专利名称：车载式地源热泵地质热物理参数测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测试装置，特别是涉及一种车载式地源热泵地质热物理参数 测试仪。
背景技术：
地源热泵技术的实质就是用钻井机在大地钻孔，然后向孔中埋设由PE塑料制成 且专业上称为地埋管换热器的U型管，之后向地埋管换热器中注入换热介质，通过该换热 介质与大地间的热交换而从大地吸收热量或冷量，然后换热介质将该热量或冷量提供给热 泵机组，用于调节室内空间的温度。换热介质从大地取热时可为热泵机组提供热量，而换热 介质向大地放热时则为热泵机组提供冷量。地埋管换热器中流动的换热介质从大地的取热能力或散热能力是地源热泵工程 设计的核心，其决定着每项工程中地埋管换热器的形式及数量多少。计算取热或散热能力 时主要涉及到的地质热物理参数包括大地的平均导热系数、热扩散系数和大地体积的热值等。目前常用的地质热物理参数测试方法有两种，①热响应法②模拟法热响应法在大地中埋设测试用地埋管换热器，然后向地埋管换热器中注入已加 热的换热介质，利用地源热泵地质热物理参数测试仪采集该换热介质释放热量的大小及地 下温度场的变化数据，并将采集到的数据通过专用软件进行计算分析，从而可以得出地质 热物理参数，据此计算出每项工程所需的地埋管换热器安装数量。模拟法按照空调供冷、供热实际运行工况通过一组或几组地埋管换热器向大地 放热或取热，利用地源热泵地质热物理参数测试仪测取每组地埋管换热器的放热量或取热 量，由此计算出每项工程所需的地埋管换热器安装数量。中国发明专利申请第200410072380. 6号中公开了一种目前常用的地源热泵地质 热物理参数测试装置。但是，该测试装置存在下列问题1、冷热源采用水冷热泵机组提供，测试时在测试现场最少需埋设三组地埋管换热 器，一组供测试用，另外两组为水冷热泵机组提供冷热源，这样不仅会导致测试成本升高， 而且另外两组地埋管换热器有可能对被测地埋管换热器存在干扰。2、由于该测试装置采用水冷热泵机组，所以导致整个设备体积庞大，因此搬运不 便，必须另配用吊装运输设备才能送到测试现场。
发明内容为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、测试精度高并且 功能齐全的车载式地源热泵地质热物理参数测试仪。为了达到上述目的，本实用新型提供的车载式地源热泵地质热物理参数测试仪设 置在车辆上，其包括保温水箱、电热管、地埋管用循环泵、蒸发器用循环泵、由蒸发器、压缩 机、冷凝器、膨胀阀和风扇组成的风冷热泵机组以及控制器；其中保温水箱用于盛放测试循环用水，其内安装有电热管，并且通过四条水管分别与测试用地埋管换热器的进出口以及 蒸发器相连接；蒸发器用循环泵安装在连接于保温水箱和蒸发器之间的一条水管上，而地 埋管用循环泵则设置在连接于保温水箱和测试用地埋管换热器之间的一条水管上；蒸发 器、压缩机、冷凝器和膨胀阀依次通过冷媒管路相连，风扇安装在冷凝器的外部，而控制器 则用于控制整个系统的运行。所述的蒸发器为同轴套管式结构，位于中心的内管中流动的介质为冷媒，而外套 管中流动的介质为水，保温水箱通过两条水管分别与蒸发器上外套管的两端相连接。所述的连接在保温水箱和测试用地埋管换热器之间的两条水管上分别安装有一 个温度传感器，并且其中一条水管上还安装有一个流量计。所述的连接在保温水箱和蒸发器之间的两条水管中任一条上安装有一个温度传 感器。所述的蒸发器用循环泵为定频水泵。所述的地埋管用循环泵为变频水泵。本实用新型提供的车载式地源热泵地质热物理参数测试仪具有如下优点1、由于冷热源是由风冷热泵机组提供，因此整个测试仪结构紧凑，所以能够放置 在车辆上，这样使用起来就会十分灵活方便。另外，冷热源大部分来自空气，不再需要其它 冷热设施，并且测试时只需埋设一组地埋管换热器，所以可以大幅度降低测试成本。2、由于本测试仪既可制冷(制备冷水)，又可制热(制备热水)，因此一台测试仪 即可满足热响应法及模拟法测试要求，所以能够一机两用，因而适用范围广。3、本测试仪的运行全部由控制器进行控制，因此自动化程度高，并且换热介质的 温度、流量控制精度高，所以测试结果准确无误。

图1为本实用新型提供的车载式地源热泵地质热物理参数测试仪部分结构示意 图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型提供的车载式地源热泵地质热物理参 数测试仪进行详细说明。如图1所示，本实用新型提供的车载式地源热泵地质热物理参数测试仪设置在车 辆上，其包括保温水箱5、电热管9、地埋管用循环泵6、蒸发器用循环泵7、由蒸发器3、压缩 机1、冷凝器2、膨胀阀4和风扇10组成的风冷热泵机组以及图中未示出的控制器；其中保 温水箱5用于盛放测试循环用水，其内安装有电热管9，并且通过四条水管14，15分别与测 试用地埋管换热器8的进出口以及蒸发器3相连接；蒸发器用循环泵7安装在连接于保温 水箱5和蒸发器3之间的一条水管15上，而地埋管用循环泵6则设置在连接于保温水箱5 和测试用地埋管换热器8之间的一条水管14上；蒸发器3、压缩机1、冷凝器2和膨胀阀4 依次通过冷媒管路16相连，风扇10安装在冷凝器2的外部，而控制器则用于控制整个系统 的运行。所述的蒸发器3为同轴套管式结构，位于中心的内管中流动的介质为冷媒，而外套管中流动的介质为水，保温水箱5通过两条水管15分别与蒸发器3上外套管的两端相连接。所述的连接在保温水箱5和测试用地埋管换热器8之间的两条水管14上分别安 装有一个温度传感器11，并且其中一条水管14上还安装有一个流量计12。所述的连接在保温水箱5和蒸发器3之间的两条水管15中任一条上安装有一个 温度传感器13，控制器根据温度传感器13的检测信号通过变频器调整风冷热泵机组的制冷量。所述的蒸发器用循环泵7为定频水泵。所述的地埋管用循环泵6为变频水泵。当需要利用本实用新型提供的车载式地源热泵地质热物理参数测试仪来测试某 一现场的地质热物理参数时，首先将载有上述测试仪的车辆停放在测试现场的适当位置， 然后将保温水箱5上的两条水管14末端与测试用地埋管换热器8的进出口热熔焊接。之 后将保温水箱5充满水，启动控制器，在控制器的控制下开启地埋管用循环泵6，保温水箱5 中的水将通过两条水管14在保温水箱5和测试用地埋管换热器8之间循环流动，控制器同 时记录下测试用地埋管换热器8的进出口水温。运行若干时间，直至测试用地埋管换热器8 的进出口水温相同并保持恒定不变，此时的温度就是测试用地埋管换热器8所在地测试深 度范围内的平均温度，也叫大地原始温度。一、取热工况测试在控制器的控制下开启地埋管用循环泵6、蒸发器用循环泵7和风冷热泵机组，然 后在控制器上设定测试用地埋管换热器8的进水温度(即水箱冷水恒定温度)和出水温 度。在地埋管用循环泵6的作用下，保温水箱5中的水将通过两条水管14在保温水箱5和 测试用地埋管换热器8之间循环流动，控制器上的显示器将自动显示出测试用地埋管换热 器8的进水温度、出水温度、循环水流量及换热量。在蒸发器用循环泵7的作用下，保温水 箱5中的水将通过两条水管15在保温水箱5和蒸发器3的外套管之间循环流动。与此同时，风冷热泵机组中的压缩机1通过消耗电能而从蒸发器3的内管中不断 吸取气态冷媒，然后经过压缩后排入冷凝器2。进入冷凝器2的高压气态冷媒在向外部散热 的同时产生凝结而变成高压液态冷媒，凝结时释放的热量由风扇10吹散到空气中。从冷凝 器排出的高压液态冷媒将流向膨胀阀4以显著降低其温度和压力，然后该低温、低压冷媒 流入蒸发器3的内管。进入蒸发器3内管的冷媒将通过与来自保温水箱5并在外套管中流 动的循环水进行热交换，从循环水中吸收热量而蒸发成气态，同时将循环水的温度降低。经过较长时间的运行，待测试用地埋管换热器8的进水温度、出水温度、循环水流 量及换热量均达到恒定值时，在此状态下保持4小时即可认为取热工况测试完成。二、放热工况测试在控制器的控制下关闭风冷热泵机组和蒸发器用循环泵7，开启地埋管用循环泵 6及电热管9，利用电热管9给保温水箱5中的水加热，地埋管用循环泵6将保温水箱5中 的热水不断注入测试用地埋管换热器8，通过上述热水的不断循环而向大地输送热量。然后 在控制器上设定测试用地埋管换热器8的进水温度(即水箱热水恒定温度)和出水温度。 控制器上的显示器将自动显示出测试用地埋管换热器8的进水温度、出水温度、循环水流 量及换热量。经过较长时间的运行，待测试用地埋管换热器8的进水温度、出水温度、循环水流量及换热量均达到恒定值时，此时可认为放热工况测试完成。
权利要求1.一种车载式地源热泵地质热物理参数测试仪，其特征在于所述的车载式地源热泵 地质热物理参数测试仪设置在车辆上，其包括保温水箱(5)、电热管(9)、地埋管用循环泵 (6)、蒸发器用循环泵(7)、由蒸发器(3)、压缩机(1)、冷凝器O)、膨胀阀(4)和风扇(10) 组成的风冷热泵机组以及控制器；其中保温水箱( 用于盛放测试循环用水，其内安装有 电热管(9)，并且通过四条水管(14，15)分别与测试用地埋管换热器(8)的进出口以及蒸 发器⑶相连接；蒸发器用循环泵(7)安装在连接于保温水箱(5)和蒸发器(3)之间的一 条水管(1 上，而地埋管用循环泵(6)则设置在连接于保温水箱( 和测试用地埋管换热 器⑶之间的一条水管(14)上；蒸发器(3)、压缩机(1)、冷凝器(2)和膨胀阀⑷依次通 过冷媒管路(16)相连，风扇(10)安装在冷凝器O)的外部，而控制器则用于控制整个系统 的运行。
2.根据权利要求1所述的车载式地源热泵地质热物理参数测试仪，其特征在于所述 的蒸发器(3)为同轴套管式结构，位于中心的内管中流动的介质为冷媒，而外套管中流动 的介质为水，保温水箱( 通过两条水管(1 分别与蒸发器C3)上外套管的两端相连接。
3.根据权利要求1所述的车载式地源热泵地质热物理参数测试仪，其特征在于所述 的连接在保温水箱( 和测试用地埋管换热器(8)之间的两条水管(14)上分别安装有一 个温度传感器(11)，并且其中一条水管(14)上还安装有一个流量计(12)。
4.根据权利要求1所述的车载式地源热泵地质热物理参数测试仪，其特征在于所述 的连接在保温水箱( 和蒸发器C3)之间的两条水管(1 中任一条上安装有一个温度传 感器(13)。
5.根据权利要求1所述的车载式地源热泵地质热物理参数测试仪，其特征在于所述 的蒸发器用循环泵(7)为定频水泵。
6.根据权利要求1所述的车载式地源热泵地质热物理参数测试仪，其特征在于所述 的地埋管用循环泵(6)为变频水泵。
专利摘要一种车载式地源热泵地质热物理参数测试仪。其包括保温水箱、电热管、地埋管用循环泵、蒸发器用循环泵、由蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀和风扇组成的风冷热泵机组及控制器。由于本实用新型提供的车载式地源热泵地质热物理参数测试仪中冷热源是由风冷热泵机组提供，因此整个测试仪结构紧凑，所以能够放置在车辆上，这样使用起来就会十分灵活方便。另外，冷热源大部分来自空气，不再需要其它冷热设施，并且测试时只需埋设一组地埋管换热器，所以可以大幅度降低测试成本。由于本测试仪既可制冷(制备冷水)，又可制热(制备热水)，因此一台测试仪即可满足热响应法及模拟法测试要求，所以能够一机两用，因而适用范围广。另外，本测试仪自动化程度高。
文档编号G01N25/20GK201917539SQ20112001267
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月17日 优先权日2011年1月17日
发明者张燕立, 李 浩 申请人:天津美意机电设备工程有限公司