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浅层地热能热响应测试仪检测台的研制及应用研究

杨雪  
【摘要】:我国经济持续快速地发展,对能源的要求也随之快速增长,生态环境逐渐恶化,威胁到可持续发展的道路。浅层地热能由于其节能环保的特点受到了广泛重视。 近年来,我国地源热泵技术发展迅速,随之而来的问题也越来越多。一些地源热泵实际工程中,会出现提供负荷过大或过小的现象,经过分析发现主要原因是地源热泵系统设计时缺少比较准确可靠的岩土热物性参数。由此可以看出,准确的岩土热物性参数是影响地源热泵系统的一个重要因素。目前,获得岩土热物参数性最为有效技术措施是现场热响应测试法。现场热响应的方法是利用地埋管换热器采用人工冷源或热源向地下岩土体连续制冷或加热,通过记录地埋管换热器进、出口的温度变化和管内流体的流量进而分析测量岩土热传导的性能。 热响应测试主要通过热响应测试仪来实现,我国有多家单位都研制热响应测试仪,但是这些仪器都处在自主研发、自主应用的状态下,对于测试结果尚无正规的检测认证,很多热响应测试仪器在测量的准确性方面都存在问题。为确保产品的质量,促进行业的良性发展,需对热响应测试设备的性能进行科学的检验和衡量。若采用实际地埋管换热孔对仪器进行性能检测,会受到自然降雨、地层中变温层温度发生变化等环境因素的影响,“换热孔”的热物性参数会发生变化,也就是说实际地埋管换热孔并不标准。 为了检测热响应测试仪求解热物性参数的误差,在线热源模型的相关理论基础下进行改进和创新,结合传热基础原理设计了一热响应测试仪性能检测平台。该检测台可以模拟不同参数的实际地埋管换热孔,对热响应测试仪的精度和准确性进行检测。分别利用实际地埋管换热孔及检测台对5台不同类型的热响应测试设备进行试验,对比验证检测台的可靠性。利用所开发的检测台对一台热响应测试仪的性能检测进行详细说明。结果表明,该检测台的出水温度可按控制要求稳定输出,可以代替实际地埋管换热孔对热响应测试设备进行在线性能检测。被检测的热响应测试仪的精度合格,测量导热系数的误差为1.4%。通过了解该热响应测试仪的精度和导热系数的误差,为提高地埋管换热器设计的准确性提供依据。


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