[發明專利]地源熱泵用高精度土壤熱物性測試儀

無效

• 申請號: 200810201626.3
• 申請日: 2008-10-23
• 公開（公告）號: CN101393149A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 連之偉;于新;李世剛;戚大海;彭友輝
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N25/18;G06F19/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 周文娟

1.一種地源熱泵用高精度土壤熱物性測試儀，包括過濾器(1)、壓差開關(2)、進口溫度傳感器(3)、電加熱器(4)、功率傳感器(5)、水位控制器(6)、補水箱(7)、第一壓力表(8)、循環水泵(9)、第二壓力表(10)、電磁流量計(11)、出口溫度傳感器(12)、單向閥(13)、三通(14)、第一球閥(15)、第二球閥(16)、埋地溫度傳感器(19)、電源(20)、數據計算模塊(21)、埋地管換熱器(22)，其特征在于還包括可編程控制器(17)、液晶觸摸屏(18)，其中過濾器(1)安裝在測試儀管路的進口端；壓差開關(2)安裝在測試儀管路進出口端之間；單向閥(13)安裝在循環水泵(9)的進口端；第二球閥(16)安裝在循環水泵(9)的出口端；進口溫度傳感器(3)裝在過濾器(1)與電加熱器(4)之間；出口溫度傳感器(12)接在測試儀管路的出口端；功率傳感器(5)的輸入端并聯在電加熱器(4)的電源線端；水位控制器(6)的浮球端裝在補水箱(7)的一側底部；第一壓力表(8)和第二壓力表(10)分別安裝在循環水泵(9)的進出口管段上；埋地管換熱器(22)的兩端分別與測試儀管路的進出口端連接；電磁流量計(11)的輸出端、功率傳感器(5)的輸出端、壓差開關(2)的輸出端、進口溫度傳感器(3)和出口溫度傳感器(12)的輸出端、水位控制器(6)的輸出端、埋地溫度傳感器(19)的輸出端均與可編程控制器(17)的輸入端相連，可編程控制器(17)的輸出端分別與液晶觸摸屏(18)的輸入端、數據計算模塊(21)的輸入端、電源(20)的控制電路連接，數據計算模塊(21)的輸出端與液晶觸摸屏(18)的輸入端相連；無限長線熱源模型和有限長線熱源修正模型編寫的程序存儲在數據計算模塊(21)中。

2.根據權利要求1所述的地源熱泵用高精度土壤熱物性測試儀，其特征是所述的無限長線熱源模型公式為：

Tf=T0+ql4πλI(r24at)+Rb·ql]]>

式中：φ為埋地管換熱器的總換熱量，H為埋地管換熱器的埋管深度，q_l為單位長度埋地管換熱器的換熱量；T_f為埋地管換熱器內循環水的平均溫度；稱為指數積分函數，x為積分變量，T₀為周圍土壤的初始溫度；r為任一點徑向坐標；t為運行時間；λ、a分別為土壤的導熱系數和熱擴散系數；R_b為鉆孔內每米深度的總熱阻。

3.根據權利要求1所述的地源熱泵用高精度土壤熱物性測試儀，其特征是所述的有限長線熱源修正模型公式為：

θ=ql4λπ∫0H{erfc(R2+(y-h)22aτ)R2+(y-h)2-erfc(R2+(y+h)22aτ)R2+(y+h)2}dh+Rb·ql+ΔTp]]>

式中：φ為埋地管換熱器的總換熱量(W)，H為埋地管換熱器的深度(m)，q_l為單位長度埋地管換熱器的換熱量(W/m)；λ為土壤的導熱系數(W/m·k)；R為埋地管換熱器U型管的半徑(m)；y為測點的縱坐標(m)；h為自變量(m)；erfc(z)函數為誤差函數，a為土壤的熱擴散系數(m²/s)；τ為測試的時間長度(s)；θ為循環水平均溫度T_f與土壤初始溫度T₀的差值；R_b為鉆孔內每米深度的總熱阻；引入熱流短路修正因子其中T_w為埋地管換熱器鉆孔的壁溫；R_c為水與埋地管換熱器管壁之間的對流換熱熱阻；R_p為埋地管換熱器管內傳熱熱阻；L為埋地管換熱器深度；N為U型管數；D為熱流短路修正系數，N＝1時，D＝0.85；N＝2時，D＝0.6～0.7。