[實用新型]變頻熱泵式巖土熱物性測試儀

有效

• 申請號: 201320389049.1
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN203299154U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 劉自強;王建輝;劉偉;彭國輝;周泉;梁迎凱
• 申請（專利權）人: 河北省科學院能源研究所
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 石家莊海天知識產權代理有限公司 13101
• 代理人: 田文其

技術領域

本實用新型屬于測試設備，特別是指一種變頻熱泵式巖土熱物性測試儀。

背景技術

土壤源熱泵是一種以地表淺層地熱資源為熱源或冷源，既可供熱又可制冷的高效節能空調系統。土壤源熱泵的換熱器埋于地下，與大地進行冷熱交換。土壤具有良好的蓄熱性能，土壤溫度全年波動較小且數值相對穩定。土壤源熱泵系統正是利用了土壤的這一特性，使其運行效率比傳統的空調運行效率要高40%-60%，節能效果明顯。近年來土壤源熱泵在我國廣泛應用。

土壤源熱泵通過地埋管實現中間介質與土壤之間的熱量交換。因此，地埋管的換熱性能對土壤源熱泵的性能起著重要影響。而地埋管的換熱性能與各個土壤源熱泵工程項目所在地的地下巖土熱物性有關，所以在施工現場對地埋管的換熱性能進行測試是保證土壤源熱泵合理設計及正常運行的關鍵。

土壤源熱泵系統中埋地管換熱器的性能對整體性能有決定性的影響，而土壤熱物性是埋地管換熱器性能設計中的關鍵參數，因此如何建立一種既準確又適合于工程實際應用的快速測量地下巖土熱物性參數以及換熱器有效換熱系數的方法，成為目前地源熱泵推廣和應用中的關鍵技術和核心問題。在現有的土壤源熱泵地埋管換熱量及土壤熱物性測試技術中，基本上都是采用《地源熱泵工程技術規范》修訂版的相關條文、規范推薦的可調電功率電加熱恒溫水槽設備，進行地埋管換熱器熱響應試驗，測試計算地下巖土導熱系數及比熱容等參數，只能測試地下巖土的排熱量。但是在土壤源熱泵項目實際工程設計中，普遍采用地下巖土每延米換熱量的參數來進行系統設計。而且該方法測試方法繁瑣、耗用時間過長。

申請號為201020694226.3的中國專利文獻公開了一種基于地源熱泵的土壤熱物性能測試儀和測試車，該方案的整個檢測和測試的過程比較繁瑣，且方案涉及的設備數量較多，結構不緊湊。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種結構緊湊簡單，能準確地檢測和提供各項土壤熱物性參數，檢測和測試過程簡單的變頻熱泵式巖土熱物性測試儀。

本實用新型的整體技術構思是：

變頻熱泵式巖土熱物性測試儀，包括熱泵機組，熱泵機組的出口管路經地埋管與熱泵機組的入口管路連通，在熱泵機組的出口管路及入口管路上設有溫度傳感器、流量傳感器以及補水斗，所述的溫度傳感器、流量傳感器與中央控制系統電連接；所述的熱泵機組通過變頻器與中央控制系統電連接，熱泵機組與風機盤管系統電連接。

本實用新型的具體技術內容還有：

為便于對熱泵機組入口管路及出口管路中的溫度進行實時的監測和控制，以保證測試結果的準確性。優選的結構設計是，溫度傳感器包括設置于熱泵機組出口管路上的第二溫度傳感器，以及設置于熱泵機組入口管路上的第一溫度傳感器。

為保證熱泵機組通過水泵向管路中輸水和排水并進行控制，優選的結構設計是，熱泵機組出口管路及入口管路上設有閥門。更為優選且顯而易見的結構設計是，熱泵機組出口管路或入口管路上設有循環水泵。

為便于實現對熱泵機組入口管路和出口管路進行獨立的控制，優選的閥門結構設計是，閥門包括設于熱泵機組出口管路上的第二閥門，以及設于熱泵機組入口管路上的第一閥門。

為保證數據傳輸的可靠性，優選的結構設計是，所述的溫度傳感器、流量傳感器、變頻器通過通訊轉換設備接中央處理系統。

通訊轉換設備是將下位機（溫度傳感器、流量傳感器、變頻器）輸入的RS485通訊協議轉變成中央處理系統能夠接收的RS232通訊協議，因其轉換方式和實現該方式需要的設備屬于現有技術，設備可以方便地通過商業途徑購置，因此申請人在此對其工作原理和詳細結構不再贅述。

為便于實現管路中的氣體排空，優選的結構設計是，所述的熱泵機組出口管路中設有排氣閥。

為便于熱泵機組的出口管路及入口管路與地埋管之間的連接，優選的結構設計是，熱泵機組出口管路或入口管路通過連接件與地埋管兩端連接。

本實用新型的工作原理如下：

1、測試前準備工作：

將地埋管內灌滿清水，將熱泵機組出口管路和熱泵機組入口管路分別與地埋管兩端相連，形成測試裝置的循環管路系統，通過補水斗向循環管路中加水，開啟循環水泵使循環管路中充滿水，管路中的氣體通過排氣閥排出，當不再有氣體排出，并且循環水流量穩定時，說明水已加滿循環管路系統。

2、初始土壤溫度測量

測試前期準備工作完成后，當循環水流量穩定時，并且第一溫度傳感器和第二溫度傳感器所示溫度溫差小于0.1℃時，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器所示溫度平均值為初始土壤溫度。

3、測試工作