地源热泵空调工程热响应测试报告
地源热泵热响应测试工程技术方案
测试工程技术方案鉴于南京工业大学科技开发中心暖通工程研究所对地源热泵管系统具有较深的理论研究和大量钻孔地热测试工程成功的案例，委托方本着高质量严要求确保成功的目标，委托南京工业大学科技开发中心承担宁南5#工程地源热泵系统地埋管的换热器地热响应埋管钻孔测试工程的技术服务工作。
现经委托方、受托方、受托方会同相关设计院设计人员共同商量，提出本钻孔测试工程技术方案如下：一、主要工作内容1、地热测试工程的钻孔施工；2、地热测试工程的埋管施工；3、地热测试工程的热响应测试；4、地热测试工程的测试报告撰写。
二、主要技术要求1、测试孔技术参数根据设计人员的要求能现场实际情况和热响应测试的相关要求，地源热泵地埋管换热器地热响应钻孔埋管测试：场区内钻空2个，具体位置由建设单位会同设计院和我方现场确定，为节省投资，孔的深度暂按如下原则确定，实际钻孔时视情况进行调整：①1#孔：双U DN32,孔径130-150MM，钻孔深度为自然地面以下92米，采用黄沙或水泥基料与膨润土混合物作回填材料回填。
②2#孔：双U DN32,孔径130-150MM，钻孔深度为自然地面以下92米，采用原浆与膨润土的混合物作回填材料回填。
2、热响应测试与测试报告撰写1）测试目的本测试方案针对的是地源热泵地埋管系统两个地热测试孔进行的。
测试的目的是获得在整个空调期内，现场地埋管结构与岩土的换热情况，如地埋管周围岩土温度的分布情况，地埋管内进出水温度，以及单位管长的热流量等。
通过这些测试，为设计的准确性提供良好的保证，同时验证设计模型的准确性。
测试的结果为地源热泵地埋系统的施工图设计提供所需的资料。
岩土体热物性可以通过现场测试，以扰动—响应方式获得，即在拟埋管区域安装同规格同深度的竖直埋管，通过水环路，将一定量稳态负荷（扰动）加给竖直埋管，记录热响应数据：不同工况下模拟运行时间、埋管进出水温、不同连接形式U 型管的流量及即时冷热量、岩土体初始温度及温度变化等。
丰县中医院新城分院地源热泵热响应测试报告教程
丰县中医院新城分院地源热泵工程地下埋管换热器热响应测试报告中国矿业大学力学与建筑工程学院热能利用研究所徐州纳奇能源科技有限公司2014-06-26目录1工程简介 (1)2地源热泵系统简介 (1)2.1工作原理 (1)2.2地源热泵的特点 (1)2.3地源热泵适用性与地下换热器换热性能影响因素分析 (3)2.3.1地温因素 (4)2.3.2岩土热物性 (4)2.3.3埋管形式 (4)2.3.4埋管深度 (5)2.3.5埋管间距 (6)2.3.6季节性地下岩土热平衡问题 (6)3地埋管换热器热响应测试 (6)3.1测试目的 (7)3.2主要测试内容 (7)3.3测试原理与方法 (8)3.3.1测试依据 (8)3.3.2测试仪器与原理 (8)3.4测试方案 (11)3.4.1测试孔的定位 (11)3.4.2测试过程 (12)4岩土层结构 (14)5测试结果与数据分析 (15)5.1试验井测试结果 (15)5.1.1岩土初始平均温度的确定 (15)5.1.2试验井土壤导热系数的确定 (15)5.1.3试验井夏季工况岩土排热能力的确 (17)5.1.4试验井冬季工况岩土取热能力的确定 (18)5.2测试结果汇总 (21)6测试结论与分析 (23)1工程简介江苏徐州丰县中医院新城分院项目位于丰县开发区，东环路东侧，经六路西侧，南方路南侧，南环路北侧，地势平坦，交通便捷。
该工程建筑物主要由病房综合楼、急诊楼和辅助用房及地下车库组成。
用地面积85亩，规划分为二期，其中一期为住院楼和门急诊楼、二期为住院综合楼和医技楼以及配套设施用房。
总建筑面积91597平方米，地下建筑面积为22268平方米。
工程以节能、环保、低碳为设计理念，拟采用地源热泵系统作为中央空调冷热源。
按照规划要求，设计U形竖直埋管换热形式，地埋换热管下管深度100m。
由于地源热泵设计的特殊性，需为后期地埋管换热器设计和施工提供比较准确的地质和换热数据，因此受项目工程部委托，本次测试主要完成该工程2处试验孔地下埋管换热器的热响应试验。
地源热泵热响应测试报告
图1
测试装置简图
由图 1 可知，地源热泵模拟工况条件的设备由可调功率加热器、循环水泵、流量 调节阀、涡轮流量计、玻璃管温度计、智能温度采集模块组成。本装置系统功率 大（最大可调至 13kW）且运行稳定：地埋管内流量、供水温度依据设计要求可
2
黑龙江某项目一期工程岩土热响应测试报告
手工调节设定。试验采用智能温度采集模块（内含微型计算机）进行数据采集， 每隔一分钟采集一次数据，自动存储数据，所测得的岩土体的导热系数 λ、钻孔 的热阻等测试精度高。 2）测试方案： 本测试孔基本数据及测试运行工况如表 1。
T T0
r , t 0
式中 T=T(r,t)—— t 时刻 r 处的岩土温度，℃； λs——岩土导热系数，W/(m· K)； T0 ——未受扰动的岩土原始温度，℃； ρs——岩土的密度，kg/m3 ； cs——岩土的比热，kJ/(kg· K)； ql——单位长度线热源热流强度，ql =Q/H W/m； rb——钻孔半径， m；
图5
实测平均温度与计算平均温度的对比
由参数估计法计算结果可知， 与通过线性拟合的斜率法得到的岩土导热系数 （分别 2.0 和 1.73W/(m·K)） 、钻孔总热阻（分别为 0.030 和 0.0274(m· K )/ W） ， 差别不大。从图 5 也可看出对应计算得到的进出水平均温度非常接近，而且与实 测得到的进出水平均温度变化趋势基本一致，反映了计算的准确性。
T 0 0 . 0274 ql
( m K ) /W
b） 基于圆柱面热源模型的校核与参数估计法计算 （1）圆柱面热源下参数估计法的计算 编写软件,利用圆柱面热源模型计算不同参数条件下的方差,取测试稳定后 48 小时的整点数据。从表 2、3 可以看出当岩土导热系数 λs=2.0W/(m· K)，钻孔 总热阻 R0 =0.030(m· K )/ W 时，方差最小，此时对应的导热系数和钻孔总热阻即 为参数估计法所求参数。 表 2
地源热泵系统岩土热响应试验
地源热泵系统岩土热响应试验地源热泵技术是绿色环保、节能高效的能源利用技术。
地源热泵系统是一种利用地下浅层地热资源，既能供热又能制冷的环保型空调系统，通过输入少量的电能，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。
结合相关规范，指出岩土热响应试验在地源热泵项目中应用的问题、岩土热响应试验方法及关键参数、钻孔内热阻和热扩散率的计算方法以及《规范》中地埋管换热器设计计算与热响应试验间的关系进行探讨。
标签：地源热泵;岩土;热响应试验岩土热响应试验是地埋管地源热泵系统实施的前提，通过该试验可获得现场地质情况和岩土体热物性参数，用于指导地埋管换热系统的设计，目前该观点正逐步被业主和设计人员接受[1]。
通过热响应试验，了解项目所在区域岩土的基本物理性质，在此基础上，掌握岩土体的换热能力，为地源热泵系统设计人员结合建筑结构、负荷特点等设计系统优化方案提供基础数据，以保障系统长期运行的高效与节能。
一、岩土热响应试验在地源热泵项目中应用的问题近年来岩土热响应试验在实际地源热泵项目应用中仍存在一些问题，主要表现在以下几个方面。
（一）有些热响应测试单位技术力量不足，对热响应测试理论和《规范》的理解不充分，测试报告中仅给出导热系数和单位井深取放热量，忽略了热响应测试应得到的其他关键参数。
甚至有设计者将恒热流测试时施加于地埋管换热器的电加热量直接作为地埋管换热器的设计放热量值[2]。
（二）为获得项目的设计地埋管换热器数量或地埋管换热器总长度，设计师常用单位井深取放热量作为设计依据[3]，未正确使用岩土热响应试验结果，使热响应试验仅成为界定设计责任的依据。
（三）不同项目中，地下岩土体热物性参数、地埋管换热器的设计进出口温度、系统运行时间等参数可能不同，设计人员普遍反映仅依靠单一的单位井深取放热量值无法找到合理的设计依据，无法根据不同的项目情况选择合理的设计参数，并计算合理的地埋管换热器数量[4]。
（四）地源热泵动态耦合计算理论体系不完善，仅依靠现有的一些地源热泵动态耦合设计软件，这类软件的使用对设计人员的要求很高，需要同时考虑建筑的动态负荷、地源热泵主机的动态性能、输配系统的动态性能、地埋管换热的动态变化。
×××××××××公司地埋管地源热泵系统岩土热响应试验及评价报告2
xxxxxxX公司地埋管地源热泵岩土热响应试验及评价报告XXXXXXXXXXXXXX X年X月X X日目录1. 工程概况....................................................... 2 .2. 试验测试目的 .................................................. 2...3. 场地气象条件、测试孔及地层条件简介 ............................. 3..4. 现场使用的岩土热物性测试仪器及测试方法简介 ..................... 4.4.1 岩土热物性测试仪简介................................................................... 4.. .4.2 测试过程简介................................................................... 6.. .4.3 测试理论 .................................................... 7 .5. 土壤的初始平均温度T 的测定..................................... 9..6．岩土比热容计算................................................................... 1.. 0.7. 测试孔测试结果分析................................................................... 1.. 07.1 供电电压、循环液流流量、压力损失与加热时间的关系曲线 (10)7.2 载热流体温度与加热时间的关系曲线 ............................ 1. 17.3 测试孔土壤平均热传导系数的确定 .............................. 1.27.4 测试孔钻孔热阻的计算................................................................... 1.. 3.8. 场地浅层地热能换热量预测................................................................... 1..39. 结论和建议................................................................... 1.. 5.10. 勘察资质证书和仪器校正证书................................................................... 1.. 6XXXXXXX公司地埋管地源热泵岩土热响应试验及评价报告1. 工程概况拟建项目位于XXXXXXXXXXXXXX，主要由加工车间和办公楼组成，总建筑面积XXX平方米，拟采用节能环保的地埋管地源热泵供热与制冷。
地源热泵系统岩土热响应试验
地源热泵系统岩土热响应试验【摘要】本研究旨在通过地源热泵系统岩土热响应试验，探讨其在实际应用中的效果和优势。
文章首先介绍了地源热泵系统岩土热响应试验的背景和研究目的，并阐述了其研究意义。
接着详细描述了试验方法、试验设计、试验过程、数据分析和结果讨论，从而全面呈现了实验过程及结果。
最后得出了关于地源热泵系统岩土热响应试验的结论，展望了未来研究方向，总结了本研究的重要发现。
通过本研究，可以为地源热泵系统的进一步优化和应用提供重要参考，促进绿色环保技术的发展。
【关键词】地源热泵系统、岩土热响应试验、试验方法、试验设计、试验过程、数据分析、结果讨论、结论、展望未来研究方向、总结、研究目的、研究意义、引言1. 引言1.1 地源热泵系统岩土热响应试验的背景地源热泵系统是一种利用地下岩土中储存的热能为建筑提供供暖和制冷的系统，具有高效节能、环保等优点。
地源热泵系统的性能受到岩土热响应特性的影响，因此需要进行岩土热响应试验来研究其热传导、储能和释能过程。
地源热泵系统岩土热响应试验是通过对地下岩土进行加热或降温，观察岩土温度变化和热传导规律，从而评估地源热泵系统的性能和效果。
通过岩土热响应试验，可以优化地源热泵系统的设计和运行，提高其热工性能和节能效果，为建筑节能减排提供科学依据。
地源热泵系统岩土热响应试验也可以为地热能资源的开发利用和岩土热响应规律的研究提供重要数据支持。
开展地源热泵系统岩土热响应试验具有重要的理论和实践意义。
1.2 研究目的研究目的是为了探究地源热泵系统在岩土地质条件下的热响应特性，为系统的设计、运行和优化提供科学依据。
通过开展岩土热响应试验，可以深入了解岩土层对地源热泵系统热传递的影响机制，为系统的热性能进行有效评估和改进。
具体地，研究目的包括：一是验证地源热泵系统在岩土地质条件下的热响应特性，包括热传导、热吸收和热交换等方面的影响；二是研究不同岩土地质条件下地源热泵系统的热性能差异，为系统的设计和优化提供参考依据；三是探讨岩土层对地源热泵系统热传递效率的影响机制，为系统的运行管理和能耗控制提供理论支持。
热泵热力性能测试报告
热泵热力性能测试报告测试目的：本次测试的目的是评估热泵的热力性能，并确定其能否在实际应用中满足设计要求。
测试方法：1. 测试环境：将热泵安装在一个封闭的测试间内，保证测试环境的稳定性。
2. 测试参数设置：根据设计要求，设置测试条件包括进水温度、出水温度、环境温度、运行时间等。
3. 数据记录：使用合适的仪表设备记录测试期间的进/出水温度、用电量、环境温度等相关数据。
4. 测试周期：连续运行热泵一段时间（例如24小时）并记录相关数据。
5. 数据处理：对记录的数据进行整理和分析，得出热泵的热力性能指标。
测试结果：1. 进/出水温度差：根据测试记录，计算热泵的进/出水温度差。
该温度差直接影响热泵的热交换效率。
2. 环境温度：记录测试期间的环境温度变化，了解热泵在不同环境条件下的工作情况。
3. 能效比：根据测试数据，计算热泵的能效比，即热泵每消耗一单位电能产生的热能。
该指标是评估热泵性能优劣的重要参数。
4. 运行稳定性：观察测试期间热泵的运行情况，包括启动、停机、工作过程中是否出现异常情况。
评估：根据测试结果和设计要求进行热泵的性能评估，主要考虑以下几个方面：1. 能效比：评估热泵的能源利用效率是否满足设计要求，高效率的热泵能带来更低的运行成本。
2. 稳定性：评估热泵在不同工作条件下的运行是否稳定可靠，是否存在频繁故障。
3. 温度控制精度：评估热泵的温度控制精度是否满足实际需求，热泵应能稳定地提供设计要求的出水温度。
总结：经过对热泵热力性能的测试和评估，根据测试结果，我们认为该热泵能满足设计要求，具备较高的能效比和稳定的运行性能。
然而，对于特定的实际应用场景，我们建议进一步考虑温度控制精度，以确保热泵能够在各种工况下提供可靠、稳定的热力供应。
地源热泵系统岩土热响应试验
地源热泵系统岩土热响应试验地源热泵系统是利用地下存储的能量进行空调和供热系统的一种环保、节能的方式。
为了了解不同岩土类型对地源热泵系统的热响应，进行地源热泵系统岩土热响应试验。
该试验通过对不同岩土类型的温度变化和热传导系数进行测定，为地源热泵系统设计和应用提供了重要的参考依据。
试验需要选取具有代表性的不同类型的岩土进行热响应实验。
首先进行现场勘探和测量工作，确定岩土类型、厚度、渗透系数等参数。
然后根据这些参数进行岩土热响应试验设计。
试验选用地面埋置式水源热泵来实现对岩土热响应的测定，利用温度计、热电偶等装置来测量地下岩土温度和热传导系数。
在试验过程中，需先将岩土表层刨开，露出暴露的岩土表层，以便安装热电偶和温度计，然后将地下水源热泵机组连接到暖通空调系统上，实现与室内空调的联动。
在试验中，经常地对岩土温度的变化进行监测，测定各种岩土在不同季节和环境条件下的热传导系数以及气候条件、季节变化等对岩土热响应的影响。
还可以对地源热泵系统的系统效率、能量利用效果进行测定，以评估该系统的整体性能。
在试验完成后，分析试验结果。
试验结果表明，不同岩土类型及季节对地源热泵系统的热响应都有一定影响，不同岩土类型的热传导系数差异较大，砂stone、泥岩和石灰岩的热传导系数分别为1.0 W/mK、1.3 W/mK和1.5 W/mK。
此外，随着季节和气候变化，热传导系数也有所不同，夏季两岩土平均热传导系数分别为1.1 W/mK、1.5 W/mK，冬季分别为0.9 W/mK、1.2 W/mK。
同时，地源热泵系统的系统效率随季节变化较大，夏季效率较低，冬季效率较高。
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岩土层热响应测试报告
2009年 月 日
目录
一、测试项目概况 ........................................................................................................1 二、热响应实验目的 ....................................................................................................1 三、热响应实验依据 ....................................................................................................1
3.1测试原理.........................................................................................................1 3.2测试平台.........................................................................................................1 四、热响应实验工程概况 ............................................................................................2 4.1测试井定位.....................................................................................................2 4.2测试井参数.....................................................................................................2 4.3测试实验台搭建.............................................................................................2 4.4测试平台误差控制.........................................................................................2 4.5测试过程.........................................................................................................3 五、数据整理与分析 .............................................................. .....................................3 5.1岩土层结构与传热分析................................................................................3 5.2测试数据整理................................................................................................4 5.2.1土壤平均原始温度.....................................................................................4 5.2.2模拟实验数据.............................................................................................4 5.3测试数据分析..................................................................................................7 5.3.1岩土层导热系数............................................................................................7 5.3.2埋管换热器热阻计算....................................................................................8 5.3.3单孔换热量计算............................................................................................9 六、测试结果与建议 .....................................................................................................11 6.1钻孔深度与钻孔难易程度.............................................................................11 6.2测试数据整理与分析.....................................................................................11
1#
2#
单U型
单U型
80
80
160
160
膨润土与细沙
机械自重下管
130
130
32
32
25
25
高密度聚乙烯管 HDPE
4
3
4
3
8
6
20mm 厚橡塑保温材料
试验台安装在自带的帐篷内，通过连接管道与地埋管构成循环系统。实验进水温度由实验台 配备的热泵和电加热器保证，温度和流量传感器均连接于测试台内，用于测试的控制计算机与测 试台的 CEP 控制模块与数据采集模块之间的采用 Ethernet 高速通信线路连接，以实现实用自动测 量。
3.2测试平台
该测试平台运行方式如下：将仪器的水路循环部分与所要测试换热孔内的 HDPE管路相连 接，形成闭式环路，通过仪器内的微型循环水泵驱动环路内的液体不断循环，同时仪器内的加 热器不断加热环路中的液体，加热器所产生的热量就不断通过换热孔内的换热管释放到地下。 在闭式环路内的液体循环的过程中，将进/出仪器的温度、流量和加热器的加热功率进行采集记 录，来进行分析计算土壤的热物性参数。
一、测试项目概况
本工程位于*市：为把该项目打造为节能示范项目，拟采用目前国际先进、节能高效、 绿色环保的空调系统—土壤热泵系统作为建筑空调的冷热源，实现节能减排。
二、热响应实验目的
土壤源热泵系统的设计，主要就是土壤型热交换器的设计。由于土壤源热泵设计的特殊性， 需要为后期进行地下换热器系统设计提供比较准确的数据依据，因此在设计前期必须对该工程 所在地做土壤的热响应测试实验。本测试实验的主要目的是通过实际测试孔勘查地质情况，并 通过测试获取该处的岩土热物性，特别是导热系数，从而获得土壤换热器的冬夏取放热量，为 项目决策和设计提供参考。
4.5测试依据
《地源热泵系统工程技术规范》 GB50366-2005（2009年版）
4.5测试过程
第一步、保证在整个实验过程中都必须有足够的电力供应，将实验平台与控制柜通电； 热响应实验现场用电负荷：约为 10kw。第二步、将准备好的绝缘软管与实验设备连接起来， 将软管保温，以免影响实验效果。第三步、通过注水管向实验系统中注水，保障系统运行 的注水压力。第四步、在将实验系统中的空气排尽后启动循环泵，当流速稳定趋于恒定后， 开启电加热器，正式开始热响应实验，进行数据采集。在数据采集过程中，必须保证电源 的稳定，使数据能够连续不间断采集。第五步、埋管数据采集。测试采用计算机数据采集， 每隔 30s采集一次数据，每隔 2个小时自动存储一次数据，测试应记录进出水温度、循环 水流量、压力等测试相关数据。
五、数据整理与分析
5.1岩土层结构与传热分析
在钻孔的过程中，每隔一定深度采集地质样品，分析地质成分，为回填料的配置提供 依据。根据现场勘查的结果，地质情况如下：表 2 地层详细构成
1
表土
0-2米
2
粘土
2-15.8米
3
泥岩
15.8-30米
4
低风化泥岩
30-65米
5
微风化泥岩
65-80米
5.3.2埋管换热器热阻计算
Rs
=1 2πλ s
I( 2
rb aτ
)
∫ I (u) = 1
2
e-s s
d
s
平均导热系数：1.74085w/(m·K)
----------------------（1） ----------------------（2）
总热阻：0.520(m·K)/W
热容量2485.71 kJ/（m3·K）
5.3.3单孔换热量计算
四、热响应实验工程概况
4.1测试井定位
测试井两口，考虑到测试实用，测试井选择设置在装机附近。
4.2测试井参数
实验井 PE 管
形式 垂直井深（m） 垂直管长（m）
回填材料 安装方法 井口直径（mm） 外径（mm） 内径（mm）
连接管
供水管段（m） 回水管段（m） 连接全管长（m）
保温材料
4.3测试实验台搭建
1）U形PE管的管壁热阻可按公式计算
R pe
=
1 2πλ p