專利名稱：車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測試裝置，特別是涉及一種車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試 儀。
背景技術：
地源熱泵技術的實質(zhì)就是用鉆井機在大地鉆孔，然后向孔中埋設由PE塑料制成 且專業(yè)上稱為地埋管換熱器的U型管，之后向地埋管換熱器中注入換熱介質(zhì)，通過該換熱 介質(zhì)與大地間的熱交換而從大地吸收熱量或冷量，然后換熱介質(zhì)將該熱量或冷量提供給熱 泵機組，用于調(diào)節(jié)室內(nèi)空間的溫度。換熱介質(zhì)從大地取熱時可為熱泵機組提供熱量，而換熱 介質(zhì)向大地放熱時則為熱泵機組提供冷量。地埋管換熱器中流動的換熱介質(zhì)從大地的取熱能力或散熱能力是地源熱泵工程 設計的核心，其決定著每項工程中地埋管換熱器的形式及數(shù)量多少。計算取熱或散熱能力 時主要涉及到的地質(zhì)熱物理參數(shù)包括大地的平均導熱系數(shù)、熱擴散系數(shù)和大地體積的熱值等。目前常用的地質(zhì)熱物理參數(shù)測試方法有兩種，①熱響應法②模擬法熱響應法在大地中埋設測試用地埋管換熱器，然后向地埋管換熱器中注入已加 熱的換熱介質(zhì)，利用地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀采集該換熱介質(zhì)釋放熱量的大小及地 下溫度場的變化數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)通過專用軟件進行計算分析，從而可以得出地質(zhì) 熱物理參數(shù)，據(jù)此計算出每項工程所需的地埋管換熱器安裝數(shù)量。模擬法按照空調(diào)供冷、供熱實際運行工況通過一組或幾組地埋管換熱器向大地 放熱或取熱，利用地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀測取每組地埋管換熱器的放熱量或取熱 量，由此計算出每項工程所需的地埋管換熱器安裝數(shù)量。中國發(fā)明專利申請第200410072380. 6號中公開了一種目前常用的地源熱泵地質(zhì) 熱物理參數(shù)測試裝置。但是，該測試裝置存在下列問題1、冷熱源采用水冷熱泵機組提供，測試時在測試現(xiàn)場最少需埋設三組地埋管換熱 器，一組供測試用，另外兩組為水冷熱泵機組提供冷熱源，這樣不僅會導致測試成本升高， 而且另外兩組地埋管換熱器有可能對被測地埋管換熱器存在干擾。2、由于該測試裝置采用水冷熱泵機組，所以導致整個設備體積龐大，因此搬運不 便，必須另配用吊裝運輸設備才能送到測試現(xiàn)場。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種結構緊湊、測試精度高并且功能 齊全的車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀。為了達到上述目的，本發(fā)明提供的車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀設置在 車輛上，其包括保溫水箱、電熱管、地埋管用循環(huán)泵、蒸發(fā)器用循環(huán)泵、由蒸發(fā)器、壓縮機、冷 凝器、膨脹閥和風扇組成的風冷熱泵機組以及控制器；其中保溫水箱用于盛放測試循環(huán)用水，其內(nèi)安裝有電熱管，并且通過四條水管分別與測試用地埋管換熱器的進出口以及蒸發(fā) 器相連接；蒸發(fā)器用循環(huán)泵安裝在連接于保溫水箱和蒸發(fā)器之間的一條水管上，而地埋管 用循環(huán)泵則設置在連接于保溫水箱和測試用地埋管換熱器之間的一條水管上；蒸發(fā)器、壓 縮機、冷凝器和膨脹閥依次通過冷媒管路相連，風扇安裝在冷凝器的外部，而控制器則用于 控制整個系統(tǒng)的運行。所述的蒸發(fā)器為同軸套管式結構，位于中心的內(nèi)管中流動的介質(zhì)為冷媒，而外套 管中流動的介質(zhì)為水，保溫水箱通過兩條水管分別與蒸發(fā)器上外套管的兩端相連接。所述的連接在保溫水箱和測試用地埋管換熱器之間的兩條水管上分別安裝有一 個溫度傳感器，并且其中一條水管上還安裝有一個流量計。所述的連接在保溫水箱和蒸發(fā)器之間的兩條水管中任一條上安裝有一個溫度傳 感器。所述的蒸發(fā)器用循環(huán)泵為定頻水泵。所述的地埋管用循環(huán)泵為變頻水泵。本發(fā)明提供的車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀具有如下優(yōu)點1、由于冷熱源是由風冷熱泵機組提供，因此整個測試儀結構緊湊，所以能夠放置 在車輛上，這樣使用起來就會十分靈活方便。另外，冷熱源大部分來自空氣，不再需要其它 冷熱設施，并且測試時只需埋設一組地埋管換熱器，所以可以大幅度降低測試成本。2、由于本測試儀既可制冷(制備冷水)，又可制熱(制備熱水)，因此一臺測試儀 即可滿足熱響應法及模擬法測試要求，所以能夠一機兩用，因而適用范圍廣。3、本測試儀的運行全部由控制器進行控制，因此自動化程度高，并且換熱介質(zhì)的 溫度、流量控制精度高，所以測試結果準確無誤。
圖1為本發(fā)明提供的車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀部分結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測 試儀進行詳細說明。如圖1所示，本發(fā)明提供的車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀設置在車輛 上，其包括保溫水箱5、電熱管9、地埋管用循環(huán)泵6、蒸發(fā)器用循環(huán)泵7、由蒸發(fā)器3、壓縮機 1、冷凝器2、膨脹閥4和風扇10組成的風冷熱泵機組以及圖中未示出的控制器；其中保溫 水箱5用于盛放測試循環(huán)用水，其內(nèi)安裝有電熱管9，并且通過四條水管14，15分別與測試 用地埋管換熱器8的進出口以及蒸發(fā)器3相連接；蒸發(fā)器用循環(huán)泵7安裝在連接于保溫水 箱5和蒸發(fā)器3之間的一條水管15上，而地埋管用循環(huán)泵6則設置在連接于保溫水箱5和 測試用地埋管換熱器8之間的一條水管14上；蒸發(fā)器3、壓縮機1、冷凝器2和膨脹閥4依 次通過冷媒管路16相連，風扇10安裝在冷凝器2的外部，而控制器則用于控制整個系統(tǒng)的 運行。所述的蒸發(fā)器3為同軸套管式結構，位于中心的內(nèi)管中流動的介質(zhì)為冷媒，而外 套管中流動的介質(zhì)為水，保溫水箱5通過兩條水管15分別與蒸發(fā)器3上外套管的兩端相連接。所述的連接在保溫水箱5和測試用地埋管換熱器8之間的兩條水管14上分別安 裝有一個溫度傳感器11，并且其中一條水管14上還安裝有一個流量計12。所述的連接在保溫水箱5和蒸發(fā)器3之間的兩條水管15中任一條上安裝有一個 溫度傳感器13，控制器根據(jù)溫度傳感器13的檢測信號通過變頻器調(diào)整風冷熱泵機組的制冷量。所述的蒸發(fā)器用循環(huán)泵7為定頻水泵。所述的地埋管用循環(huán)泵6為變頻水泵。當需要利用本發(fā)明提供的車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀來測試某一現(xiàn) 場的地質(zhì)熱物理參數(shù)時，首先將載有上述測試儀的車輛停放在測試現(xiàn)場的適當位置，然后 將保溫水箱5上的兩條水管14末端與測試用地埋管換熱器8的進出口熱熔焊接。之后將 保溫水箱5充滿水，啟動控制器，在控制器的控制下開啟地埋管用循環(huán)泵6，保溫水箱5中的 水將通過兩條水管14在保溫水箱5和測試用地埋管換熱器8之間循環(huán)流動，控制器同時記 錄下測試用地埋管換熱器8的進出口水溫。運行若干時間，直至測試用地埋管換熱器8的 進出口水溫相同并保持恒定不變，此時的溫度就是測試用地埋管換熱器8所在地測試深度 范圍內(nèi)的平均溫度，也叫大地原始溫度。一、取熱工況測試在控制器的控制下開啟地埋管用循環(huán)泵6、蒸發(fā)器用循環(huán)泵7和風冷熱泵機組，然 后在控制器上設定測試用地埋管換熱器8的進水溫度(即水箱冷水恒定溫度)和出水溫 度。在地埋管用循環(huán)泵6的作用下，保溫水箱5中的水將通過兩條水管14在保溫水箱5和 測試用地埋管換熱器8之間循環(huán)流動，控制器上的顯示器將自動顯示出測試用地埋管換熱 器8的進水溫度、出水溫度、循環(huán)水流量及換熱量。在蒸發(fā)器用循環(huán)泵7的作用下，保溫水 箱5中的水將通過兩條水管15在保溫水箱5和蒸發(fā)器3的外套管之間循環(huán)流動。與此同時，風冷熱泵機組中的壓縮機1通過消耗電能而從蒸發(fā)器3的內(nèi)管中不斷 吸取氣態(tài)冷媒，然后經(jīng)過壓縮后排入冷凝器2。進入冷凝器2的高壓氣態(tài)冷媒在向外部散熱 的同時產(chǎn)生凝結而變成高壓液態(tài)冷媒，凝結時釋放的熱量由風扇10吹散到空氣中。從冷凝 器排出的高壓液態(tài)冷媒將流向膨脹閥4以顯著降低其溫度和壓力，然后該低溫、低壓冷媒 流入蒸發(fā)器3的內(nèi)管。進入蒸發(fā)器3內(nèi)管的冷媒將通過與來自保溫水箱5并在外套管中流 動的循環(huán)水進行熱交換，從循環(huán)水中吸收熱量而蒸發(fā)成氣態(tài)，同時將循環(huán)水的溫度降低。經(jīng)過較長時間的運行，待測試用地埋管換熱器8的進水溫度、出水溫度、循環(huán)水流 量及換熱量均達到恒定值時，在此狀態(tài)下保持4小時即可認為取熱工況測試完成。二、放熱工況測試在控制器的控制下關閉風冷熱泵機組和蒸發(fā)器用循環(huán)泵7，開啟地埋管用循環(huán)泵 6及電熱管9，利用電熱管9給保溫水箱5中的水加熱，地埋管用循環(huán)泵6將保溫水箱5中 的熱水不斷注入測試用地埋管換熱器8，通過上述熱水的不斷循環(huán)而向大地輸送熱量。然后 在控制器上設定測試用地埋管換熱器8的進水溫度(即水箱熱水恒定溫度)和出水溫度。 控制器上的顯示器將自動顯示出測試用地埋管換熱器8的進水溫度、出水溫度、循環(huán)水流 量及換熱量。經(jīng)過較長時間的運行，待測試用地埋管換熱器8的進水溫度、出水溫度、循環(huán) 水流量及換熱量均達到恒定值時，此時可認為放熱工況測試完成。
權利要求
1.一種車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀，其特征在于所述的車載式地源熱泵 地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀設置在車輛上，其包括保溫水箱(5)、電熱管(9)、地埋管用循環(huán)泵 (6)、蒸發(fā)器用循環(huán)泵(7)、由蒸發(fā)器(3)、壓縮機(1)、冷凝器O)、膨脹閥(4)和風扇(10) 組成的風冷熱泵機組以及控制器；其中保溫水箱( 用于盛放測試循環(huán)用水，其內(nèi)安裝有 電熱管(9)，并且通過四條水管(14，15)分別與測試用地埋管換熱器(8)的進出口以及蒸 發(fā)器⑶相連接；蒸發(fā)器用循環(huán)泵(7)安裝在連接于保溫水箱(5)和蒸發(fā)器(3)之間的一 條水管(1 上，而地埋管用循環(huán)泵(6)則設置在連接于保溫水箱( 和測試用地埋管換熱 器⑶之間的一條水管(14)上；蒸發(fā)器(3)、壓縮機(1)、冷凝器(2)和膨脹閥⑷依次通 過冷媒管路(16)相連，風扇(10)安裝在冷凝器O)的外部，而控制器則用于控制整個系統(tǒng) 的運行。
2.根據(jù)權利要求1所述的車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀，其特征在于所述 的蒸發(fā)器(3)為同軸套管式結構，位于中心的內(nèi)管中流動的介質(zhì)為冷媒，而外套管中流動 的介質(zhì)為水，保溫水箱( 通過兩條水管(1 分別與蒸發(fā)器C3)上外套管的兩端相連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀，其特征在于所述 的連接在保溫水箱( 和測試用地埋管換熱器(8)之間的兩條水管(14)上分別安裝有一 個溫度傳感器(11)，并且其中一條水管(14)上還安裝有一個流量計(12)。
4.根據(jù)權利要求1所述的車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀，其特征在于所述 的連接在保溫水箱( 和蒸發(fā)器C3)之間的兩條水管(1 中任一條上安裝有一個溫度傳 感器(13)。
5.根據(jù)權利要求1所述的車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀，其特征在于所述 的蒸發(fā)器用循環(huán)泵(7)為定頻水泵。
6.根據(jù)權利要求1所述的車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀，其特征在于所述 的地埋管用循環(huán)泵(6)為變頻水泵。
全文摘要
一種車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀。其包括保溫水箱、電熱管、地埋管用循環(huán)泵、蒸發(fā)器用循環(huán)泵、由蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器、膨脹閥和風扇組成的風冷熱泵機組及控制器。由于本發(fā)明提供的車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測試儀中冷熱源是由風冷熱泵機組提供，因此整個測試儀結構緊湊，所以能夠放置在車輛上，這樣使用起來就會十分靈活方便。另外，冷熱源大部分來自空氣，不再需要其它冷熱設施，并且測試時只需埋設一組地埋管換熱器，所以可以大幅度降低測試成本。由于本測試儀既可制冷(制備冷水)，又可制熱(制備熱水)，因此一臺測試儀即可滿足熱響應法及模擬法測試要求，所以能夠一機兩用，因而適用范圍廣。另外，本測試儀自動化程度高。
文檔編號G01N25/20GK102095751SQ20111000885
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權日2011年1月17日
發(fā)明者張燕立, 李 浩 申請人:天津美意機電設備工程有限公司