一種分層熱物性測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種分層熱物性測試裝置，包括：熱響應(yīng)測試儀，具有出水口和回水口，出水口通過第一連接件與地埋管的進水管連通，回水口通過第二連接件與地埋管的出水管連通，熱響應(yīng)測試儀通過對地埋管進行穩(wěn)定熱量的加熱；分布式光纖測溫系統(tǒng)，包括信號解調(diào)儀和多條光纜，各光纜之間獨立設(shè)置且各光纜內(nèi)設(shè)置有分布式光纖溫度傳感器，各光纜的第一端與信號解調(diào)儀相連，各光纜的第二端形成自由端，其中，光纜通過第一連接件或第二連接件穿設(shè)到進水管或出水管內(nèi)并使光纜的自由端位于地埋管的底端。本實用新型可獲得更詳盡的測量參數(shù)。
【專利說明】一種分層熱物性測試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及地源熱泵【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種分層熱物性測試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]地埋管地源熱泵是目前淺層地溫能開發(fā)利用的主要形式，而地埋管換熱器的設(shè)計是地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計的重點。現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用穩(wěn)定熱流熱響應(yīng)試驗計算巖土綜合熱物性參數(shù)，這種試驗是測試系統(tǒng)向地埋管換熱器提供穩(wěn)定熱量，通過監(jiān)測地埋管換熱器的進、出水溫度變化和流量數(shù)據(jù)，利用傳熱模型計算巖土平均導(dǎo)熱系數(shù)等熱物性參數(shù)。這種測試方法不能真實反映地下巖土分層及不同地層熱物性參數(shù)的變化情況。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型提出一種分層熱物性測試裝置，解決了現(xiàn)有原位測試技術(shù)中無法獲得巖土不同深度處導(dǎo)熱系數(shù)的情況。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0005]本實用新型提供了一種分層熱物性測試裝置，包括:熱響應(yīng)測試儀，具有出水口和回水口，出水口通過第一連接件與地埋管的進水管連通，回水口通過第二連接件與地埋管的出水管連通，熱響應(yīng)測試儀通過對地埋管進行穩(wěn)定熱量的加熱；分布式光纖測溫系統(tǒng)，包括信號解調(diào)儀和多條光纜，各光纜之間獨立設(shè)置且各光纜內(nèi)設(shè)置有分布式光纖溫度傳感器，各光纜的第一端與信號解調(diào)儀相連，各光纜的第二端形成自由端，其中，光纜通過第一連接件或第二連接件穿設(shè)到進水管或出水管內(nèi)并使光纜的自由端位于地埋管的底端。
[0006]進一步地，每條光纜內(nèi)設(shè)置有四條分布式光纖溫度傳感器。
[0007]進一步地，分布式光纖溫度傳感器的測溫間距為0.25m。
[0008]進一步地，多條光纜為四條。
[0009]進一步地，本實用新型的分層熱物性測試裝置還包括通道擴展模塊，通道擴展模塊與信號解調(diào)儀相連，各光纜的第一端連接在通道擴展模塊上。
[0010]進一步地，第一連接件和第二連接件均為三通管，三通管的三個接口與熱響應(yīng)測試儀、光纜和地埋管之間一一對應(yīng)的相連，三通管和熱響應(yīng)測試儀之間，三通管和地埋管之間為固定密封相連，三通管和光纜之間為活動密封相連。
[0011]進一步地，三通管為Y型三通管，
[0012]進一步地，光纜的外徑與地埋管的內(nèi)徑的比值范圍在2/13到5/13之間。
[0013]進一步地，熱響應(yīng)測試儀為車載式熱響應(yīng)測試儀。
[0014]進一步地，車載式熱響應(yīng)測試儀包括車體以及設(shè)置在車體上并依次相連的熱源，水箱、水泵以及連接在熱源、水箱和水泵的連接管路上的數(shù)據(jù)儀表。
[0015]在本實用新型中，通過在地埋管的進水管和出水管內(nèi)設(shè)置光纜，使得光纜可以測得不同深度位置的溫度來獲得不同地層巖土的換熱特性，使得測試結(jié)果更加準確、全面，利于地源熱泵的設(shè)計和安裝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本實用新型一種分層熱物性測試裝置的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖中:
[0019]11、進水管；12、出水管；20、光纜；30、信號解調(diào)儀；40、通道擴展模塊；51、空氣源熱泵；52、電加熱器；53、水箱；54、水泵；55、單向閥；56、水表；57、流量計；70、三通管。

【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0021]圖1為本實用新型一種分層熱物性測試裝置的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合參見附圖，從圖中可以看出，本實施例的分層熱物性測試裝置包括熱響應(yīng)測試儀和分布式光纖測溫系統(tǒng)。其中，熱響應(yīng)測試儀具有出水口和回水口，且出水口通過第一連接件與地埋管的進水管11連通，回水口通過第二連接件與地埋管的出水管12連通以使熱響應(yīng)測試儀可以通過水循環(huán)的方式對地埋管進行穩(wěn)定熱量的加熱。分布式光纖測溫系統(tǒng)包括信號解調(diào)儀30和多條光纜20，各條光纜20之間獨立設(shè)置并且每條光纜20內(nèi)均設(shè)置有分布式光纖溫度傳感器。各條光纜20的第一端與信號解調(diào)儀30相連，各光纜20的第二端形成自由端，且光纜20通過第一連接件或第二連接件穿設(shè)到進水管11或出水管12內(nèi)以使光纜20的自由端位于地埋管的底端。
[0022]本實施例的分層熱物性測試裝置，將分布式光纖測溫系統(tǒng)上的光纜20穿設(shè)到相應(yīng)的地埋管內(nèi)，并對在地埋管內(nèi)的固定間隔進行溫度測量，取得的數(shù)據(jù)傳遞到信號解調(diào)儀30內(nèi)進行存儲，本實施例的分層熱物性測試裝置可將待計算層內(nèi)相應(yīng)的數(shù)據(jù)取出并進行建模計算，已得到將待計算層的熱物性質(zhì)，相較現(xiàn)有技術(shù)中的將整體測量方式，本實施例的分層熱物性測試裝置可以對特定層進行計算，提供更精準的數(shù)據(jù)，更利于地源熱泵的設(shè)計。
[0023]本實施例的中的分布式光纖測溫系統(tǒng)優(yōu)選地包括四條光纜20，采用四條光纜20可適用不同埋設(shè)方式的地埋管。地埋管在使用時具有單U型管和雙U型管兩種埋設(shè)方式，當?shù)芈窆懿捎脝蜺型管的埋設(shè)方式時，可將兩條光纜20分別設(shè)置在單U型管的進水管11和出水管12內(nèi)，剩下兩根光纜20留待備用。當?shù)芈窆懿捎秒pU型管的埋設(shè)方式時，即可將四條光纜20分別設(shè)置在兩個U型管的進水管11和出水管12內(nèi)，實現(xiàn)四光纜20和四管道的--對應(yīng)。
[0024]由于單根分布式光纖溫度傳感器的測量誤差在0.5°C左右，對試驗結(jié)果的影響較大，為降低這種單根分布式光纖溫度傳感器的誤差，本實施例中的每根光纜20內(nèi)均設(shè)置有4條分布式光纖溫度傳感器，并且每根布式光纖溫度傳感器的測溫間距均為0.25m。設(shè)置在U型管內(nèi)的光纜20的粗細也會對流水的流速造成一定的影響，這同樣會對測試的結(jié)果造成影響，這種影響可以通過調(diào)節(jié)光纜20的外徑和U型管內(nèi)徑的比值來進行調(diào)整，經(jīng)試驗，該比值的范圍在2/13到5/13之間時，光纜20的粗細對流速的影響最低，對測試結(jié)果的影響最小。
[0025]本實施例的分層熱物性測試裝置采用四光纜20設(shè)置，并且每根光纜20內(nèi)設(shè)置有四根分布式光纖溫度傳感器，共有十六根分布式光纖溫度傳感器需要與信號解調(diào)儀30進行連接，為方便信號解調(diào)儀30對數(shù)據(jù)進行處理，在各光纜20和信號解調(diào)儀30之間還設(shè)置有通道擴展模塊，使各光纜20的第一端通過通道擴展模塊40與信號解調(diào)儀30相連。
[0026]本實施例中的熱響應(yīng)測試儀優(yōu)選為車載式熱響應(yīng)測試儀，包括車體以及設(shè)置在車體上并依次連接的熱源、水箱53、水泵54以及連接在相應(yīng)的連接管路上的數(shù)據(jù)儀表等。采用車載式熱響應(yīng)測試儀可以避免每次現(xiàn)場接線的繁瑣操作，只需將車體上延伸出來的出水口與回水口和相應(yīng)的進水管11和出水管12相連即可，大大簡化了現(xiàn)場的操作步驟。
[0027]車載式熱響應(yīng)測試儀通過熱源為地埋管提供穩(wěn)定的熱量，熱源優(yōu)選地包括空氣源熱泵51和電加熱器52，并且空氣源熱泵51的進口形成車載式熱響應(yīng)測試儀的回水口，-在電加熱器52的下游連接有水箱53，并且水箱53的出口處設(shè)置有水泵54，水泵54將水泵54到遠離水箱53的一側(cè)。本實施例的中的數(shù)據(jù)儀表包括設(shè)置在空氣源熱泵51上游的溫度計和壓力計、設(shè)置在空氣源熱泵51和電加熱器52之間的壓力計、設(shè)置在水箱53和水泵54之間的單向閥55以及設(shè)置在單向閥55下游的水表56、流量計57、溫度計和壓力計。
[0028]在與地埋管連接時，空氣源熱泵51的進口形成回水口與地埋管的出水口相連，水箱53的出口形成出水口與地埋管的進水管11相連，實現(xiàn)車載式熱響應(yīng)測試儀對地埋管的加熱。前述提到過，熱響應(yīng)測試儀和分布式光纖測溫系統(tǒng)通過第一連接件或第二連接件與地埋管相連，第一連接件和第二連接件可采用三通管70，并優(yōu)選為Y型三通管。采用Y型三通管時，應(yīng)將Y型三通管的豎直管與U型管相連，出水口或回水口與Y型三通管上方的一個斜管相連，Y型三通管上方的另一個斜管內(nèi)穿設(shè)相應(yīng)地光纜20。需要注意的是，在本實施例中，光纜20和三通管70之間為活動密封，采用活動密封可以調(diào)節(jié)通過三通管70的光纜20的長度，以使光纜20的自由端可到達不同深度的三通管70的底部。
[0029]本實施例的地埋管換熱器在使用時需按如下步驟進行:
[0030]第一步，在待測試的地點進行鉆孔，安裝U型管，并根據(jù)實際項目和地質(zhì)條件選擇回填料進行回填。
[0031]第二步，在回填完成后，于U型管的管口處連接三通接頭，并將光纜的自由端下放到U型管的內(nèi)部。
[0032]第三步，將U型管內(nèi)注滿水后靜置24小時，確保U型管中的水與周圍巖土進行充分換熱，使用光纖測量不同深度循環(huán)水的初始溫度。
[0033]第四步，啟動熱源，進行穩(wěn)定熱流熱響應(yīng)試驗，并采集U型管內(nèi)部水溫的變化情況。GB50366-2006中規(guī)定測試時間需要滿足U型管進口和出口溫度基本穩(wěn)定，具體是指在不少于12小時的測試時間內(nèi)，溫度波動小于1°C。在加熱功率選定的情況下，可在48小時內(nèi)滿足測試要求。
[0034]第五步，收集整理試驗數(shù)據(jù)并進行分析，通過模型計算出各層巖土的導(dǎo)熱系數(shù)和巖土體積熱比。
[0035]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種分層熱物性測試裝置，其特征在于，包括: 熱響應(yīng)測試儀，具有出水口和回水口，所述出水口通過第一連接件與地埋管的進水管(11)連通，所述回水口通過第二連接件與所述地埋管的出水管(12)連通，所述熱響應(yīng)測試儀通過對所述地埋管進行穩(wěn)定熱量的加熱； 分布式光纖測溫系統(tǒng)，包括信號解調(diào)儀(30)和多條光纜(20)，各所述光纜(20)之間獨立設(shè)置且各所述光纜(20)內(nèi)設(shè)置有分布式光纖溫度傳感器，各所述光纜(20)的第一端與所述信號解調(diào)儀(30)相連，各所述光纜(20)的第二端形成自由端， 其中，光纜(20)通過所述第一連接件或第二連接件穿設(shè)到所述進水管(11)或所述出水管(12)內(nèi)并使所述光纜(20)的自由端位于所述地埋管的底端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分層熱物性測試裝置，其特征在于，每條所述光纜(20)內(nèi)設(shè)置有四條所述分布式光纖溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分層熱物性測試裝置，其特征在于，所述分布式光纖溫度傳感器的測溫間距為0.25m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分層熱物性測試裝置，其特征在于，所述多條光纜(20)為四條。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分層熱物性測試裝置，其特征在于，還包括通道擴展模塊(40)，所述通道擴展模塊(40)與所述信號解調(diào)儀(30)相連，各所述光纜(20)的第一端連接在所述通道擴展模塊(40)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分層熱物性測試裝置，其特征在于，所述第一連接件和所述第二連接件均為三通管(70)，所述三通管(70)的三個接口與所述熱響應(yīng)測試儀、所述光纜(20)和所述地埋管之間一一對應(yīng)的相連，所述三通管(70)和所述熱響應(yīng)測試儀之間，所述三通管(70)和所述地埋管之間為固定密封相連，所述三通管(70)和所述光纜(20)之間為活動密封相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種分層熱物性測試裝置，其特征在于，所述三通管(70)為Y型三通管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分層熱物性測試裝置，其特征在于，所述光纜(20)的外徑與所述地埋管的內(nèi)徑的比值范圍在2/13到5/13之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分層熱物性測試裝置，其特征在于，所述熱響應(yīng)測試儀為車載式熱響應(yīng)測試儀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種分層熱物性測試裝置，其特征在于，所述車載式熱響應(yīng)測試儀包括車體以及設(shè)置在所述車體上并依次相連的熱源，水箱(53)、水泵(54)以及連接在所述熱源、水箱(53)和所述水泵(54)的連接管路上的數(shù)據(jù)儀表。
【文檔編號】G01N25/20GK204086187SQ201420538227
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】畢文明, 朱秉森, 李忠蘭, 郭建峰 申請人:北京華清榮昊新能源開發(fā)有限責任公司