土壤热响应测试
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 :
长三角某地区岩土热响应测试
长三角某地区岩土热响应测试摘要：以长三角某地区地源热泵实际工程为试验平台，模拟了地源热泵地埋管换热器。
取放热实际运行工况，分析了地埋管换热器与周围土壤之间的换热状况，确定了该地源热泵系统地埋管换热器的实际换热量。
为工程设计提供了参考。
Abstract: with the long triangle of a certain area in the ground source heat pump real engineering test platform, and simulated the ground source heat pump buried tube heat exchanger. Take heat release actual operation condition, analyses the heat exchanger and between soil around the heat transfer condition of, make sure the area ground source heat pump system of the heat exchanger actual change of heat. Provides the reference for the engineering design.地源热泵系统的技术日益成熟,在国外已经得到了广泛的应用，目前在国内大力推行节能减排的形势下，地源热泵系统也得到大力的推广，但由于不同地区的地质、气候等条件存在很大的差异,对地源热泵系统的空调的运行效果有极大的影响，故应针对不同的地区的实际工程进行测量试验，为该地区的地源热泵系统的工程设计提供技术数据。
本文以长三角地区某个典型地源热泵空调系统为研究对象，进行了模拟实际地源热泵地埋管换热器运行工况下的地下岩土的热响应测试，分析了地埋管换热器与周围土壤之间的换热状况,确定了该地源热泵系统地埋管换热器的实际换热量,为此地源热泵空调系统的设计提供了工程参考。
地源热泵热响应测试报告
图1
测试装置简图
由图 1 可知，地源热泵模拟工况条件的设备由可调功率加热器、循环水泵、流量 调节阀、涡轮流量计、玻璃管温度计、智能温度采集模块组成。本装置系统功率 大（最大可调至 13kW）且运行稳定：地埋管内流量、供水温度依据设计要求可
2
黑龙江某项目一期工程岩土热响应测试报告
手工调节设定。试验采用智能温度采集模块（内含微型计算机）进行数据采集， 每隔一分钟采集一次数据，自动存储数据，所测得的岩土体的导热系数 λ、钻孔 的热阻等测试精度高。 2）测试方案： 本测试孔基本数据及测试运行工况如表 1。
T T0
r , t 0
式中 T=T(r,t)—— t 时刻 r 处的岩土温度，℃； λs——岩土导热系数，W/(m· K)； T0 ——未受扰动的岩土原始温度，℃； ρs——岩土的密度，kg/m3 ； cs——岩土的比热，kJ/(kg· K)； ql——单位长度线热源热流强度，ql =Q/H W/m； rb——钻孔半径， m；
图5
实测平均温度与计算平均温度的对比
由参数估计法计算结果可知， 与通过线性拟合的斜率法得到的岩土导热系数 （分别 2.0 和 1.73W/(m·K)） 、钻孔总热阻（分别为 0.030 和 0.0274(m· K )/ W） ， 差别不大。从图 5 也可看出对应计算得到的进出水平均温度非常接近，而且与实 测得到的进出水平均温度变化趋势基本一致，反映了计算的准确性。
T 0 0 . 0274 ql
( m K ) /W
b） 基于圆柱面热源模型的校核与参数估计法计算 （1）圆柱面热源下参数估计法的计算 编写软件,利用圆柱面热源模型计算不同参数条件下的方差,取测试稳定后 48 小时的整点数据。从表 2、3 可以看出当岩土导热系数 λs=2.0W/(m· K)，钻孔 总热阻 R0 =0.030(m· K )/ W 时，方差最小，此时对应的导热系数和钻孔总热阻即 为参数估计法所求参数。 表 2
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技术是绿色环保、节能高效的能源利用技术。
地源热泵系统是一种利用地下浅层地热资源，既能供热又能制冷的环保型空调系统，通过输入少量的电能，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。
结合相关规范，指出岩土热响应试验在地源热泵项目中应用的问题、岩土热响应试验方法及关键参数、钻孔内热阻和热扩散率的计算方法以及《规范》中地埋管换热器设计计算与热响应试验间的关系进行探讨。
标签：地源热泵;岩土;热响应试验岩土热响应试验是地埋管地源热泵系统实施的前提，通过该试验可获得现场地质情况和岩土体热物性参数，用于指导地埋管换热系统的设计，目前该观点正逐步被业主和设计人员接受[1]。
通过热响应试验，了解项目所在区域岩土的基本物理性质，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。
一、岩土热响应试验在地源热泵项目中应用的问题近年来岩土热响应试验在实际地源热泵项目应用中仍存在一些问题，主要表现在以下几个方面。
（一）有些热响应测试单位技术力量不足，对热响应测试理论和《规范》的理解不充分，测试报告中仅给出导热系数和单位井深取放热量，忽略了热响应测试应得到的其他关键参数。
甚至有设计者将恒热流测试时施加于地埋管换热器的电加热量直接作为地埋管换热器的设计放热量值[2]。
（二）为获得项目的设计地埋管换热器数量或地埋管换热器总长度，设计师常用单位井深取放热量作为设计依据[3]，未正确使用岩土热响应试验结果，使热响应试验仅成为界定设计责任的依据。
（三）不同项目中，地下岩土体热物性参数、地埋管换热器的设计进出口温度、系统运行时间等参数可能不同，设计人员普遍反映仅依靠单一的单位井深取放热量值无法找到合理的设计依据，无法根据不同的项目情况选择合理的设计参数，并计算合理的地埋管换热器数量[4]。
（四）地源热泵动态耦合计算理论体系不完善，仅依靠现有的一些地源热泵动态耦合设计软件，这类软件的使用对设计人员的要求很高，需要同时考虑建筑的动态负荷、地源热泵主机的动态性能、输配系统的动态性能、地埋管换热的动态变化。
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。
岩土热响应测试报告(DOC)
XX省XX市学院片区地源热泵工程岩土热响应测试报告XX省XX大学地源热泵研究所二〇一四年五月岩土热响应测试报告一、工程概况该项目为XX省XX市学院片区（XX市学院、新华苑）地源热泵工程，位于XX省省XX市市。
本工程拟采用节能环保的土壤源热泵系统，作为空调系统的冷、热源。
我所对该工程地埋管场地进行了深层岩土层热物性测试。
本次试验进行了1个孔的测试。
报告时间：5月10日～5月11日。
二、测试概要1、测试目的地埋管换热系统设计是地埋管地源热泵空调系统设计的重点，设计出现偏差可能导致系统运行效率降低甚至无法正常运行。
拟通过地下岩土热物性测试并利用专业软件分析，获得地埋管区域基本的地质资料、岩土的热物性参数及测算的每延米地埋管换热孔的换热量，为地热换热器设计、换热孔钻凿施工工艺等提供必要的基本依据。
2、测试设备本工程采用XX省建筑大学地源热泵研究所自主研制开发的型号为FZL-C（Ⅲ）型岩土热物性测试仪，如图1所示。
该仪器已获得国家发明专利（ZL 2008 1 0238160.4)。
并已广泛应用于北京奥林匹克公园、网球场馆、济南奥体中心等一大批地源热泵工程中的岩土层热物性测试。
见附件3。
3、测试依据《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005 ( 2009年版)。
测试原理见附件2。
图1 FZL-C（Ⅲ）型岩土热物性测试仪三、测试结果与分析1、测试孔基本参数表1 为测试孔的基本参数。
表1 测试孔基本参数项目测试孔项目测试孔钻孔深度（m）100 钻孔直径（mm）150埋管形式双U型埋管材质PE管埋管内径（mm）26 埋管外径（mm）32钻孔回填材料细沙主要地质结构粘土与玄武岩2、测试结果测试结果见表2。
循环水平均温度测试结果与计算结果对比见图2。
测试数据见附件1。
初始温度：16.2℃；导热系数：1.66W/m℃；容积比热容：2.1×106J/m3℃。
3、结果分析钻孔结果表明：该地埋管区域地质构造以粘土为主。
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】本文主要介绍了地源热泵系统岩土热响应试验的研究内容。
通过对试验目的、试验环境设置、试验方法、试验结果分析和试验数据处理等方面的详细描述，揭示了地源热泵系统在岩土环境中的热响应特性。
实验结果表明，在不同地质条件下，地源热泵系统的热传导效果存在一定差异，这对系统的能效和稳定性都有一定影响。
通过对试验数据的处理和分析，为地源热泵系统在实际工程中的设计和运行提供了参考依据。
在结论部分总结了地源热泵系统岩土热响应试验的重要性，提出了进一步研究和完善的建议。
该研究对于推动地源热泵系统在岩土环境中的应用具有重要的理论和实践意义。
【关键词】地源热泵系统、岩土热响应试验、试验目的、试验环境设置、试验方法、试验结果分析、试验数据处理、结论、总结。
1. 引言1.1 地源热泵系统岩土热响应试验地源热泵系统是利用地下岩土中的地热能来供暖和制冷，是一种环保节能的供暖方式。
岩土热响应试验是为了探究地源热泵系统在不同岩土环境下的热响应特性，以便更好地设计和运行地源热泵系统，提高其能效和稳定性。
通过岩土热响应试验，可以了解岩土内部的温度分布规律，热传导特性以及热损失情况，进而为地源热泵系统的设计和运行提供依据。
试验涉及到的参数包括地下水位、岩土类型、地层温度等，通过对这些参数的监测和分析，可以得出地源热泵系统在各种岩土环境下的热响应特性及规律。
岩土热响应试验的数据分析和总结对于进一步推动地源热泵系统的发展和应用非常重要。
通过试验结果的分析，可以找出系统存在的问题，并进行相应的改进和优化，从而提高系统的效率和性能。
岩土热响应试验是地源热泵系统研究领域的重要内容，对于推动地源热泵系统的发展和应用具有重要的意义。
2. 正文2.1 试验目的试验目的是为了评估地源热泵系统在岩土地质环境中的热响应特性，探讨其在实际工程应用中的可行性和效果。
通过对岩土热响应试验的进行，可以深入了解地源热泵系统与岩土地质之间的热交换机理，从而为系统设计和优化提供理论基础和实际数据支持。
岩土热响应测试报告(DOC)
XX省XX市学院片区地源热泵工程岩土热响应测试报告XX省XX大学地源热泵研究所二〇一四年五月岩土热响应测试报告一、工程概况该项目为XX省XX市学院片区（XX市学院、新华苑）地源热泵工程，位于XX省省XX市市。
本工程拟采用节能环保的土壤源热泵系统，作为空调系统的冷、热源。
我所对该工程地埋管场地进行了深层岩土层热物性测试。
本次试验进行了1个孔的测试。
报告时间：5月10日～5月11日。
二、测试概要1、测试目的地埋管换热系统设计是地埋管地源热泵空调系统设计的重点，设计出现偏差可能导致系统运行效率降低甚至无法正常运行。
拟通过地下岩土热物性测试并利用专业软件分析，获得地埋管区域基本的地质资料、岩土的热物性参数及测算的每延米地埋管换热孔的换热量，为地热换热器设计、换热孔钻凿施工工艺等提供必要的基本依据。
2、测试设备本工程采用XX省建筑大学地源热泵研究所自主研制开发的型号为FZL-C（Ⅲ）型岩土热物性测试仪，如图1所示。
该仪器已获得国家发明专利（ZL 2008 1 0238160.4)。
并已广泛应用于北京奥林匹克公园、网球场馆、济南奥体中心等一大批地源热泵工程中的岩土层热物性测试。
见附件3。
3、测试依据《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005 ( 2009年版)。
测试原理见附件2。
图1 FZL-C（Ⅲ）型岩土热物性测试仪三、测试结果与分析1、测试孔基本参数表1 为测试孔的基本参数。
表1 测试孔基本参数项目测试孔项目测试孔钻孔深度（m）100 钻孔直径（mm）150埋管形式双U型埋管材质PE管埋管内径（mm）26 埋管外径（mm）32钻孔回填材料细沙主要地质结构粘土与玄武岩2、测试结果测试结果见表2。
循环水平均温度测试结果与计算结果对比见图2。
测试数据见附件1。
初始温度：16.2℃；导热系数：1.66W/m℃；容积比热容：2.1×106J/m3℃。
3、结果分析钻孔结果表明：该地埋管区域地质构造以粘土为主。
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。
地源热泵土壤热响应测试方案
地源热泵土壤热响应测试内容1.1热相应测试的意义与目的地源热泵系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，此外大地蓄存冬季系统排放的冷量、夏季排放的热量，在地源热泵系统中起到蓄能器的作用，进一步提高全年的能源利用效率。
这种一机多用的系统还包括节省建筑空间、无需冷却塔和室外风冷部分、对建筑外观影响小、运行费用低、投资回报快、全年运行均衡用电负荷以及低噪音、占地面积少、无污染物排放、不抽取并破坏地下水、寿命长等诸多的优势。
目前欧洲和北美正大力发展和推广应用地源热泵技术，我国也已研究和应用该技术。
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，不同的封井材料、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。
T，土壤的导通过现场测试的方法,确定土壤的基本参数,如土壤的原始地温sur热系数 等数据，为地源热泵地埋管系统的模拟分析提供准确的数据；同时确定地埋管换热器单位延伸的放热量及取热量，为地源热泵地埋管换热器的设计和施工提供依据。
1.2热响应测试的原理与方法实验主要在三个方面展开：首先是热响应测试，测出土壤的无干扰条件下的初时温度；模拟夏季空调的制冷试验和冬季的制热试验，测量井埋管换热器的放热能力和取热能力。
地埋结束后立即将管内充满清水，并进行封口，一个星期左右孔内回填材料已经充分凝固，管内清水已跟大地充分换热，因此测试必须在埋管封口后一周左右时间进行，测试开始打开循环水泵直接测试进、出孔温度，以出孔温度作为土壤平均温度。
土壤热响应测试
土壤热响应测试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%。
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现场测试装备总图土壤热响应测试原理如图所示，由于泵的作用，流体由A口进入，传感器采集信号。
流体通过泵后，由电加热器加热，加热的流体温度信号由传感器采集，然后流体从B口流出，输入到埋置于深层岩土中的PE管内，导管内加热的流体与深层岩上进行热交换后，又从A口返回到仪器内，形成封闭的循环。
将在一定时间内连续采集到的功率、温度等参数作为测量数据，再由线热源理论公式求出岩土的平均导热系数，继而对地埋管进行换热计算，达到检测目的。
热响应试验
热响应试验摘要：本文综述了地埋管地热换热器热响应试验技术的发展和现状，介绍了美国相关的标准和技术要求。
对我国现存的两种热响应试验方法，即“恒热流法”和“恒温法”，进行了评价，指出：对于大中型的地埋管换热器项目，应当现场测试岩土体的热物性，并按规范的要求进行地埋管换热器的设计计算。
关键词：地源热泵地埋管换热器热响应试验现场热物性测试地埋管地源热泵技术由于其节能和环保的优势正在我国得到迅速推广应用，而应用这一新技术的障碍之一是它的初投资较传统的供热空调系统偏高，其中地埋管换热器的投资通常可占整个空调系统初投资的1/3~1/2，而钻孔的成本又是地埋管换热器总投资的主要组成部分。
因此，恰当地设计地埋管换热器对于推广地源热泵技术，特别是对于大中型的项目，有着特别重要的意义。
1 热响应试验地下岩土体的导热系数是设计地源热泵系统地热换热器的重要参数[1]。
然而地下地质结构构成复杂，即使同一种岩石或地质成分，其热物性参数相差也比较大。
如果物性参数不准确，则设计的埋管系统有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。
由于地埋管的深度可达80~150m，穿透不同的地层，在现有的计算模型中通常要求在该深度范围内岩土体的平均热物性值，所以通过现场试验确定地下岩土的平均导热系数是国际上通行的做法。
这种试验也被称作地热换热器的“热响应试验”。
美国的俄克拉荷马州立大学（OSU）在开发应用现场测试岩土热物性技术方面进行了持续不懈的努力，在1976年就已经奠定了该技术的理论基础[2]。
在1995年首先在瑞典[3]和美国[4]几乎同时把该技术应用于工程实际。
具体做法是在将要埋设地热换热器的现场钻孔，在钻孔中埋设U 型管并按设计要求回填；在回路中充满水并与测量装置联结，在地下温度场基本恢复后对循环回路以恒定的功率加热（或冷却），让水在回路中循环流动，并测量回路中水的温度随时间的变化。
一种典型的热响应试验装置的示意图如图1所示。
土壤热响应实测案例对比及影响因素分析
土壤热响应实测案例对比及影响因素分析作者：付杰张凌飞龚红卫姚建芳来源：《中国建筑科学》2015年第03期摘要：结合江苏地区地源热泵热响应测试实例，介绍了土壤热响应测试在地源热泵系统设计中的应用、测试原理及测试过程，对6个实例的数据进行对比分析。
根据地源热泵土壤热响应测试结果，讨论地埋管进水温度、循环流量以及埋管类型对单位井深换热量的影响。
分析得出，提高进水温度、循环流量以及采用合适的埋管类型可提高地埋管换热性能。
关键词：地源热泵；热响应测试；地埋管；单位井深换热量1.引言地源热泵空调系统具有可持续、高效节能、环保、经济性等优点，已经受到人们的广泛关注。
土壤热响应测试是地源热泵系统开发利用浅层地热能资源的首要技术程序，通过现场测试，可以掌握浅层土壤在外界热激励作用下的动态响应过程，获得土壤初始温度、热物性参数以及地下换热规律，为地源热泵系统优化设计与节能运行提供了必要的数据依据。
基于江苏地区地源热泵土壤热响应测试实例，横向比较分析各项数据，总结出江苏地区岩土体热物性的整体情况和地埋管换热器的普遍参数，同时分析在不同进水温度、循环流量以及埋管类型条件下地埋管单位井深换热的变化规律，为地源热泵系统的优化设计提供技术指导。
2.土壤热响应测试介绍2.1测试系统测试土壤的热物性参数和传热特性，主要由测试仪与地埋管换热器连接成闭式循环系统，通过向地埋管内输入恒定温度的水，经地埋管与测试井周围土壤进行热量交换，再由测得的流量和回水温度计算得到回路中的换热量。
热响应测试系统原理如图1。
2.2 测试原理2.2.1 土壤初始平均温度的测定测试井下管回填后放置2天以上，待钻孔对土壤初始平均温度影响消除后开始测试。
连接好循环回路后，仅开启循环水泵，运行至埋管进出水温恒定时，认为此时埋管进出水温的平均值即为地埋管埋深范围内的土壤初始平均温度。
图1-1中：1-U型埋管；2-温度传感器；3-循环水泵；4-阀门；5-压力传感器；6-流量计；7-电加热装置；8-补水箱；9-监控系统；10-泄水阀。
邯郸土壤热响应实验报告
邯郸土壤热响应实验报告
邯郸土壤热响应实验报告
实验目的：探究邯郸土壤的热响应特性，了解土壤的热传导能力及热容量大小。
实验仪器及材料：
1. 邯郸土壤样品
2. 热源
3. 温度计
4. 实验容器
5. 计时器
实验步骤：
1. 准备土壤样品：将邯郸土壤样品从地面上挖取一定量，并通过筛网过滤杂质，获得较纯净的土壤样品。
2. 选择实验容器：选取一个具有良好隔热性能的容器，以减少热源对周围环境的影响。
3. 将土壤样品平均放置在实验容器中，使其均匀分布。
4. 在实验容器中放置一个热源，将其温度维持在一定恒定数值，例如40℃。
5. 在土壤样品中选取几个位置，插入温度计，记录初始温度。
6. 启动计时器，定时记录土壤样品中各测点的温度变化，例如每隔10分钟记录一次，直到稳定。
7. 分析实验数据，计算土壤的热导率和热容量。
实验结果：
根据实验数据和分析，得出邯郸土壤的热导率为XX（单位），热容量为XX（单位）。
实验结论：
根据实验结果，可以得出邯郸土壤的热导率和热容量。
这些参数的大小反映了土壤的热传导能力和热储存能力，对于土壤温度调节和保温等方面具有重要意义。
此外，在农业生产和土地利用规划方面也具有重要参考价值。
×××××××××公司地埋管地源热泵系统岩土热响应试验及评价报告 2(DOC)
×××××××公司地埋管地源热泵岩土热响应试验及评价报告×××××××××××××××年×月××日目录1.工程概况 (2)2.试验测试目的 (2)3.场地气象条件、测试孔及地层条件简介 (3)4.现场使用的岩土热物性测试仪器及测试方法简介 (4)4.1岩土热物性测试仪简介 (4)4.2测试过程简介 (6)4.3测试理论 (7)的测定 (9)5.土壤的初始平均温度T6．岩土比热容计算 (10)7.测试孔测试结果分析 (10)7.1 供电电压、循环液流流量、压力损失与加热时间的关系曲线 (10)7.2 载热流体温度与加热时间的关系曲线 (11)7.3测试孔土壤平均热传导系数的确定 (12)7.4测试孔钻孔热阻的计算 (13)8.场地浅层地热能换热量预测 (13)9.结论和建议 (15)10.勘察资质证书和仪器校正证书 (16)×××××××公司地埋管地源热泵岩土热响应试验及评价报告1. 工程概况拟建项目位于××××××××××××××，主要由加工车间和办公楼组成，总建筑面积×××平方米，拟采用节能环保的地埋管地源热泵供热与制冷。
在进行地埋管地源热泵空调系统设计前在现场布设了一眼地埋管现场热响应试验钻孔，钻孔直径为150mm，深度为100m，埋设了Dn32单U形PE 管，×××××××××（勘测单位）对地埋管试验孔进行了现场热响应试验。
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
热响应测试报告
热响应测试报告石家庄地源测试项目岩土热响应研究测试报告天津大学环境学院2010年11月21日石家庄地源测试项目岩土热响应研究测试报告测试人员：编制人：审核人：测试单位：天津大学环境学院报告时间：2010年11月21日目录一、项目概况 ............................................................................... 错误!未定义书签。
二、地埋管换热器钻孔记录 ....................................................... 错误!未定义书签。
2.1钻孔设备................... 错误!未定义书签。
2.2钻孔记录 (5)三、测试目的与设备 (7)四、测试原理与方法 (8)4.1岩土初始温度测试 (8)4.2地埋管换热器换热能力测试 (10)五、测试结果与分析 (11)5.1 测试现场布置 (11)5.2 测试时间 (12)5.3 夏季工况测试 (13)5.4 冬季工况测试 (17)5.5 稳定热流测试 (21)5.6 测试结果 (25)5.7 结果分析 (25)备），主机使用电机功率7.5kW，大泵功率7.5～13kW，泥浆泵功率7.5kW，排泥浆泵功率为3kW，钻孔设备实物如图1所示。
图1 钻孔设备实物图2.2钻孔记录1）A孔钻孔日期为2010年10月10日～2010年10月11日，钻孔直径为298mm，孔深92.5m。
下表为A孔的钻孔记录。
表1 A孔的钻孔记录表时间地层深度（m）岩土特性描述地层厚度(m)7:30～8:30 0～28 20m出现一个硬层288:30～10:00 28～49 49m开始卵石层4910:00～15:0049～52 卵石层52 15:00～52～58 粗砂层5818:00～19:3058～62 泥沙层6219:30～22:40 62～83卵石层和泥沙层8322:40～0:2083～90 卵石层和泥沙层902:00～9:1590～92.5 卵石层92.5垂直地埋管换热器插入钻孔前，应做第一次水压试验，2010年10月11日6:30开始打压，压力为1.6MPa，稳压6小时，无泄漏现象。
岩土层热响应测试报告
无锡太湖美项目地源热泵岩土层 地埋管热响应测试报告测试地点：无锡市滨湖区望湖路无锡太湖美项目建筑工地周亚素东华大学环境科学与工程学院二0一二年二月二十八日目录1、项目概况 ------------------------------------------------------ 32、测试方案 ------------------------------------------------------ 32.1 测试孔的构建 --------------------------------------------- 42.2 试验设备 ------------------------------------------------- 52.3 测量误差控制 --------------------------------------------- 53、测试地块岩土的地质构成 --------------------------------------- 64、钻孔难易程度分析 --------------------------------------------- 65、岩土层初始温度分布情况 --------------------------------------- 66、岩土层平均导热系数 ------------------------------------------- 87、地埋管换热能力试验过程和试验结果 ----------------------------- 97.1 地埋管散热能力的测试 ------------------------------------ 97.2 地埋管吸热能力的测试 ------------------------------------ 118、循环水在埋地换热管中的流动阻力 ------------------------------- 139、主要测试结论 ------------------------------------------------- 14无锡太湖美项目地源热泵岩土层地埋管热响应测试报告1、项目概况无锡太湖美项目位于无锡市滨湖区望湖路，2011年12月东华大学进行了地源热泵地埋管热响应测试，由于该地块的地质复杂，地面下52m左右遇到了岩石层，所以，当时4个测试井只钻探到泥土层，地埋管埋深较浅（单U埋深52m，双U埋深68m），测试结果显示地埋管的换热能力较小，进出口水温差较小（详见东华大学提供的热响应测试报告2011.12.22）。
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土壤热响应测试
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%。
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
现场测试装备总图
土壤热响应测试原理
如图所示，由于泵的作用，流体由A口进入，传感器采集信号。
流体通过泵后，由电加热器加热，加热的流体温度信号由传感器采集，然后流体从B口流出，输入到埋置于深层岩土中的PE管内，导管内加热的流体与深层岩上进行热交换后，又从A口返回到仪器内，形成封闭的循环。
将在一定时间内连续采集到的功率、温度等参数作为测量数据，再由线热源理论公式求出岩土的平均导热系数，继而对地埋管进行换热计算，达到检测目的。
数据输出通过专用程序软件来实现，将采集到的数据以特殊的格式存储在控制柜中的电脑里，也可转移到其他计算机中；根据所收集数据通过专业数据分析软件进行数据分析。
测试具体步骤
第一步，保证在整个试验过程中都必须有足够的电来供应，将实验平台与控制柜通电；
第二步，将适配器（测试设备的一种部件）安装在地下换热器上；
第三步，将准备好的绝缘软管与试验设备连接起来，将软管保温，避免受外界环境影响（如太阳下直射等因素），有必要用帐篷进行遮盖，以免影响试验效果。
第四步，通过注水管向试验系统中注水，保证系统运行的注水压力。
第五步，在将试验系统中的空气排尽后启动循环泵，当流速稳定趋于恒定后，开启电加热器，正式开始测试实验，进行数据采集。
在数据采集过程中，必须保证电源的稳定，使数据能够连续不间断采集。
采集数据包括：孔径、孔深、大地初始温度、连续测试时间的地下温度等。
第六步，数据采集时间：分别于08-3-3下午16时至08-3-4下午15时，共计23小时的时间连续对试验孔进行现场数据采集，在测试过程中每隔1.5分钟进行一次数据采集。
开启电加热前后分别记录地下环路中水与土壤换热的数据情况。
如下图所示，为地下换热器内进出水温度随加热时间变化全过程曲线：曲线最后慢慢趋于稳定，可作为分析计算依据。
土壤原始温度
在测试初始阶段，首先对地下土壤的原始温度进行测试，为以后进行地下换热器的设计提供参数。
开启水泵循环直到测试流体的进出水温度趋于恒定，这时可以认为该温度值即为地下换热器埋深范围内的岩土层的原始平均温度。
土壤平均导热系数计算
地埋管土壤换热测试实验的理论基础是开尔文的线源理论，以下公式描述了线源理论，我公司的实验软件就是以此理论为基础。
α――导温系数λ――导热系数
H――管子长度β――积分常量
t――实验开始时间q――热量
ΔΤ――温差rb――钻孔半径
cv――定容比热
单孔换热量计算
换热孔的换热量是与换热管内的流体特性、换热管的材料特性、周围土壤的土质、土壤的赋水情况及如果含水水是否流动、回填料的特性及土壤的原始温度和换热管内流体的温度等诸多因数有关，这些因素都直接影响着整个土壤换热器的换热能力，由于地下的土壤结构及分布比较复杂，只有通过测试试验孔井绝对能力――综合传热系数来衡量整个换热孔的换热性能。
对于夏季工况：
竖直地埋管换热器钻孔长度计算宜负荷下列公式：
对于冬季工况：
竖直地埋管换热器钻孔长度计算宜负荷下列公式：
测试结论
通过现场测试数据分析进行土壤综合导热系数分析，测试参数汇总，得出现场地质是否适合做地源热泵系统的结论。