热响应测试

摘要： 热响应测试既是为地源热泵系统工程应用提供设计依据,也是高校建环专业开设创新实验的重要项目平台之一。该文针对当前工程现场热响应测试环境复杂、测试设备智能化和集成度低等问题,研制了一种适用于工程现场环境的热响应测试系统,实现对热响应测试设备集成控制,对测试数据实时记录并自动计算,同时满足高校虚拟仿真实验教学要求。项目通过搭建系统模型,利用编程实现实验数据自动处理;再结合工程现场测试环境对测试结果影响因素进行分析,给出了通过设置运行策略来降低环境影响的解决方案;最后,利用工程案例的实测数据进行计算检验,验证了该测试系统集成功能的可靠性。

摘要： 不同深度土体的导热系数是精细评价浅层地热能的关键参数,基于内加热光缆的热响应测试(ATRT)是获取原位土体分布式导热系数的有效方式之一。利用有限元数值模拟软件ComsolMultiphysics,建立了二维有限元多孔介质传热模型,探究了U型布设内加热光缆条件下内加热光缆间距对实施ATRT计算导热系数的影响。结果表明:ATRT的热响应过程可以分为3个阶段,分别是光缆影响阶段、回填料影响阶段和土体影响阶段。U型布设光缆会增加土体影响阶段达到稳定时的加热时间,不利于提高ATRT计算导热系数的效率;由于简化计算的影响,U型光缆测试结果计算所得的导热系数在加热初期出现了明显高于土体导热系数的峰值,随着加热时间的增加,U型光缆布设条件下温升速率逐渐接近理想线热源温升速率,计算结果也越接近于真实值,缩小间距可以加速这个过程;随着间距增大,将误差控制在10%以内的建议加热时间将快速增大,故在实际工况中为了提高测试效率应尽量减小U型光缆的布设间距。

摘要： 不同深度土体的导热系数是精细评价浅层地热能的关键参数,基于内加热光缆的热响应测试(ATRT)是获取原位土体分布式导热系数的有效方式之一.利用有限元数值模拟软件ComsolMultiphysics,建立了二维有限元多孔介质传热模型,探究了U型布设内加热光缆条件下内加热光缆间距对实施ATRT计算导热系数的影响.结果 表明:ATRT的热响应过程可以分为3个阶段,分别是光缆影响阶段、回填料影响阶段和土体影响阶段.U型布设光缆会增加土体影响阶段达到稳定时的加热时间,不利于提高ATRT计算导热系数的效率;由于简化计算的影响,U型光缆测试结果计算所得的导热系数在加热初期出现了明显高于土体导热系数的峰值,随着加热时间的增加,U型光缆布设条件下温升速率逐渐接近理想线热源温升速率,计算结果也越接近于真实值,缩小间距可以加速这个过程;随着间距增大,将误差控制在10％以内的建议加热时间将快速增大,故在实际工况中为了提高测试效率应尽量减小U型光缆的布设间距.

摘要： 采用地源热泵清洁能源是中国地质大学(武汉)新校区建设绿色生态校园、提升能源利用结构和效率的重要内容.通过在现场热响应试验充分掌握了该项目区域内地层热物性参数,量化分析了岩土热物性参数的变化规律和特点,得到区域内浅地层初始温度为18.26°C、地层平均热传导系数为1.76 W/m·K,单孔每延米排热量、吸热量分别为50.64 W/m、38.23 W/m,为区域内地源热泵系统的设计提供了依据.

摘要： 为了获得花岗岩地区岩土热物性参数,以指导地埋管地源热泵系统的设计.以青岛市某小学地源热泵测试工程为例,通过开展岩土原位热响应测试工作,得到花岗岩场区岩土平均初始温度、岩土体平均导热系数、每延米地埋管换热器换热功率等岩土热物性参数,并进一步计算了工程场区浅层地热能可采资源储量,对场区浅层地热能进行了评价.结果 显示,拟建花岗岩场区岩土初始平均温度为15.72°C,岩土体综合平均导热系数为2.67 W/mK;拟建场区浅层地热能可开采资源量夏季工况为1 635 kW,冬季工况为1 070 kW,可为23 357 m2建筑提供夏季制冷和11 888m2建筑提供冬季供暖.表明拟建花岗岩场区岩土体导热能力较好,测试和分析方法可为相似工程提供借鉴.

摘要： 地层热物性参数的确定对浅层地热能地源热泵系统的设计至关重要.依托陕西渭南某地源热泵项目,应用恒流法进行了岩土热响应测试,测试共进行了58 h,根据线热源理论对测试数据进行分析计算,求得准确的地层热物性参数,得到工区地层导热系数为2.16 W/(m·K),比热容为2.39 MJ/(m3·K),单U地埋管每延米换热量45 W.该研究结果可为项目后期设计与施工提供了相关参考和依据.

摘要： 在航天器真空热试验的温度测量中应用最广泛的是热电偶测温系统,温度参考点是热电偶测温系统的重要组成部分,对温度测试数据的准确性和航天器产品的安全有很大影响;为了在热试验开机前对参考点铂电阻与热点偶补偿端匹配关系的正确性进行验证,设计了一种可用于真空热试验的热电偶测温参考点热响应测试系统;该系统由加热器以及控制箱组成,可通过LAN网络与上位控制计算机连接实现热响应远程测试;文章通过对参考点装置的热分析以及热响应测试原理分析,给出了系统的硬件结构以及软件设计方案,并在多项航天器真空热试验中投入使用,提高了航天器真空热试验热电偶测温系统的可靠性.

摘要： 以青岛市某小学工程项目为实例,介绍地源热泵工程地质勘查的工作过程,包括测试孔钻探、热响应试验、场地的适宜性评价及资源评价,最后对勘查区浅层地热能是否可以满足建筑面积换热要求做出评价.

摘要： 本文以景德镇市溶洞地带的某地源热泵工程实例为依据,通过恒热流法对100m深竖直双U型地埋管试验孔进行了热响应测试.采用线热源模型对实验数据进行了分析计算,得出该溶洞地区的岩土综合导热系数2.75W/m·k,每延米井深换热量为62.76W/m.与其他项目和地点的测试结果比较,可以得出结论:溶洞地带岩土层具有很好的导热能力.为景德镇地区以及溶洞带地区的地源热泵设计提供了一定的参考依据.

摘要： 为提高岩土体热物性参数的测试精度,建立了现场热响应测试装置,分析了测试流程和数据处理方法,并应用装置和模型进行现场试验,获得了岩土体初始地温值为19.25°C、导热系数为1.89w/m/K和热扩散系数为0.278mm2/s,试验验证表明,建立的岩土体热物性测试装置与分析模型是可行的,可用于上海地区实际地源热泵工程的热物性测试.

摘要： 容量损失成为一个至关重要的问题,尤其是对于地源热泵系统(GSHPS)的长期使用.因此,对每单位钻孔长度的传热速率(单位HTR值)的长期预测是一个重要问题,用来可靠地确定一个项目的钻孔数量.在本次研究中考虑恒温热响应试验(TRT),因为它比起恒定热通量有一些优点.利用热响应试验测试值开发分析模型用来确定土地的热扩散率和热导率.在开发模式中利用热响应测试收集的试验数据预测钻孔的长期(3～6个月)HTR值.对热响应测试持续时间对长期预测的影响进行了分析.使用热响应测试持续时间对供暖/制冷期末热响应试验值的预测变化进行检验.确定最佳热响应测试持续时间.结果可用于长期性能的预测和热响应测试持续时间的优化.这个模型也可用于估计钻孔的有效寿命.

摘要： 大型地埋管换热器的合理使用,需要在运行初始阶段进行热响应测试(TRT).因此,要确定热导率入和钻孔热阻Rb,即描述岩体和地埋管换热器结构的参数.计算地埋管换热器的数量需要上述参数,以便获得关于整个工程的热力条件.传统的热响应测试通常换热器的换热功率为50W/m,时间40～100小时.这种方法无法实际优化热响应测试,从而设计一个地埋管换热器的复杂装置.本文中,对热响应测试进行了修正,利用回归方程对换热器的液体流进和流出的平均温度进行分析,确定直线的方向系数k,从而计算热导率入和钻孔热阻Rb.假设当k与假设的△k(如5％)相差不大时停止热响应测试.为了优化地埋管换热器技术,提出一个扩展型热响应测试,用热载体的三种不同体积流量V和三种不同单位换热量q测量热参数.为了标准化扩展型测试的时间,建立了5个测试,以确定体积流量V和单位换热量q对热导率入和钻孔热阻Rb的影响.对波兰克拉科夫科技大学钻探、石油与天然气学院地球能源实验室已有的地埋管换热器进行了大量测试来证明理论和实际的可用性.

摘要： 对进入含地下水径流的地层50m深的地埋管换热器(GHE)进行热响应测试(TRT)。在热响应测试期间，利用光纤温度计监测地层温度的垂直剖面,用于评价地层热物性的垂直分布。在地埋管换热器的25.0～40.0m,当热介质循环时测得的温度呈缓慢的增长,在循环后温度快速恢复到原始温度,表明在此区段存在活跃的地下水径流.依据热介质的平均温度和地温随时间的变化，对热响应测试进行解析,表明表现热导率在地下水位上方与下方有显著的差异.在地埋管换热器附近的观测井内36.0m与44.3m处，利用单孔测量工具进行现场地下水流速测量,以说明地下水流速与表观热导率之间的关系。36.0m与44.3m处分别测得地下水流速为0.223m/d与0.040m/d，表明与热响应测试期间基于垂直温度剖面评估的相应深度处的表现热导率具有良好的一致性。

摘要： 通过运用自主研发的岩土体热响应测试系统，对浙江省义乌市地下岩土热响应进行现场测试试验，分析了不同的加热功率、单U和双U不同的埋管形式以及是否恢复原始地温对岩土热物性参数的影响，结果显示：比较加热功率与埋管形式，原始地温是否得到恢复对岩土热物性参数影响较大。

摘要： 本次利用两种热响应测试方式(恒热流法和恒温法)进行地埋管地源热泵换热试验,测试该地的土壤热物性参数.在概述了两种浅层岩土体热物性原位测试仪的原理、特点、测试方法及数据处理方法的基础上,分析比较了两种方法所测量的地层热物性参数。结果表明：两种测试仪测量的地下换热量基本一致，但1#测试仪受外界条件影响比较大。中新天津生态城公屋展示中心在20-30°C工况条件下，换热器为120 m双U类型时，换热量在25-60 W/m之间。根据对两测试仪测试数据的分析处理，得出中新天津生态城公屋展示中心地层的热导率约1.5W/m·°C，热扩散率约为0.46×10-6m3/s。鉴于地埋管地源热泵系统实际运行与恒热流法采用恒定功率工况相似，目前国际通行的做法，包括IGSHPA的标准、ASHRAE的手册规定和IEA的指导意见，都推荐“恒热流法”为标准的试验方法.

摘要： 由于不同地区的地质特性,地埋管换热器系统受土壤的热物理特性影响很大,对土壤的热物性进行测试非常必要.本文基于实际工程案例,通过热响应测试,对不同的钻井回填材料的导热系数进行了比较.测试结果表明,碎石回填材料的传热能力明显高于细砂,碎石的导热系数为1.88,而细砂的导热系数仅有1.188.同时比较了循环水流速对于热响应测试的影响，加大流速可以增大换热量，增大了单井的换热能力。但流速对于土壤导热系数的测试结果影响很小，基本不会对热响应测试造成不良影响。

摘要： 对埋深分别为88m和89m的单、双U型换热器地热井进行热响应测试。应用线源模型理论计算出两口测试井的土壤导热系数分别为λs=1.8W/(m·k)和λs=1.41W/(m·k)，钻孔热阻值分别为Rb=0.17(m·k)/w和Rb=0.147(m·k)/w。在保证测试仪向地热井输入恒定热流量的基础上，实测两地热井单位井深换热量分别为56w/m和62w/m。证明采用双U换热器的地热井传热特性要优于单U换热器地热井。

摘要： 随着节能减排压力的增加，节能环保的地源热泵技术应用迅速增加，截至2010年全国应用面积已超过1．4亿m2。作为地埋管换热器设计的主要依据，岩土热物性参数的测试成为近几年讨论的热点之一。尽管已经有十几年的应用，但在岩土热物性测试方面仍然存在诸多问题，主要集中在测试方法、测试设备以及测试数据分析模型和算法方面。

摘要： 本发明公开了一种夏热冬冷地区热响应速度测试方法，包括有防护箱体、测试箱体、冷水机组、风机盘管、电加热器和保温系统，所述测试箱体被置于所述的防护箱体内，所述的测试方法包括标定步骤，第1种工况为自然通风工况，2个测试箱体在自然通风状态下内表面温度和室内空气温度保持一致，第2种工况为空调工况，将对比测试的2个测试箱体分别安装外保温系统和内保温系统，启动空调测控系统，确保测试箱体和防护箱体内温度保持在设定温度，各测量点温差在0.5°C以内，同时控制测试箱体内表面风速小于0.3m/s，比较2个测试箱体的内保温系统外保温系统的内表面温度和测试箱体内空气温度对设定温度的响应速度。

摘要： 地源热泵岩土热响应动态测试系统，由加热水箱、循环泵、旁通阀、加热井、U形管、温度监测井、数据采集分析仪、温度传感器组、流量传感器和加热器构成；其特点是：在距离加热井0.3～1.2m之间设置温度监测井，温度监测井中设置有与加热井相同的温度传感器组，所有的温度传感器和流量传感器均通过信号线与数据采集分析仪连接。测试时对加热井和温度监测井分别进行岩土原始温度值、基本加热过程、强化加热过程和停止加热后的数据测试。通过比较传热模型计算值和实测值，修正岩土导热系数，最终逼近实际的岩土导热系数。本发明通过对加热井和温度监测井内岩土温度进行同步监测，可缩短测试时间；精确了解不同深度岩土的传热情况及井与井之间的相互影响，为设计提供数据。

摘要： 本发明公开了一种夏热冬冷地区热响应速度测试方法，包括有防护箱体、测试箱体、冷水机组、风机盘管、电加热器和保温系统，所述测试箱体被置于所述的防护箱体内，所述的测试方法包括标定步骤，第一种工况为自然通风工况，两个测试箱体在自然通风状态下内表面温度和室内空气温度保持一致，第二种工况为空调工况，将对比测试的两个测试箱体分别安装外保温系统和内保温系统，启动空调测控系统，确保测试箱体和防护箱体内温度保持在设定温度，各测量点温差在0.5°C以内，同时控制测试箱体内表面风速小于0.3m/s，比较2个测试箱体的内保温系统外保温系统的内表面温度和测试箱体内空气温度对设定温度的响应速度。

摘要： 本实用新型揭示了一种快速响应热电偶热响应时间的测试系统。由单片机、电子开关、激光器、热电偶、冰水浴容器、高速数据采集器、计算机组成；所述单片机电连接电子开关，所述电子开关电连接激光器，所述热电偶有两个端头,分别是测量端和参考端，所述激光器照射热电偶的测量端，所述热电偶的参考端放入所述冰水浴容器内进行冰水浴，热电偶测量端的一条线连接所述高速数据采集器的正接线柱，所述热电偶参考端的一条线连接所述高速数据采集器的负接线柱，所述计算机连接所述高速数据采集器。该测试系统对热电偶的热响应时间进行测量，结果准确可靠、设备简单，实用性较好。

摘要： 本发明提出的一种温度传感器的热响应测试用恒温槽及热响应测试系统，其中温度传感器的热响应测试用恒温槽包括：恒温槽本体、环形挡板、搅拌器和槽盖，恒温槽本体内设置有环形挡板，环形挡板将恒温槽本体分隔成第一容纳腔和第二容纳腔，环形挡板上设有多个连通第一容纳腔和第二容纳腔的进水间隙，搅拌器设置在第一容纳腔内，槽盖盖合恒温槽本体，槽盖上设有通孔，待测温度传感器经通孔插入第一容纳腔内且待测温度传感器的检测端位于环形挡板和搅拌器之间。本发明提出的一种温度传感器的热响应测试用恒温槽及热响应测试系统，其结构合理，配置紧凑，测量准确，适用于接触式温度传感器的热响应时间测试。

摘要： 本申请公开了一种航天器热试验参考点热响应测试系统。包括：控制单元、第一信息交换单元、数据采集单元以及分线单元；本申请利用控制单元作为主要控制单元，通过通信连接方式控制参考点的选择、加热、温度采集，利用第一信息交换单元作为控制单元与数据采集单元之间的信息交换介质；通过分线单元建立现场采集器件与真空容器中各参考点的连接，其接收待测参考点选择电信号，选择一个待测参考点，进行加热操作，再利用数据采集模块接收温度数据采集电信号，对温度数据进行采集，采集到的温度数据经第一信息交换单元转换后传输至控制单元进行保存；实现有效验证参考点铂电阻与热电偶补偿端匹配关系的正确性，保障航天器真空热试验顺利进行的目的。

摘要： 本发明公开了一种热电偶热响应测试仪，包括热电偶测试主机和手持加热器，其中热电偶测试主机包括信号引入连接单元、温度测量控制单元、数据采集单元、数据处理单元、数据存储单元、主机数据传输单元、人机交互单元，手持加热器包括加热单元、加热控制单元、数据显示单元、加热器数据传输单元。本发明能够同时测量48通道的热电偶温度数据，对热电偶进行加热，存储测量数据，利用该仪器进行热电偶热响应测试能够简化现有操作，提高热电偶热响应测试工作的工作效率和准确性。

摘要： 本发明涉及一种移动式地源热泵土壤热响应测试仪及测试方法，包括埋入需测地源里的垂直U型管，水箱，电加热器，循环水泵，流量计，两个温度传感器，调功仪，PID控制器，数据采集仪和变频器。垂直U型管与水箱的出入水口连接，电加热器置于水箱的底部，两个温度传感器分别置于垂直U型管的出入水管口，流量计置于水箱的入水管口，流量计和两个温度传感器信号送入数据采集仪，置于垂直U型管入水管口的温度传感器信号送PID控制器，PID控制器输出信号送调功仪控制电加热器，变频器控制循环水泵。该测试仪可完成地源热泵在恒定热流密度或恒定温度两种工况下的土壤热响应测试试验，在测试中实现实时数据采集及分析，获得准确的土壤热响应数据。

摘要： 本实用新型提出的一种温度传感器的热响应测试用恒温槽及热响应测试系统，其中温度传感器的热响应测试用恒温槽包括：恒温槽本体、环形挡板、搅拌器和槽盖，恒温槽本体内设置有环形挡板，环形挡板将恒温槽本体分隔成第一容纳腔和第二容纳腔，环形挡板上设有多个连通第一容纳腔和第二容纳腔的进水间隙，搅拌器设置在第一容纳腔内，槽盖盖合恒温槽本体，槽盖上设有通孔，待测温度传感器经通孔插入第一容纳腔内且待测温度传感器的检测端位于环形挡板和搅拌器之间。本实用新型提出的一种温度传感器的热响应测试用恒温槽及热响应测试系统，其结构合理，配置紧凑，测量准确，适用于接触式温度传感器的热响应时间测试。

摘要： 本实用新型公开了一种能进行恒温法和恒功率法测试的热响应测试仪，包括测试装置及与测试装置控制连接的控制系统；加热器、第一阀门、流量计、地埋管以及水泵形成管路回路，加热器上设置有第一排气阀，地埋管进口设置有第一温度传感器，地埋管出口设置有第二温度传感器；开关一连接功率PID控制器、双向可控硅，开关二连接温度PID控制器、双向可控硅，功率PID控制器与功率计连接，温度PID控制器与第一温度传感器连接，数据采集仪与第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、功率计信号连接。本实用新型的有益效果是通过测试装置和控制系统实现岩土热响应两种测试方法的切换，实现钻孔单位延米的换热量和岩土热物性参数的测量。