姚文江,杜建国,徐雪球

(江苏省地质调查研究院,江苏南京 210018)

地源热泵技术是一种利用浅层大地能量向建筑物供冷供热的系统,是一项值得大面积推广的建筑供能技术.为了合理利用和开发浅层地温能,需要对项目建设地的地下土壤热物性、换热孔地下单位换热量、热影响半径等参数进行现场测试,为工程设计提供技术参数.

沙家浜温度假中心位于常熟市沙家浜风景区旁,占地212亩,总投资约12亿元.

1 测试目的及意义

通过垂直地埋管现场热响应试验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.

2 测试原理及装置

(1)测试原理

地埋管换热器的热响应特性试验在理论上可以归结为,在一定热流边界条件下的非稳态传热问题.其数学解析主要有两种模型:基于线热源理论的线模型;基于圆柱热源理论的柱模型.本试验采用了线热源数学模型.

根据线热源理论,流入与流出地埋管的水温平值的计算式为:

式中:Tf--埋管内流体平均温度(入口与出口的平均值)(℃);

Qheat=加热功率,( w);

λ--土壤的平均热导率(w/(m・℃) );

a--热扩散率(m2/s);

t--测试时间(S);

r--半径(m);

y--欧拉常数;

Rb--钻孔热阻(m・℃/w);

T0-岩土远处未受扰动的温度(℃).

计算式(1)可写为线性形式:

C-土壤比热容;

Qb-地埋管中心温度(℃);

Q0-地层初始温度(℃).

由(1)～(6)式可以计算得出地层的换热量、土壤的平均热导率λ和热扩散率a.

(2)测试装置……