土壤热物性试验方案(文选)

热物性测试施工方案

一、编制依据及原则

1.1 编制依据

（1）现场勘探调查资料。

（2）主要的验收规范、规程：

《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）

《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101-2004）

《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB50243-2002）

1.2 编制范围

编制对象为：地源热泵系统测试及地埋管系统施工，该系统主要用于项目提供冷热源。

二、工程概况：

拟采用地源热泵空调系统为建筑提供制冷采暖。由于土壤源热泵采用地下埋管换热器，使得土壤源热泵设计比空气源、水源热泵困难得多。土壤源热泵不确定设计因素较多，土壤源热泵地下埋管换热器的设计是此项技术的难点及应用基础，因此本项目对土壤进行热物性测试，为土壤源热泵地下埋管换热器的设计提供指导及技术支持。

施工前需要进行岩土体热物性测试，以便设计单位对地埋管系统实际释热量、吸收量进行校核和对系统进行适当调整，减低综合导热系数的不确定性。并在测试钻井过程中，了解地质分布情况，为以后施工机械及工期安排提供极具价值参考。

三、施工方案：

1.选点方案：

鉴于本项目占地面积较大，为使热物性测试数据更加精确，建议选取5个测试点。分别分布于项目东西南北四角和项目中心点。呈X 型排布。

2.钻孔方案：

2.1、地下埋管换热器的布置

确定打井数量及位置，初步设计埋管深度为80m，（如遇坚硬的无法克服的卵石和岩石，则修改打孔下管深度）孔间距为4.0--4.5m。地埋换热管选用优质PE管，采用双U埋管，地埋管换热器公称压力不低于1.6Mpa。采用并联同程敷设，主管路间的距离符合规范要求，距离不可以太近。竖管换热器安装时必须在双U管间做好支撑，防止井内发生管间短路。所有管路都按照规范做好水压试验，并做好管路的清洗。

2.2、地下埋管系统的施工

地下埋管是影响地源热泵换热效率的主要部分，其施工的工艺流程如下：

2.3地下埋管换热器的布置

根据甲方提供的设计图纸，确定打井数量及位置，井间距保证在4.0--4.5米。

2.4钻孔

施工前应了解埋管场地内已有的地下管线、地下构筑物的功能及其准确位置。

钻孔时保证钻杆的垂直以确保每个竖孔平行，防止窜孔。

2.5 管道连接

（1）本工程采用连接方式如下：

管道外径＜90，管道之间、管道与管件之间采用热熔承插连接。

管道外径＞90，管道之间、管道与管件之间采用热熔对接。

（2）管道系统安装除应符合国家相关技术规范的要求外，符合以下特别提示：

a．热熔承插连接应符合下列规定：

管材、管件连接面上的污物应用洁净棉布擦净。

加热工具加热完毕，待连接件迅速脱离加热工具，检查加热面熔化的均匀性和是否有损伤，用均匀外力将管插入承口内。

b.热熔对接应符合下列规定：

待接管道应伸出焊机夹具一定自由长度，使其在同一轴线上，错边不宜大于壁厚的10%。

管道连接面上的污物应使用洁净棉布擦净，并铣削连接面，使其与轴线垂直。连接面加热后要检查熔化的均匀性和是否有利操作，然后用均匀外力使连接完全接触，形成均匀一致的凸缘。管道连接后应及时检查接头外观质量。

2.6下管工艺

用机械钻杆带管下沉到底部

管道连接前和连接后管口部位应进行封闭保护，防止杂物进入管中。施工中不得损伤管材，表面不得有明显划痕。

2.7 水压试验、冲洗

水平管路试验压力为0.6Mpa，管路加压至试验压力30分钟期间如有压力下降可注水补压。检查管道接口，配件处有无渗漏现象。当有渗漏现象时应终止试压，并查明原因采取相应措施后重新组织试压。

管道试压应满足相关验收规范。

地埋管道系统应进行冲洗，冲洗用水应清洁，冲洗水的排放水与进水的浊度相一致为止。

2.8管道沟槽回填

管道敷设后进行回填，回填材料采用原浆。

管道敷设后经水压试验合格后再进行回填。回填时管道中充满水。回填时应先填实管底，再同时回填管道两侧，然后再回填至管顶0.5m 处，沟内有积水时，必须全部排尽后再行回填。

管顶0.5m内的回填土，不得含有碎石、砖块、垃圾等杂物，不得用冻土回填。

3 施工条件和环境

（1）施工基本条件：

施工现场作业场地平整，具备不低于30KW的动力电源和不低于8立方米/小时流量24小时不间断的水源并将水电源引至施工现场。测试孔位置可以根据施工现场实际情况适度调整。

测试系统简介

1测试仪原理

1.1理论依据

根据热量公式：

其中，热量，质量；得:

。 (1)

c：流体的比热系数。

t：测试时间。

式中，P即为测试仪所测得此地埋管的换热功率值。如果P值为正数，即为此地埋管的吸热功率，如果P值为负数，即为此地埋管的放热功率。

1.2测试方法

现场测试法主要是模拟地源热泵系统的运行工况，对实验井进行吸热和放热测试。并通过分析供回水温度、流量、瞬时热量等数据，计算现场地质条件下的综合热物性参数，为地源热泵系统的设计、优化和模拟提供依据。

放热实验是模拟夏天的空调运行工况。在夏天，地源热泵以地下土壤作为冷源，通过埋设的地埋管换热器向地下土壤层散发热量。测量地埋管在夏天的放热功率，就是根据空调运行所对应的冷凝温度，制成一定温度的热水，通过循环水泵使热水在埋设的PE管中以一定的速度流动。热水的温度高于地下土壤的温度，在PE管的流动过程中，向土壤里散发热量，温度降低。地埋管的放热实验就是根据

循环水在PE管地埋管中流动过程中向土壤中散发的热量，来确定该地埋管释放热量的能力。

吸热实验是模拟冬天的空调运行工况。在冬天，地源热泵以地下土壤作为热源，通过埋设的地埋管换热器从地下土壤层提取热量。测量地埋管在冬天的吸热功率，就是根据空调运行所对应的蒸发温度，制成一定温度的冷水，通过循环水泵使冷水在埋设的PE管中以一定的速度流动。冷水的温度低于地下土壤的温度，在PE管的流动过程中，从土壤里提取热量，温度升高。地埋管的吸热实验就是根据循环水在PE管地埋管中流动过程中从土壤中提取的热量，来确定该地埋管提取热量的能力。

2测试仪简介

2.1测试仪主要硬件结构

地埋管热物性试验仪，主要由变频空调机组、变频水泵、高精度热量表以及相应监测控制系统构成。测试仪主要硬件结构如图1所示。

图1 测试仪主要硬件结构图

为了确保实验结果的准确性，在实验前对温度传感器和流量传感器进行了标定和校正。

a、对温度传感器的校正

对实验台的所有PT1000温度传感器进行了校正实验，采用恒温水浴温度。以精确度0.051℃的精密水银温度计为基准，校正的温度区间为0～30℃，覆盖传热实验的整个温度区间。