地源热泵空调土壤导热系数测试.doc

地源热泵空调土壤导热系数测试
摘要:本文介绍了U型管钻孔内传热的准三维导热模型及实际案例,说明基于U型管钻孔内传热的准三维导热模型可以较为准确地现场测量并确定深层岩土的导热系数,为工程项目提供准确的基础设计参数。
关键词:地埋管岩土热物性准三维导热模型工程案例测试结果
一、深层岩土导热系数的原理与方法
深层地下岩土导热系数是设计地源热泵系统地热换热器的重要参数,通常用现场测量结合参数估计法来确定深层岩土导热系数。目前测试应用的地热换热器与周围岩土换热模型一般较为复杂,需要确定的参数较多,导致出现误差的可能性增大,非常不利于工程上推广应用。已有模型在确定钻孔内热阻时,一般都需要较为详细确定钻孔内埋管的布置与几何尺寸、导热系数以及回填材料的导热系数等。鉴于测量的困难和钻孔内埋管埋设的不确定性,这些参数的误差均较大,从而影响最终物性结果的可靠性。而基于U型管钻孔内传热的准三维导热模型可以较为准确地现场测量并确定深层岩土的导热系数。

地热换热器(一个回路)的结构如图1。为简化分析,引进如下假设:1)钻孔周围岩土是均匀(设计所需是平均参数);2)埋管与周围岩土的换热可认为是钻孔中心的一根线热源与周围岩土进行换热,沿长度方向传热量忽略不计(孔径较小,,钻孔长度则大于50m);4)埋管与周围岩土的换热强度维持不变(可以通过控制加热功率完成)。
根据上述假设,由地热换热器与其周围岩土换热的换热方程可确定管内流体平均温度与深层土壤的初始温度(也是假设的无穷远处的土壤温度)之间的关系为:
二、实际工程案例
1、工程概况
该工程位于四川德阳,为一共用新建项目,项目地质情况复杂,地面到地下100米,分别为5米土壤层、25米的卵石层、余下费风化岩,地下水丰富。