專利名稱：一種地下巖土分層熱物性現場熱響應測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于地源熱泵空調利用技術領域，具體涉及到ー種可測定地下不同深度處巖土熱物性參數的ー種地下巖土分層熱物性現場熱響應測試裝置。
背景技術：
在本實用新型發(fā)明之前，現有地下巖土熱物性現場熱響應測試裝置通常是在恒熱流エ況下，測量測試孔埋管循環(huán)液進出ロ溫度、流量及加熱功率，通過一定的傳熱模型對測試數據進行反演得到埋管現場平均巖土熱物性值。而實際情形是，由于地下埋管埋設較深，在此深度范圍內巖土類型分布通常是不均的，且不同深度處土壤含濕量與地下水滲流速度也不一樣，導致其熱物性沿深度方向變化較大，這對精確確定理管深度有很大影響。因此，現在的測試裝置無法獲得不同深度處的巖土熱物性分布，也就無法做到提高測試精度、改 善地下埋管優(yōu)化設計方法。
發(fā)明內容本實用新型的目的就在于克服上述缺陷，研制ー種地下巖土分層熱物性現場熱響應測試裝置。本實用新型的技術方案是ー種地下巖土分層熱物性現場熱響應測試裝置，其主要技術特征在于保溫水箱的出口與水泵的進ロ連接，保溫水箱的進ロ與電磁流量計的出口連接，水泵的出口與U型管的進ロ連接，電磁流量計的進ロ通過流量調節(jié)閥與U型管的出口連接，保溫水箱內設有可調電加熱器，且可調電加熱器、電磁流量計、光纖溫度傳感器通過信號傳輸線與數據采集裝置連接。本實用新型對傳統(tǒng)地下巖土熱物性測試裝置進行了創(chuàng)新，采用插于U型管兩支管內的光纖溫度傳感器測得不同深度處的土壌原始溫度及運行時循環(huán)流體溫度，利用線熱源擬合法與參數優(yōu)化技術導出不同深度處的巖土熱物性值，其有益效果在干(I)可獲得不同深度處的地下巖土熱物性值，為地源熱泵地下埋管換熱器的優(yōu)化設計提供了更為精確的數據；(2)可獲得不同深度處的土壌原始溫度值及土壌巖土類型、地下水含量與滲流情況，為鉆孔深度的優(yōu)化提供了可靠依據；(3)光纖溫度傳感器具有靈敏度高、抗干擾性強、耐腐蝕、安裝尺寸小、無電源要求等優(yōu)點，在復雜地質條件下測試溫度精度較高；(4)測試完畢后，插于U型管兩支管內的光纖溫度傳感器可以回收再利用，節(jié)省了測試成本。本實用新型的其它具體優(yōu)點和效果將在下面繼續(xù)說明。

[0012]圖I-本實用新型測試系統(tǒng)原理示意圖。圖2——本實用新型測試中第k層土壤光纖溫度計分層布置大樣示意圖。圖中各標號表不保溫水箱I、可調電加熱器2、水泵3、電磁流量計4、流量調節(jié)閥5、光纖溫度傳感器6、數據采集裝置7、U型管8、測試孔9。
具體實施方式
本實用新型的技術思路就是針對目前地下巖土熱響應測試裝置只能測試得到深度范圍內巖土熱物性的平均值、而無法獲得各深度處的分層熱物性值，提供一種能夠同時測量鉆孔深度范圍內不同深度層地下巖土熱物性值的地下巖土分層熱物性現場熱響應測
試裝置。本實用新型所述測試系統(tǒng)結構包括保溫水箱I、可調電加熱器2、水泵3、電磁流量計4、流量調節(jié)閥5、光纖溫度傳感器6及數據采集裝置7，可調電加熱器2安裝于保溫水箱I內，其中可調電加熱器2、電磁流量計4及光纖溫度傳感器6通過信號傳輸線與數據采集裝置7連接；保溫水箱I的出口與水泵3的進口連接，水泵3的出口與U型管8的進口連接，U型管8的出口通過流量調節(jié)閥5與電磁流量計4的進口連接，電磁流量計4的出口與保溫水箱I的進口連接，U型管8插設在測試孔9中；數據采集裝置7包括數據采集模塊、數據分析模塊及控制模塊；可調電加熱器2由具有不同功率的多個電加熱器組成，其功率大小根據鉆孔深度來選擇；各部件間的連接管道外包有厚度為20_的橡塑保溫材料。本實用新型應用過程簡要說明(I)在埋管現場，按照實際設計情況鉆測試孔，選取與插入U型管，并按設計要求選取回填材料進行回填；(2)如附圖2所示，對地下土壤進行深度方向分層，并將光纖溫度傳感器6插入U型管的兩支管內，每層U型管進水與出水支管至少各布置3個測點，以測量不同深度層土壤原始溫度及運行時的流體平均溫度；(3)連接U型管與地上測試裝置循環(huán)水管道進出口，并用絕熱材料做好外露管道絕熱保護工作；(4)靜置至少48小時后，測量不同深度層U型管兩支管內水溫度，以獲得各層土壤的初始溫度；(5)開啟電加熱器和循環(huán)水泵，并保持加熱器功率恒定，同時以一定時間間隔記錄不同時刻的測量數據不同深度層U型管兩支管內水溫、循環(huán)水流量、加熱器加熱功率，測試約48小時后停止；(6)利用下述方法對測試數據進行處理得到各層土壤的導熱系數、容積比熱及鉆孔熱阻值，具體為根據線熱源理論，對每層土壤有
權利要求1.ー種地下巖土分層熱物性現場熱響應測試裝置，其特征在于保溫水箱的出口與水泵的進ロ連接，保溫水箱的進ロ與電磁流量計的出口連接，水泵的出口與U型管的進ロ連接，電磁流量計的進ロ通過流量調節(jié)閥與U型管的出口連接，保溫水箱內設有可調電加熱器，且可調電加熱器、電磁流量計、光纖溫度傳感器通過信號傳輸線與數據采集裝置連接。
2.根據權利要求I所述的ー種地下巖土分層熱物性現場熱響應測試裝置，其特征在于所述的光纖溫度傳感器是按照地下土壌分層情況布置于U型管兩支管內，且每層土壌的U型管兩支管內至少各布置三個溫度測點。
3.根據權利要求I所述的ー種地下巖土分層熱物性現場熱響應測試裝置，其特征在于所述數據采集裝置包括數據采集模塊、數據分析模塊及控制模塊。
4.根據權利要求I所述的ー種地下巖土分層熱物性現場熱響應測試裝置，其特征在于所述的可調電加熱器由具有不同功率的多個電加熱器組成，其功率大小根據鉆孔深度來選 擇。
5.根據權利要求I所述的ー種地下巖土分層熱物性現場熱響應測試裝置，其特征在于所述部件間的連接管道外包有厚度為20_的橡塑保溫材料。
專利摘要本實用新型涉及一種地下巖土分層熱物性現場熱響應測試裝置。本實用新型結構為保溫水箱的出口與水泵的進口連接，保溫水箱的進口與電磁流量計的出口連接，水泵的出口與U型管的進口連接，電磁流量計的進口通過流量調節(jié)閥與U型管的出口連接，保溫水箱內設有可調電加熱器，且可調電加熱器、電磁流量計、光纖溫度傳感器通過信號傳輸線與數據采集裝置連接。本實用新型解決了過去存在的無法獲得不同深度處的巖土熱物性分布，無法做到提高測試精度、改善地下埋管優(yōu)化設計方法等缺陷。本實用新型可獲得不同深度處的地下巖土熱物性值及土壤巖土類型、地下水含量與滲流情況，靈敏度高、抗干擾性強、耐腐蝕、安裝尺寸小、無電源要求，測試成本低。
文檔編號G01N25/20GK202649147SQ20122029578
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權日2012年6月20日
發(fā)明者楊衛(wèi)波 申請人:揚州大學