[發明專利]一種可控多因素地源熱泵試驗平臺及其方法

在審

• 申請號: 202011219217.3
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112229870A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 姚直書;方玉;黃獻文;刁奶毫;紀文杰;張平;穆克漢;王曉云;孟祥前
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種可控多因素地源熱泵試驗平臺及其方法，該試驗平臺包括熱響應測試儀，控制平臺，水平保溫槽，加熱裝置，制冷裝置，聲發射傳感器，溫度傳感器。試驗方法為將埋設同軸套管換熱器的水平保溫槽劃分為若干區段，在相關區段設置加熱裝置、制冷裝置用以模擬工程實況中不同地層的環境溫度。該試驗平臺易于搭建，可控制土體溫度場，模擬多種因素對地埋管換熱器換熱效率的影響；試驗在室內即可進行，可操作性強。

技術領域

本發明屬于地源熱泵系統技術領域，尤其涉及一種可控多因素地源熱泵試驗平臺及其方法

背景技術

隨著能源日益消耗短缺以及礦產類化學能源所帶來的環境污染日趨嚴重，具備低能耗、綠色環保特點的地源熱泵技術已經進入到實際工程應用的視野。作為一種利用地下淺熱資源(包括地下水、地表水、土壤源)的可供冷亦可供熱的高效節能空調系統，地源熱泵通過輸出通過輸入少量低品位能源，實現低位能熱向高位熱能轉移。國內外現有的地源熱泵試驗平臺的搭建主要表現為豎直鉆井埋管的形式，這種形式的試驗平臺的缺點在于：

1)鉆井成本高，且隨深度的增加不斷增大。

2)深層地質土體內部溫度場復雜多變，土壤層結構繁雜，試驗時難以對溫度場進行控制。

3)深層地質土體內部各種因素聯合作用下的試驗研究不易進行，難以獲得理想的實驗效果。

因此，為提高地源熱泵試驗的可操作性，一種可控多因素地源熱泵試驗平臺及其方法亟待出現。

發明內容

本發明提供一種可控多因素地源熱泵試驗平臺及其方法，用以解決現有地源熱泵豎向鉆井試驗平臺難以對土層溫度場進行控制、試驗平臺搭建成本高等問題。

本發明采用技術方案如下：一種可控多因素地源熱泵試驗平臺，包括熱響應測試儀，控制平臺，水平保溫槽，加熱裝置，制冷裝置，聲發射傳感器，溫度傳感器；其中所述熱響應測試儀管道進水口和出水口與同軸套管換熱器相連，形成一個閉合回路。

進一步地，為了更好的實現本發明，所述熱響應測試儀包括循環水泵、溫度傳感器、流量計、電加熱器、閥門。所述循環水泵與所述流量計和溫度傳感器相連。其中所述循環水泵的流量可控范圍為0.05～5m³/h，所述溫度傳感器的測量精度為±0.2℃，所述流量計的精度為0.2級，所述電加熱器三擋可調功率可控范圍是2～6kw。

進一步地，為了更好的實現本發明，所述控制平臺包括滲透特性控制儀、通長溫度監測儀。其中所述滲透特性控制儀可實時控制監測滲流水流速，通過與計算機程序相連接，顯示滲流系數。所述通長溫度監測儀溫度監測范圍是-40～180℃，溫度監測精度是±0.1℃，監測水平保溫槽整個溫度場的變化。

進一步地，為了更好的實現本發明，所述加熱裝置包括電阻加熱板與溫度控制箱相連接。所述電阻加熱板為PTC熱敏電阻加熱板，加熱溫度范圍是60～270℃，耐高溫且具備自動節能的特性，加熱環境溫度提高后，功率會逐漸降低。所述溫度控制箱的控溫范圍是0～600℃測量精度為0.2級，響應快，控溫精準，當溫度達到預設值時，會觸發聲光報警并自行切斷電源。

進一步地，為了更好的實現本發明，所述制冷裝置包括壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥。所述壓縮機為超小型壓縮機，體積小，重量輕，低能耗，可變頻，方便試驗。所述冷凝器由紫銅管和鍍銅的鋼絲組成，無風機，節省電耗。所述蒸發器是由兩塊成型板組成的板式蒸發器，阻力小，金屬能耗低，傳熱面積可調。所述膨脹閥為內平衡式熱力膨脹閥，通過感溫包測量蒸發器出口管路上的回氣過熱度來調節開啟度調節供液量。

進一步地，為了更好的實現本發明，還包括鉑電阻溫度傳感器，所述水平保溫槽內的埋管均設有所述鉑電阻溫度傳感器，其中所述鉑電阻溫度傳感器溫度測量范圍可達-50～260℃，溫度測量精度為0.1℃，且防水耐腐蝕。所述鉑電阻溫度傳感器等距分布于各區段埋管內，同時與控制平臺的信號連接。