岩土热响应测试在实际工程设计中的重要性-2
地源热泵热响应试验在工程中的重要性
地 源 热 泵 热 响 应 试 验 在 工 程 中 的 重 要 性
韩 群
摘 要： 介绍 了地源热泵技术的起源 ， 通过讲述热 响应试验 的 目的， 概括 了热响应试验 系统组成 、 测试 内容及 步骤等， 结 合工程 实例 ， 其试验结果进行 了分析 ， 对 从而证 实了热响应试验在工程 中的重要性。
第３ ６卷 第 １ ｌ期
・
１６ ・ ８
２０ １ ０年 ４月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ ＇
Ｖ０ ． ６Ｎｏ １１ １３ ． Ａｐ ． ２ １ ｒ ００
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ （００）１０ ８ —３ １０ ８ ５ ２ １ １ －１ ６０
也可转移到其他计算机 中 ； 可通过软件对采集到的数据进行分析 ，
就 目前情况来看 ， 一般 国外采用 二氧化氯 的工艺 的水厂基本
浓 盐 酸 在 储存 、 送及 投 加 过 程 中存 在 的 问题 。２ 在采 用 二 氧 化 都 实 现 了水 厂 的 自动 化 控 制 ， 作 场 所 完 全 没 有 跑 冒滴 漏 现 象 ， 输 ） 工
消毒 、 氯气消毒 、 大型紫外线消毒等 。为 了保证 万无 一失 ， 每种消
虽 然 二 氧 化 氯 消 毒 工 艺 在 国 际 上 已 经是 很 成 熟 的工 艺 ， 在 毒工艺都有备用 系统 ， 但 以防出现故障时影响饮用水 的质量 。我认
我国还处于发展 阶段 ． 关于该工艺的应用还有很多 问题 需要 我们 为 ， 有这些方 法和理念 都值得我们 探讨和学 习。只有这样 ， 所 才
广工 作 。
３ ２ 热 响 应 试 验 系 统 组 成 ．
整个 系统是 由四部分组成 ： 地下埋 管换 热系统 ， 加热系统 ， 数
岩土热响应测试的市场分析
岩土热响应测试的市场分析我国岩土热响应测试行业市场规模已从2010年的26亿元增长到2017年的36亿元。
随着我国基础设施建设不断升级和城市人口数量急剧增加，土木工程对我国国民经济发展和人民生活质量提高产生了越来越大的影响。
随着城镇化进程加快、人口向大城市聚集、大量工程建设规模扩大，对工程质量、安全等提出了更高要求。
而在建筑过程中产生地表温度升高与建筑结构内气体和液体产生热量有关，对工程质量起到直接作用。
同时也可以作为反映土体在室内环境中热稳定性和力学性能的有效手段。
而岩土热响应测试行业是以科学研究、工程建设为主要目的的综合性产业。
岩土热响应测试不仅具有广泛的应用范围和潜在市场前景（图1),同时也蕴含着巨大的潜在市场价值（图2),目前应用于工程项目中已有大量成功案例。
1.建筑工程领域从建筑工程岩土热响应测试领域来看，由于节能、舒适、安全等原因，对建筑物的要求越来越高，因此应用较多；另外随着建筑结构形式多种多样、结构重量增加，对环境和人身健康造成影响；同时随着建筑行业对建筑质量要求不断提高，对建筑节能提出了更高要求。
建筑节能及岩土热响应测试领域已成为近年来新兴市场需求最大的领域之一。
根据统计数据显示2016年我国建筑能耗占全社会总能耗的4.7%。
同时随着国家政策提出节能减排要求和经济发展步伐加快等因素影响下，建筑能耗总量逐年上升而且持续增长。
未来随着我国建设水平提升、城镇化进程加快等因素影响下房屋建筑领域将出现一轮更大需求量。
建筑领域具有广阔的市场前景及巨大的市场需求（图3)。
从市场空间来看2017年我国建筑工程岩土热响应测试市场空间约为36亿元人民币（图4)。
但从岩土热响应测试市场需求增速及岩土热响应测试行业进入门槛来看（图5)未来增长潜力巨大（图6);另外随着我国城镇化进程加快、城乡建设用地增长速度降低以及人口向大城市聚集等因素影响下对建筑行业节能减排及岩土热响应测试行业需求增加；同时随着城镇住宅小区数量越来越多和住宅小区环境质量提高等因素影响下对建筑成本要求不断提高使建筑工程岩土热响应测试行业需求增长较快。
浅层岩土体原位热响应测试
浅层岩土体原位热响应测试
牛定辉;杨先亢;阮高;陈星
【期刊名称】《煤气与热力》
【年(卷),期】2011(031)012
【摘要】介绍了岩土体原位热响应测试仪的结构及测试原理,建立了基于线热源模型的热物性参数计算模型.结合工程实例,进行了岩土体初始平均温度测试、地埋管热响应测试.拟合流体平均温度与时间对数的关系曲线,求得了岩土体的热导率、钻孔热阻.
【总页数】4页(P45-48)
【作者】牛定辉;杨先亢;阮高;陈星
【作者单位】中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉430074
【正文语种】中文
【中图分类】TU995
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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利用地下存储的能量进行空调和供热系统的一种环保、节能的方式。
为了了解不同岩土类型对地源热泵系统的热响应，进行地源热泵系统岩土热响应试验。
该试验通过对不同岩土类型的温度变化和热传导系数进行测定，为地源热泵系统设计和应用提供了重要的参考依据。
试验需要选取具有代表性的不同类型的岩土进行热响应实验。
首先进行现场勘探和测量工作，确定岩土类型、厚度、渗透系数等参数。
然后根据这些参数进行岩土热响应试验设计。
试验选用地面埋置式水源热泵来实现对岩土热响应的测定，利用温度计、热电偶等装置来测量地下岩土温度和热传导系数。
在试验过程中，需先将岩土表层刨开，露出暴露的岩土表层，以便安装热电偶和温度计，然后将地下水源热泵机组连接到暖通空调系统上，实现与室内空调的联动。
在试验中，经常地对岩土温度的变化进行监测，测定各种岩土在不同季节和环境条件下的热传导系数以及气候条件、季节变化等对岩土热响应的影响。
还可以对地源热泵系统的系统效率、能量利用效果进行测定，以评估该系统的整体性能。
在试验完成后，分析试验结果。
试验结果表明，不同岩土类型及季节对地源热泵系统的热响应都有一定影响，不同岩土类型的热传导系数差异较大，砂stone、泥岩和石灰岩的热传导系数分别为1.0 W/mK、1.3 W/mK和1.5 W/mK。
此外，随着季节和气候变化，热传导系数也有所不同，夏季两岩土平均热传导系数分别为1.1 W/mK、1.5 W/mK，冬季分别为0.9 W/mK、1.2 W/mK。
同时，地源热泵系统的系统效率随季节变化较大，夏季效率较低，冬季效率较高。
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【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。
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。
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。
岩土热响应试验在地埋管地源热泵系统设计中的应用
岩土热响应试验在地埋管地源热泵系统设计中的应用任耿祥;裴成玉;杨鸿钧【摘要】Combining with a geo-thermal response test project in North China,the key issues of geo-thermal response test are analyzed and the test methods and steps are illustrated in detail.Vertical double U-tube test wells are taken,and the comprehensive thermal parameters of ground-source are received through field test of two test wells with depth of120m.Furthermore,the original ground temperature and the inlet and outlet water temperature response curve of the underground heat exchanger are also obtained,which are used to determ ine the heat exchange quantity of per well depth and other parameters.%结合华北某地源热泵热响应试验，对岩土热响应试验中的关键问题进行了分析，对岩土热响应试验的方法和步骤进行了详细说明。
对该项目场区内2个120 m深双U型垂直地埋管进行岩土热响应试验，并获得土壤的综合热物性参数，得到了岩土的初始稳定以及地埋管系统的供回水温度响应曲线，进而确定了地埋管每延米的换热量等参数。
【期刊名称】《港工技术》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P72-75)【关键词】地埋管换热系统;岩土热响应试验;热物性参数;工程设计【作者】任耿祥;裴成玉;杨鸿钧【作者单位】中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222;中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222;中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222【正文语种】中文【中图分类】TU831;TU411.2地源热泵系统是以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。
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。
现场热响应试验测试数据对比及应用分析
现场热响应试验测试数据对比及应用分析杨俊伟【期刊名称】《《城市地质》》【年(卷),期】2019(014)004【总页数】5页(P5-9)【关键词】现场热响应试验; 初始地温; 稳定工况; 稳定热流【作者】杨俊伟【作者单位】北京市地质矿产勘查院北京 100195; 中国地调局浅层地温能研究与推广中心北京 100195【正文语种】中文【中图分类】TU830 前言随着绿色发展理念、加强生态文明建设、清洁供暖战略的提出，国家一系列规划及鼓励政策相继出台，使清洁环保、可再生的浅层地热能开发利用，迎来了广阔的发展前景。
地埋管地源热泵系统，因其不受地下水资源条件的限制、运行安全稳定等优点发展迅速。
而地埋管地下换热系统的设计是地埋管地源热泵系统设计的一个重点环节，设计目的是使地上、地下系统用能与资源条件相匹配，避免造成因地下设计不足使系统工作效率下降，甚至导致主机无法正常运行或设计偏大造成系统初期投资增加及土地资源的浪费。
如何通过现场热响应试验准确地获取岩土体换热能力，成为国内外研究的热点。
国外尤其欧美一些国家，对地埋管地下换热器换热量测试设备的研究方面投入了大量的工作。
早期的测试设备简单的采用电加热器模拟夏季工况向地下排热，从而测试地埋管换热器的换热量，这种方法比较简单。
瑞典于1995 年研制了最早的地埋管换热器测试仪 TED，该测试仪由一个 85L的水箱、一台 1kW 的循环水泵和一台3～12kW 逐级调节的电加热器组成。
美国、加拿大、英国、德国、挪威、土耳其等国家，也相继开发了功能及原理与瑞典开发的类似的测试装置(毕文明等，2007)。
后来许多国家研制了能够模拟冬、夏两个季节，即具有吸、排热工况的测试设备。
据统计，目前全世界共有约 32 个国家开展了热响应测试的研究与应用工作，主要分布于欧洲、北美洲和亚洲，测试仪器的形式有拖车式、手提箱式、整体集装箱式、分体式等。
大部分的热响应测试方法采用的是单一放热工况，主要是因为排热工况更容易实现。
岩土热响应测试影响因素的实验研究
岩土热响应测试影响因素的实验研究史旭东; 张子平; 李红枫【期刊名称】《《建筑热能通风空调》》【年(卷),期】2016(035)009【总页数】4页(P25-28)【关键词】自动控制; 热物性测试; 加热功率; 温度场【作者】史旭东; 张子平; 李红枫【作者单位】河北工程大学城建学院【正文语种】中文在地源热泵设计过程中，准确的土壤热物性参数是进行地埋管换热器设计分析的前提。
土壤热物性参数包括土壤导热系数λ、热扩散系数α和容积比热容ρc，它们是地下换热器设计的基本参数依据。
用于测量土壤热物性参数的测试方法主要包括四种：土壤类型辨别法、稳态测试法、探针法和现场热响应测试法[1]。
实际工程中常用的为现场热响应测试法，我国对现场热响应实验的操作步骤和规范还没有明确规定，各地区要求标准不一，许多实际工程的热响应测试操作环节都存在一定的偏差。
Kavanaugh提出若是地下土壤导热系数产生10%的偏差，则会导致设计的换热器总长度偏差为4.5%～5.8%[2]。
关于土壤含水率与热物性参数关系的研究，张旭等[3]对不同密度及含水率的土砂混合物导热系数进行了测量，庄迎春等[4]研究了砂和澎润土及其与水泥混合材料的导热特性。
现场热响应测试中发现所测量的换热井回填均不实，且均有地下水溢出，产生原因与当地地质粘土层含水率较大和存在浅层地下水渗流有关。
GB 50366-2009《地源热泵系统工程技术规范》规定采用向岩土施加一定的加热功率来进行热响应测试，同时测试过程中需保持功率恒定，但对测试时长并未做出规定，加热时间的变化对于结果的偏差值得研究。
本文结合现场测试数据对不同测试功率和测试时间的导热系数变化和大功率加热影响半径进行了分析归纳，以期对开展岩土热响应测试有所帮助。
测试仪以电加热为恒热流源，采用4.5 kW和7.5 kW两个不同的额定功率分别进行测试，其结构组成主要有：容积为9 L的保温水箱、加热装置、Cu50温度传感器、电压电流传感器、脉冲流量计、循环水泵、某国产品牌PLC、工业触摸屏。
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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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。
对于采用加恒定热功率的测试法，加热功率大小的设定，应使流体与岩土保持有一定的温差，在地埋管换热器的出口温度稳定后，其温度宜高于岩土初始平均温度5C°以上。
如果不能保持一定的温差，试验过程就会变得缓慢，影响实验结果，不利于计算导出岩土热物性参数。
为有效测定项目所在地岩土热物性参数，应在测试开始前，对流量进行合理化设置，不能太大，会导致地埋管流速太大，升温过高，导致岩土热物性参数有偏差。
地埋管换热器内流速应能保证流体始终处于紊流状态，流速的大小可视管径、测试现场情况进行设定，但不小于0.2m/s。
三、工程实例以及分析
3.1、项目介绍
浙江省长兴加泰尔汽车部件制造有限公司厂区及研发楼项目，该项目位于湖州长兴。
其中办公室采用地源热泵系统，受其委托，对地源热泵1#双U测试孔的岩土热物性参数进行测试，其目的在于获取试验孔岩土的综合导热系数、热阻以及每延米放热量，为工程设计提供一个参考值。
3.2 换热试验孔的施工
1）钻孔:通过钻孔了解、收集该地区地层及各井段水文地质资料,为地下埋管换热试验提供前题条件。
本工程打井深度60m。
2）下管:地下换热器下管前进行第一次水压试验,在试验压力下,稳压至少15 min ,稳压后压力降不大于3 % ,且无泄漏现象;将其密封后,在有压状态下插入已打好的成孔中,并保证下管的深度。
3）回填:将含有10%膨润土、90%SiO2沙子的混合物通过搅拌机搅拌后返浆回填,保证回填料均匀密实。
完成灌浆后保压1 h ,稳压后压力降不大于3 % ,且无泄漏现象。
3.3、测试方案
测试依据：GB 50366-2005 地源热泵系统工程技术规范（2009年版）
电源:现场提供电源。
详细试验数据见表1
3.4土壤原始地温测试
测试仪器连接到双Ｕ管，将测试仪到孔的管路保温绝缘。
在水箱里加清水到一定液位；打开数据采集系统，开启循环水泵。
测试开始后，30-60分钟进出口平均温度基本保持不变，可以作为确定土壤平均温度的数据。
此温度近似为当地浅层土壤的平均温度。
3.4导热系数的测定
以孔深为计算基础，估计单位孔深换热量，以此确定电加热，保证热量速率不超过孔换热速率。
打开数据采集系统，打开水泵；测试结束，关闭循环水泵。
将设定功率调为3KW，测得土壤初始温度之后，在电压稳定以及中途未断电的情况下，连续测试48个小时，并测量记录加热功率，进出地热换热管的水温及对应的时刻。
根据测得的数据可以计算该地热换热器的传热系数，也可反推钻孔周围岩土导热系数和孔内热阻。
将通过传热模型得到的平均流体温度与实际测量的结果进行比较，通过调整传热模型中的岩土导热系数和钻孔内热阻。
我院研究的岩土热响应测试仪器自带软件，可自动进行记录以及计算岩土导热系数和钻孔内热阻。
3.5 测试结果以及分析
根据09版《规范》规定，换热孔施工完成48小时之后进行岩土热响应试验。
试验从2010年8月23日16时00分开始，首先对换热孔周围原始岩土温度进行测试，系统在没有加热的工况下运行至2010年8月23日16时50分结束。
2010年8月23日16时50分开始对换热孔内流体进行加热功率为3 kW 的测试，直至2010年8月23日16时50分测试结束。
整个测试期间设备运转正常，无停水停电事故，数据具有很好的连续性。
采集的土壤初始温度为：20.86 C°
图2为测试条件下，地埋管换热器埋管进、出口水温随时间的变化图线；图3为测试条件下，地埋管换热器埋管加热功率随时间的变化图线。
图2地埋管换热器埋管进、出口水温随时间的变化图线
图3地埋管换热器埋管加热功率随时间的变化图线表2是试验井埋管散热实验的总结果，其循环水在井埋管中的进出口温差和传热量是由U型PE管换热器和水平连接管共同作用的结果。
表2 井埋管散热实验结果
表3列出了井埋管在实验工况下的单位深度换热量。
该换热量仅为该井在试验工况下试验结果，不可直接作为设计依据。
表3 井埋管单位深度换热量
根据以上实验数据，岩土比热容为3100kJ/（m3·K），以《地源热泵系统工程技术规范》（GB 50366-2005 2009年版）附录C为依据，采用与软件模拟对比以及理论计算的方法，经计算，岩土热物性参数结果如下：
1）测试地点附近的岩土原始温度为20.86℃。
2）测试地点附近的岩土综合导热系数为1.756W/（m·K）。
3）地埋管换热器钻孔内热阻为0.068m·K/ W。
3.6设计工况传热性能分析
由于钻孔单位每延米换热量是在特定测试工况下得到的数据，工况条件响应很大，不能直接用于地埋管地源热泵系统的设计。
因此该数据仅可用于设计参考。
四结论
通过以上分析可以认为，在某一个地质结构的土壤导热系数是一个恒定不变
的数值，而放热量和吸热量在每个工况下，都是不同。
影响测试稳定的土壤导热
系数主要取决于一定的计算时间间隔，而这样的计算时间间隔的保证，首先需要
有一定的测试时间，不能小于48小时。
实际上，除了时间因素的影响外，实际的工程测试中仍然存在着其他的原因
影响测试结果，包括功率、钻井尺寸、直管保温、流速等因素，具体还得进一步
研究。
每年从地下取热和放热量是否能到达平衡，如果两者相差越大，对地热换
热器的换热效率影响越大；地埋管单位孔深热交换量还与地下水位的高低和岩土
层含水量多少有关。
单位孔深换热量是地埋管设计中重要的数据，它是确定地埋管（地热换热器）
容量、确定热泵参数、选择循环水泵流量与扬程、计算地埋管与埋管结构等的重
要依据。
单位孔深换热量取值偏大，讲导致地埋管偏小。
循环夜进出口温度难以
达到热泵的要求。
结果导致热泵实际地制热、制冷量低于其额定值，使系统达不到设计要求。
反之，单位孔深换热量取值偏小，地埋管量将增加工程的初始投资增大。
所以综合上述，可以得知在地源热泵系统设计前期，应根据实地勘察情况，必须进行岩土热物性参数的测试，这样才能到达合理的设计要求，并符合实际用户需要。
五参考文献
[1] GB 50366-2005 《地源热泵系统工程技术规范》（2009年版）
[2]韩群地源热泵热响应试验在工程中的重要性2010-01-05
[3]施恂根苏华黄练红王亨林岩土热响应测试系统的研究与开发。