岩土热响应测试的目的

作为地源热泵工程的核心技术，地埋管换热器的设计是决定地源热泵系统成功的关键之一，设计出现偏差可能导致系统运行效率降低甚至无法正常运行。

对于地源热泵系统地下换热器的设计，无论是利用相关软件计算还是使用工程上简化计算公式，岩土的热物性参数及测算的每延米地埋管换热孔的换热量都是地源热泵系统地下埋管换热器设计的一个重要参数，每延米地埋管换热孔换热量的大小对钻孔深度与个数有着直接的影响。如果每延米地埋管换热孔的换热量估算偏大，则所设计的地下换热系统可能达不到负荷需求，导致系统运行效率降低甚至无法正常运行；如果每延米地埋管换热孔的换热量估算偏小，则直接导致地下换热系统规模过大，从而大大增加地源热泵系统的初***。

所以，采用可靠的试验设备，通过地下岩土热物性测试并利用***软件分析，准确测试地埋管施工地区岩土的热物性参数、从而测算确定每延米地埋管换热孔的换热量，为地源热泵系统地下换热器设计、换热孔钻凿施工工艺等提供必要的基本依据。

测试原理

这种现场测试利用的是热反应实验法的原理，即通过向地下输入恒定的热量，进而检测土壤的温度响应来估计土壤热物性的方法。其原理如图2.1：由原理图中可以看出，流体经过电加热器加热后，被送入到地下，由于加热后的流体温度高于地下土壤的温度，故热量通过管壁由流体向土壤放热，这样从地下再回到测试仪中的流体的温度就存在一定的变化，这就是地下土壤的温度响应。在仪器与地下管路相连的地方各设置一个温度传感器，这样就可以采集到管道平均温度的实时数值，这是用来估计大地导热系数的关键数据。

所开发的岩土热响应测试仪

具有精度高、运行稳定、操作方便的特点配套开发的数据采集与控制软件,在将项目相关参数和加热功率以及数据采集周期输入后,便能够实现测试时的无人值守。加热功率由高精1度的功率调节模块和电能计量模块实时监控,系统通过PID调节,严格地实现系统的恒热流输出,同时该控制方式可以很方便地实现无级调节。试验过程中,可以查询各参数的实时监测曲线,以确保试验结果的准确性;试验结束后,可以将试验数据和各个参数的变化曲线导出。系统还配置了声光报警在加热器内水温过高或整个试验系统缺水时,报警便会启动,以及时排除故障。

如果热物性参数选取偏大或偏小，则所设计的换热系统可能无法满足负荷需求，也有可能造成设计的换热系统过大，从而大大增加初***，造成浪费。这对地源热泵技术的应用推广十分不利。岩土热响应试验的出现解决了这一难题。便携式热物性测试仪通过测试，获得埋地换热器与周围土壤间的换热规律、每延米井深的换热量、地下岩土的热物性参数以及周围土壤温度的变化情况等，为设计地源换热系统以及整个热泵系统提供依据。热反应测试仪采用热压检测法，将热敏材料置于上下加热块之间，然后上下加热块闭合，对热敏材料进行加热。加热时间、加热块的温度，以及加热块闭合的压力均可调整，可针对不同的测试样品进行快速评估。