专利名称：一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法
技术领域：
本发明属于地源热泵空调利用技术领域，具体涉及到一种可测定地下不同深度处岩土热物性参数的一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法。
背景技术：
在本发明之前，现有地下岩土热物性现场热响应测试方法通常是在恒热流工况下，将测量测试孔埋管循环液进出口温度、流量及加热功率，通过一定的传热模型对测试数据进行反演得到埋管现场平均岩土热物性值。而实际情形是，由于地下埋管埋设较深，在此深度范围内岩土类型分布通常是不均匀的，且不同深度处土壤含湿量与地下水渗流速度也不一样，导致其热物性沿深度方向变化较大，这对精确确定埋管深度有很大影响。因此，现 在的测试方法无法获得不同深度处的岩土热物性分布，也就无法做到提高测试精度、改善地下埋管优化设计方法。

发明内容
本发明的目的就在于克服上述缺陷，提出一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法。本发明的技术方案是一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法，其特征在于，所述测试系统包括保温水箱、可调电加热器、水泵、电磁流量计、流量调节阀、光纤温度传感器及数据采集装置，保温水箱内设有可调电加热器，且可调电加热器、电磁流量计及光纤温度传感器通过信号传输线与数据采集装置连接，它的实施步骤如下(I)在埋管现场，按照实际设计情况钻测试孔，选取与插入U型管，并用回填材料进行回填；(2)对地下土壤进行深度方向分层，根据温度测点布置要求将光纤温度传感器插A U型管两支管内，以测量不同深度层土壤原始温度及运行时的流体温度；(3)连接U型管与地上测试装置循环水管道进出口，并用绝热材料做好外露管道绝热保护工作；(4)静置至少48小时后，测量不同深度层U型管的两支管即进水支管与出水支管内水温度，以获得各层土壤的初始温度；(5)开启电加热器和循环水泵，并保持加热器功率恒定，同时以一定时间间隔记录不同时刻的测量数据不同深度层U型管两支管内水温、循环水流量、加热器加热功率，测试约48小时后停止；(6)利用下述方法对测试数据进行处理得到各层土壤的导热系数、容积比热及钻孔热阻值，具体为根据线热源理论，对每层土壤有Tfj k = mkln x +bk (I)
权利要求
1.一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法，其特征在于所述测试系统包括保温水箱、可调电加热器、水泵、电磁流量计、流量调节阀、光纤温度传感器及数据采集装置，且可调电加热器、电磁流量计及光纤温度传感器通过信号传输线与数据采集装置连接，它的实施步骤如下 (1)在埋管现场钻测试孔，插入U型管，并用回填材料进行回填； (2)对地下土壤按深度方向分层，将光纤温度传感器插入U型管的两支管内； (3)连接U型管与地上测试装置循环水管道进出口； (4)静置至少48小时后，测量不同深度层U型管两支管内水温度，以获得各层土壤的初始温度； (5)开启电加热器和循环水泵，并保持加热器功率恒定，同时以一定时间间隔记录不同时刻的测量数据不同深度层U型管两支管内水温、循环水流量、加热器加热功率，测试约48小时后停止； (6)对每层土壤，利用线热源理论对测试数据进行处理，并结合参数优化技术得到各层土壤的热物性值，具体如下 根据线热源理论，对每层土壤有 Tfjk = mkln T +bk(I)mk = Qk/ (4 3i A kLk)(2)
2.根据权利要求I所述的一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法，其特征在于所述步骤⑵中，土壤分层根据具体情况设置深度，各层深度可以相同，也可以不同，且每层土壤中U型管进水与出水支管至少各布置3个温度测点。
3.根据权利要求I所述的一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法，其特征在于所 述步骤(6)中，数据处理时应舍去前IOh的测试数据，且每层流体平均温度为该层所有温度测点的平均值。
全文摘要
一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法。本发明涉及一种地下岩土分层热物性现场热响应测试装置。本发明埋U型管，光纤温度传感器插入U型管两支管内，连接U型管与地上测试装置循环水管道进出口，测量不同深度层U型管的两支管即进水支管与出水支管内水温度，保持加热器功率恒定，记录不同时刻且不同深度层U型管两支管内水温、循环水流量、加热器加热功率的测量数据，得到各层土壤的导热系数、容积比热及钻孔热阻值。本发明解决了过去无法获得不同深度处的岩土热物性分布，无法提高测试精度、改善地下埋管优化设计方法等缺陷。本发明可获得不同深度处的地下岩土热物性值及土壤岩土类型、地下水含量与渗流情况，灵敏度高、抗干扰性强、耐腐蚀、安装尺寸小、无电源要求，测试成本低。
文档编号G01N25/20GK102721722SQ201210207869
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者杨卫波 申请人:扬州大学