專利名稱：多功能地源熱泵地下巖土冷熱響應(yīng)測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于地源熱泵空調(diào)利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種可同時(shí)測(cè)定吸熱與放熱工況下地埋管換熱性能及地下巖土熱物性的多功能地源熱泵地下巖土冷熱響應(yīng)測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
地下巖土熱物性與地埋管換熱性能是地源熱泵地埋管換熱器設(shè)計(jì)所需要考慮的重要參數(shù)，對(duì)鉆孔的數(shù)量及深度具有顯著的影響，進(jìn)而也決定了系統(tǒng)的初投資。因此，如果 巖土熱物性參數(shù)與地埋管換熱性能測(cè)試不準(zhǔn)確，就會(huì)導(dǎo)致所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)與負(fù)荷不相匹配，導(dǎo)致不能充分發(fā)揮其節(jié)能優(yōu)勢(shì)。根據(jù)《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》，對(duì)于應(yīng)用建筑面積5000m2以上的地埋管地源熱泵工程，應(yīng)進(jìn)行地下巖土熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)。地下?lián)Q熱器的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)埋管現(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)測(cè)試出的巖土體熱物性參數(shù)，采用專用軟件進(jìn)行計(jì)算，并以此作為地源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行后土壤熱平衡校核計(jì)算的依據(jù)。在本實(shí)用新型發(fā)明之前，針對(duì)某一工程，基于恒熱流的地下巖土熱物性測(cè)試、基于恒定進(jìn)口溫度的吸熱與放熱工況下的地埋管換熱性能測(cè)試要求同時(shí)進(jìn)行，而對(duì)應(yīng)所用測(cè)試裝置又不一樣，不能同時(shí)測(cè)試，而單獨(dú)分開測(cè)試這些參數(shù)，其所需時(shí)間一般較長(zhǎng)，測(cè)試設(shè)備較多，而且不同測(cè)試孔間設(shè)備的更換與搬運(yùn)也給測(cè)試帶來(lái)難度。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就在于克服上述缺陷，研制多功能地源熱泵地下巖土冷熱響應(yīng)測(cè)試裝置。本實(shí)用新型技術(shù)方案是多功能地源熱泵地下巖土冷熱響應(yīng)測(cè)試裝置，其主要技術(shù)特征在于水-水熱泵機(jī)組(I)的熱泵蒸發(fā)器(1-1)出口通過(guò)閥門(8-2)與冷水保溫水箱(2-1)入口連接，熱泵蒸發(fā)器(1-1)進(jìn)口通過(guò)閥門(8-1)與電磁流量計(jì)(5-1)出口連接，冷水保溫水箱(2-1)出口與水泵(3-1)入口連接，電磁流量計(jì)(5-1)入口及水泵(3-1)出口分別與I#吸熱測(cè)試孔地埋管進(jìn)口及出口連接，熱泵冷凝器(1-2)出口通過(guò)閥門(8-4)與熱水保溫水箱(2-2) A口連接，熱泵冷凝器(1-2)進(jìn)口通過(guò)閥門(8-3)與電磁流量計(jì)(5-2)出口連接，熱水保溫水箱(2-2)出口通過(guò)閥門(8-5)與水泵(3-2)入口連接，電磁流量計(jì)(5-2)入口及水泵(3_2)出口分別與II#放熱測(cè)試孔地埋管進(jìn)口及出口連接，水泵(3-2)入口與電磁流量計(jì)(5-2)出口通過(guò)閥門(8-6)旁通連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和效果在于將所有測(cè)試項(xiàng)目集成到一套裝置，并能同時(shí)完成相應(yīng)測(cè)試內(nèi)容，則可縮短測(cè)試時(shí)間，提高測(cè)試效率。其有益效果還在于(I) 一套裝置在兩個(gè)測(cè)試孔上能同時(shí)完成吸熱與放熱工況下地埋管換熱性能測(cè)試及地下巖土熱物性測(cè)試，無(wú)需設(shè)備更換與搬運(yùn)，節(jié)約了測(cè)試時(shí)間，提高了測(cè)試效率。[0010](2)由于不需要水源及空氣作為熱泵冷熱源，對(duì)于缺水與極端氣候條件下仍可正常使用。(3)系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)靈活，功能多樣化，可完成吸熱與放熱工況地埋管換熱性能測(cè)試、巖土熱物性測(cè)試、土壤原始溫度測(cè)試及地埋管循環(huán)流動(dòng)阻力測(cè)試。本實(shí)用新型其它具體優(yōu)點(diǎn)和效果將在下面繼續(xù)說(shuō)明。

圖I——本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)表示對(duì)應(yīng)部件如下水-水熱泵機(jī)組(I)，包括熱泵蒸發(fā)器(1-1)和熱泵冷凝器(1-2)，冷水保溫水箱(2-1)、熱水保溫水箱(2-2)、水泵(3-1)、水泵(3-2)、可調(diào)電加熱器(4-1)、可調(diào)電加熱器(4-2)、電磁流量計(jì)(5-1)、電磁流量計(jì)(5-2)、溫度傳感器￠-1)、溫度傳感器￠-2)、壓力傳感器(7-1)、壓力傳感器(7-2)、閥門(8-1)、閥門(8-2)、閥門(8-3)、閥門(8_4)、閥門(8-5)、閥門(8-6)、數(shù)據(jù)采集與調(diào)節(jié)裝置(9)。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供了一種集地下巖土熱物性測(cè)試、吸熱與放熱工況地埋管換熱性能測(cè)試等功能于一體的多功能地源熱泵地下巖土冷熱響應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)，下面結(jié)合圖1，分不同運(yùn)行模式對(duì)其具體實(shí)施方式
加以說(shuō)明。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)說(shuō)明熱泵蒸發(fā)器(1-1)出口通過(guò)閥門(8-2)與冷水保溫水箱(2-1)入口連接，熱泵蒸發(fā)器(1-1)進(jìn)口通過(guò)閥門(8-1)與電磁流量計(jì)(5-1)出口連接，冷水保溫水箱(2-1)出口與水泵(3-1)入口連接，電磁流量計(jì)(5-1)入口及水泵(3-1)出口分別與I#吸熱測(cè)試孔地埋管進(jìn)口及出口連接；熱泵冷凝器(1-2)出口通過(guò)閥門(8-4)與熱水保溫水箱(2-2)入口連接，熱泵冷凝器(1-2)進(jìn)口通過(guò)閥門(8-3)與電磁流量計(jì)(5-2)出口連接，熱水保溫水箱(2-2)出口通過(guò)閥門(8-5)與水泵(3-2)入口連接，電磁流量計(jì)(5-2)入口及水泵(3_2)出口分別與I I#放熱測(cè)試孔地埋管進(jìn)口及出口連接；水泵(3-2)入口與電磁流量計(jì)(5-2)出口通過(guò)閥門(8-6)旁通連接；電磁流量計(jì)(5-1)入口及水泵(3-1)出口與I#測(cè)試孔地埋管間的連接管段安裝有溫度傳感器(6-1)與壓力傳感器(7-1)，電磁流量計(jì)(5-2)入口及水泵(3-2)出口與II#測(cè)試孔地埋管間的連接管段安裝有溫度傳感器(6-2)與壓力傳感器(7-2);冷水保溫水箱(2-1)與熱水保溫水箱(2-2)內(nèi)分別設(shè)置可調(diào)電加熱器(4-1)與可調(diào)電加熱器(4-2)，可調(diào)電加熱器(4-1)與可調(diào)電加熱器(4-2)分別與數(shù)據(jù)采集與調(diào)節(jié)裝置
(9)連接；溫度傳感器￠-1)與溫度傳感器￠-2)、壓力傳感器(7-1)與壓力傳感器(7-2)、電磁流量計(jì)(5-1)與電磁流量計(jì)(5-2)通過(guò)信號(hào)傳輸線與數(shù)據(jù)采集與調(diào)節(jié)裝置(9)連接。本實(shí)用新型應(yīng)用說(shuō)明土壤原始溫度測(cè)試模式測(cè)試開始前，僅開啟冷凝器側(cè)水泵(3-2)，閥門(8-6)開啟，閥門(8-3)、(8-4)、(8-5)關(guān)閉，水在U型管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，測(cè)量其進(jìn)出口溫度，直至兩溫度重合時(shí)停止，記錄此時(shí)的溫度。U型管循環(huán)流動(dòng)阻力測(cè)試模式同上，利用閥門(8-6)調(diào)節(jié)流量，記錄地埋管進(jìn)出口壓力表讀數(shù)，通過(guò)計(jì)算進(jìn)出口壓力表讀數(shù)的差值即可獲得被測(cè)埋管在給定流速情況下的流動(dòng)阻力。地下巖土熱物性測(cè)試模式閥門(8-3)、閥門(8-4)、閥門(8-5)開啟，閥門(8-6)關(guān)閉，開 啟水泵(3-2)，開啟熱水保溫水箱中的可調(diào)電加熱器(4-2);利用閥門(8-5)調(diào)節(jié)至給定流量，同時(shí)開啟數(shù)據(jù)采集與調(diào)節(jié)裝置9記錄埋管進(jìn)出口溫度、流量及可調(diào)電加熱器(4-2)加熱功率。吸熱與放熱工況下地埋管換熱性能測(cè)試模式開啟水-水熱泵機(jī)組(I)，開啟水泵(3-1)與水泵(3-2)，閥門(8-1)、閥門(8-2)、閥門(8-3)、閥門(8_4)、閥門(8_5)開啟，閥門(8-6)關(guān)閉，利用閥門(8-1)與閥門(8-3)調(diào)節(jié)兩側(cè)埋管至給定流量，可調(diào)電加熱器(4-1)與可調(diào)電加熱器(4-2)開啟，開啟數(shù)據(jù)采集與調(diào)節(jié)裝置9，自動(dòng)記錄兩側(cè)埋管進(jìn)出口溫度、流量及壓力變化，并根據(jù)兩側(cè)埋管設(shè)定進(jìn)口溫度來(lái)分別自動(dòng)調(diào)節(jié)可調(diào)電加熱器(4-1)與可調(diào)電加熱器(4-2)的加熱量，以保持兩側(cè)埋管進(jìn)口溫度恒定，實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)量埋管吸熱與放熱工況下的換熱量。地埋管換熱性能測(cè)試時(shí)，利用水-水熱泵機(jī)組作為冷源與熱源，通過(guò)帶有自動(dòng)可調(diào)電加熱器的冷水保溫水箱與熱水保溫水箱，分別提供恒溫冷水與熱水，同時(shí)實(shí)現(xiàn)恒定進(jìn)口溫度下吸熱與放熱工況地埋管換熱性能測(cè)試。恒熱流工況地下巖土熱物性測(cè)試時(shí)，僅開啟熱水保溫水箱中的電加熱器及其對(duì)應(yīng)的水泵，通過(guò)進(jìn)出口溫度、循環(huán)流量及電加熱功率的采集，可實(shí)現(xiàn)恒熱流工況下地下巖土熱物性的測(cè)試。通過(guò)測(cè)量運(yùn)行前地埋管內(nèi)的水溫及埋管進(jìn)出口壓力，可獲得工程所在地的土壤原始溫度及地埋管流動(dòng)阻力。
權(quán)利要求1.多功能地源熱泵地下巖土冷熱響應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于水-水熱泵機(jī)組(I)的熱泵蒸發(fā)器(1-1)出口通過(guò)閥門(8-2)與冷水保溫水箱(2-1)入口連接，熱泵蒸發(fā)器(1-1)進(jìn)口通過(guò)閥門(8-1)與電磁流量計(jì)(5-1)出口連接，冷水保溫水箱(2-1)出口與水泵(3-1)入口連接，電磁流量計(jì)(5-1)入口及水泵(3-1)出口分別與I#吸熱測(cè)試孔地埋管進(jìn)口及出口連接，熱泵冷凝器(1-2)出口通過(guò)閥門(8-4)與熱水保溫水箱(2-2)入口連接，熱泵冷凝器(1-2)進(jìn)口通過(guò)閥門(8-3)與電磁流量計(jì)(5-2)出口連接，熱水保溫水箱(2-2)出口通過(guò)閥門(8-5)與水泵(3-2)入口連接，電磁流量計(jì)(5-2)入口及水泵(3-2)出口分別與II#放熱測(cè)試孔地埋管進(jìn)口及出口連接，水泵(3-2)入口與電磁流量計(jì)(5-2)出口通過(guò)閥門(8-6)旁通連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能地源熱泵地下巖土冷熱響應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于電磁流量計(jì)(5-1)入口及水泵(3-1)出口與I#測(cè)試孔地埋管間的連接管段安裝有溫度傳感器(6-1)與壓力傳感器(7-1)，電磁流量計(jì)(5-2)入口及水泵(3-2)出口與II#測(cè)試孔地埋管間的連接管段安裝有溫度傳感器(6-2)與壓力傳感器(7-2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能地源熱泵地下巖土冷熱響應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于冷水保溫水箱(2-1)與熱水保溫水箱(2-2)內(nèi)分別設(shè)置可調(diào)電加熱器(4-1)與可調(diào)電加熱器(4-2)，可調(diào)電加熱器(4-1)與可調(diào)電加熱器(4-2)分別與數(shù)據(jù)采集與調(diào)節(jié)裝置(9)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能地源熱泵地下巖土冷熱響應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于溫度傳感器出-1)與溫度傳感器出-2)、壓力傳感器(7-1)與壓力傳感器(7-2)、電磁流量計(jì)(5-1)與電磁流量計(jì)(5-2)通過(guò)信號(hào)傳輸線與數(shù)據(jù)采集與調(diào)節(jié)裝置(9)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4所述的多功能地源熱泵地下巖土冷熱響應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于所述裝置有以下運(yùn)行模式(I) 土壤初始溫度測(cè)量模式僅開啟水泵(3-2)，閥門(8-3)、(8-4)、(8-5)關(guān)閉，閥門(8-6)打開，水在地埋管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)直至進(jìn)出口溫度一致時(shí)停止；(2)恒熱流地下巖土熱物性測(cè)試模式開啟熱水保溫水箱(2-2)中的可調(diào)電加熱器(4-2)，開啟水泵(3-2)，閥門(8-3)、(8-4)、(8-5)開啟，閥門(8_6)關(guān)閉，開啟數(shù)據(jù)采集與調(diào)節(jié)裝置(9)進(jìn)行溫度、流量及壓力數(shù)據(jù)的采集；(3)恒進(jìn)口溫度吸熱與放熱工況地埋管換熱性能測(cè)試模式開啟熱泵機(jī)組(I)，開啟水泵(3-1)與(3-2)，閥門(8-1)、(8-2) (8-3)、(8-4)、(8-5)開啟，閥門(8-6)關(guān)閉，開啟可調(diào)電加熱器(4-1)與(4_2)，開啟數(shù)據(jù)采集與調(diào)節(jié)裝置(9)自動(dòng)記錄兩側(cè)埋管進(jìn)出口溫度、流量及壓力變化，并對(duì)可調(diào)電加熱器(4-1)與(4-2)的加熱功率實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證兩側(cè)埋管進(jìn)口溫度恒定。
專利摘要本實(shí)用新型涉及多功能地源熱泵地下巖土冷熱響應(yīng)測(cè)試裝置。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)是利用水-水熱泵機(jī)組、冷水保溫水箱、熱水保溫水箱、水泵、電磁流量計(jì)、溫度與壓力傳感器、可調(diào)電加熱器、循環(huán)管路、閥門及數(shù)據(jù)采集與調(diào)節(jié)裝置，將恒熱流工況地下巖土熱物性測(cè)試及恒進(jìn)口溫度吸熱與放熱工況下地埋管換熱性能測(cè)試功能集成到一套裝置上。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的不能同時(shí)進(jìn)行地下巖土熱物性與吸放熱工況地埋管換熱性能測(cè)試的缺陷。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定恒定進(jìn)口溫度取熱放熱工況下的地埋管換熱性能，即在兩個(gè)測(cè)試孔即可同時(shí)完成吸放熱工況地埋管換熱性能測(cè)試及巖土熱物性測(cè)試，節(jié)約了測(cè)試時(shí)間與測(cè)試用鉆孔數(shù)量，無(wú)需設(shè)備的搬運(yùn)與更換，提高了測(cè)試效率。
文檔編號(hào)G01M10/00GK202486083SQ201220140459
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者楊衛(wèi)波 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)