專利名稱：一種用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地源熱泵技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種測(cè)試管道水力特性的裝置。
背景技術(shù)：
地源熱泵技術(shù)近些年在我國(guó)迅速發(fā)展，特別是地埋管地源熱泵系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，它實(shí)現(xiàn)了能源的可再生利用，提高了一次能源利用率和系統(tǒng)運(yùn)行效率，具有顯著的節(jié)能效益和環(huán)保效益。地埋管地源熱泵系統(tǒng)需要將埋管換熱器以鉆孔下管回填或是樁基中內(nèi)置的方式埋置于地下，換熱介質(zhì)在埋管換熱器管內(nèi)流動(dòng)，與土壤進(jìn)行熱交換(從土壤吸收熱量或向土壤釋放熱量)，這個(gè)換熱過(guò)程是整個(gè)地埋管地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵。地埋管換熱器在施工過(guò)程中(制作、下管、連接、回填)很容易落入土、塵粒等雜質(zhì)，很容易因此而發(fā)生堵塞；普遍采用的聚乙烯或聚丁烯地埋管道，當(dāng)采用熱熔連接時(shí)，也經(jīng)常出現(xiàn)局部熔瘤或熔接圈凹凸不勻的現(xiàn)象，阻礙管內(nèi)的流體流動(dòng)。無(wú)論是雜質(zhì)的堵塞還是熱熔瘤，都將引起該管段的阻力特性發(fā)生顯著改變，并導(dǎo)致地埋管的水力特性與理論計(jì)算的結(jié)果產(chǎn)生較明顯差異，造 成該管段乃至整個(gè)管群的流量偏離設(shè)計(jì)值，從而影響地埋管換熱器實(shí)際的換熱效果，降低地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行效率，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。在現(xiàn)行規(guī)范《GB50366-2009地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中要求地埋管在驗(yàn)收過(guò)程中進(jìn)行水壓試驗(yàn)，保證管內(nèi)能夠維持一定的壓力，但該試驗(yàn)僅能夠測(cè)試管道有無(wú)泄漏現(xiàn)象，不能測(cè)試管道水力特性，確認(rèn)管道是否堵塞。規(guī)范同時(shí)要求地埋管換熱器在安裝前后需對(duì)管道系統(tǒng)反復(fù)沖洗，但只能清除管道內(nèi)殘留的雜質(zhì)，對(duì)于已經(jīng)完全堵塞的管道，以及熱熔連接過(guò)程中產(chǎn)生的熔瘤，無(wú)法通過(guò)沖洗恢復(fù)管道暢通。由于地埋管換熱器屬于埋地隱蔽工程，在工程施工完畢后，埋管上方將被土層覆蓋，并可能進(jìn)行水泥、浙青等面層的施工，甚至?xí)谏戏浇ㄔ煊谰眯缘慕ㄖ?，工程完成后發(fā)現(xiàn)水力系統(tǒng)存在問(wèn)題，維修費(fèi)用和施工難度極高。因此，能夠在地埋管施工之前測(cè)試其水力特性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其堵塞或不暢的情況，以通過(guò)清洗或更換管道等措施進(jìn)行修復(fù)的技術(shù)，是有待研究的難題。2005年7月27日公布的公開(kāi)號(hào)為CN1645087A的專利“一種測(cè)試地埋管換熱能力新方法及專用測(cè)試裝置”中，涉及一種測(cè)試地埋管換熱能力新方法及專用測(cè)試裝置。2011年8月3日公布的公開(kāi)號(hào)為CN201917538U的專利“基于地源熱泵的土壤熱物性能測(cè)試儀及測(cè)試車”中，涉及一種基于地源熱泵的土壤熱物性能測(cè)試儀及測(cè)試車。2011年8月3日公布的公開(kāi)號(hào)為CN201917539U的專利“車載式地源熱泵地質(zhì)熱物理參數(shù)測(cè)試儀”中涉及一種基于地源熱泵的土壤熱物性能測(cè)試儀及測(cè)試車。上述專利均為檢測(cè)地源熱泵地埋管換熱器的換熱能力及土壤熱物性參數(shù)，不具備地埋管換熱器水力特性檢測(cè)的功能，不能判斷地埋管換熱器的實(shí)際水力特性與設(shè)計(jì)值之間由于管道施工質(zhì)量所產(chǎn)生的偏差。2004年2月11日公布的公開(kāi)號(hào)為CN2603379Y的專利“滴灌管水利性能自動(dòng)檢測(cè)裝置”涉及的是一種農(nóng)業(yè)用滴灌系統(tǒng)中滴灌管(帶)水利性能自動(dòng)檢測(cè)裝置，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)處理，檢測(cè)精度高，效率高。2004年2月25日公布的公開(kāi)號(hào)為CN1477382A的專利“微灌灌水器抗堵塞和水力性能綜合測(cè)試裝置”提供一種綜合測(cè)試裝置，既能測(cè)試灌水器的水力性能，又能測(cè)試灌水器的抗堵塞性能，包括物理堵塞和化學(xué)堵塞。2007年12月5日公布的公開(kāi)號(hào)為CN101082535A的專利“一種微尺度迷宮型單元流道水力性能測(cè)試方法”涉及一種單元流道水力性能測(cè)試方法，解決的微尺度流道的水力性能測(cè)試方法。上述水力特性測(cè)試的相關(guān)專利用以檢測(cè)農(nóng)業(yè)滴灌系統(tǒng)和微尺度流動(dòng)的水力特性，與地源熱泵的地埋管系統(tǒng)的水力特性檢測(cè)屬于不同領(lǐng)域，且功能和結(jié)構(gòu)上存在較大差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、方便移動(dòng)、用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是:一種用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置，包括連接管道、通過(guò)連接管道依次連接的第一外接口、水泵、補(bǔ)水箱和第二外接口，位于所述連接管道上的流量計(jì)，裝于所述水泵和所述第一外接口之間連接管道上的第一壓力傳感器以及裝于所述補(bǔ)水箱和所述第二外接口之間連接管道上的第二壓力傳感器；所述第一外接口與所述第二外接口在外形上與不同口徑被測(cè)管段的端口配合。所述第一壓力傳感器位于離所述第一外接口最近的連接管道上。所述第二壓力傳感器位于離所述第二外接口最近的連接管道上。

所述測(cè)試裝置還包括位于所述水泵與所述補(bǔ)水箱之間的過(guò)濾器。所述裝置還包括控制所述水泵的變頻器。所述測(cè)試裝置還包括位于所述水泵與所述第一外接口之間連接管道上的第一閥門。所述測(cè)試裝置還包括位于所述第二外接口和所述流量計(jì)之間連接管道上的第二閥門。所述第一閥門或所述第二閥門為截止閥。所述測(cè)試裝置還包括裝于所述水泵與所述第一外接口之間連接管道上的第一溫度傳感器。所述測(cè)試裝置還包括裝于所述第二外接口與所述流量計(jì)之間連接管道上的第二溫度傳感器。由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是:該測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)約緊湊，能夠方便的在地埋管施工現(xiàn)場(chǎng)安裝及移動(dòng)，可在地埋管下管之前、下管后及與環(huán)路集管裝配完成后測(cè)試單根地埋管或地埋管群的水力特性，從而判斷地埋管內(nèi)是否有熱熔瘤、顆粒雜質(zhì)堵塞及其他因素造成的阻力系數(shù)較大變化，以便于在地埋管施工過(guò)程中及時(shí)處理或更換；此外，該測(cè)試裝置也可實(shí)現(xiàn)車載或制作為測(cè)試車外形，方便施工現(xiàn)場(chǎng)的移動(dòng)。


圖1本發(fā)明實(shí)施例中用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明實(shí)施例中用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置的工作示意圖。其中:1、補(bǔ)水箱；2、過(guò)濾器；3、循環(huán)水泵；4、變頻器；5、第一溫度傳感器；6、第一截止閥；7、第一壓力傳感器；8、第一外接口 ；9、第二外接口 ；10、第二壓力傳感器；11、第二截止閥；12、第二溫度傳感器；13、流量計(jì)；14、連接管道；15、被測(cè)地埋管管段。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明針對(duì)地埋管換熱器由于施工不當(dāng)，如熱熔瘤、顆粒雜質(zhì)堵塞等原因造成的管道水力特性發(fā)生變化，從而造成實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中地埋管換熱器的換熱效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，系統(tǒng)效率降低甚至無(wú)法正常運(yùn)行的問(wèn)題，提出了一種在地埋管施工過(guò)程中能夠方便檢測(cè)其水力特性的測(cè)試裝置，如圖1所示為該裝置的結(jié)構(gòu)圖。

該裝置包括補(bǔ)水箱1、過(guò)濾器2、循環(huán)水泵3、變頻器4、第一溫度傳感器5、第一截止閥6、第一壓力傳感器7、第一外接口 8、第二外接口 9、第二壓力傳感器10、第二截止閥11、第二溫度傳感器12、流量計(jì)13和連接管道14。循環(huán)水泵3為該裝置的測(cè)試工作提供動(dòng)力，在其入口端通過(guò)連接管道14連接有補(bǔ)水箱I ;在補(bǔ)水箱I與循環(huán)水泵3之間通過(guò)連接管道14連接有過(guò)濾器2。循環(huán)水泵3的出口端通過(guò)連接管道14依次連接有第一截止閥6和第一外接口 8 ;在循環(huán)水泵3與第一截止閥6之間的連接管道14上裝有第一溫度傳感器，在第一截止閥6與第一外接口 8之間的連接管道14上裝有第一壓力傳感器7。循環(huán)水泵3接有變頻器4，變頻器4能夠?qū)崿F(xiàn)流量的變頻調(diào)節(jié)。在補(bǔ)水箱I與過(guò)濾器2相連的另一端，通過(guò)連接管道14依次連接有流量計(jì)13、第二截止閥11以及第二外接口 9。其中，在流量計(jì)13與第二截止閥11之間裝有第二溫度傳感器12，在第二截止閥11與第二外接口 9之間裝有第二壓力傳感器10。第一外接口 8、第二外接口 9的外形能夠配合不同管徑的被測(cè)地埋管接口。兩個(gè)外接口與被測(cè)地埋管管段之間為活動(dòng)連接，在測(cè)試完成后便于分離。在使用該測(cè)試裝置測(cè)試某一地埋管管段的水力特性時(shí)，首先將該測(cè)試裝置放置于施工現(xiàn)場(chǎng)適當(dāng)位置，然后分別將第一外接口 8與第二外接口 9與被測(cè)地埋管管段15的兩端相連，從而該測(cè)試裝置與被測(cè)地埋管管段15構(gòu)成了一個(gè)環(huán)路，如圖2所示。連接工作完成后，進(jìn)入測(cè)試階段。首先向補(bǔ)水箱I加水，打開(kāi)第一截止閥6和第二截止閥11，使水充滿整個(gè)閉合環(huán)路；然后，再開(kāi)啟循環(huán)水泵3。圖2中箭頭所示的方向即為水流的方向。在這個(gè)過(guò)程中，可以通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器4來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)路中水流量的調(diào)節(jié)。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的循環(huán)后，環(huán)路中氣體被完全排出，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，循環(huán)水流經(jīng)地埋管管段的壓降也已經(jīng)穩(wěn)定。通過(guò)第一壓力傳感器7可讀出被測(cè)地埋管管段的進(jìn)口壓力，通過(guò)第二壓力傳感器10可以讀其出口壓力；通過(guò)流量計(jì)13可讀出管道中的循環(huán)水流量；通過(guò)第一溫度傳感器5可讀出被測(cè)地埋管管段內(nèi)水的進(jìn)口溫度，通過(guò)第二溫度傳感器12可以讀出其出口溫度。由被測(cè)地埋管管段的進(jìn)出口壓力差和環(huán)路流量便可得到被測(cè)地埋管管段的總阻抗，即其實(shí)際水力特性；而溫度傳感器的主要作用是防止極端溫度出現(xiàn)，保護(hù)測(cè)試裝置，且可以準(zhǔn)確獲取測(cè)試流體的密度。上述測(cè)試裝置中，壓力傳感器越接近外接口，即越靠近被測(cè)地埋管管段，其檢測(cè)的值越接近被測(cè)地埋管管段的進(jìn)出口的真實(shí)壓力。通過(guò)比較管段的設(shè)計(jì)總阻抗和實(shí)際總阻抗的大小，檢驗(yàn)?zāi)骋淮_定地埋管管段的水力特性是否因堵塞等因素與設(shè)計(jì)值發(fā)生明顯偏差。設(shè)計(jì)總阻抗可通過(guò)管段流量和計(jì)算總阻力求得。計(jì)算方法在流體力學(xué)相關(guān)文獻(xiàn)中給出，也可直接按照《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范GB50366-2009》計(jì)算。若理論計(jì)算值與實(shí)際測(cè)試值偏差較大，就可以判斷該地埋管管段堵塞造成阻力特性改變，從而需要對(duì)其進(jìn)行清洗處理或更換，以保證地埋管換熱器的換熱特性。本發(fā)明的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)約緊湊，安裝和移動(dòng)方便，可在地埋管施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地埋管的水力特性測(cè)試，從而判斷地埋管內(nèi)是否有熱熔瘤、顆粒雜質(zhì)堵塞及其他因素造成的阻力系數(shù)較大變化，以便于在工程整體完工、面層覆土前進(jìn)行處理或更換；該裝置的上述優(yōu)點(diǎn)也使得其可實(shí)現(xiàn)車載或制成測(cè)試車，方便現(xiàn)場(chǎng)安裝和移動(dòng)。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置，其特征在于:包括連接管道、通過(guò)連接管道依次連接的第一外接口、水泵、補(bǔ)水箱和第二外接口，位于所述連接管道上的流量計(jì)，裝于所述水泵和所述第一外接口之間連接管道上的第一壓力傳感器以及裝于所述補(bǔ)水箱和所述第二外接口之間連接管道上的第二壓力傳感器； 所述第一外接口與所述第二外接口在外形上與被測(cè)管段的端口配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置，其特征在于:所述第一壓力傳感器位于離所述第一外接口最近的連接管道上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置，其特征在于:所述第二壓力傳感器位于離所述第二外接口最近的連接管道上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置，其特征在于:所述測(cè)試裝置還包括位于所述水泵與所述補(bǔ)水箱之間的過(guò)濾器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置，其特征在于:所述裝置還包括控制所述水泵的變頻器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置，其特征在于:所述測(cè)試裝置還包括位于所述水泵與所述第一外接口之間連接管道上的第一閥門。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置，其特征在于:所述測(cè)試裝置還包括位于所述第二外接口和所述流量計(jì)之間連接管道上的第二閥門。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置，其特征在于:所述第一閥門或所述第二閥門為截止閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置，其特征在于:所述測(cè)試裝置還包括裝于所述水泵與所述第一外接口之間連接管道上的第一溫度傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置，其特征在于:所述測(cè)試裝置還包括裝于所述第二外接口與所述流量計(jì)之間連接管道上的第二溫度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于測(cè)試地源熱泵系統(tǒng)地埋管水力特性的測(cè)試裝置，屬于地源熱泵技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括連接管道、通過(guò)連接管道依次連接的第一外接口、水泵、補(bǔ)水箱和第二外接口，位于連接管道上的流量計(jì)，裝于水泵和第一外接口之間連接管道上的第一壓力傳感器以及裝于補(bǔ)水箱和第二外接口之間連接管道上的第二壓力傳感器。其中，第一外接口與第二外接口在外形上可與被測(cè)管段的端口配合。該測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)約緊湊，移動(dòng)方便，可在地埋管下管前、下管后及與環(huán)路集管裝配完成后測(cè)試單根地埋管或地埋管群的水力特性，從而判斷地埋管內(nèi)是否有熱熔瘤、顆粒雜質(zhì)堵塞及其他因素造成的阻力系數(shù)較大變化，以便于在地埋管施工過(guò)程中及時(shí)處理或更換。
文檔編號(hào)G01V9/00GK103235348SQ20131010321
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者周翔, 張旭, 武佳琛, 劉海霞 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)