关于地埋管换热器课件

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1、Shandong Jianzhu Shandong Jianzhu University,Jinan,China,Jinan,China概概 要要s国外热响应试验发展概况国外热响应试验发展概况s“恒热流法恒热流法”与与“恒温法恒温法”s美国关于恒热流法的技术条件美国关于恒热流法的技术条件s恒温法的特点及局限恒温法的特点及局限s结语结语Shandong Jianzhu Shandong Jianzhu University,Jinan,China,Jinan,China国外热响应试验发展概况国外热响应试验发展概况瑞典瑞典 Eklof C.,1996美国美国 Austin W.,1998.瑞典瑞典

2、Gehlin S.,1998.美国美国Shonder J.A.and J.V.Beck,ASHRAE Transactions,1999.美国美国Spitler J.D.,S.J.Rees and C.Yavuzturk,The Source,1999美国美国 Witte H.,G.van Gelder and J.Spitler,ASHRAE Transactions,2002.IGSHPA.Closed-loop/geothermal heat pump systems,design and installation standards,2007 Edition,1B.3.1,2007AS

3、HRAE.2007 ASHRAE handbook on HVAC applications,2007Shandong Jianzhu Shandong Jianzhu University,Jinan,China,Jinan,China国内热响应试验概况国内热响应试验概况Yu M.Z.,Diao N.R.,Su D.C.and Fang Z.H.,A pilot Yu M.Z.,Diao N.R.,Su D.C.and Fang Z.H.,A pilot project of the closed-loop ground-source heat pump system in project

4、of the closed-loop ground-source heat pump system in China,Proceeding of IEA 7th Heat Pump Conference,356-364,China,Proceeding of IEA 7th Heat Pump Conference,356-364,Beijing,2002.Beijing,2002.于明志，方肇洪于明志，方肇洪.现场测试地下岩土平均热物性参数方法，热能动力工现场测试地下岩土平均热物性参数方法，热能动力工程，程，1717（5 5）：）：489-492489-492，2002.2002.Yu M.

5、Z.,Peng X.F.,Fang Z.H.and Li X.D.,A model for Yu M.Z.,Peng X.F.,Fang Z.H.and Li X.D.,A model for determining deep ground thermal properties accounting for determining deep ground thermal properties accounting for water advection,in Heat Transfer Science and Technology water advection,in Heat Transfe

6、r Science and Technology 2004,Proceeding of 6th International Symposium on Heat and 2004,Proceeding of 6th International Symposium on Heat and Mass Transfer,Beijing,665-669,2004.Mass Transfer,Beijing,665-669,2004.Yu M.Z.,Peng X.F.,Li X.D.,Fang Z.H.,A simplified Yu M.Z.,Peng X.F.,Li X.D.,Fang Z.H.,A

7、simplified model for measuring thermal properties of deep ground soil,model for measuring thermal properties of deep ground soil,Experimental Heat Transfer,17(2):119-130,2004.Experimental Heat Transfer,17(2):119-130,2004.Shandong Jianzhu Shandong Jianzhu University,Jinan,China,Jinan,China恒热流法热响应试验的技

8、术要求恒热流法热响应试验的技术要求s“恒热流法恒热流法”采用恒功率的电加热，记录进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。制都比较简单，测试精度也比较容易保证。s这种方法主要可用来确定岩土层的平均导热系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“每米钻孔的换热量每米钻孔的换热量”的数据。的数据。s得到了岩土体热物性数据后，可以根据一定的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

9、传热模型模拟地下岩土层以及回路中温度的短期、中期（期、中期（1 1年）和长期（多年）的变化，并年）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。地埋管换热器的总长度。Shandong Jianzhu Shandong Jianzhu University,Jinan,China,Jinan,China 恒热流法热响应试验的技术要求恒热流法热响应试验的技术要求 ASHRAE手册中的具体要求是：手册中的具体要求是：热物性热物性测试的时间测试的时间应为应为36-48 h。加热功率加热功率应为每米钻孔应为每米钻孔50-80

10、W，大致为实际，大致为实际U型管换热器高型管换热器高峰负荷值。峰负荷值。加热功率的加热功率的标准差标准差应该小于其平均值的应该小于其平均值的1.5%，最大偏差应小，最大偏差应小于平均值的于平均值的10%；或由于加热功率的变化引起的平均温度；或由于加热功率的变化引起的平均温度值对于值对于T（温度）（温度）-log t（时间）坐标上的一条直线的偏差应（时间）坐标上的一条直线的偏差应小于小于0.3 K。温度测量和记录温度测量和记录仪器的精度仪器的精度应为应为 0.3 K。功率传输和记录仪器的综合功率传输和记录仪器的综合精度精度应为读数的应为读数的 2%。U型管内的型管内的流速流速应适当，以保证应适当

11、，以保证U型管进出口温差为型管进出口温差为3.7-7 K 数据采集的频率数据采集的频率至少为至少为10分钟一次。分钟一次。Shandong Jianzhu Shandong Jianzhu University,Jinan,China,Jinan,China 对于低导热率（对于低导热率（k1.7 W/mK）的）的岩土体，岩土体，则建议在完成埋管和回填则建议在完成埋管和回填3天天以后开始热物性测试。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，或的管中在三处不同

12、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在循环泵刚启动后测定U型管的出口水温代表型管的出口水温代表岩土体初始温度岩土体初始温度。所有地面以上的管路应采用厚度不小于所有地面以上的管路应采用厚度不小于13mm的闭孔隔热材料的闭孔隔热材料或具有同等效果的措施进行或具有同等效果的措施进行保温保温。试验装置应设置在由不小于。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。玻璃纤维层隔热或具有同等隔热效果的密闭小室中。如果需要对钻孔如果需要对钻孔重新进行测试重新进行测试，则需要等，则需要等U型管回路中的温度型管回路中的温度回复到与初始温度的差值不大于回复到

13、与初始温度的差值不大于0.3 K方可进行。如果已经进行了方可进行。如果已经进行了完整的完整的48 h测试，对于中等或高导热率的地层，这一过程通常需测试，对于中等或高导热率的地层，这一过程通常需要要10-12天，对于低导热率的地层，则需要天，对于低导热率的地层，则需要14天。如果已经进行的天。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。测试时间较短，则等待的时间也可相应缩短。Shandong Jianzhu Shandong Jianzhu University,Jinan,China,Jinan,China恒温法热响应试验恒温法热响应试验 “恒温法恒温法”的热响应试验保持供水温度一定

14、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，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。路中的换热量。采用的加热热源可以是电热元件，也可以是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，除热泵。当采用热泵时，除“热工况热工况”之外也可以之外也可以进行进行“冷工况冷工况”的测试。由于要设法保持回路的的测试。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。次加热装置进行调节。这种方法的主要目标是确定在这种方法的主要目标是确定在“稳定稳定”状态状态下每米钻孔的传热量，似乎还没

15、有见到由此确定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。岩土体热物性的报道。Shandong Jianzhu Shandong Jianzhu University,Jinan,China,Jinan,China结结 语语 地埋管换热器热响应试验对于勘察地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，包括系统是必要的。国际通行的做法，包括IGSHPA的标准和的标准和ASHRAE的手册规定的的手册规定的方法，目的是测定岩土体的平均热物性，方法，目的是测定岩土体的平均热物性，为地热换热器的设

16、计提供基础数据。为了为地热换热器的设计提供基础数据。为了得到可靠的数据，需要对得到可靠的数据，需要对“恒热流法恒热流法”试试验的条件进行规范。验的条件进行规范。Shandong Jianzhu Shandong Jianzhu University,Jinan,China,Jinan,China “恒温法恒温法”热响应试验的方法是近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，这种试验的求进行必要的规范之后，

17、这种试验的结果可以作为反映单钻孔地热换热器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。传热能力的一个指标。Shandong Jianzhu Shandong Jianzhu University,Jinan,China,Jinan,China “每米钻孔的传热量每米钻孔的传热量”的概念的概念s对于大中型的地源热泵工程，这个概念只适合用作方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，

18、而且与许多其他因素有关：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热能力的重要因素，需要在设计中权衡各方面的因素决定。决定。s地埋管地源热泵系统的设计应该按照地埋管地源热泵系统的设计

19、应该按照规范规范的要求的要求，采用专业软件或按规定的设计计算方法进行。，采用专业软件或按规定的设计计算方法进行。Shandong Jianzhu Shandong Jianzhu University,Jinan,China,Jinan,China深层岩土热物性测试技术深层岩土热物性测试技术.岩土热物性测试仪Shandong Jianzhu Shandong Jianzhu University,Jinan,China,Jinan,China精品精品课课件件！Shandong Jianzhu Shandong Jianzhu University,Jinan,China,Jinan,China精品精品课课件件！Shandong Jianzhu Shandong Jianzhu University,Jinan,China,Jinan,ChinaThank You!