某项目地源热泵工程岩土层热物性测试报告
同方节能工程技术有限公司二00九年七月
目录
第一章岩土层热物性测试报告
第二章测试孔地质报告
第一章、岩土层热物性测试报告
一．工程概况
该工程位于河北省石家庄市正定县燕赵北大街，北纬38.16，东经114.56。我公司对地埋管场地进行了测试孔勘测及深层岩土热物性测试。钻孔测试时间：2009年7月1日～7月6日，室内资料分析：7月7日～7月8日。
二．测试结果
2.1钻孔基本参数
2.2测试仪器
测试孔的测试数据（机组稳定运后，间隔20分钟取一次数据）见下表：
表1 地源侧测试数据（取热测试）
表2地源侧测试数据（放热测试）
注：进水温度：地源侧进机组水温；出水温度：地源侧出机组水温。
2.4测试数据的图表分析：
三．结果分析
3.1土壤地层导热系数综合评述
3.1.1 测试结果表明：埋管区域的导热系数约1.4～1.8W/m℃。该区域土壤地层平均导热系数较大，综合换热能力较强，适合使用地埋管地源热泵空调系统；初始温度较低，岩土体温度(初始温度)：1
4.0℃。有利于夏季冷却。能够满足常规设计要求。
3.1.2 主要地质构成：详见地质报告。
3.2影响每米孔深地埋管换热量的因素
地埋管单位孔深的热交换量与多种因素有关：
3.2.1地埋管传热的可利用温差，即U型埋管中的水热交换后允许达到的最低或最高温度与岩土换热前未受热干扰时温差。可利用温差与地热换热器的设计参数有关。
3.2.2每年从地下取热量与向地下释放热量是否一样大。二者相差越大，对地热换热器的换热效率的影响越大。据测试结果和已掌握资料分析，本区域岩土层夏季日均放热量较大，但使用时间短（60天），冬季日均取热量较小，使用时间较长（120天）。地埋管换热器冬季总的取热量和夏季总的放热基本相等，可以稳定使用。
3.3 地热换热器埋设建议
单位孔深换热量是地热换热器设计中重要的数据，它是确定地热换热器容量、确定热泵参数、选择循环泵流量与扬程、计算地埋管数量与埋管结构等的重要依据。单位孔深换热量取值偏大，将导致埋管量偏小、循环液进出口温度难以达到热泵的要求。结果导致热泵实际的制热、制冷量低于其额定值，使系统达不到设计要求。反之，单位孔深换热量取值偏小，埋管量将增加，工程的初投资增高。
在地源热泵运行的额定工况下，针对该地域地质条件深层岩土热物性的测试情况、当地地温初始温度、气象条件以及建筑物特性等，作为
地埋管方案设计时的参考值，
井孔换热量计算公式为：Q=M*1000*ΔT/860
其中：M—流量（单位：吨/时）
ΔT—温差（单位：度）
Q—换热量（单位：KW）
我公司建议：冬季每米孔深单U型埋管取热量按38～42W/m计，夏季单U型埋管放热量按62～65W/m计；竖直地埋管建议采用PE100型管材，井管压力等级为1.6Mpa。
第二章、地质结构示意图
工程地点：石家庄市正定县燕赵街
试验孔开钻时间：2009年7月1日下午3点
试验孔完成时间：2009年7月6日早8点
钻孔深度：82.50M
下管深度：82.00M
泥浆坑尺寸：3M*2M*1.5M
钻机型号： 150型回转式钻机
图示说明：
沙土粉质粘土卵石
砂卵石砂质粉土沙卵
同方节能工程技术有限公司
2009年07月08
石家庄地源测试项目岩土热响应研究测试报告 天津大学环境学院 2010年11月21日
石家庄地源测试项目 岩土热响应研究测试报告 测试人员： 编制人： 审核人： 测试单位：天津大学环境学院 报告时间： 2010年11月21日 目录 一、项目概况......................................................... 二、地埋管换热器钻孔记录............................................. 钻孔设备.............................................. 钻孔记录.............................................. 三、测试目的与设备................................................... 四、测试原理与方法................................................... 岩土初始温度测试...................................... 地埋管换热器换热能力测试.............................. 五、测试结果与分析................................................... 测试现场布置......................................... 测试时间............................................. 夏季工况测试......................................... 冬季工况测试......................................... 稳定热流测试.........................................
材料热物性测试的研究现状及发展需求 陈桂生，廖 艳，曾亚光，付志勇,邓丽娟 （中国测试技术研究院，四川成都610021） 摘 要：材料热物性是对特定热过程进行基础研究、分析计算和工程设计的关键参数，是材料最基本的性能之一，在 科学研究、工程设计、工业生产等领域应用十分广泛，也是各行业节能技术发展的基础。通过对材料热物性发展历史、国内外研究现状的分析，比较了我国与发达国家在防护热板法导热系数装置研究上的差距，阐明了热物性测试的重要意义及我国在材料热物性测试领域仍未建全量值传递体系的不足。 关键词：材料热物性；防护热板法；导热系数；热学微系统；标准物质；量值传递体系中图分类号：O551.3；TK121 文献标识码：A 文章编号：1674-5124（2010）05-0005-04 Development requirements and research status of thermal physical properties testing CHEN Gui-sheng ，LIAO Yan ，ZENG Ya-guang ，FU Zhi-yong ，DENG Li-juan （National Institute of Measurement and Testing Technology ，Chengdu 610021，China ） Abstract:Thermal physical properties of materials are the key parameters for study ，analysis and engineering design of special thermal process.As the most basic characteristics of materials ，thermal physical properties are widely used in scientific research ，engineer design and industrial production field.They are also the basis for developing energy-saving technology in industry.In this paper ，thermal properties ’development history and current research progress were introduced.The difference of research on the guarded hot -plate device for thermal conductivity measurement between developed countries and China was compared.The importance of thermal properties testing was clarified.Finally ，the necessity of our country to establish full value transfer system in thermal properties testing field was discussed. Key words:thermal physical properties of material ；guarded hot plate apparatus ；thermal conductivity ；thermal micro-system ；reference materials ；value transfer system 收稿日期：2010-04-11；收到修改稿日期：2010-06-22作者简介：陈桂生（1953-），男，副研究员，主要从事温度计量 测试研究工作。 1引言 材料科学是人类生产、生活，社会发展的支柱和科学研究、科技创新最重要的基础，国家经济建设、国防建设和高新技术的发展都离不开材料，材料日益成为国家重要的战略资源。 材料的热物性是材料的重要特征参量，它是指材料在热过程中所表现出来的反映各种热力学特性的参数的总称，包括材料的导热系数、热扩散率、比热容、热膨胀系数、发射率、热流密度等[1]。材料热物 性参量在航空航天、 新材料的研究和开发、能源的有效利用、国防技术、微电子技术等高新技术领域以及建筑节能、空调制冷、石油化工、生物工程、医学、冶金、电力等工业领域都具有明显的科学意义和重要的工程应用价值。 能源短缺是当今全球经济发展所面临的重大挑 战，这使节能技术研究及其推广应用被各国列为重 点发展对象。 随着我国国民经济的快速增长，一方面能源缺口逐年扩大，另一方面我国的能源利用率仍然偏低，节能及提高能源利用效率方面大有潜力可 挖。节能技术的研究， 首先从关注能量的耗散开始。能量的耗散主要集中在热力转换这一过程中，如 电力生产、 炼钢、化工产品的分解与合成、建筑采暖等都是通过热力转换过程完成。因此， 提高热力转换效率及降低转换过程中的能源损耗是节能的重要途径。要提高热力转换效率和降低能源的损耗，合理地控制热能的转移和传递方式，就必须对材料的热物性参数进行研究，建立测试体系为各行业降低能耗和节能技术的研究推广提供可靠的技术支撑。 2热物性测试技术的发展过程 早在18世纪，人类就开始对材料的热物性进行 第36卷第5期2010年9月中国测试 CHINA MEASUREMENT &TEST Vol.36No.5September ，2010
土壤热响应测试 土壤热响应测试的主要目的是了解岩土体的基本物理性质，在此基础上，掌握岩土体的换热能力，为地源热泵系统设计人员结合建筑结构、负荷特点等设计系统优化方案提供基础数据，以保障系统长期运行的高效与节能。 如果物性参数不准确，则设计的系统可能不能满足负荷需要，也可能规模过大，从而大大增加初投资。国外学者Kavanaugh的研究结果表明，当地下岩土的导热系数或导温系数发生10%的偏差，则设计的地下埋管长度偏差为4.5%～5.8%。 目前土壤的导热特性主要有三种获得方式：利用简化模型数值计算、利用经验估算、做土壤热特性测试。单纯的按照简化模型计算往往误差过大；经验的估计值在方案分析阶段有一定的参考价值，但一直以来设计人员只能在某种土壤或岩石导热系数范围内保守取用较低值，导致设计钻孔的数量比实际需要的多，从而增加了项目投资成本；只有在地源热泵规划施工场所现场进行土壤热特性测试才能够获得完整和准确的土壤数据。 土壤热响应测试装备包括构件： 1. 试压、保压后的成井 2. 岩土热物性测试仪及其配套软件，由IGSHPA （国际地源热泵协会）推荐，美国原装进口 3. 数据采集仪：土壤导热能力测试数据采集记录仪HOBO FlexSmart Logger；目前采用HOBOware Pro version2.3.1，由美国Onset Computer Corporation 开发提供 4. 模拟量输入输出模块 5. 进出水温度、流量、电流、电压传感器 6. 电脑及其显示设备 7. 信号、电源连接线 8. 稳定的单相交流电源 现场测试装备总图
土壤热响应测试原理 如图所示，由于泵的作用，流体由A口进入，传感器采集信号。流体通过泵后，由电加热器加热，加热的流体温度信号由传感器采集，然后流体从B口流出，输入到埋置于深层岩土中的PE管内，导管内加热的流体与深层岩上进行热交换后，又从A口返回到仪器内，形成封闭的循环。将在一定时间内连续采集到的功率、温度等参数作为测量数据，再由线热源理论公式求出岩土的平均导热系数，继而对地埋管进行换热计算，达到检测目的。 数据输出通过专用程序软件来实现，将采集到的数据以特殊的格式存储在控制柜中的电脑里，也可转移到其他计算机中；根据所收集数据通过专业数据分析软件进行数据分析。 测试具体步骤 第一步，保证在整个试验过程中都必须有足够的电来供应，将实验平台与控制柜通电； 第二步，将适配器（测试设备的一种部件）安装在地下换热器上； 第三步，将准备好的绝缘软管与试验设备连接起来，将软管保温，避免受外界环境影响（如太阳下直射等因素），有必要用帐篷进行遮盖，以免影响试验效果。 第四步，通过注水管向试验系统中注水，保证系统运行的注水压力。 第五步，在将试验系统中的空气排尽后启动循环泵，当流速稳定趋于恒定后，开启电加热器，正式开始测试实验，进行数据采集。在数据采集过程中，必须保证电源的稳定，使数据能够连续不间断采集。采集数据包括：孔径、孔深、大地初始温度、连续测试时间的地下温度等。 第六步，数据采集时间：分别于08-3-3下午16时至08-3-4下午15时，共计23小时的时间连续对试验孔进行现场数据采集，在测试过程中每隔1.5分钟进行一次数据采集。开启电加热前后分别记录地下环路中水与土壤换热的数据情况。 如下图所示，为地下换热器内进出水温度随加热时间变化全过程曲线：曲线最后慢慢趋于稳定，可作为分析计算依据。
SHT-20 热物性瞬态自动测试仪简介及使用说明
0概述 众所周知，固体材料的热导率、热扩散系数、比热等热物理性质，随着材料，材料的结构、密度、多孔性、导电性、含湿率和温度的不同而变化。有些材料还与方向有关。对应于不同的材料和不同的试验条件，测量值会有很大的差异。测量材料的热物理性质，在科学研究和工程应用上，具有至关重要的意义；热物性测量与力学测量、电学测量、光学测量等一样，是物性研究和应用的基本测量技术之一。 材料热物理性质可以用稳态法或瞬态法进行测量。目前，国内、外主要使用稳态法测量材料的热导率。本仪器采用瞬态法测量材料的热扩散系数、热导率和定压比热等热物理性质。所谓瞬态测量，是指在加热升温，或停止加热后的降温过程中，实现对材料热物理性质的测量。瞬态测量不要求恒温环境，测量系统也无需达到或保持热平衡状态。 SHT-20材料热物性瞬态自动测量仪，是一种新型的材料热物性测量仪器，也是替代稳态法测量仪器的升级换代产品。 本仪器用平面热源加热，在室温附近，可以分别用脉冲法或恒流法等两种不同的测量方法，测量材料的热扩散系数、热导率和定压比热。 本仪器可广泛用于冶炼、能源、环保、建筑、热力工程和新材料研制等行业，作为科学研究，物性检测、生产过程控制与产品质量检验等领域；也可以用于理工科学生的物理实验、建筑物理实验，材料物理实验中，作为热物性测量的主导仪器。 该仪器将A/D 转换技术、数值计算技术、计算机应用技术和瞬态测量技术等多种高新技术，运用于材料的热物性测量中，实现了热物性测量的自动化。仪器的结构合理，运行稳定，质量可靠，准确度高，运行成本不到稳态测量的十分之一，测量时间不超过300秒。 一仪器规格及主要技术指标 1.1规格、参数 试件尺寸：主试件： mm xmm mm mm mm xmm 202;200200≤≤××辅试件1：xmm D 3≥辅试件2：xmm d 2≥平面热源：有效发热面积mm mm 200200×1.2直流稳流电源 输入：电功率：100W 交流：220V 频率：50Hz 输出：直流电流在0.01-1.000A 之间精密可调。在热测量过程中，电流波动幅度： A I 001.0≤?1.3运行环境 温度：室温湿度：<85% 1.4主要技术指标 温度范围：室温—100℃ 热导率测量范围：0.03—1000[W/(mK)]热扩散系数测量范围：0.01—1000[mm 2/s]热导率不确定度：≤±1%
泰索温度测控工程技术中心 文件名称温度传感器热响应测试方法文件编号TS-QMSS-TW-026 制定部门中心实验室 生效日 期 2012.11.15 版本号A/0 工位或工序名称测试室 使用的工具、仪器、 设备或材料试验装置、干式炉、精密温度仪表、计时器、传感器 作 业 方 法 试验装置 示图注释： 2-固定托架；3-摆动气缸；4-旋转臂；5-直行气缸； 6-传感器夹持器；7-干式炉；11-导向堵头； 12-计时启动（位置）开关；26-被测传感器；27-温度显示仪表。1.温度传感器时间常数定义 温度传感器的时间常数是指被测介质温度从某一温度t0跃变到另一温度t x时，传感器测量端温度由起始温度t0上升到阶跃温度幅度值t n的63.2%所需的时间。热响应时间用τ表示。 2.测试和试验步骤 2.1将自控温管式电炉温度事先恒定在(建议：热电阻推荐300℃；热电偶推荐600℃)预定温度，待测样品安装在检定炉夹具上置于室温下等温30分钟以上（若传感器提前两小时放置在实验室，便不需要等温过程）。 2.2连接传感器与精密温度仪表测量线路，在将传感器置于温场前，接通电源，观察精密温度仪表显示的室温t s（t s=t0）并记录。 2.3提前计算以下有关数据 2.3.1阶跃温度（幅度）值:对于热电阻t n=300-t s；对于热电偶t n=600-t s。 2.3.2记时掐表温度值t＇=63.2%t n+ t s，对应时间为热响应时间τ。 2.4试验操作 2.4.1以上准备就绪，将温度显示仪表上限报警值设为：6 3.2%t n+ t s作为计时终止信号，以便自动的控制计时器工作。 2.4.2接通气源，按动摆动气缸电磁阀按钮，旋转臂摆动旋转至干式炉炉口上方（保持同一轴线），大约5秒后直行气缸电磁阀动作，将温度传感器垂直插入干式炉（深度大约180mm）。此时，计时开关已经打开并开始计时。 2.4.3注意观察精密温度仪表显示温度值迅速变化，待温度显示值达到报警值6 3.2%t n+ t s瞬间，报警常闭接点断开，此刻计时器当前示值即为实际时间常数τ。 2.4.4重复以上步骤，对逐个不同规格型号及编号的温度传感器进行试验，准确记录下对应数据，填写试验报告。 作业标准1.按不同类型传感器设置和恒定炉子试验温度。 2.按规定对被测样品在实验室进行等温和正确连接测量电路。 3.正确记录精密温度仪表显示的室温和计算试验所需数据。 4.严格按操作步骤进行试验作业，保持装炉和记时操作动作协调一致。 5.准确记录数据和填写试验报告。 备注温度传感器热响应测试驱动装置请参见该实验装置的详细说明书。
《地源热泵系统工程技术规范》2009年局部修订 2 术语 2.0.25土热响应试验 rock-soil thermal response test 通过测试仪器，对项目所在场区的测试孔进行一定时间的连续加热，获得岩土综合热物性参数及岩土初始平均温度的试验。 2.0.26岩土综合热物性参数 parameter of the rock-soil thermal properties 是指不含回填材料在内的，地埋管换热器深度范围内，岩土的综合导热系数、综合比热容。 2.0.27岩土初始平均温度initial average temperature of the rock-soil 从自然地表下10m～20m至竖直地埋管换热器埋设深度范围内，岩土常年恒定的平均温度。 2.0.28测试孔vertical testing exchanger 按照测试要求和拟采用的成孔方案，将用于岩土热响应试验的竖直地埋管换热器称为测试孔。
3 工程勘察 3.2 地埋管换热系统勘察 3.2.2A当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积在3000 m2～5000 m2时，宜进行岩土热响应试验；当应用建筑面积大于等于5000 m2时，应进行热响应试验。 3.2.2B岩土热响应试验应符合附录C的规定，测试仪器仪表应具有有效期内的检验合格证、校准证书或测试证书。
4 地埋管换热系统 4.3 地埋管换热系统设计 4.3.5A当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积在5000m2以上，或实施了岩土热响应试验的项目，应利用岩土热响应试验结果进行地埋管换热器的设计，且宜符合下列要求： 1 夏季运行期间，地埋管换热器出口最高温度宜低于33℃； 2 冬季运行期间，不添加防冻剂的地埋管换热器进口最低温度宜高于 4℃。 4.3.13地埋管换热系统应根据地质特征确定回填料配方，回填料的导热系数不宜低于钻孔外或沟槽外岩土体的导热系数。
国家标准《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005设计要点解析 中国建筑科学研究院空气调节研究所邹瑜徐伟冯小梅 摘要：本文针对不同地源热泵系统的特点，结合《规范》条文，对地源热泵系统设计特点、方法及要点进行了深入分析，为地源热泵系统的设计提供指导。 关键词：地源热泵系统、设计要点、系统优化 1 前言 实施可持续发展能源战略已成为新时期我国能源发展的基本方针，可再生能源在建筑中的应用是建筑节能工作的重要组成部分。2006年1月1日《可再生能源法》正式实施，地源热泵系统作为可再生能源应用的主要途径之一，同时也是最利于与太阳能供热系统相结合的系统形式，近年来在国内得到了日益广泛的应用。地源热泵系统利用浅层地热能资源进行供热与空调，具有良好的节能与环境效益，但由于缺乏相应规范的约束，地源热泵系统的推广呈现出很大盲目性，许多项目在没有对当地资源状况进行充分评估的条件下就匆匆上马，造成了地源热泵系统工作不正常，为规范地源热泵系统的设计、施工及验收，确保地源热泵系统安全可靠的运行，更好的发挥其节能效益，由中国建筑科学研究院主编，会同13个单位共同编制了《地源热泵系统工程技术规范》（以下简称规范）。该规范现已颁布，并于2006年1月1日起实施。 由于地源热泵系统的特殊性，其设计方法是其关键与难点，也是业内人士普遍关注的问题，同时也是国外热点课题，在新颁布的《规范》中首次对其设计方法提出了具体要求。为了加深对规范条文的理解，本文对其部分要点内容进行解析。 2 《规范》的适用范围及地源热泵系统的定义 2.1 《规范》的适用范围 该《规范》适用于以岩土体、地下水、地表水为低温热源，以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质，采用蒸气压缩热泵技术进行供热、空调或加热生活热水的系统工程的设计、施工及验收。它包括以下两方面的含义： （1）“以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质”，意旨不适用于直接膨胀热泵系统，即直接将蒸发器或冷凝器埋入地下的一种热泵系统。该系统目前在北美地区别墅或小型商用建筑中应用，它优点是成孔直径小，效率高，也可避免使用防冻剂；但制冷剂泄漏危险性较大，仅适于小规模应用。 （2）“采用蒸气压缩热泵技术进行……”意旨不包括吸收式热泵。 2.2 地源热泵系统的定义 地源热泵系统根据地热能交换系统形式的不同，分为地埋管地源热泵系统（简称地埋管系统）、地下水地源热泵系统（简称地下水系统）和地表水地源热泵系统（简称地表水系统）。其中地埋管地源热泵系统，也称地耦合系统（closed-loop ground-coupled heat pump system）
地源热泵系统岩土热响应试验 地源热泵技术是绿色环保、节能高效的能源利用技术。地源热泵系统是一种利用地下浅层地热资源，既能供热又能制冷的环保型空调系统，通过输入少量的电能，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。结合相关规范，指出岩土热响应试验在地源热泵项目中应用的问题、岩土热响应试验方法及关键参数、钻孔内热阻和热扩散率的计算方法以及《规范》中地埋管换热器设计计算与热响应试验间的关系进行探讨。 标签：地源热泵;岩土;热响应试验 岩土热响应试验是地埋管地源热泵系统实施的前提，通过该试验可获得现场地质情况和岩土体热物性参数，用于指导地埋管换热系统的设计，目前该观点正逐步被业主和设计人员接受[1]。通过热响应试验，了解项目所在区域岩土的基本物理性质，在此基础上，掌握岩土体的换热能力，为地源热泵系统设计人员结合建筑结构、负荷特点等设计系统优化方案提供基础数据，以保障系统长期运行的高效与节能。 一、岩土热响应试验在地源热泵项目中应用的问题 近年来岩土热响应试验在实际地源热泵项目应用中仍存在一些问题，主要表现在以下几个方面。 （一）有些热响应测试单位技术力量不足，对热响应测试理论和《规范》的理解不充分，测试报告中仅给出导热系数和单位井深取放热量，忽略了热响应测试应得到的其他关键参数。甚至有设计者将恒热流测试时施加于地埋管换热器的电加热量直接作为地埋管换热器的设计放热量值[2]。 （二）为获得项目的设计地埋管换热器数量或地埋管换热器总长度，设计师常用单位井深取放热量作为设计依据[3]，未正确使用岩土热响应试验结果，使热响应试验仅成为界定设计责任的依据。 （三）不同项目中，地下岩土体热物性参数、地埋管换热器的设计进出口温度、系统运行时间等参数可能不同，设计人员普遍反映仅依靠单一的单位井深取放热量值无法找到合理的设计依据，无法根据不同的项目情况选择合理的设计参数，并计算合理的地埋管换热器数量[4]。 （四）地源热泵动态耦合计算理论体系不完善，仅依靠现有的一些地源热泵动态耦合设计软件，这类软件的使用对设计人员的要求很高，需要同时考虑建筑的动态负荷、地源热泵主机的动态性能、输配系统的动态性能、地埋管换热的动态变化。设计人员若能正确使用以上软件进行动态耦合设计，仅应用软件所花费的时间就会远长于地源热泵图纸的设计时间。
xxxxx地源热泵岩土热物性测试 技 术 报 告 华中科技大学环境科学与工程学院地源热泵研究所华中科技大学建筑节能技术中心 二O一一年十月
地源热泵岩土热物性测试技术报告 项目名称：xxxxxx 地源热泵岩土热物性测试 测试单位：华中科技大学环境科学与工程学院 地源热泵研究所 华中科技大学建筑节能技术中心 测试时间：2011-10-11 ～2011-10-13
目录 1 测试目的和测试依据....................................................... - 1 - 1.1测试目的 ............................................................. - 1 - 1.2测试参考标准........................................................ - 1 - 2 测试原理与方法 ............................................................ - 2 - 2.1岩土热响应试验..................................................... - 2 - 2.2 现场测试方法 ....................................................... - 5 - 3 测试仪器和要求 ............................................................ - 1 - 3.1规要求................................................................ - 1 - 3.2测试单位测试用岩土热物性测试仪及其检定/校准证书 ........ - 1 - 3.3测试单位地源热泵岩土热物性测试技术研究成果错误!未定义书签。 4 测试方案 .................................................................... - 3 - 4.1项目概况 ............................................................. - 3 - 4.2测试孔成孔条件..................................................... - 3 - 4.3岩土热响应试验测试步骤 .......................................... - 3 -5现场试验数据计算分析和测试结果 ....................................... - 5 - 5.1岩土综合热物性参数................................................ - 5 - 5.2钻孔单位延米（孔深）换热量参考值............................. - 5 -附录现场测试部分原始数据曲线图........................................ - 8 -
《中和反应反应热的测定》实验报告 班级姓名组别 [基础知识] 中和反应：酸和碱生成盐和水的反应。（放热反应）实质是酸电离产生的H + 和碱电离产生的 OH -结合生成难电离的H 2O 。强酸和强碱反应的离子方程式多数为H ++OH -＝H 2O 中和热：在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应，生成1mol 液态水时的反应热，叫中和热。 任何中和反应的中和热都相同。但是不同的中和反应，其反应热可能不同。 有弱酸弱碱参加的中和反应，生成1mol 液态水时的放出的热量小于57.3kJ,因为弱酸弱碱电 离时吸收热量。 一、实验目的 测定强酸与强碱反应的反应热。（热效应） 二、实验用品 大烧杯(500mL)、小烧杯(100mL)、温度计、量筒(50mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。 0.50mol/L 盐酸、0.55mol/LNaOH 溶液。 三、实验原理 1、0.50mol ·L －1盐酸和0.55mol ·L －1NaOH 溶液的密度都约为1g ·cm －3，所以50mL0.50mol ·L －1 盐酸的质量m 1=50g ，50mL0.55mol ·L －1NaOH 溶液的质量m 2=50g 。 2、中和后生成的溶液的比热容c=4.18J ·(g ·℃)－1，由此可以计算出0.50mol ·L －1盐酸与0.55mol ·L －1NaOH 溶液发生中和反应时放出的热量为（m 1+m 2）·c ·(t 2-t 1)=0.418(t 2-t 1)kJ 又因50mL0.50mol ·L －1盐酸中含有0.025molHCl ，0.025molHCl 与0.025molNaOH 发生中和反应，生成0.025molH 2O ，放出的热量是0.418（t 2-t 1）kJ ，所以生成1molH 2O 时放出的热量即中和热为△H=-025 .0) (418.012t t kJ/mol
XX省XX市学院片区地源热泵工程岩土热响应测试报告 XX省XX大学地源热泵研究所 二〇一四年五月
岩土热响应测试报告 一、工程概况 该项目为XX省XX市学院片区（XX市学院、新华苑）地源热泵工程，位于XX省省XX市市。本工程拟采用节能环保的土壤源热泵系统，作为空调系统的冷、热源。我所对该工程地埋管场地进行了深层岩土层热物性测试。本次试验进行了1个孔的测试。报告时间：5月10日～5月11日。 二、测试概要 1、测试目的 地埋管换热系统设计是地埋管地源热泵空调系统设计的重点，设计出现偏差可能导致系统运行效率降低甚至无法正常运行。拟通过地下岩土热物性测试并利用专业软件分析，获得地埋管区域基本的地质资料、岩土的热物性参数及测算的每延米地埋管换热孔的换热量，为地热换热器设计、换热孔钻凿施工工艺等提供必要的基本依据。 2、测试设备 本工程采用XX省建筑大学地源热泵研究所自主研制开发的型号为FZL-C（Ⅲ）型岩土热物性测试仪，如图1所示。该仪器已获得国家发明
专利（ZL 2008 1 0238160.4)。并已广泛应用于北京奥林匹克公园、网球场馆、济南奥体中心等一大批地源热泵工程中的岩土层热物性测试。见附件3。 3、测试依据 《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005 ( 2009年版)。 测试原理见附件2。 图1 FZL-C（Ⅲ）型岩土热物性测试仪 三、测试结果与分析 1、测试孔基本参数 表1 为测试孔的基本参数。 表1 测试孔基本参数 项目测试孔项目测试孔 钻孔深度（m）100 钻孔直径（mm）150
埋管形式双U型埋管材质PE管 埋管内径（mm）26 埋管外径（mm）32 钻孔回填材料细沙主要地质结构粘土与玄武岩 2、测试结果 测试结果见表2。循环水平均温度测试结果与计算结果对比见图2。测试数据见附件1。 初始温度：16.2℃； 导热系数：1.66W/m℃； 容积比热容：2.1×106J/m3℃。 3、结果分析 钻孔结果表明：该地埋管区域地质构造以粘土为主。具体地质构造见表2。测试结果表明：埋管区域的平均综合导热系数为1.66W/m℃，数值中等；平均容积比热为2.1×106J/m3℃，数值较大；岩土体平均初始温度16.2℃，数值偏低，有利于夏季向地下放热。
一、项目基本情况 （一）项目概况 邯郸市康桥国际大厦位于邯郸市邯山区陵园路东段，总建筑面积48737.04m2，占地面积6916.9m2 。大厦地下2层，地上29层，局部30层。地下2层战时为人防，平时为汽车库，自行车库，及设备用房。1-3层为商业，4-29层为办公。总建筑高度为97.45m（地上），图1为康桥国际大厦总平面图。 该项目拟采用地源热泵空调系统来解决建筑的夏季制冷、冬季采暖需要。 图1 康桥国际大厦总平面图
（二）项目进度 康桥国际大厦已于2009年6月开工建设，计划于2011年05月竣工并投入使用，目前该工程即将封顶，部分施工面的空调、水、电等各专业已具备进场作业的条件。 二、项目测试背景及目的 （一）项目测试背景 结合项目的特点、周围市政供热的现状，并考虑到系统的运行费用，康桥国际大厦项目拟采用地源热泵空调系统。地埋管换热器的换热能力及项目所在地土壤的地层情况作为地源热泵空调系统设计的核心、成败的关键，必须给予足够的重视；同时，该项目作为目前邯郸市最大的使用地源热泵空调这种清洁能源形式的项目，无已建成类似规模的项目实际运行数据可以借鉴，因此，为了确保本项目采用地源热泵空调形式的成功，并在邯郸地区起到示范作用，必须对项目所在地的地层情况、地埋管换热器的换热能力等进行测试，取得准确可靠的原始数据，为项目的设计提供可靠的依据。 为了支持项目建设、配合工程进度，尽快确定地源热泵空调设计方案，北京金万众空调制冷设备有限责任公司于2010年8月5日至2010年8月17日在工地现场组织进行了钻孔试验及地埋管换热器竖直换热管换热能力测试。 （二）项目测试目的 本次测试的目的主要是希望通过本次测试，能够为整个项目的地源热泵空调系统设计提供准确的原始数据。具体包含以下几个方面：（1）了解项目所在地地层情况； （2）得出双U竖直换热管及单U竖直换热管的单井换热能力； （3）通过对单管换热能力测试给出群井换热能力分析。
xxxxxxX公司地埋管地源热泵岩土热响应试验及评价报告 XXXXXXXXXXX XXX X年X月X X日
目录 1. 工程概况....................................................... 2 . 2. 试验测试目的 .................................................. 2... 3. 场地气象条件、测试孔及地层条件简介 ............................. 3.. 4. 现场使用的岩土热物性测试仪器及测试方法简介 ..................... 4. 4.1 岩土热物性测试仪简介................................................................... 4.. . 4.2 测试过程简介................................................................... 6.. . 4.3 测试理论 .................................................... 7 . 5. 土壤的初始平均温度T 的测定..................................... 9.. 6．岩土比热容计算................................................................... 1.. 0. 7. 测试孔测试结果分析................................................................... 1.. 0 7.1 供电电压、循环液流流量、压力损失与加热时间的关系曲线 (10) 7.2 载热流体温度与加热时间的关系曲线 ............................ 1. 1 7.3 测试孔土壤平均热传导系数的确定 .............................. 1.2 7.4 测试孔钻孔热阻的计算................................................................... 1.. 3. 8. 场地浅层地热能换热量预测................................................................... 1..
地源热泵空调工程 岩土层热响应测试报告 2009年月日
目录 一、测试项目概况 (1) 二、热响应实验目的 (1) 三、热响应实验依据 (1) 3.1测试原理 (1) 3.2测试平台 (1) 四、热响应实验工程概况 (2) 4.1测试井定位 (2) 4.2测试井参数 (2) 4.3测试实验台搭建 (2) 4.4测试平台误差控制 (2) 4.5测试过程 (3) 五、数据整理与分析.............................................................. . (3) 5.1岩土层结构与传热分析 (3) 5.2测试数据整理 (4) 5.2.1土壤平均原始温度 (4) 5.2.2模拟实验数据 (4) 5.3测试数据分析 (7) 5.3.1岩土层导热系数 (7) 5.3.2埋管换热器热阻计算 (8) 5.3.3单孔换热量计算 (9) 六、测试结果与建议 (11) 6.1钻孔深度与钻孔难易程度 (11) 6.2测试数据整理与分析 (11)
一、测试项目概况 本工程位于*市：为把该项目打造为节能示范项目，拟采用目前国际先进、节能高效、绿色环保的空调系统—土壤热泵系统作为建筑空调的冷热源，实现节能减排。 二、热响应实验目的 土壤源热泵系统的设计，主要就是土壤型热交换器的设计。由于土壤源热泵设计的特殊性，需要为后期进行地下换热器系统设计提供比较准确的数据依据，因此在设计前期必须对该工程所在地做土壤的热响应测试实验。本测试实验的主要目的是通过实际测试孔勘查地质情况，并通过测试获取该处的岩土热物性，特别是导热系数，从而获得土壤换热器的冬夏取放热量，为项目决策和设计提供参考。 三、热响应实验依据 3.1测试原理 土壤型热交换器的设计，最主要就是确定地层土壤的平均导热系数，平均导热系数包含了土壤（岩石）、回填料以及塑料管壁等导热的综合情况。根据线热源理论，在恒定热流密度时，线热源温度与时间有待定的函数关系，模拟测试中我们设定固定电加热量，模拟恒热流密度工况，记录测试中埋管进出水温度。由模拟值与测试值对比可计算出土壤平均导热系数，再根据地源热泵规范的热阻计算方法计算热阻，从而计算出埋管换热量指标。 3.2测试平台 该测试平台运行方式如下：将仪器的水路循环部分与所要测试换热孔内的 HDPE管路相连接，形成闭式环路，通过仪器内的微型循环水泵驱动环路内的液体不断循环，同时仪器内的加热器不断加热环路中的液体，加热器所产生的热量就不断通过换热孔内的换热管释放到地下。在闭式环路内的液体循环的过程中，将进/出仪器的温度、流量和加热器的加热功率进行采集记录，来进行分析计算土壤的热物性参数。
×××××××公司地埋管地源热泵岩土热响应试验及评价报告 ××××××××××× ××××年×月××日
目录 1.工程概况 (3) 2.试验测试目的 (3) 3.场地气象条件、测试孔及地层条件简介 (4) 4.现场使用的岩土热物性测试仪器及测试方法简介 (5) 4.1岩土热物性测试仪简介 (5) 4.2测试过程简介 (7) 4.3测试理论 (8) 的测定 (10) 5.土壤的初始平均温度T 6．岩土比热容计算 (11) 7.测试孔测试结果分析 (11) 7.1 供电电压、循环液流流量、压力损失与加热时间的关系曲线 (11) 7.2 载热流体温度与加热时间的关系曲线 (13) 7.3测试孔土壤平均热传导系数的确定 (13) 7.4测试孔钻孔热阻的计算 (14) 8.场地浅层地热能换热量预测 (15) 9.结论和建议 (17) 10.勘察资质证书和仪器校正证书 (18)
×××××××公司地埋管地源热泵 岩土热响应试验及评价报告 1. 工程概况 拟建项目位于××××××××××××××，主要由加工车间和办公楼组成，总建筑面积×××平方米，拟采用节能环保的地埋管地源热泵供热与制冷。 在进行地埋管地源热泵空调系统设计前在现场布设了一眼地埋管现场热响应试验钻孔，钻孔直径为150mm，深度为100m，埋设了Dn32单U形PE 管，×××××××××（勘测单位）对地埋管试验孔进行了现场热响应试验。 2. 试验测试目的 （1）通过试成孔和埋管，获得施工场地的地层分布知识，寻求合适的施工方法。 （2）通过现场测试及室内分析，提供满足设计施工所需的场地岩土热物性参数，确定岩土层换热能力，预测浅层地热能换热量。 （3）根据工程场区初始地温测试结果，综合考虑场区地形地貌、地层结构、地质构造等因素，给出建议地层平均初始温度。 （4）根据工程场区勘查测试成果，评价场区浅层地温资源状况。 （5）指出施工中和系统运行后应注意的事项。
岩土热响应测试在实际工程设计中的重要性 （浙江建筑科学设计研究院有限公司 浙江建科建筑节能科技有限公司浙江杭州310006） 摘要：鉴于地下岩土的复杂性和多样性, 在确定地下岩土热物性时宜尽量采用现场测试的方法。现场热响应测试是实施地源热泵工程的关键环节，介绍了测试方法的原理, 结合实际工程,获得了现场土壤原始温度、导热系数以及单U和双U管每延米孔深的放热参考值，测试数据为工程数据提供了依据。 关键词：热物性测试地源热泵地埋管换热量每延米换热量 一、前言 利用浅层地热能进行供暖、制冷，具有广阔的市场前景。设计地源热泵系统时，应准确测量地下土壤热物性参数，以便进行地埋管换热器设计。当地下土壤的热导率或热扩散率发生10%的偏差时，地下埋管设计长度偏差为4.5%-5.8%，将导致钻孔总深度的变化。由于钻孔的成本较高，因此必须准确的测量土壤的热物性参数。现场土壤热物性的测试，在初始地下温度场趋于基本一致的前提下，通过向地下输入恒定的热量，得到地下温度的热响应，通过温度的变化规律，来确定岩土的热物性。 二、现场热物性测试 热响应试验的系统组成示意图（图1），主要包括恒热流加热器、流量传感器、循环水泵数据采集系统等部分。基本测试过程如下：首先，将热响应试验测试仪的水路循环部分与待测埋地换热器相连接，形成一个闭式环路；然后，通过启动管道循环水泵，以驱动环路流体开始循环。待系统进出口温差为相近时，记录系统水温作为测试地点附近的岩土原始温度。并开始启动一定功率的电加热器来加热环路中的流体。随着埋地换热器进口水温的不断升高，其热量通过管壁与岩土之间的传热过程逐渐释放到地下岩土中，同时使岩土温度也逐渐开始升高，最终管内流体温度和岩土温度会维持在一种动态的热平衡状态。热平衡时间应该大于48小时整，在个流体加热循环过程中，通过计算机采集系统记录进/出温度、流量和加热功率等参数。
国家标准《地源热泵系统工程技术规范》 GB50366设计要点解析 1 前言 实施可持续发展能源战略已成为新时期我国能源发展的基本方针，可再生能源在建筑中的应用是建筑节能工作的重要组成部分。2006年1月1日《可再生能源法》正式实施，地源热泵系统作为可再生能源应用的主要途径之一，同时也是最利于与太阳能供热系统相结合的系统形式，近年来在国内得到了日益广泛的应用。地源热泵系统利用浅层地热能资源进行供热与空调，具有良好的节能与环境效益，但由于缺乏相应规范的约束，地源热泵系统的推广呈现出很大盲目性，许多项目在没有对当地资源状况进行充分评估的条件下就匆匆上马，造成了地源热泵系统工作不正常，为规范地源热泵系统的设计、施工及验收，确保地源热泵系统安全可靠的运行，更好的发挥其节能效益，由中国建筑科学研究院主编，会同13个单位共同编制了《地源热泵系统工程技术规范》（以下简称规范）。该规范现已颁布，并于2006年1月1日起实施。 由于地源热泵系统的特殊性，其设计方法是其关键与难点，也是业内人士普遍关注的问题，同时也是国外热点课题，在新颁布的《规范》中首次对其设计方法提出了具体要求。为了加深对规范条文的理解，本文对其部分要点内容进行解析。 2 《规范》的适用范围及地源热泵系统的定义 2.1 《规范》的适用范围 该《规范》适用于以岩土体、地下水、地表水为低温热源，以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质，采用蒸气压缩热泵技术进行供热、空调或加热生活热水的系统工程的设计、施工及验收。它包括以下两方面的含义： （1）“以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质”，意旨不适用于直接膨胀热泵系统，即直接将蒸发器或冷凝器埋入地下的一种热泵系统。该系统目前在北美地区别墅或小型商用建筑中应用，它优点是成孔直径小，效率高，也可避免使用防冻剂；但制冷剂泄漏危险性较大，仅适于小规模应用。 （2）“采用蒸气压缩热泵技术进行……”意旨不包括吸收式热泵。 2.2 地源热泵系统的定义 地源热泵系统根据地热能交换系统形式的不同，分为地埋管地源热泵系统（简称地埋管系统）、地下水地源热泵系统（简称地下水系统）和地表水地源热泵系统（简称地表水系统）。其中地埋管地源热泵系统，也称地耦合系统（closed-loop ground-coupled heat pump system）或土壤源地源热泵系统，考虑实际应用中人们的称呼习惯，同时便于理解，本规范定义为地埋管地源热泵系统。地表水系统中的地表水是一个广义概念，包括河流、湖泊、海水、中水或达到国家排放标准的污水、废水等。只要是以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统，统称为地源热泵系统。