分类】TK52【相关文献】1.地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析2.重晶石粉用于提高地埋管回填材料导热性能的实验研究3.垂直地埋管地源热泵膨润土基钻孔回填材料导热特性研究4.回填材料导热性能对地埋管性能的影响研究5.地埋管地源热泵水泥基回填材料导热系数预测模型因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
地源热泵地埋管随机传热与可靠性理论分析
地源热泵地埋管随机传热与可靠性理论分析摘要：随着地源热泵技术的快速发展，其空调技术在我国的应用也越来越广泛。
地源热泵是一项节能环保且经济效益较高的技术，通过地源热泵技术，相关人员可提取地热资源，从而进行制冷或采暖，这项技术已经在很多发达国家进入了实用阶段。
地埋管换热器的换热功能对地源热泵空调系统的运行效果有着关键的影响，由于我国的地源热泵技术应用处于初始阶段，在地埋管的传热设计还存着一些问题。
本文主要先对地源热泵及其地埋管系统的随机传热特征等进行简述，进而分析其可靠性的指标体系，研究可靠度的计算方法。
关键词：地源热泵；地埋管；随机传热；可靠性理论一、前言现阶段，地源热泵技术在发达国家已经进入了实用阶段，我国还处于实用的开始阶段。
长期以来，由于地源热泵工程人员在设计过程中忽略了岩土的固有随机组成和性质结构，只是通过一些现有的确定性理论来解释相应的传热现象，并将其作为设计依据，从而导致地源热泵的系统换热功能不足等问题的发生。
随着地源热泵技术的发展，现有的确定性传热理论及设计方法已经无法满足当前地源热泵地下埋管系统的理论分析和设计要求，发展新的可靠性理论和研究方法来提高地下换热器设计水平，不仅是发展地源热泵技术的关键，也是提高地源热泵技术节能环保性的需要。
近些年来，管昌生教授已经将一些相关的可靠性理论应用到了地源热泵地埋管系统中，并且提出了地源热泵地埋管工程设计的概念，本文主要在此基础上对地源热泵地埋管的随即传热及可靠性理论进行分析。
二、关于地源热泵1. 地源热泵的概念及组成地源热泵最早由瑞士专家于1912年提出，是陆地浅层能源通过输入少量的高品位能源，从而实现由低品位热能到高品位热能的转移。
地源热泵供暖空调系统主要由室外地能换热系统、地源热泵机组、室内采暖空调末端系统以及控制系统等四个部分组成。
2. 地源热泵的工作原理地源热泵是通过利用地下水、土壤中的水或是地表水与地能进行冷热交换，从而形成地源热泵的冷热源，在冬季时，将地能中的热量取出来供给室内采暖，即为热源；在夏季时，将室内的热量取出来并释放到地下水、土壤或地表水中，从而给室内降温，即为冷源。
地埋管地源热泵系统垂直井孔回填材料研究
地埋管地源热泵系统垂直井孔回填材料研究马志强（北京市勘察设计研究院有限公司，北京 100038）摘要：本文通过对回填材料配比及导热系数的研究，发现回填材料的导热性能对换热孔总长的影响是有限的，采用本文研究的回填材料可以满足北京地区各类地层的要求，既满足工程需要，又具有较好的经济效益。
关键词：回填材料；导热系数；换热孔总长。
0 引 言地源热泵回填材料的选择，对于提高系统运行效果，减少投资等方面有着重要的意义。
近十多年来，有关回填材料的研究表明，高性能的回填材料除了要有良好的导热性能外，还要有较好的流动性、粘结性以及较低的渗透性和失水收缩性等特点。
有关回填材料的研究成果，或是选用的骨料成本昂贵，或是导热系数不够理想，都比较难以应用到实际工程中。
本文试图通过对回填材料的研究，找到一种配比合理的材料，不仅能适用于北京大部分地区的地层，同时材料成本低廉，易于工程应用。
1 回填材料国内外研究现状近年来, 对强化换热型回填材料的研究逐渐成为了热点。
在众多研究中，美国的Marita L. Allan 在他申请的专利中，对高性能回填材料的研究做的比较深入，其配制的回填材料在理想状态下的导热系数达到了2.42 W/(m·K)，给以后人们对回填材料的研究奠定了良好的基础【1】。
近年来，国内越来越多的科研机构和研究人员也在对回填材料各方面的性能做出不同程度的研究【2～6】，使回填材料的研究进入了新的阶段，但也存在一些问题，或是材料价格昂贵，或是导热系数不够理想，从而影响了这一技术的推广。
2 回填材料组成成分、性质及测试方法2.1回填材料组成成分及性质2.1.1水泥水泥是一种水硬性无机凝胶材料。
本次试验所选水泥为普通硅酸盐水泥，标号PO32.5、PO42.5。
2.1.2骨料良好的骨料有助于提高回填材料的导热性能，同时骨料的性质也决定回填材料的流动性、抗渗性能等。
本次选用多种骨料作为研究对象，粗骨料包括片麻岩、白云岩岩屑，混凝土用卵石，细骨料包括各种天然砂（河砂、山砂）、石英砂。
回填材料对地源热泵的影响分析
回填材料是用于填充地下换热器钻孔与地层之间的材料，是连接换热器与土层的传热介质，其传热性能将直接影响整个换热器的性能。
从热阻分析来看，回填材料的热阻在土壤换热器未运行时占到约20%，因此，增大回填材料的热导率可以增加换热器的取放热量。
我们将回填间隙（空气夹层）分为a无空气层、b孔壁空气层(1mm)和c管壁空气层(1mm)三种情况来进行对比分析，可以发现无空气层时地埋管的换热性能最好，存在孔壁空气层时次之，而有管壁空气层时性能最差，表现在地埋管出水温度上（长时间运行时c的出水温度可能超出允许的范围），可见回填施工不密实会造成地埋管的换热性能降低。
从传热机理上看，1mm的空气夹层无疑增大了整个回填体的传热热阻（通常空气的热阻远大于回填材料的热阻），而这1mm作用在孔壁处和管壁处效果是不同的，因为这两处对应的传热面积相差甚远，所以总的传热量也就不同——b的换热能力要好于c，基本介于a和c中间，并与实际的换热能力相近（因为实际施工中难免存在空气夹层且其位置和大小是随机分布的）。
以此分析为基础，由此引起基于全寿命周期地下换热系统的热平衡状况可以大胆推论如下：a无空气夹层时热平衡能力最差，b次之，c的热平衡能力最强。
但c并非解决热平衡问题的手段，而是起到传热瓶颈的作用，减少了地埋管对大地的输入负荷！换言之，传热能力越强的其热平衡能力越差，因为它不能给岩土提供充分的恢复时间，且岩土的恢复能力是有限的，总输入负荷越大就越容易形成热累积，并会最早失效。
另外，在实际状况中，地源热泵换热器在运行时其外部为非稳态，周围土壤热阻随运行时间的增长而增大（传热温差不断减小），回填材料所占热阻的比重下降并趋于稳定，因此，一味增大热导率也是不经济和不必要的，在施工中只要按照规范操作就行了。
参考：P63\64P80 冷却塔的作用并非是解决热平衡的手段，而是恢复和减少地埋管的输入负荷！P18 负荷强度不平稳，在某些时间段内负荷强度大，在某些时间段内负荷强度小，甚至为零，这样的负荷特征使得地下换热器具备一定的恢复期，这对地下换热器的换热条件的改善是有利的。
不同回填材料对地源热泵埋管换热性能的影响
不同回填材料对地源热泵埋管换热性能的影响关键字地埋管回填材料土壤温度场换热地源热泵系统可以按制冷工况和供热工况运行。
夏天制冷工况下，空调房间的冷负荷与压缩机所耗功转化为热量排入地下土壤中。
一般很少采用将冷凝器盘管直接埋入地下的做法，通常通过中间介质（如水）的循环，达到热量转移的目的。
地下埋管换热器与冷凝器连接换热，埋管连成一个封闭的回路，水泵提供动力，水在回路中循环，循环管路在冷凝器中吸收制冷剂的热量，通过地下埋管换热器传给土壤。
在供热工况下，转动四通阀，与埋管换热器换热的冷凝器变成热泵机组的蒸发器，埋管换热器里的循环水吸收土壤的热量，流经蒸发器时把热量释放给制冷剂。
1 模型的物性参数模拟的一个重要前提条件是设置物体的物性参数。
影响换热的物性参数主要包括密度、比热容、导热系数。
土壤是地源热泵的冷热源，土壤的热物性参数很大程度上影响着地源热泵系统的换热效果。
根据资料给出表1典型土壤材质的热物性参数。
地源热泵模型除了设置土壤的物性参数，还需设置管材、回填材料和水的物性参数，本文模型中管材为高密度聚乙烯管，回填材料为20%膨润土加80%SiO2沙子，土壤为某地多种土壤材质的加权平均值。
模型物性参数如表2所示。
2 非稳态模拟本文研究不同导热系数的回填材料对埋管换热性能的影响。
建立埋深均为100m，埋管入口流速均为0.4m/s，两管脚间距均为80mm的单U 垂直埋管模型。
改变填充层导热系数分别为1.2W/（m·K）、1.7W/（m·K）、2.2W/（m·K）、2.7W/（m·K）、3.2W/（m·K）、3.7W/（m·K）时，以0.5W/（m·K）的等间距之差，研究埋管换热器出口温度、进出口温差和单位井深换热量的变化。
图1到图3是改变填充材料的导热系数得到的前2小时、2小时到1天和1天到10天埋管出口溫度变化曲线。
从图1可以看出，由于只改变填充材料物性，其他条件不变化，运行初期出口温度基本相等，随着运行时间的增长，埋管周围填充层导热速度快慢不同，出口温度就有了变化。
地源热泵地埋管系统现场热物性测试方法与要求
地源热泵地埋管系统现场热物性测试方法与要求现场热物性测试方法与要求A.1 一般规定A.1.1现场热物性测试的目的主要是得到在地埋管换热器设置深度范围内当地岩土层的表观导热系数，作为按照一定的传热模型设计地埋管换热器或模拟地源热泵系统性能的基础数据。
A.2 测试方法A.2.1现场热物性测试的原理是通过对钻孔埋管换热器施加一个恒定的热（或冷）负荷，记录循环液（通常是水）的进出口温度随时间的变化，根据一定的传热模型反推岩土层的热物理性质。
根据试验得到的温度响应数据计算岩土体的导热系数时，宜采用线热源模型；此时，热响应试验初始阶段的数据（约10-15 h）不适合线热源模型，应舍去。
也可以采用基于数值计算模型的参数估计方法来确定岩土体的热物性。
A.2.2用作现场热物性测试的钻孔埋管换热器的设置方式、深度和回填方式应与拟建设的地埋管换热器保持一致。
A.3 技术要求A.3.1对现场热物性测试的技术要求是：1. 热物性测试的时间应大于36h。
2. 加热功率应为每米钻孔50-80W，大致为实际U型管换热器高峰负荷值。
3. 加热功率的标准差应该小于其平均值的1.5%，最大偏差应小于平均值的±10%；或由于加热功率的变化引起的平均温度值对于T（温度）-- log t（时间的对数）坐标上的一条直线的偏差应小于0.3 K。
4. 循环水进出口温度的测量、转换和记录的综合精度应不低于±0.3 K。
5. 功率的测量、传输和记录仪器的综合精度应不低于读数的±2%。
6. U型管内的流速应适当，以保证U型管进出口温差为3.5-7 K。
7. 热物性测试应于完成埋管和回填5天以后再开始进行。
8. 地下岩土体的初始温度在上述等待期以后测试，可以在注满水的管中在不少于三处不同的深度直接插入测温元件测定并求平均值；或在没有开始加热而循环泵已启动的情况下以短的时间间隔（例如10s），在10-20min内连续记录U型管的出口水温，得到的循环水柱塞流通过测温元件时的温度数据可反映岩土体的初始温度分布。
地源热泵地埋管单位井深换热量测试与分析
地源热泵地埋管单位井深换热量测试与分析时间：2009-11-27 来源：互联网发布评论进入论坛一、引言地源热泵系统中冷/热源采用地埋管换热器，这种地热换热器与工程中通常遇到的换热器不同，它不是两种流体之间的换热，而是埋管中的流体与固体(土壤)之间的换热，属于非稳态，涉及时间跨度很长，空间区域很大，换热特性对地源热泵系统性能有决定性的作用，影响着地埋管换热器设计是否合理，进而决定了地源热泵系统的经济性和运行的可靠性。
对于实际工程中常用的垂直U型管地源热泵系统，影响系统性能因素主要在于地埋管换热器管长的设计，其设计计算主要采用《地源热泵系统工程技术规范》中的公式：由此可见，在换热负荷一定的条件下U型地埋管长度主要取决于土壤层水文地质和热物性。
由于地埋管处于地下土壤中，属地下隐蔽工程，其热物性的测量不能直接进行，主要是结合导热反问题和参数估计法来确定。
鉴于现场测量的困难和地埋管钻井内埋设的不确定性，这些参数的误差均较大，从而最终影响地埋管长度的设计准确性。
现对公式(1)、(2)进行变换可得：如果能够获取单位管长换热量，则可以设计计算地源热泵系统地埋管的容量，确定热泵机组参数以及选择循环泵流量与扬程等。
单位管长换热量如果选择偏大，必然导致埋管量偏小、埋管内水的进出口温度难以达到热泵机组的参数要求，使得机组效率过低，热泵的制冷、制热量达不到建筑物需求，导致系统设计不满足要求。
反之，虽满足要求但初投资过高，地源热泵系统经济性降低。
由于单位管长换热量不仅与地下土壤传热温差有很大的关系，而且与地下水位的高低以及土壤中含水量的多少等诸多因素有关，因而需要对实际地源热泵工程进行现场测量，方可获得较精确的设计参数。
二、实验装置简介1. 实验装置组成实验装置于2006年11月在华中科技大学建筑环境与设备综合实验中心建成，同年12月1日投入使用，已经完成原始地温测试、冬季供热工况测试。
该装置实验台在测试运行期间，工况稳定，运行正常。
地源热泵垂直埋管系统温度场分析
地源热泵垂直埋管系统温度场分析冯宗伟环境工程学院 11级空调洁净技术摘要：简述地源热泵垂直埋管方式的选择原理，通过埋管井中，双U管运行时冷却水进出口水温、管内水流速计算出管内外换热热量，同时将土壤近似为半无限大空间，对管内各点与无限远处的土壤同水平点间进行传热量计算，对比数据的准确性。
运用已经确定的导热量，计算出管与管壁导热后管外壁点的温度，与热泵系统运行时，温度探测器测量到的地埋管在不同深度、不同时间段时各点的温度，对两组数据进行整理与分析，来探讨地源热泵地埋管系统运行时温度场的变化规律。
关键词：地源热泵垂直埋管 U型管土壤温度场引言：热泵技术在现代社会已经是一项实用且普遍的建筑制冷取暖技术，其中的土壤源热泵是利用地下浅层地热资源进行供热和制冷的高效节能的新型能源利用技术。
它利用卡诺循环和逆卡诺循环原理实现与大地土壤进行冷热交换的目的。
地源热泵系统由于其具有节能效果好、利用可再生资源、环保效益显著、使用寿命长等优点，现在越来越被广泛运用。
地源热泵技术充分利用地壳表层土壤中的可再生低温，通过消耗少量的电能，对室内进行供冷或供热。
其占地面积小，无任何污染，运行耗电少、成本低。
本文是我们通过在武汉地区进行实地考察，观察地源热泵在运行时，地源热泵垂直地埋管系统的温度变化数据，研究热泵地下温度场的变化规律。
正文：热泵是能够在夏天提供制冷的同时也提供冬天供暖的一种系统，从能量的角度来看，热泵系统是通过高品位电能驱动压缩机促使制冷剂工质相变循环与强制循环的土壤或者空气进行传热。
在夏季的时候将室内的高温传入介质中，同时通过冷却水的循环将建筑物内部达到适宜的温度；冬季时则吸取介质中的热量，通过一定的处理之后输送给建筑物内部进行取暖。
热泵的室外换热器可以利用空气、水或者土壤作为吸热的来源或者散热的对象，按照换热器散热、吸热介质的不同，可以分为地源热泵和空气源热泵，其中地源热泵又包括了水源热泵和土壤源热泵。
地源热泵的概念在1912年在瑞士的Zoelly在一份专利文献中首次出现，在近十几年的时间里得到了广泛的应用。
地埋管换热器回填材料导热系数实验研究
第24卷第5期2009年10月 山东建筑大学学报JOURNAL OF SHANDONG J I A NZ HU UN I V ERSI TY Vol .24No .5Oct .2009收稿日期:2009-07-25基金项目:国家自然科学基金项目(50746023);国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAJ02A05-5)作者简介:刘玉旺(1984-),男,山东聊城人,山东建筑大学热能工程学院在读硕士,研究方向:能源转换与利用技术.文章编号:1673-7644(2009)05-0449-05地埋管换热器回填材料导热系数实验研究刘玉旺,于明志,王淑香,方肇洪(山东建筑大学热能工程学院,山东济南250101)摘要:实验研究了水泥型号、骨料类型、骨料粒径、膨润土含量对回填材料导热系数的影响,以及膨润土含量对回填材料稠度的影响。
研究发现:P O42.5水泥的导热系数稍大于P O32.5的导热系数,回填材料导热系数随砂子粒径的增大而增大,骨料为石英砂的回填材料导热系数要明显大于骨料为河砂的导热系数;同时回填材料的导热系数随膨润土含量的增加先增加后减小,回填材料的流动性随膨润土含量的增加有所降低。
关键词:地源热泵;回填材料;稠度;导热系数中图分类号:TK124 文献标识码:AExper i m en t a l study on therma l conducti v ity of backf ill ma ter i a lsof geotherma l hea t exchangerL I U Yu 2wang,Y U M ing 2zhi,WANG Shu 2xiang,et a l .(School of Ther mal Energy Engineering,Shandong J ianzhu University,J inan 250101,China )Abstract:This paper intr oduces experi m ents on the influence of the ce ment type,sand type,sand size,and bent onite content on the ther mal conductivity of the borehole backfills,and als o the influ 2ence of the bent onite content on the backfill consistency .The research result indicates that the ther mal conductivity of the ce ment P O42.5is slightly higher than that of the P O32.5and the ther mal conduc 2tivity of the borehole backfills increaseswhen the sand size increases,and that contained quartz sand is higher than river sand .A t the sa me ti m e,the ther mal conductivity of the borehole backfills increases firstly and then decreases and the consistency decreases when the bent onite content increases .Key words:gr ound s ource heat pump;backfill material;consistency;ther mal conductivity0 引言地源热泵空调系统作为一种“绿色空调”,是以大地为冷热源对建筑室内环境进行调节的系统。
地埋管地源热泵系统常见问题及解决措施
地埋管地源热泵系统常见问题及解决措施─—整理自徐伟主编《中国地源热泵发展研究报告（2008）》目前,地埋管地源热泵系统的工程应用中存在的问题是在现场测试、设计方法、施工质量控制与检测等方面存在一些问题。
以下就对这三方面的问题及对应解决措施进行分析。
一、现场测试1、存在问题地埋管地源热泵系统的现场测试存在的问题主要体现在四个方面：（1）如果按照每延米换热量进行系统设计，测试过程应该模拟土壤源热泵系统的哪一种工况，单独模拟一种工况是否具有足够的代表性；（2）如果按照每延米换热量进行系统设计，测试孔的孔数应该如何确定；（3）在某一特定工况下测试所得的每延米换热量的数据是否需要做相应的修正以用来作为系统设计的依据，如果需要修正又该如何修正；（4）实测过程测试仪器的制热及制冷功率、地埋管换热器内的水流速度该如何确定。
2、解决措施在某一特定工况及气候条件下测试得出的每延米换热量的值，若没有科学合理的方法被修正为设计值，也就没有达到现场测试为力求设计精确性的本来目的，这样的测试是没有必要的。
通过分析现场测试数据计算出的应是某一相对固定的设计参数，这一参数应不受外界环境因素及系统运行工况的影响或影响较小，否则即使某一参数是通过分析实测数据计算所得也必须经过修正。
实测得到的每延米换热量不能够直接用于换热器系统的设计，而应首先做科学合理的修正，因此，获取的现场测试数据应被用于计算不受外界环境因素及系统运行工况影响或影响较小的参数，这也就是岩土的热物理参数，包括岩土的导热系数、比热容以及岩土的密度等。
自2009年6月1日起实行的《地源热泵系统工程技术规范》（GB50336－2005）局部修订的条文（以下简称规范），重点增加了岩土热响应的具体试验方法及相关内容的规定，并在此基础上对相关条文进行了修订，以正确指导地埋管地源热泵系统的设计和应用，如：当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积在3000～5000㎡时，宜进行岩土热响应试验；当应用面积大于或等于5000㎡时，就进行岩土热响应试验等等。
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３４．７２ ７．０４
２。井测试记录 进水温 进出口温 流量 差（℃） ：ｍ３／ｈ）
３．６９ ２．２２ Ｏ．８１３ ０．８１３
差（℃） ：ｍ３／ｈ） 度（℃）
４．０ｒ７ ２．３７ Ｏ．８２ｌ ０．８４２ ３４．５９ ７．０３
ｎｎ辩 Ｕ
ｕ
５。井
从表３可以看到，进水温度３５℃时，ｌ’井埋管
单位井深的传热量比２。井埋管高ｌｌ％。进水温
度为５℃时，ｌ。井单位井深传热量比２。高井５％， 两种工况均表明１。井的传热效果优于２４井，表明 回填材料黄沙＋膨润土的传热性能比水泥浆＋膨 润土的好。 ２’井埋管采用的ＰＥ管分隔夹具有减小热短 路、提高传热性能的功能。但是在本试验中２。井 埋管的传热能力反而低于没有支承的１。井埋管， 这主要是由回填材料造成的，这说明回填材料对 传热的影响比支承更显著。如果排除塑料夹的影 响，以黄沙＋硼润土作为回填材料的传热性能比 采用对比回填材料的传热性能提高幅度会更大。 ３地埋管换热器周围土壤温度场的测试与分析
表１ 采用不同回填材料的两个地埋管换热器数据
１。 ６０ １２０ ２’ ６０ １２０
目前国内对回填材料和地下土壤热平衡问题 的研究局限于计算机模拟或短期试验研究拉“Ｊ， 缺少可靠的试验测量数据。本文以夏热冬冷的华 东地区为对象，采用现场测试的方法，对比研究了 两种不同回填材料对地埋管换热器传热性能的影 响；在地源热泵地埋管区域的土壤中安装温度传 感器，根据对地源热泵运行期间地下温度场的数 据采集，分析了系统运行中埋管换热器周围不同 位置处土壤温度场的变化特性。
收稿日期：２００８—∞＿２６修稿日期：２００８一ｌｌ—０４
万方数据
２００９年第３７卷第３朔 系统长期稳定可靠的节能运行…。
流体机械
６１
和秒表，采用了称重法与体积测量法相结合，与电 子流量计的读数相对照。根据校正的结果，对每 个传感器进行曲线拟合，保证试验结果分析的精 度。 选择黄沙＋膨润土、水泥浆＋膨润土作为两 种对比测试的回填材料，采用ＤＮ２５的ＨＤＰＥ管 作为换热器管道，井口直径１１０ｍｍ，打井深度 ６０ｍ，制成了ｌ’和２。地埋管换热器，具体数据如表 １所示。
ＦＬＵＩＤ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ
Ｖ０１．３７，Ｎｏ．３，２００９
文章编号：１００５－－０３２９（２００９）０３－－－－００６０－－－０４
地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析
郑红旗，祝合虎，陈九法
（东南大学，江苏南京２１００９６）
摘要：试验研究了两种不同回填材料地埋管换热器的热响应性能、地源热泵运行对地源温度场的作用。热响应测试 发现回填材料黄沙＋膨润土的传热能力优于水泥浆＋膨润土，散热能力前者高于后者１１％。对某地源热泵的运行测试 发现，在地下１０ｍ地埋管井壁处土壤最高温度出现在９月初、最低温度出现在３月初，随离井距离的增加，井外测点温度 出现最值的时间延后２～３个月。数据显示，一年后井外测点地下温度场有１．９—２．２Ｋ不等的温升，升高程度随离井距 离的增加而增加。本文对优化地源热泵设计、探讨地源热泵的可持续运行具有参考价值。 关键词： 回填材料；地源热泵；土壤温度场 文献标识码：Ａ
ｆｏｒｍｅｒ ＳＯｐ－
ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ １
ｌ％ｔｈａｎ
ｔｈｅ ｌａｔｔｅｒ．Ｔｈｅ
ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｅｄｇｅ
ｗａｖｅ
ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｌＯｍ
ｗａｖｅ
ｏｃｃｕｒ ａｔ
ｅａｒｌｙ
ｔｅｎｄｅｒ ａｎｄ Ｍａｒｃｈ
ｃｕｒｖｅ
ｒｅｓｐｏｅｔｉｖｅｌｙ．Ｗｉｔｈ
图３
日期
≯
图２温度传感器埋设示意
蜊 鸡 《 翳
３’井外沿井径向土壤温度的周年变化
从图４可以看出，测点７、８温度最大值出现 在１１月初，测点９、１０温度最大值出现在１２月 初。运行一年后，测点７—１０的年温升分别为２．
地源热泵的运行测试选在夏热冬冷的华东地 区，建筑物同时具有供冷和供热两种需求，地源热 泵常年运行，制冷运行１５０天左右、制热运行１２０ 天左右。 为了综合研究地下温度场的变化情况，在地 埋管换热器安装的不同区域安装了一定数量的温 度传感器（如图２），选取３个彼此不相邻地埋管 换热器３。、４。和５’，井深３０ｍ，分别在井的内壁和 井外埋设温度传感器，传感器埋深为１０ｒｎ，测点４ —６在井内壁，测点ｌ、２、３、７、８、９、１０在井外，沿 井径向方向的距离依次相隔０．５ｍ。 图３和图４为热泵运行期间相应测点的温度 采集，起点为４月底，终点为次年４月底，显示了 热泵运行一年期间各测点的温度变化曲线。 图３显示运行一年中测点２、３温度最大值出 现在１０月初，测点１最大值出现在１１月初。测
试验井编号
２不同回填材料地埋管换热器的热响应测试 对地埋管换热器的热响应测试采用了专门设 计制造的试验台，如图ｌ所示。该试验台包括测 试设备、控制设备、测量设备、数据采集系统等部 分。测试设备能够模拟夏天制冷工况和冬天制热 工况，制成所需要的冷水和热水，用于传热试验。 控制设备能够根据需要调节所需要的供水温度、 流量和压力。测量设备由传感器和仪表组成，用 于测量系统的温度、压力、流量等参数。控制设备 和测量设备均采用美国ＮＩ的ＦＰ模块，使用４８５ 通信协议，实现模块与上位机之间的联系。数据 采集系统基于Ｌａｂｖｉｅｗ软件平台，开发了自动化 数据采集、数据存储、安全控制的计算机程序，该 程序还具备远程控制和远程数据采集的功能。
ｂａｃｋｆｉｌｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ａｒｅ
ｆｏｒｍｅｄ
ｂｙ ｍｉｘｉｎｇ ｃｅｍｅｎｔ ｓｌｕｒｒｙ、ｙｅｌｌｏｗ ｓａｎｄ ｗｉｔｈ ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ．Ｂｙ
ｔｈｅｒｍａｌ
ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｅｓｔ，ｈｅａｔ
ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｈｉｇｈｅｓｔ
ｔｈｅ
ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｌａｔｔｅｒ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｅａｔ ｓｉｎｋｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅ
图１地埋管热响应试验台不意
取热
为了提高测试精度，对传感器进行了校验。 温度传感器的校验在恒温水浴中进行，采用０．１
Ｋ
从表２可看出，无论对于夏季散热还是冬季 取热，ｌ。井与２’井在进水温度与流量均接近的情 况下，１’井的进出口温差比２。井大，因此１。井对周 边土壤的传热量大于２。井。比较同一个井夏季 工况与冬季工况的传热情况可以看出，在流量接 近的情况下，夏季的进出口温差大于冬季，这是因 为夏季埋管中循环水与周围土壤的温差高于冬 季。
万方数据
２００９年第３７卷第３期
流体机械
６３
供冷季与供热季土壤温度随时间的变化曲线的斜 率依次变大。表明管内流体温度对井内壁土壤温 度的影响依次更直接更迅速。可以看到，井内壁 处温度曲线峰值出现９月初，谷值出现在３月初， 表明此处土壤温度出现最值的时间与地表气温几 乎是同步的。与图３、图４曲线相比，提早了２—３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂａｃｋｆｉｌｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｙｓｔｅｍ
ａｒｅ
ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ
ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｗｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
井深（ｍ） 换热器长度（ｍ） 回填材料 混合比例 安装方法 ＰＥ管内径（ｍｍ） ＰＥ管外径（ｍｍ）
黄沙＋膨润土
５０％：５０％
水泥浆＋膨润土
５０％：５０％
自然下管
２５ ２０
采用塑料夹分隔Ｕ型管
２５ ２０
热响应测试采用恒热流法，分别模拟热泵的 夏季制冷工况和冬季制热工况。夏季制冷工况 时，需要测量地埋管换热器向周边土壤的散热能 力，保持换热器ＨＤＰＥ的水流流量和热流流量稳 定，测试４８ｈ以上，保存所有传感器的测试数据； 采用类似方法，利用热泵制成需要的冷水，模拟冬 季供热工况，测试换热器从周边土壤的取热能力。 在测试中１’井和２。井首先同时进行散热能力的 热响应测试，经过４８ｈ的稳定测试后，获得的散热 试验的运行数据（表２）；然后停止测试，让地下土 壤获得一个温度恢复的过程；待地下土壤温度场 基本恢复后，ห้องสมุดไป่ตู้展冬季取热的模拟测试，其４８ｈ稳 定运行后的数据如表２所示。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：
ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ・ｃｏｕｐｌｅｄ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｓｙｓｔｅｍ．
ｂａｃｋｆｉｌｌ ｍａｔｅｒｉａｌ；ｇｒｏｕｎｄ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ；ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｒｏｆｉｌｅ
１前言
高系统的节能潜力。在热泵系统运行期间，地下 土壤温度场的稳定性是关系到系统运行的可靠性
地埋管地源热泵技术由于其节能和环保的特 点正受到越来越多的关注。然而地埋管地源热泵 的推广需要开展对地埋管换热器存在的一些应用 和理论问题的研究，其中包括选择合适回填材料、 热泵系统对地埋管区域土壤作用时的温度变化问 题等。比较理想的回填材料，不仅具有良好的护 壁作用，还能降低埋管井与周边土壤的热阻，提高 换热器管网对地下土壤的传热性能，减少地埋管 的工程和造价，同时还能改善热泵的运行参数，提
Ｖ０１．３７，Ｎｏ．３，２００９
根据实际测量的土壤原始温度、采集的地埋 管的４８ｈ温度曲线、热流量数据，采用热响应分析 的方法，依据线热源模型，可以回归出土壤的有效 导热系数，从而分别计算出各个换热器在出水温 度为３５℃时的单位井深散热能力，同样的方法获 取各个换热器在５℃时的等效取热能力（如表３ 所示）。
１℃、２．１＂１２、２．２℃、２．２℃。表明５。井埋管的热影 响已传递到井外２．０ｍ以外的地方，且距井外壁 越远，温升反而越大，温度出现最大值的时间向后 延迟。