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 (3)

二、地埋管换热器钻孔记录 (3)

2.1钻孔设备 (3)

2.2钻孔记录 (4)

三、测试目的与设备 (5)

四、测试原理与方法 (6)

4.1岩土初始温度测试 (6)

4.2地埋管换热器换热能力测试 (8)

五、测试结果与分析 (9)

5.1 测试现场布置 (9)

5.2 测试时间 (9)

5.3 夏季工况测试 (10)

5.4 冬季工况测试 (14)

5.5 稳定热流测试 (17)

5.6 测试结果 (20)

5.7 结果分析 (20)

一、项目概况

建设单位：河北省电力研究院

建设地点：石家庄

建筑规模：建筑面积3.6万平方米

工程名称：地源热泵系统地埋管换热器岩土热响应试验工程

工程总体工作量：根据本工程特点和场地范围内的岩土层物理、力学性质，地源热泵地埋管换热器地热响应埋管测试采用双U竖直埋管形式，GB50366-2005《地源热泵系统工程技术规范》（2009年版）中，对地源热泵系统的前期勘察测试工作做了补充规定：3000～5000m2宜进行测试，5000m2以上应进行测试，10000m2以上测试孔数量不应少于2个。本工程根据实际状况，在场区内测试钻孔2个，具体位置由建设单位会同设计院现场确定，实际测试孔参数如下：

1）A孔：双U管DN32，孔径298mm，钻孔深度为自然地面以下92.5米，采用膨润土、细沙与原浆混合比例为1:3:3作回填材料回填。

2) B孔：双U管DN32，孔径300mm，钻孔深度为自然地面以下92.8米，采用原浆与细砂混合物回填材料回填。

工作量范围：

1）地埋管换热器钻孔施工；

2）地埋管换热器埋管施工；

3）实验测试；

4）撰写测试报告，提供设计院图纸设计所需的测试报告等资料。

二、地埋管换热器钻孔记录

2.1钻孔设备

地埋管换热器钻孔设备采用TB50型反循环打井机械设备（5吨型打井设备），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28

8:30～10:00 28～49 49m开始卵石层49

10:00～15:00 49～52 卵石层52

15:00～18:00 52～58 粗砂层58

18:00～19:30 58～62 泥沙层62

19:30～22:40 62～83卵石层和泥沙层83

22:40～0:2083～90 卵石层和泥沙层90

2:00～9:1590～92.5 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。2010年10月11日上午10:00开始洗井，下午13:00结束，洗井完毕后，将垂直地埋管换热器插入钻孔（简称下管），14：30下管完毕，对其进行打压，压力为1.6MPa，稳压20min，无泄漏现象，15:00采用膨润土、细沙与原浆混合比例为1:3:3作回填材料回填，

16:00回填完毕，但在回填的过程中，因为膨胀土膨胀、粘稠，回填材料填的不是很充足。

2）B孔

B孔钻孔工作开始于2010年10月12日7:00,18:10停止钻孔，钻孔深度为93.5m，由于操作人员的疏忽，在从钻孔中提出钻杆的过程中将11根钻杆掉到所打的钻孔中（每根钻杆2.7m），经过和设计单位协商，将钻孔B的位置定于原位置正西5m处。钻孔日期为2010年10月13日～2010年10月14日，钻孔直径为300mm，孔深92.8m。下表为B孔的钻孔记录。

表2 B孔的钻孔记录表

时间地层厚度（m）岩土特性描述地层厚度(m) 10:50～12:30 0～28 黄土层28

12:30～13:20 28～33 夹杂大颗粒沙子的硬土33

13:20～15:40 33～48 一层软一层硬的泥沙层48

15:40～22:50 48～71 泥土层71

18:00～19:30 71～82 泥沙层82

5:30～7:10 82～92.8 卵石层和泥沙层92.8

垂直地埋管换热器插入钻孔前，做第一次水压试验，2010年10月12日9:20开始打压，压力为1.6MPa，稳压5小时，无泄漏现象。2010年10月14日7:30开始洗井，8:30洗井结束，8:40开始下管，9:20下管完毕，对其进行打压，压力为1.6MPa，稳压25min，无泄漏现象，9:45开始回填，采用原浆与细砂混合物回填材料回填，10:50回填完毕。

三、测试目的与设备

通过本次测试，获得埋管区域内土壤综合初始地温、埋管与岩土体的实际换热能力，为地源热泵系统的设计提供依据。

地源热泵模拟工况条件的设备由恒温加热水箱（变频控制）、风冷制冷机组（变频控制，电子膨胀阀）、水泵、流量调节阀、流量计、温度传感器、压力传感器、温度采集仪及监测、记录仪表组成，可用来模拟夏季排热工况和冬季取热工况。系统运行稳定：地埋管内流量、供水温度依据设计要求可手工调节设定，