[發(fā)明專利]高效巖土熱物性測試系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810407787.1
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN110441346A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐蒙;徐力生
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學;長沙力金科技開發(fā)有限公司;長沙灌鉆電子科技有限責任公司
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G08C17/02
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11411
• 代理人: 鄭自群

本發(fā)明公開了高效巖土熱物性測試系統(tǒng)，包括主控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊、驅(qū)動模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)采集裝置；所述電源模塊分別與主控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、驅(qū)動模塊連接；所述主控制模塊分別與數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊、驅(qū)動模塊、通信模塊連接；所述驅(qū)動模塊、主控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊分別與數(shù)據(jù)采集裝置連接。所述數(shù)據(jù)采集裝置實現(xiàn)對巖土熱物性進行采集，并通過數(shù)據(jù)采集模塊反饋給主控制模塊和通信模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸。本發(fā)明運行高效，成本低，勞動強度低，安全可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土熱物性測試領(lǐng)域，特別涉及高效巖土熱物性測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來由于對建筑節(jié)能及減少環(huán)境污染，利用可再生的淺層地熱能的地源熱泵技術(shù)在建筑節(jié)能領(lǐng)域得到了迅速發(fā)展。其中地埋管地源熱泵技術(shù)利用大地熱容量巨大且地下巖土體溫度相對穩(wěn)定的特性，通過閉環(huán)式地埋管換熱器利用水循環(huán)在夏季向巖土體釋放熱量、在冬季從巖土體吸收熱量，并最終通過地源熱泵機組實現(xiàn)對建筑物供冷供熱。地埋管分項投資通常占整個地源熱泵系統(tǒng)初投資的1/2～1/3。科學合理地設(shè)計地埋管是地源熱泵系統(tǒng)的關(guān)鍵。地埋管區(qū)域地質(zhì)綜合熱物性參數(shù)是設(shè)計地埋管的主要參數(shù)，然而地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，地層巖性和地下水條件各異，熱物性參數(shù)相差也比較大。如果熱物性參數(shù)選擇不準確，則可能導致設(shè)計的地埋管部分不能滿足負荷要求，系統(tǒng)運行效率降低甚至無法正常運行，或可能導致地埋管分項規(guī)模過大麗增加初投資。

因此在地源熱泵系統(tǒng)工程設(shè)計之前必須進行巖土熱物性測試，以獲得準確的熱物性參數(shù)，為地源熱泵系統(tǒng)工程設(shè)計提供依據(jù)?，F(xiàn)有的巖土熱物性測試裝置很多，基本原理都是通過電加熱管在儀器內(nèi)部水箱加熱循環(huán)水并利用水泵驅(qū)動與地埋管環(huán)路進行水循環(huán)，測量地埋管進出口循環(huán)水溫度及流量，進而通過建立數(shù)學模型計算得出熱物性參數(shù)。國家標準技術(shù)規(guī)范規(guī)定：巖土熱物性測試應連續(xù)不間斷，持續(xù)時間不宜少于48h：按照國際地源熱泵協(xié)會推薦50～80W/m的加熱功率，因此在實際測試過程(80m～120m鉆孔深度)中加熱功率般在4kW～7kW范圍之內(nèi)，利用電加熱管直接加熱并持續(xù)48h運行過程中，因為巖土熱物性測試具有很大的流動性，比如供電條件、循環(huán)水含雜質(zhì)、地埋管鉆孔的穩(wěn)定情況都會變化，這容易導致出現(xiàn)水泵故障或接頭漏水等情況，使得循環(huán)系統(tǒng)缺水，加熱器干燒，不僅損壞巖土熱物性測試裝置，還可能出現(xiàn)高溫爆炸甚至引發(fā)更嚴重的安全事故，因此保證測試裝置的安全穩(wěn)定運行顯得尤為關(guān)鍵。

同時，巖土熱物性測試工作屬于工程前期的階段性工作，工程場地條件較差，不良天氣時有出現(xiàn)，人為48h實時進行測試存在勞動量大，生產(chǎn)成本高等技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種生產(chǎn)成本低，勞動強度小，運行安全的高效巖土熱物性測試系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

包括主控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊、驅(qū)動模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)采集裝置；

所述電源模塊分別與主控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、驅(qū)動模塊連接；所述主控制模塊分別與數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊、驅(qū)動模塊、通信模塊連接；所述驅(qū)動模塊、主控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊分別與數(shù)據(jù)采集裝置連接；

所述數(shù)據(jù)采集裝置包括地埋U形管、循環(huán)水管、循環(huán)水泵、加熱器、截止閥、流量計、溫度傳感器、壓力傳感器；

所述地埋U形管的兩端分別與循環(huán)水管連接，所述循環(huán)水泵、截止閥、加熱器從地埋U形管的出水口端向進水口端依次與循環(huán)水管串聯(lián)連接；所述循環(huán)水管的出水口端、進水口端分別連接流量計、溫度傳感器、壓力傳感器；

所述驅(qū)動模塊與循環(huán)水泵連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊分別與流量計、溫度傳感器、壓力傳感器連接，所述主控制模塊與截止閥控制連接。