关于地埋管换热器课件

概要国外热响应试验发展概况“恒热流法”与“恒温法”美国关于恒热流法的技术条件恒温法的特点及局限结语概要1 国外热响应试验发展概况

瑞典EklofC.,1996

美国AustinW.,1998.

瑞典GehlinS.,1998.

美国ShonderJ.A.andJ.V.Beck,ASHRAETransactions,1999.

美国SpitlerJ.D.,S.J.ReesandC.Yavuzturk,TheSource,1999

美国WitteH.,G.vanGelderandJ.Spitler,ASHRAETransactions,2002.

IGSHPA.

Closed-loop/geothermalheatpumpsystems,designandinstallationstandards,2007Edition,1B.3.1,2007

ASHRAE.2007ASHRAEhandbookonHVACapplications,2007 国外热响应试验发展概况

瑞典EklofC.,192

国内热响应试验概况 YuM.Z.,DiaoN.R.,SuD.C.andFangZ.H.,Apilotprojectoftheclosed-loopground-sourceheatpumpsysteminChina,ProceedingofIEA7thHeatPumpConference,356-364,Beijing,2002. 于明志，方肇洪.现场测试地下岩土平均热物性参数方法，热能动力工程，17（5）：489-492，2002. YuM.Z.,PengX.F.,FangZ.H.andLiX.D.,Amodelfordeterminingdeepgroundthermalpropertiesaccountingforwateradvection,inHeatTransferScienceandTechnology2004,Proceedingof6thInternationalSymposiumonHeatandMassTransfer,Beijing,665-669,2004. YuM.Z.,PengX.F.,LiX.D.,FangZ.H.,Asimplifiedmodelformeasuringthermalpropertiesofdeepgroundsoil,ExperimentalHeatTransfer,17(2):119-130,2004. 国内热响应试验概况3恒热流法热响应试验的技术要求“恒热流法”采用恒功率的电加热，记录进出口温度随时间的变化，因此仪器的结构和控制都比较简单，测试精度也比较容易保证。这种方法主要可用来确定岩土层的平均导热系数以及钻孔内的热阻，它并不直接提供所谓的“每米钻孔的换热量”的数据。得到了岩土体热物性数据后，可以根据一定的传热模型模拟地下岩土层以及回路中温度的短期、中期（1年）和长期（多年）的变化，并相应地采用适当的软件或按设计规范计算得到地埋管换热器的总长度。恒热流法热响应试验的技术要求4恒热流法热响应试验的技术要求

ASHRAE手册中的具体要求是：

热物性测试的时间应为36-48h。

加热功率应为每米钻孔50-80W，大致为实际U型管换热器高峰负荷值。

加热功率的标准差应该小于其平均值的1.5%，最大偏差应小于平均值的±10%；或由于加热功率的变化引起的平均温度值对于T（温度）--logt（时间）坐标上的一条直线的偏差应小于0.3K。

温度测量和记录仪器的精度应为±0.3K。

功率传输和记录仪器的综合精度应为读数的±2%。

U型管内的流速应适当，以保证U型管进出口温差为3.7-7K

数据采集的频率至少为10分钟一次。

恒热流法热响应试验的技术要求

ASHRAE5

对于低导热率（k<1.7W/mK）的岩土体，建议在完成埋管和回填5天以后再开始热物性测试；对于高导热率（k>1.7W/mK）的岩土体，则建议在完成埋管和回填3天以后开始热物性测试。

地下岩土体的初始温度在上述等待期以后测试，可以在注满水的管中在三处不同的深度直接插入测温元件测定并求平均值，或在循环泵刚启动后测定U型管的出口水温代表岩土体初始温度。

所有地面以上的管路应采用厚度不小于13mm的闭孔隔热材料或具有同等效果的措施进行保温。试验装置应设置在由不小于25mm玻璃纤维层隔热或具有同等隔热效果的密闭小室中。

如果需要对钻孔重新进行测试，则需要等U型管回路中的温度回复到与初始温度的差值不大于0.3K方可进行。如果已经进行了完整的48h测试，对于中等或高导热率的地层，这一过程通常需要10-12天，对于低导热率的地层，则需要14天。如果已经进行的测试时间较短，则等待的时间也可相应缩短。对于低导热率（k<1.7W/mK）的岩土体，建议在6

恒温法热响应试验

“恒温法”的热响应试验保持供水温度一定，记录出口水温的变化，再由测得的流量得到回路中的换热量。

采用的加热热源可以是电热元件，也可以是热泵。当采用热泵时，除“热工况”之外也可以进行“冷工况”的测试。由于要设法保持回路的进口温度保持不变，在热（冷）源部分必需有二次加热装置进行调节。

这种方法的主要目标是确定在“稳定”状态下每米钻孔的传热量，似乎还没有见到由此确定岩土体热物性的报道。 恒温法热响应试验

“恒温法”的热响应试验保持供7结语 地埋管换热器热响应试验对于勘察地下岩土体的导热特性、准确设计地源热泵系统是必要的。国际通行的做法，包括IGSHPA的标准和ASHRAE的手册规定的方法，目的是测定岩土体的平均热物性，为地热换热器的设计提供基础数据。为了得到可靠的数据，需要对“恒热流法”试验的条件进行规范。结语8“恒温法”热响应试验的方法是近来提出的新概念，其试验的主要目标是获得在冷、热工况下单钻孔换热器的传热能力。在对这种试验的技术要求进行必要的规范之后，这种试验的结果可以作为反映单钻孔地热换热器传热能力的一个指标。“恒温法”热响应试验的方法是近来提出的新概念，其试验9“每米钻孔的传热量”的概念对于大中型的地源热泵工程，这个概念只适合用作方案设计阶段最粗略的估算，而不应该作为设计的方法和依据。因为地埋管换热器的传热能力不仅取决于热响应试验所涉及的参数，而且与许多其他因素有关：冷热负荷的特点、全年冷热负荷的平衡、地埋管换热器中埋管的数量和布置形式、埋管的间距等，而热响应试验都不涉及这些因素。此外，对地埋管换热器生命周期中允许的循环液最高和最低温度也是影响其换热能力的重要因素，需要在设计中权衡各方面的因素决定。地埋管地源热泵系统的设计应该按照《规范》的要求，采用专业软件或按规定的设计计算方法进行。“每米钻孔的传热量”的概念10深层岩土热物性测试技术.岩土热物性测试仪深层岩土热物性测试技术.岩土热物性测试仪11精品课件！精品课件！12精品课件！精品课件！13ThankYou!

ThankYou!14概要国外热响应试验发展概况“恒热流法”与“恒温法”美国关于恒热流法的技术条件恒温法的特点及局限结语概要15 国外热响应试验发展概况

瑞典EklofC.,1996

美国AustinW.,1998.

瑞典GehlinS.,1998.

美国ShonderJ.A.andJ.V.Beck,ASHRAETransactions,1999.

美国SpitlerJ.D.,S.J.ReesandC.Yavuzturk,TheSource,1999

美国WitteH.,G.vanGelderandJ.Spitler,ASHRAETransactions,2002.

IGSHPA.

Closed-loop/geothermalheatpumpsystems,designandinstallationstandards,2007Edition,1B.3.1,2007

ASHRAE.2007ASHRAEhandbookonHVACapplications,2007 国外热响应试验发展概况

瑞典EklofC.,1916

国内热响应试验概况 YuM.Z.,DiaoN.R.,SuD.C.andFangZ.H.,Apilotprojectoftheclosed-loopground-sourceheatpumpsysteminChina,ProceedingofIEA7thHeatPumpConference,356-364,Beijing,2002. 于明志，方肇洪.现场测试地下岩土平均热物性参数方法，热能动力工程，17（5）：489-492，2002. YuM.Z.,PengX.F.,FangZ.H.andLiX.D.,Amodelfordeterminingdeepgroundthermalpropertiesaccountingforwateradvection,inHeatTransferScienceandTechnology2004,Proceedingof6thInternationalSymposiumonHeatandMassTransfer,Beijing,665-669,2004. YuM.Z.,PengX.F.,LiX.D.,FangZ.H.,Asimplifiedmodelformeasuringthermalpropertiesofdeepgroundsoil,ExperimentalHeatTransfer,17(2):119-130,2004. 国内热响应试验概况17恒热流法热响应试验的技术要求“恒热流法”采用恒功率的电加热，记录进出口温度随时间的变化，因此仪器的结构和控制都比较简单，测试精度也比较容易保证。这种方法主要可用来确定岩土层的平均导热系数以及钻孔内的热阻，它并不直接提供所谓的“每米钻孔的换热量”的数据。得到了岩土体热物性数据后，可以根据一定的传热模型模拟地下岩土层以及回路中温度的短期、中期（1年）和长期（多年）的变化，并相应地采用适当的软件或按设计规范计算得到地埋管换热器的总长度。恒热流法热响应试验的技术要求18恒热流法热响应试验的技术要求

ASHRAE手册中的具体要求是：

热物性测试的时间应为36-48h。

加热功率应为每米钻孔50-80W，大致为实际U型管换热器高峰负荷值。

加热功率的标准差应该小于其平均值的1.5%，最大偏差应小于平均值的±10%；或由于加热功率的变化引起的平均温度值对于T（温度）--logt（时间）坐标上的一条直线的偏差应小于0.3K。

温度测量和记录仪器的精度应为±0.3K。

功率传输和记录仪器的综合精度应为读数的±2%。

U型管内的流速应适当，以保证U型管进出口温差为3.7-7K

数据采集的频率至少为10分钟一次。

恒热流法热响应试验的技术要求

ASHRAE19

对于低导热率（k<1.7W/mK）的岩土体，建议在完成埋管和回填5天以后再开始热物性测试；对于高导热率（k>1.7W/mK）的岩土体，则建议在完成埋管和回填3天以后开始热物性测试。

地下岩土体的初始温度在上述等待期以后测试，可以在注满水的管中在三处不同的深度直接插入测温元件测定并求平均值，或在循环泵刚启动后测定U型管的出口水温代表岩土体初始温度。

所有地面以上的管路应采用厚度不小于13mm的闭孔隔热材料或具有同等效果的措施进行保温。试验装置应设置在由不小于25mm玻璃纤维层隔热或具有同等隔热效果的密闭小室中。

如果需要对钻孔重新进行测试，则需要等U型管回路中的温度回复到与初始温度的差值不大于0.3K方可进行。如果已经进行了完整的48h测试，对于中等或高导热率的地层，这一过程通常需要10-12天，对于低导热率的地层，则需要14天。如果已经进行的测试时间较短，则等待的时间也可相应缩短。对于低导热率（k<1.7W/mK）的岩土体，建议在20

恒温法热响应试验

“恒温法”的热响应试验保持供水温度一定，记录出口水温的变化，再由测得的流量得到回路中的换热量。

采用的加热热源可以是电热元件，也可以是热泵。当采用热泵时，除“热工况”之外也可以进行“冷工况”的测试。由于要设法保持回路的进口温度保持不变，在热（冷）源部分必需有二次加热装置进行调节。

这种方法的主要目标是确定在“稳定”状态下每米钻孔的传热量，似乎还没有见到由此确定岩土体热物性的报道。 恒温法热响应试验

“恒温法”的热响应试验保持供21结语 地埋管换热器热响应试验对于勘察地下岩土体的导热特性、准确设计地源热