客运专线7站 地源热泵测试井热物性实验方案改

1、 石济铁路客运专线7站地源热泵测试井热物性方案石济客运专线7站地源热泵测试井热物性研究实验测试方案山东亚特尔集团股份有限公司二一四年四月30目 录第一部分 热物性测试费1第二部分 技术方案2一、测试钻孔及热物性测试方案2（一）现场测量岩土导热系数的必要性、原理及方法2（二）测试方案设计4（三）测试条件5（四）热物性测试施工组织设计5（四）地源热泵工程岩土层热物性测试报告格式6二、测试装置、软件简介10（一）yttrt型岩土热物性参数测试仪10（二）岩土热物性及地埋管换热特性测试分析软件-geotest10（三）软件简介11（四）软件特点11（五）资格证书13（六）荣誉证书15三、产品设计、制造

2、、测试、验收的主要标准18四、投标企业简介、资格证书、质量体系文件等证明文件20（一）企业简介20（二）资格证书22五、近三年同类工程项目业绩28第一部分 热物性测试费石济客运专线各站房地源热泵工程测试费用表序号项目规格单位数量单价(元)合计(元)备注1钻孔150mm*105mm1470共计14口 2垂直管材de32m1470双u型管3u型弯头de32个14双u弯头 4现场测试费次1412000.00168000.005管理费、措施费及其他项6小计项7税金项3.5%9总计10总计（大写）特别说明：l 用水、用电需由甲方协调解决；l 测试孔作为正式工程的前期准备工作，虽然工程量小，但是前期设备的

3、准备、运输、装卸、施工人员的调配其它工作的准备等都需要精心的实施，且测试孔作为实验，钻孔风险大，所以钻孔费用较正式施工高；l 测试孔位置由甲方配合确定，应尽量考虑测试孔能够应用在后期设计的地源热泵系统中。第二部分 技术方案一、测试钻孔及热物性测试方案（一）现场测量岩土导热系数的必要性、原理及方法1.前言深层地下岩土导热系数是设计地源热泵系统地热换热器的重要参数。通常用现场测量结合参数估计法来确定深层岩土导热系数。已有模型在确定钻孔内热阻时，一般都需要较为详细确定钻孔内埋管的布置与几何尺寸、导热系数以及回填材料的导热系数等。鉴于测量的困难和钻孔内埋管埋设的不确定性，这些参数的误差均较大，从而影响

4、最终物性结果的可靠性。2.测试必要性测试孔能够提供设计和安装竖直地埋管地热换热器系统所需要的岩土层热物性及其构造的基础数据。通过测试孔采集不同深度的土石样品，对其进行热物性测试与分析，为地埋管设计提供基础数据。钻探测试孔，探明施工现场岩土层的构造，为合理选用钻孔设备，确定钻孔费用和钻孔时间提供第一手资料。同时可根据测试孔的钻探结果，对地埋管深度和单、双u型埋管的选择提出建议。通过测试孔，我们可以清楚的知道单位孔深换热量，此换热量是地热换热器设计中最重要的数据，它是确定地热换热器容量、确定热泵参数、选择循环泵流量与扬程、计算地埋管数量与尺寸等的依据。图2. 简化的钻孔横断面示意图3.测试原理图1

5、.地热换热器结构示意图（左为立面图，右为横断面图）地热换热器（一个回路）的结构如图1。为简化分析，引进如下假设：1）钻孔周围岩土是均匀（设计所需是平均参数）；2）埋管与周围岩土的换热可认为是钻孔中心的一根线热源与周围岩土进行换热，沿长度方向传热量忽略不计（孔径较小，一般约150mm，钻孔深度100m）；3）埋管与周围岩土的换热强度维持不变（可以通过控制加热功率完成）。简化后的物理模型如图2所示。根据上述假设，由地热换热器与其周围岩土换热的换热方程可确定管内流体平均温度与深层土壤的初始温度（也是假设的无穷远处的土壤温度）之间的关系为：其中：，为指数积分函数。db钻孔直径，m；cs岩土的比热，ws

6、/kgk；ks周围岩土的导热系数，w/m；ql单位长度线热源热流强度，w/m；ro单位长度钻孔内的总热阻，m/w；tf：埋管内流体平均温度，；tff：无穷远处土壤温度，；s岩土的密度，kg/m3；时间，s。利用传热反问题求解，结合最优化方法同时确定ro和ks，求解时估算scs一近似值（譬如200000 ws/m3k）。由于求解对其不敏感，无须迭代修改估算值的偏差，这样该问题就变为ro和ks双参数估计问题。图3. 测量仪内部结构简图4.测量装置和测量方法测量装置内部主要结构如图3，现场测量装置与地热换热器一个回路联接示意图见图4。测量仪器主要部件由加热器、循环水泵、温度测量装置、流量测量装置、信

7、号变送装置、微机控制与处理装置等构成。测量仪中的管路与地热换热器地下回路相接，循环水泵驱动流体在回路中循环流动，流体经过加热器加热后流经地下回路与地下岩土进行换热。测得的出、入口流体温度、流体流量、加热功率等经信号变送传至电脑。在已钻好的钻孔中埋设埋管并按设计要求回填（按照将要设计的地热换热器要求埋设，该钻孔中的埋管将来可以作为地热换热器的一个支路使用），回路充满水循环流动，自某一时刻起对水加热一定时间（数十小时）。测量回路中水的温度及其所对应的时间，根据已知的数据反推钻孔周围岩土的导热系数ks和钻孔内热阻ro。将通过传热模型得到的流体的平均温度与实际测量的结果进行对比，通过调整传热模型中周围

8、岩土的导热系数和钻孔内热阻，当计算得到的结果与实测的结果误差最小时，对应的导热系数数值即是所求的结果。图4. 测量仪安装示意图备注l 现场测试应具备的条件（1）稳定的220v电源，功率约为3000w。（2）可利用的自来水。（3）现场测试简易棚（挡风遮雨）。（4）昼夜的保安措施等。（二）测试方案设计1、工程概况石济铁路客运专线沿线7个站房（藁城南站、辛集南站、景州站、平原东站、禹城东站、齐河站、衡水北站）地源热泵系统测试井，每站2口井，共计14口，井径150mm，井深105m。2、设计方案根据本工程的要求，设计热物性测试孔14个，竖直埋管采用双u32型埋管形式，钻孔深度105m，孔径150mm，

9、回填材料采用原浆+膨润土+细沙的混合浆。（三）测试条件钻孔完成后应立即插入埋管，埋管中充满水，并反复充水去除埋管中的杂质。钻孔回填充实，静止两天以上时间以消除钻孔造成的地下温度场扰动。测试前，钻孔不得有任何其它热扰动。测试前保证管子内部水与土壤换热充分，基本无温差。保证测试初始温度的准确性。地源热泵系统工程技术规范要求管内充满水下管后与土壤换热23天后开始进行测试。（四）热物性测试施工组织设计1.热物性测试前准备工作(1) 待测u型埋管安装完毕，且u型埋管地上部分已形成de32供回水管路。(2) 水、电供应正常。尤其是供电电压应为220v，且保持稳定。电压较大的波动（超过正负10），将对测试结

10、果产生影响。u型管的充水应干净无污物。(3) 测试前应对u型管进行冲洗，直到管内安装泥渣冲洗干净为止。(4) 搭建测试棚与测试架。测试棚净高度2.0m左右，3m3m见方。作用遮挡风雨。测试横架（杆）1.8m左右，悬吊补水装置。承重5kg左右。如现场没有条件可采取临时遮盖的方式。2.热物性测试施工组织设计(1) 连接安装测试仪。将埋设好的u型管的两个支管与热物性测试仪的两个进出口连接成一个循环系统。(2) 将露出地面的管段进行保温。(3) 系统充水，并排出管内气体。(4) 接通水泵电源，并启动。(5) 接通加热电源，并观测输出结果。无误后，调整计时，进入正常测试。3.施工投入设备及工期本项目总计

11、14个热物性测试孔，分7个站点。每个站点我公司投入适于土壤地况的钻机一台，钻机进场施工准备1天，钻孔施工时间为1天，晾孔2天，现场测试时间4天，所有站点测试完成后采集所有数据进行模拟计算时间4天。7个站点总测试时间为36天。测试进度表如下： 石济铁路客运专线7站地源热泵测试井热物性方案 石济铁路客运专线7站地源热泵测试井热物性方案（四）地源热泵工程岩土层热物性测试报告格式待到测试完成以后，我公司根据甲方要求，形成正式测试报告，测试报告格式如下：岩土热物性参数测试仪及分析系统检测（试验）报告1工程概况该工程位于 ，我公司对地埋管钻孔区域进行了深层岩土热物性测试。 2测试结果(1) 钻孔基本参数项

12、目测试孔项目测试孔钻孔深度（m）105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钻孔回填材料原浆+膨润土+细沙的混合浆地质结构(2) 测试设备本工程采用山东亚特尔集团股份有限公司自主研制开发的型号为yttrt型岩土热物性测试仪。(3) 测试结果 项目编号初始温度（ ）导热系数 （w/m）容积比热容（106j/m）1234双u测试孔循环水平均温度测试结果与计算结果对比3、岩土柱状图 4结果分析包括推荐单位管长换热量等设计参考建议等。山东亚特尔集团股份有限公司 2014年 4 月 日测试： 计算： 审核：二、测试装置、软件简介（一）yttrt型岩土热

13、物性参数测试仪（二）岩土热物性及地埋管换热特性测试分析软件-geotest（三）软件简介地下岩土导热系数是设计地源热泵系统地热换热器的重要参数，地源热泵工程热物性分析系统-geotest是一套对地下岩土导热系数进行测试和分析的软件系统。该系统由项目管理、地质资料管理、地温测试数据接收、岩土热物性分析等子系统构成。其中，项目管理用来进行地热系统测试地点的相关信息管理；地质资料管理用来进行施工钻孔及相关地质机水文地质资料的输入、编辑、成图（地质柱状图）和输出等；地温测试数据接收是用过rs232串口接收现场采集的地温测试数据；岩土热物性分析是利用已知和施工的钻孔、使用材料等资料，采用技术规范要求的方

14、法和算法，进行岩土热物性参数分析，为下一步施工设计提供可靠依据。该系统界面友好、功能丰富、显示美观、交互性强、解释精度高，具有独立的图库及其制作工具，多种格式的输出也为用户提供了方便，是一套体系完整的软件系统。软件包括两个可执行主程序及若干动态连接库、多个系统库、系统辅助参数文件和其它辅助文件构成。该软件系统由于采用了优化的内存管理技术，对cpu、内存没有太高要求，只要能够运行windows 98、windows nt、windows 2000或windows xp的计算机都能运行。（四）软件特点该软件系统具有以下特点：1.界面友好。采用了主程序窗口与辅助程序窗口相结合的整体界面，并且每一个窗

15、口的功能和内容既相互独立又相互关联，大大提高了操作的方便性和快捷程度。2.显示美观。该软件系统采用了office 2003界面方式、丰富的彩色岩性符号和色彩鲜明的曲线调配方式相结合的显示方法，使得分析曲线与实测曲线显示美观、精确。多种色彩的可自定义组合和选择更让用户达到理想的显示效果。3.执行代码质量高。该软件系统采用visual c+ 6.0编写，编译连接的可执行文件比如basic或其它开发环境编译连接的程序速度快、稳定性好。另外，该软件系统采用了独特而高效的岩性符号填充算法和技术，使得该软件运行速度快、图形显示、更新速度快。4.可扩展性强。该软件系统由于采用了彻底的面向对象的编程方法，使得

16、该软件具有了良好的可扩展性。如果需要增加处理和解释的文件格式，只需要增加很少的读写文件的代码即可，而程序的主体保持不变。5.适应性好。该软件系统由于采用了优化的内存管理技术，使得执行程序所占的空间小，因此占用的内存开销也很小。几乎可以在任何能够运行windows 98、windows nt、windows 2000或windows xp的计算机上运行。6.功能丰富。该软件系统把工程信息管理、地质资料管理、实测数据接收、热物性分析结合起来，丰富了热物性分析系统的功能，更为下一步地源热泵工程的设计提供了技术支持和依据。（五）资格证书1、测试仪专利证书2、分析软件计算机软件著作权（六）荣誉证书1、山

17、东省科学技术奖2、山东省首台（套）证明文件三、产品设计、制造、测试、验收的主要标准参考标准：地源热泵系统工程技术规范（2009版）gb50366-2005其中附录c 岩土热响应试验 相关条款附录c 岩土热响应试验c.1一般规定c.1.1 在岩土热响应试验之前，应对测试地点进行实地的勘察，根据地质条件的复杂程度，确定测试孔的数量和测试方案。地埋管地源热泵系统的应用建筑面积大于等于10000 m2时，测试孔的数量不应少于2个。对2个及以上测试孔的测试，其测试结果应取算术平均值。c.1.2 在岩土热响应试验之前应通过钻孔勘察，绘制项目场区钻孔地质综合柱状图。c.1.3 岩土热响应试验应包括下列内容：

18、1 岩土初始平均温度；2 地埋管换热器的循环水进出口温度、流量以及试验过程中向地埋管换热器施加的加热功率。c.1.4 岩土热响应试验报告应包括下列内容：1项目概况；2测试方案； 3参考标准；4测试过程中参数的连续记录，应包括：循环水流量、加热功率、地埋管换热器的进出口水温；5项目所在地岩土柱状图；6岩土热物性参数；7测试条件下，钻孔单位延米换热量参考值。c.1.5 测试现场应提供稳定的电源，具备可靠的测试条件。c.1.6 在对测试设备进行外部连接时，应遵循先接水后接电的原则；c.1.7 测试孔的施工应由具有相应资质的专业队伍承担。c.1.8 连接应减少弯头、变径，连接管外露部分应保温，保温层厚

19、度不应小于10mm。c.1.9 岩土热响应的测试过程应遵守国家和地方有关安全、劳动保护、防火、环境保护等方面的规定。c.2测试仪表c.2.1 在输入电压稳定的情况下，加热功率的测量误差不应大于1%。c.2.2 流量的测量误差不应大于1%。c.2.3 温度的测量误差不应大于0.2。c.3岩土热响应试验方法c.3.1 岩土热响应试验的测试过程，应遵循下列步骤：1 制作测试孔；2 平整测试孔周边场地，提供水电接驳点；3 测试岩土初始温度； 4 测试仪器与测试孔的管道连接；5 水电等外部设备连接完毕后，应对测试设备本身以及外部设备的连接再次进行检查；6 启动电加热、水泵等试验设备，待设备运转稳定后开始

20、读取记录试验数据；7 岩土热响应试验过程中，应做好对试验设备的保护工作；8 提取试验数据，分析计算得出岩土综合热物性参数；9 测试试验完成后，对测试孔应做好防护工作。c.3.2 测试孔的深度应与实际的用孔相一致。c.3.3 岩土热响应试验应在测试孔完成并放置至少48h以后进行。c.3.4 岩土初始平均温度的测试应采用布置温度传感器的方法。测点的布置宜在地埋管换热器埋设深度范围内，且间隔不宜大于10米；以各测点实测温度的算术平均值做为岩土初始平均温度。c.3.5 岩土热响应试验测试过程应符合下列要求：1 岩土热响应试验应连续不间断，持续时间不宜少于48h；2 试验期间，加热功率应保持恒定；3 地

21、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5以上且维持时间不应少于12h。c.3.6 地埋管换热器内流速不应低于0.2m/s。c.3.7 试验数据读取和记录的时间间隔不应大于10分钟。四、投标企业简介、资格证书、质量体系文件等证明文件（一）企业简介1、公司简介山东亚特尔集团股份有限公司隶属山东省煤田地质局，集团公司注册资金5000万元人民币，现有员工300多人，拥有多名高级钻探工程师，依托地质系统具有先进的地质施工设备和强大的施工能力。企业坚持走科技之路，注重增强技术实力，拥有各类与现代化施工相配套的先进设备，配套了先进的施工生产设备，钻探设备包括美国进口阿特拉斯th-10型硬岩

22、钻机12台、英格索兰空压机12台等，自主研发履带式硬岩钻机6台，采购4台，共22台硬岩钻机，普通岩石的钻进速度最高能达25米/小时，同时还拥有针对土层的履带式三角钻机50余台，可承担包括超硬岩层在内的各种不同地质构造中的钻孔作业。依托先进的施工设备，近年来成功完成了国内多项较复杂的地源空调系统工程，具有了大型地源热泵空调工程地埋管换热器的施工安装经验。集团致力于各种能源的开发及利用，秉承开拓创新、服务社会的宗旨，以质量第一、信誉至上为准则，成功地开发了地源热泵空调、地质勘察钻探、岩土工程施工、机械制造加工四大产业。亚特尔在国内地源热泵空调技术领域始终保持着领先的地位，是最早在中国将地源热泵空调

23、技术应用于实际工程的企业。公司的主要业务是地埋管地源热泵空调系统的开发和应用，为各种类型建筑物的地源热泵空调工程提供专家级的工程咨询、设计和施工方案，并以高水平的施工质量保证系统的高效运行。“关注民生、关注健康”。亚特尔愿与社会各界朋友共同努力，为中国的建筑节能和环境保护做出应有的贡献，为大众创造健康。舒适的人居环境，为中国发展循环经济、人民和谐的居住环境而努力工作，以更好的服务回报社会。2、研发团队亚特尔坚持以科技为先导，以创新促发展的方针，加大对创新项目的投入，公司的管理团队中拥有技术专家，管理专家和财务专家，具有丰富的企业管理经验。亚特尔同时依托山东建筑大学、山东科技大学、青岛理工大学、

24、河北工程大学等高校为技术研发基地。 3、公司资质山东亚特尔集团拥有机电安装专业承包壹级资质及地质勘查丙级资质，在行业内属于领先水平，并且拥有自主研发的热物性测试仪和岩土热物性换热特性测试分析软件。4、施工力量企业坚持走科技之路，注重增强技术实力，拥有各类与现代化施工相配套的先进设备，配套了先进的施工生产设备，钻探设备包括阿特拉斯th-10型钻机、英格索兰空压机等，可承担包括超硬岩层在内的各种不同地质构造中的钻孔作业。依托先进的施工设备，近年来成功完成了国内多项较复杂的地源空调系统工程，具有了大型地源热泵空调工程的地埋管换热器的施工安装经验。 英格索兰xht900wcat型空压机 阿特拉斯th-10型硬岩钻机（二）资格证书企业法人营业执照机电安装资质证书地质勘查资质 安全生产许可证五、近三年同类工程项目业绩序号工程名称测试时间测试孔数量（个）埋管形式埋管外径（mm）1湖州规划院综合楼2010.12双u322青岛胶南港口工程2010.9.4-9.82双u253辽宁哈大铁路铁岭西站工程2010.9.5-9.81双u324潍坊凤凰太阳城项目2010.61双u325延吉国税局项目2010.73双u326济宁方圆小区项目2010.112双u327日照五莲实验学校地源热泵工程2011.3.2-3.51双u258山东师范大学新校区图书馆地源热泵