×××××××××公司地埋管地源热泵系统岩土热响应试验及评价报告 2解读

×××××××公司地埋管地源热泵岩土热响应试验及评价报告

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××××年×月××日

目录

1.工程概况 (3)

2.试验测试目的 (3)

3.场地气象条件、测试孔及地层条件简介 (4)

4.现场使用的岩土热物性测试仪器及测试方法简介 (5)

4.1岩土热物性测试仪简介 (5)

4.2测试过程简介 (7)

4.3测试理论 (8)

的测定 (10)

5.土壤的初始平均温度T

6．岩土比热容计算 (11)

7.测试孔测试结果分析 (11)

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 (11)

7.2 载热流体温度与加热时间的关系曲线 (13)

7.3测试孔土壤平均热传导系数的确定 (13)

7.4测试孔钻孔热阻的计算 (14)

8.场地浅层地热能换热量预测 (15)

9.结论和建议 (17)

10.勘察资质证书和仪器校正证书 (18)

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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。

2. 试验测试目的

（1）通过试成孔和埋管，获得施工场地的地层分布知识，寻求合适的施工方法。

（2）通过现场测试及室内分析，提供满足设计施工所需的场地岩土热物性参数，确定岩土层换热能力，预测浅层地热能换热量。

（3）根据工程场区初始地温测试结果，综合考虑场区地形地貌、地层结构、地质构造等因素，给出建议地层平均初始温度。

（4）根据工程场区勘查测试成果，评价场区浅层地温资源状况。

（5）指出施工中和系统运行后应注意的事项。

3. 场地气象条件、测试孔及地层条件简介

山西省××市属暖温带大陆性半干旱半湿润气候，多年平均气温为10.7℃，多年平均降水量为493.9mm，多年平均蒸发量为1808.9mm，多年平均风速为2.8m/s，主导风向为北及西北风，最大风速达17m/s，标准冻土深度为0.74m。

拟建场区地貌属山前冲洪积倾斜平原区。自然地形北高南低，最大高差7.57m，现场地已平整。根据热响应试验孔钻探揭露，场地地层情况见图1。

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图1.试验孔钻孔柱状图

4. 现场使用的岩土热物性测试仪器及测试方法简介

4.1岩土热物性测试仪简介

采用×××××××××（勘测单位）型地埋管岩土热响应测试仪，其原理图见图2。测试仪由以下部分组成：膨胀补水排气水箱、循环水泵、流量控制阀4、流量传感器、电加热器、进孔温度传感器、三通接头、回水温度传感器、阀门组、供电及数据采集系统等。该仪器主要有如下特点：1）采用三相四线制供电方式

当采用单相220V供电时，如果加热功率太大，电缆中的电流就会很大，会造成工地供电线路中的负荷不平衡，容易造成跳闸现象，既影响测试工作的连续性，又影响其它设备的正常工作。而工地上一般有三相电源，采用三相电源时，同样的加热功率，每相电流值只有单相供电的1/3。

2）采用Y型连接的电阻丝加热方式

用特制的三相电阻丝加热器加热，三相电阻丝连接成Y型，当线电压为220V时，每一相两端施加的电压仍为220V。

3）加热功率可调

当三相电源线电压为380V时，加热器三档加热功率分别为3kW、6kW和9 kW，通过空气开关可自由调节。

当昼夜电压变化幅度＞10%时，通过可控硅固态调压器可实现恒功率加热。

4）采用自吸离心泵供水

采用单相电动机驱动的自吸式离心泵供水。离心泵的额定流量和扬程分别为3m3/h和40m，通过阀门调节能保证150m孔深范围内的HDPE De25、De32的单U和双U形管排气和测量对流量的要求。

5）流量可调

根据不同的埋管直径、方式和深度，测试时，调节阀门4的开闭程度可将流量调节到所要求的流量值。

6）流量采用精度等级为0.5级、带变送器的电磁流量计测量。

7）给水与回水温度采用高精度DS18B20数字温度传感器测量。

8）加热功率采用精度等级为0.5级的三相有功功率传感器测量。

9）水泵功率采用精度等级为0.5级的单相有功功率传感器测量。

10）测量数据可实时显示并可实时记录在U盘中。

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图2. GP-3岩土热物性测试仪工作原理图

试验前对温度传感器进行矫正，以0～50℃的精密水银温度计为基准，误差小于±0.1℃。试验前和试验后，对流量传感器采用体积法进行校正。设置不同的扬程值，并固定该值，将按泵送的水的体积除以泵送时间所得流量与仪器采集流量进行对比，流量计的误差小于1%。

4.2测试过程简介

试验孔静置时间：当采用原浆+膨润土+砂完成测试孔回填后，应放置至少48h以上，再进行岩土热响应试验，其目的有两点：一是使回填料在钻孔内充分地沉淀密实，二是使钻孔内温度逐渐恢复至与周围岩土初始温度一致；当采用水泥作为回填材料时，由于水泥在水化过程中会出现缓慢放热，测试孔应放置足够长的时间（宜为十天），以保证测试孔内温度恢复至与周围岩土初始温度一致。本工程为钻孔原浆+砂回填，故完成钻孔下管和钻孔回填后48小时即可开始测试。本工程实际钻孔静置时间为4天。

管路连接：若为单U形管，直接将U型管的两个接头接入测试仪的进水接口和出水接口。若为双U形管，则通过三通接头，将两根埋入钻孔之中的U形管并联接入测试仪的进水接口和回水接口之间。

排气：关闭阀门1和阀门4，打开阀门2和阀门3，以最大的泵量排出仪器内部管道和U形管中的空气和杂质。

地层平均初始温度测量：在不打开电加热器的情况下，关闭阀门3和阀门4，打开阀门1和阀门2，水不通过水箱，在管路中闭式循环半个小时以上，进孔温度传感器和回水温度传感器测出的温度平均值，即为埋管深度范围内地层原始温度平均值。

正常测试：打开阀门1和2，关闭球阀3，调节阀门4将循环于U形管中的循环水流量调节到需要值，对于De32单U型管，循环水流量控制在