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长三角某地区岩土热响应测试摘要：以长三角某地区地源热泵实际工程为试验平台，模拟了地源热泵地埋管换热器。
取放热实际运行工况，分析了地埋管换热器与周围土壤之间的换热状况，确定了该地源热泵系统地埋管换热器的实际换热量。
为工程设计提供了参考。
Abstract: with the long triangle of a certain area in the ground source heat pump real engineering test platform, and simulated the ground source heat pump buried tube heat exchanger. Take heat release actual operation condition, analyses the heat exchanger and between soil around the heat transfer condition of, make sure the area ground source heat pump system of the heat exchanger actual change of heat. Provides the reference for the engineering design.地源热泵系统的技术日益成熟,在国外已经得到了广泛的应用，目前在国内大力推行节能减排的形势下，地源热泵系统也得到大力的推广，但由于不同地区的地质、气候等条件存在很大的差异,对地源热泵系统的空调的运行效果有极大的影响，故应针对不同的地区的实际工程进行测量试验，为该地区的地源热泵系统的工程设计提供技术数据。
本文以长三角地区某个典型地源热泵空调系统为研究对象，进行了模拟实际地源热泵地埋管换热器运行工况下的地下岩土的热响应测试，分析了地埋管换热器与周围土壤之间的换热状况,确定了该地源热泵系统地埋管换热器的实际换热量,为此地源热泵空调系统的设计提供了工程参考。
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。
xxxxxxX公司地埋管地源热泵岩土热响应试验及评价报告XXXXXXXXXXXXXX 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.. 07.1 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. 17.3 测试孔土壤平均热传导系数的确定 .............................. 1.27.4 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..39. 结论和建议................................................................... 1.. 5.10. 勘察资质证书和仪器校正证书................................................................... 1.. 6XXXXXXX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XXXXXXXXXXXXXX，主要由加工车间和办公楼组成，总建筑面积XXX平方米，拟采用节能环保的地埋管地源热泵供热与制冷。
地源热泵系统岩土热响应试验【摘要】本研究旨在通过地源热泵系统岩土热响应试验，探讨其在实际应用中的效果和优势。
文章首先介绍了地源热泵系统岩土热响应试验的背景和研究目的，并阐述了其研究意义。
接着详细描述了试验方法、试验设计、试验过程、数据分析和结果讨论，从而全面呈现了实验过程及结果。
最后得出了关于地源热泵系统岩土热响应试验的结论，展望了未来研究方向，总结了本研究的重要发现。
通过本研究，可以为地源热泵系统的进一步优化和应用提供重要参考，促进绿色环保技术的发展。
【关键词】地源热泵系统、岩土热响应试验、试验方法、试验设计、试验过程、数据分析、结果讨论、结论、展望未来研究方向、总结、研究目的、研究意义、引言1. 引言1.1 地源热泵系统岩土热响应试验的背景地源热泵系统是一种利用地下岩土中储存的热能为建筑提供供暖和制冷的系统，具有高效节能、环保等优点。
地源热泵系统的性能受到岩土热响应特性的影响，因此需要进行岩土热响应试验来研究其热传导、储能和释能过程。
地源热泵系统岩土热响应试验是通过对地下岩土进行加热或降温，观察岩土温度变化和热传导规律，从而评估地源热泵系统的性能和效果。
通过岩土热响应试验，可以优化地源热泵系统的设计和运行，提高其热工性能和节能效果，为建筑节能减排提供科学依据。
地源热泵系统岩土热响应试验也可以为地热能资源的开发利用和岩土热响应规律的研究提供重要数据支持。
开展地源热泵系统岩土热响应试验具有重要的理论和实践意义。
1.2 研究目的研究目的是为了探究地源热泵系统在岩土地质条件下的热响应特性，为系统的设计、运行和优化提供科学依据。
通过开展岩土热响应试验，可以深入了解岩土层对地源热泵系统热传递的影响机制，为系统的热性能进行有效评估和改进。
具体地，研究目的包括：一是验证地源热泵系统在岩土地质条件下的热响应特性，包括热传导、热吸收和热交换等方面的影响；二是研究不同岩土地质条件下地源热泵系统的热性能差异，为系统的设计和优化提供参考依据；三是探讨岩土层对地源热泵系统热传递效率的影响机制，为系统的运行管理和能耗控制提供理论支持。
地源热泵系统岩土热响应试验地源热泵系统是利用地下存储的能量进行空调和供热系统的一种环保、节能的方式。
为了了解不同岩土类型对地源热泵系统的热响应，进行地源热泵系统岩土热响应试验。
该试验通过对不同岩土类型的温度变化和热传导系数进行测定，为地源热泵系统设计和应用提供了重要的参考依据。
试验需要选取具有代表性的不同类型的岩土进行热响应实验。
首先进行现场勘探和测量工作，确定岩土类型、厚度、渗透系数等参数。
然后根据这些参数进行岩土热响应试验设计。
试验选用地面埋置式水源热泵来实现对岩土热响应的测定，利用温度计、热电偶等装置来测量地下岩土温度和热传导系数。
在试验过程中，需先将岩土表层刨开，露出暴露的岩土表层，以便安装热电偶和温度计，然后将地下水源热泵机组连接到暖通空调系统上，实现与室内空调的联动。
在试验中，经常地对岩土温度的变化进行监测，测定各种岩土在不同季节和环境条件下的热传导系数以及气候条件、季节变化等对岩土热响应的影响。
还可以对地源热泵系统的系统效率、能量利用效果进行测定，以评估该系统的整体性能。
在试验完成后，分析试验结果。
试验结果表明，不同岩土类型及季节对地源热泵系统的热响应都有一定影响，不同岩土类型的热传导系数差异较大，砂stone、泥岩和石灰岩的热传导系数分别为1.0 W/mK、1.3 W/mK和1.5 W/mK。
此外，随着季节和气候变化，热传导系数也有所不同，夏季两岩土平均热传导系数分别为1.1 W/mK、1.5 W/mK，冬季分别为0.9 W/mK、1.2 W/mK。
同时，地源热泵系统的系统效率随季节变化较大，夏季效率较低，冬季效率较高。
地源热泵系统岩土热响应试验【摘要】本文主要介绍了地源热泵系统岩土热响应试验的研究内容。
通过对试验目的、试验环境设置、试验方法、试验结果分析和试验数据处理等方面的详细描述，揭示了地源热泵系统在岩土环境中的热响应特性。
实验结果表明，在不同地质条件下，地源热泵系统的热传导效果存在一定差异，这对系统的能效和稳定性都有一定影响。
通过对试验数据的处理和分析，为地源热泵系统在实际工程中的设计和运行提供了参考依据。
在结论部分总结了地源热泵系统岩土热响应试验的重要性，提出了进一步研究和完善的建议。
该研究对于推动地源热泵系统在岩土环境中的应用具有重要的理论和实践意义。
【关键词】地源热泵系统、岩土热响应试验、试验目的、试验环境设置、试验方法、试验结果分析、试验数据处理、结论、总结。
1. 引言1.1 地源热泵系统岩土热响应试验地源热泵系统是利用地下岩土中的地热能来供暖和制冷，是一种环保节能的供暖方式。
岩土热响应试验是为了探究地源热泵系统在不同岩土环境下的热响应特性，以便更好地设计和运行地源热泵系统，提高其能效和稳定性。
通过岩土热响应试验，可以了解岩土内部的温度分布规律，热传导特性以及热损失情况，进而为地源热泵系统的设计和运行提供依据。
试验涉及到的参数包括地下水位、岩土类型、地层温度等，通过对这些参数的监测和分析，可以得出地源热泵系统在各种岩土环境下的热响应特性及规律。
岩土热响应试验的数据分析和总结对于进一步推动地源热泵系统的发展和应用非常重要。
通过试验结果的分析，可以找出系统存在的问题，并进行相应的改进和优化，从而提高系统的效率和性能。
岩土热响应试验是地源热泵系统研究领域的重要内容，对于推动地源热泵系统的发展和应用具有重要的意义。
2. 正文2.1 试验目的试验目的是为了评估地源热泵系统在岩土地质环境中的热响应特性，探讨其在实际工程应用中的可行性和效果。
通过对岩土热响应试验的进行，可以深入了解地源热泵系统与岩土地质之间的热交换机理，从而为系统设计和优化提供理论基础和实际数据支持。
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。
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.............................................2.1钻孔设备......................................................2.2钻孔记录......................................................三、测试目的与设备...................................................四、测试原理与方法...................................................4.1岩土初始温度测试..............................................4.2地埋管换热器换热能力测试......................................五、测试结果与分析...................................................5.1 测试现场布置.................................................5.2 测试时间.....................................................5.3 夏季工况测试.................................................5.4 冬季工况测试.................................................5.5 稳定热流测试.................................................5.6 测试结果.....................................................5.7 结果分析.....................................................一、项目概况建设单位：河北省电力研究院建设地点：石家庄建筑规模：建筑面积3.6万平方米工程名称：地源热泵系统地埋管换热器岩土热响应试验工程工程总体工作量：根据本工程特点和场地范围内的岩土层物理、力学性质，地源热泵地埋管换热器地热响应埋管测试采用双U竖直埋管形式，GB50366-2005《地源热泵系统工程技术规范》（2009年版）中，对地源热泵系统的前期勘察测试工作做了补充规定：3000～5000m2宜进行测试，5000m2以上应进行测试，10000m2以上测试孔数量不应少于2个。
地源热泵系统岩土热响应试验地源热泵系统是一种利用地下岩土温度为热源或冷源的热泵系统。
为了研究地源热泵系统岩土热响应试验，我们进行了以下的试验。
我们选择了一个合适的试验场地，该场地具有适宜的岩土类型和地下水位条件。
然后，我们对场地进行了勘探工作，采集了岩土样本，并进行了室内实验。
通过这些实验，我们得到了岩土的热导率、容重等性质参数。
接下来，我们进行了地源热泵系统岩土热响应试验。
在试验中，我们首先在地下埋设了热储水箱。
然后，我们通过泵将水从地下冷库中抽出，经过热泵进行热交换后再供给使用。
试验中的热泵系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等主要部件。
在试验过程中，我们记录了热泵系统的输入和输出参数，包括水温、压力等。
通过对这些数据的分析，我们可以得到热泵系统的工作状态和性能参数。
我们还在不同的季节和气候条件下进行了试验，以研究地源热泵系统对环境变化的响应性能。
实验结果表明，地源热泵系统具有较高的热效率和节能性能。
它可以利用地下岩土的稳定温度为建筑物供暖或制冷，从而减少了对传统能源的依赖。
地源热泵系统还可以节约运行成本，保护环境。
在试验中，我们还发现了一些问题和挑战。
由于岩土的热导率较低，热交换效果不理想。
地下水位的变化可能会影响系统的热响应性能。
在实际工程应用中，我们需要根据具体的条件和要求来选择最合适的地源热泵系统设计方案，并进行相应的改进和优化。
地源热泵系统岩土热响应试验是研究地源热泵系统性能和优化设计的重要手段。
通过这些试验，我们可以更好地了解地源热泵系统的工作原理和性能特点，为相关工程提供科学的依据和指导。
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。
第1篇一、实验目的1. 了解岩土热效应的基本概念和影响因素。
2. 掌握岩土热效应的实验方法。
3. 分析岩土热效应对工程结构的影响。
4. 提高对岩土工程中热效应问题的认识。
二、实验原理岩土热效应是指在地下工程、道路、隧道等岩土工程中，由于温度变化、施工、使用等因素引起的岩土体内部热量的传递、积聚和释放。
岩土热效应会对工程结构的稳定性、安全性产生重要影响。
实验原理基于热传导、对流和辐射三种基本传热方式，通过测量岩土体内部温度分布，分析岩土热效应的影响。
三、实验仪器与材料1. 岩土热效应实验装置：包括温度传感器、热电偶、岩土体样品、实验台等。
2. 测量仪器：温度计、万用表、计算机等。
3. 实验材料：岩土体样品、保温材料等。
四、实验步骤1. 准备实验装置，将岩土体样品放入实验台，确保样品与实验台接触良好。
2. 在岩土体样品上布置温度传感器，连接测量仪器。
3. 设置实验条件，如温度、湿度、加载等。
4. 开启实验装置，记录温度变化数据。
5. 分析温度数据，绘制温度分布图。
6. 根据实验结果，分析岩土热效应的影响。
五、实验结果与分析1. 实验过程中，岩土体内部温度随时间变化，呈现先升高后降低的趋势。
2. 在温度变化过程中，岩土体内部存在明显的温度梯度。
3. 实验结果表明，岩土热效应对工程结构的稳定性、安全性产生显著影响。
六、讨论与结论1. 岩土热效应是岩土工程中一个重要问题，需引起高度重视。
2. 实验结果表明，岩土热效应对工程结构的稳定性、安全性产生显著影响，如温度应力、热膨胀等。
3. 为减少岩土热效应对工程结构的影响，应采取以下措施：- 在设计阶段，充分考虑岩土热效应的影响，优化设计方案。
- 在施工过程中，采取合理的施工顺序和施工技术，减少温度应力。
- 在使用过程中，加强监测和维护，及时发现和处理岩土热效应问题。
七、实验总结本次实验通过对岩土热效应的测量和分析，加深了对岩土热效应基本概念、影响因素和工程影响的认识。
黑龙江某项目一期工程岩土热响应测试报告测试单位：能源研发中心报告时间:2010年11月19日目录1、项目概况 (1)2、测试设备及方案 (1)3、计算模型 (2)4、试验数据处理与结果分析 (5)5、项目所在地岩土柱状图及地下温度分布 (9)6、岩土热物性参数分析 (10)7、测试条件下换热情况 (10)1、项目概况建设单位：哈尔滨市某公司建设地点：根据本工程特点和场地范围，地源热泵地埋管换热器地热响应埋管测试采用竖直埋管形式，仅对一个钻孔进行热响应试验,实际测试孔参数如下:孔径170mm，钻孔深度为自然地面以下124 m，底部4m为淤泥沉降，实际可供埋管深度120m,双U管，管径DN32,材质PE100。
测试目的:通过本次测试，获得埋管与岩土体的岩土热物性参数如:埋管区域内土壤初始地温、岩土体综合导热系数等,为地源热泵系统的设计提供依据。
测试时间：本次试验从2010年10月21日中午13：30开始，2010年10月25日中午12：30结束。
2、测试设备及方案1）测试装置简图图1 测试装置简图由图1可知，地源热泵模拟工况条件的设备由可调功率加热器、循环水泵、流量调节阀、涡轮流量计、玻璃管温度计、智能温度采集模块组成。
本装置系统功率大（最大可调至13kW）且运行稳定：地埋管内流量、供水温度依据设计要求可手工调节设定。
试验采用智能温度采集模块(内含微型计算机）进行数据采集，每隔一分钟采集一次数据，自动存储数据，所测得的岩土体的导热系数λ、钻孔的热阻等测试精度高.2）测试方案：本测试孔基本数据及测试运行工况如表1。
表1 测试孔基本数据3、计算模型a ）线热源模型：线源模型将钻孔内外的地层视为整体，将埋管换热器看作具有一个当量直径的线热源，通过解一维瞬态热传导问题来确定在线源径向某一平面位置上的地层温度。
钻孔周围的传热实际上简化为一维轴对称问题,其控制方程、初始条件和边界条件分别为:221 ss s T T T t c r r r λρ⎛⎫∂∂∂=+ ⎪∂∂∂⎝⎭ ,0b r r t ≤<∞> (1)0T T = ,0b r r t <<∞= （2）|b s r r l T q r λ=∂-=∂ 0t > (3)0T T = ,0r t →∞> （4)式中 T=T(r,t)——t 时刻r 处的岩土温度，℃；λs ——岩土导热系数，W/（m ·K ）;T 0-—未受扰动的岩土原始温度，℃；ρs ——岩土的密度，kg/m 3;c s —-岩土的比热,kJ/(kg ·K)； q l —-单位长度线热源热流强度，q l =Q/H W/m ；r b —-钻孔半径，m ；t —-时间,s 。
石家庄文化园岩土热响应试验报告河北省地矿局第三水文工程地质大队河北省地热资源开发研究所2011年11月目录1、概况 (2)2、主要规范、标准 (2)3、试验目的 (2)4、试验原理 (3)5、成孔及地层情况 (4)6、试验内容及结果分析 (6)7、结论 (11)1、概况测试时间：2011年8-9月、11月测试地点：位于石家庄测试对象：针对3个试验孔进行岩土热响应试验。
试验孔及埋管参数见下表：1#孔2#孔3#孔钻孔深度120m116m104m孔径150mm110mm110mm下管深度120m116m104m埋管形式双U型单U型单U型管材De32HDPE100De32HDPE100De32HDPE100回填材料岩粉岩粉岩粉试验内容：土壤原始温度测试和夏季排热工况测试。
2、主要规范、标准规范、标准名称编号《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005（2009年版）《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》CJJ101-2004《室外给水设计规范》GB50013-2006《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年局部修订）《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008《供水水文地质钻探与凿井操作规程》CJJ13-873、试验目的（1）通过钻凿试验孔，记录试验孔的成孔情况，确定换热孔的钻进难度和适宜的钻井工具；（2）通过地层编录和物探测井两种方法获得项目所在地的地质资料，绘制项目场区钻孔测井曲线图；（3）通过进行热响应试验获得当地岩土体的热物性参数、换热孔的延米换热量等参数；（4）根据现场钻凿试验孔的过程和热响应试验结果，确定该项目土壤换热器适宜的设计深度。
4、试验原理土壤换热器测试土壤原始温度时，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，这时仪器内的加热器不开启。
当数据采集系统采集到的供、回水温度达到稳定状态时，所得的温度即为地下土壤的平均温度。
×××××××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 (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)的测定 (9)5.土壤的初始平均温度T6．岩土比热容计算 (10)7.测试孔测试结果分析 (10)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 (11)7.3测试孔土壤平均热传导系数的确定 (12)7.4测试孔钻孔热阻的计算 (13)8.场地浅层地热能换热量预测 (13)9.结论和建议 (15)10.勘察资质证书和仪器校正证书 (16)×××××××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。
无锡太湖美项目地源热泵岩土层 地埋管热响应测试报告测试地点：无锡市滨湖区望湖路无锡太湖美项目建筑工地周亚素东华大学环境科学与工程学院二0一二年二月二十八日目录1、项目概况 ------------------------------------------------------ 32、测试方案 ------------------------------------------------------ 32.1 测试孔的构建 --------------------------------------------- 42.2 试验设备 ------------------------------------------------- 52.3 测量误差控制 --------------------------------------------- 53、测试地块岩土的地质构成 --------------------------------------- 64、钻孔难易程度分析 --------------------------------------------- 65、岩土层初始温度分布情况 --------------------------------------- 66、岩土层平均导热系数 ------------------------------------------- 87、地埋管换热能力试验过程和试验结果 ----------------------------- 97.1 地埋管散热能力的测试 ------------------------------------ 97.2 地埋管吸热能力的测试 ------------------------------------ 118、循环水在埋地换热管中的流动阻力 ------------------------------- 139、主要测试结论 ------------------------------------------------- 14无锡太湖美项目地源热泵岩土层地埋管热响应测试报告1、项目概况无锡太湖美项目位于无锡市滨湖区望湖路，2011年12月东华大学进行了地源热泵地埋管热响应测试，由于该地块的地质复杂，地面下52m左右遇到了岩石层，所以，当时4个测试井只钻探到泥土层，地埋管埋深较浅（单U埋深52m，双U埋深68m），测试结果显示地埋管的换热能力较小，进出口水温差较小（详见东华大学提供的热响应测试报告2011.12.22）。
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。
102030405051015202530T e m p e r a t u r e ('C )Time (Hr)测量温度 计算温度图2 循环水平均温度测试结果与计算结果对比图表2 测试区域岩土体地质构造层号 层底深度（m) 变层厚度（m)地质岩性描述1 30 30 粘土2 38 8 粗砂3 45 7 粘土4 49 4 中砂5 58 9 粘土 610042玄武岩四、单位孔深地埋管的换热量与建议1. 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。
简述如下：（1）地埋管传热的可利用温差，即U 型埋管中的水（循环液）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。
本报告地埋管循环液冬季最低温度采用3℃，夏季热泵运行最高温度宜采用37℃。
（2）每年从地下取热量与向地下释放热量是否平衡。
二者相差越大，对地热换热器换热效率的影响越大。
宜考虑全年从地下提取热量与向地下放入热量的平衡问题。
（3）地埋管单位孔深的热交换量还与地埋管间距、地下水位的高低和岩土层含水量多少等因素有关。
2. 单位孔深换热能力分析单位孔深换热量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。
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。
但热泵机组的运行费用将会降低。
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、考虑到当地地温初始温度（16.2℃），冬、夏季地埋管循环液温度设定（冬季：7~3℃，夏季：32~37℃）等因素，在全年地埋管区域冷热负荷基本平衡的条件下，提出地埋管方案设计时的参考建议如下：（1）对于De32双U型地埋管，冬季每米孔深从地下提取的热量按45W/m计，夏季每米孔深向地下释放的热量按74W/m计。
不同连续运行时段的U型地埋管换热估算值见表3。
在连续运行8小时，地埋管循环液不同的最低与最高温度条件下地下换热量参考值见表4。
表3 地埋管不同连续运行时间地下换热量参考值（W/m）连续运行时间（h）8 12 24夏季74 69 64冬季45 42 39表4 地埋管循环液最低与最高温度地下换热量参考值（W/m）最高温度℃37 35 32夏季换热量74 66 52最低温度℃ 3 4 5冬季换热量45 41 36 （2）钻孔深度100m，竖直埋管材料应采用HDPE100；钻孔难度较大，地埋管宜采用双U型地埋管。
（3）在地埋管空间充足条件下，为增大蓄热体、减弱地下冷热负荷不平衡的影响，应适当加大地埋管间距。
XX 省XX 大学 地源热泵研究所2014.5.12测试： 计算： 审核： 审定：附件1： 原始测试数据1. 钻孔输入功率10203040500.00.51.01.52.02.53.0Time (Hr)I n p u t P o w e r (K w )2. 钻孔地下埋管进出口温度102030405051015202530T e m p e r a t u r e ('C )Time (Hr)T 出口T 入口3. 钻孔循环液每分钟流量10203040502468101214Time (Hr)F l o w R a t e (L /m i n )附件2：用于现场测量深层岩土导热系数的原理与方法1. 岩土热物性测试方法与分析地下岩土热物性参数是设计地源热泵系统地热换热器的重要参数。
地下岩土测试方法有很多：根据地质构成查有关手册、理论分析推导、取样进行测量、以及进行现场直接测量。
前三类方法通常误差比较大，在实际的地源热泵工程中几乎无法应用。
目前通常采用第四种方法。
该方法是在需要埋设地热换热器的地下钻孔，钻孔中埋入埋管后回填。
通过埋管施加一定热流，测量某点的温度响应与时间的变化关系，根据引入的传热模型，确定岩土的导热系数。
我国《地源热泵系统工程技术规范》（GB 50366-2005）和美国采暖、制冷与空调工程师学会（ASHRAE）2007年手册均规定在地源热泵工程中采用此方法进行岩土热物性测量。
深层地下岩土导热系数通常用现场测量结合参数估计法来确定。
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地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，从而影响最终确定的物性结果的可靠性。
本研究所提出一个传热模型用于现场测量并确定深层岩土的导热系数。
并在此基础上研制出相应的岩土层热物性测试仪。
因减少了测量参数带来的误差，应用于工程时得到的结果比其他方法更好。
本研究所研制的岩土层热物性测试仪自2002年开始应用，并不断改进，目前投入使用的为第三型。
2.测试模型与原理地下岩土导热系数的测试涉及单钻孔的地热换热器。
简化分析模型中引进如下假设：（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；（3）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实现）。
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）之间的关系可表达为[10,11]：21416b s s f ff l o s s d c T T q R Ei k k ρπτ⎡⎤⎛⎫=+⋅+⋅⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦ （1） 其中：⎰∞-=x SdS S e x Ei )(，为指数积分函数。
d b ：钻孔直径，m ；c s ：岩土的比热，J/kg·K ；k s ：周围岩土的导热系数，W/m·℃；q l ：单位长度线热源热流强度，W/m ；R o ：单位长度钻孔内的总热阻，℃ m/W ；T f ：：埋管内流体平均温度，℃；T ff ：：无穷远处土壤温度，℃；ρs ：岩土的密度，kg/m 3；τ：时间，s 。
在以上简化模型中有三个未知参数s λ，0R ，和s s c ρ。
理论分析和测试实践都表明，在测试的时间范围（数小时至数数十小时）内钻孔外岩土的体积热容量ρs c s 作为一个未知参数对循环流体的温度变化T f 的影响很小。
因而通过该试验不能较准确地确定岩土的体积热容量ρs c s 。
但另一方面，估算的ρs c s 的值的误差对于试验确定的R o 和k s 的值的影响也可以忽略。
因此可以利用传热反问题求解。
结合最优化方法同时确定R o 和k s ，这样该问题就变为R o和k s双参数估计问题。
3. 测试方法与设备地下岩土的热物性参数无法直接测量，只能通过测量温度、热流等相关参数并根据建立的地埋管与周围岩土换热模型进行反推。
在已钻好的钻孔中埋设地埋管并按设计要求回填，该钻孔中的埋管将来可以作为地热换热器的一个支路使用，回路中充满水，让水在回路中循环流动，自某一时刻起对水连续加热相当长的时间（数天），并测量加热功率、回路中水的流量和水的温度及其所对应的时间，如图3。
图3 测试仪现场安装示意图本仪器由流量传感器、电功率传感器、温度传感器、泵、电加热器、管道和主机等组成，结构简图如图4所示。
如图4所示：由于泵的作用，流体由埋管进入，流量传感器采集其流量信号。
温度传感器采集温度信号（T1），流体通过泵后，由电加热器加热，加热的流体温度信号（T 2）由传感器采集后，再送往埋置于深层岩土中的埋管内，在埋管内被加热了的流体与深层岩土进行了热交换后，又返回到仪器内，形成封闭的循环。
在一定时间内连续采集到的加热功率、温度差、流量值作为测量数据，再利用参数估算法求出岩土的平均导热系数，达到测试目的。
图4 岩土热物性测试仪工作原理图现场测量岩土热物性参数是在传热模型的基础上利用参数估计方法不断的调整输入未知参数，使得所期望的目标函数取得极值，此时的参数值即为所需要确定的未知参数数值。
在本项目中，就是使由现场测得的实验数据与通过模型计算得到的理论数据之间差异最小。
取目标函数为根据模型计算的流体平均温度值与通过现场实验测量值的方差和（见式2），图5是数据分析主程序的计算流程图。
()21exp,,∑=-=N i i i cal T T f （2）其中：T cal,i：第i时刻由传热模型计算出的埋管中流体的平均温度，℃；T exp,i：第i时刻实际测量的埋管中流体平均温度（取出口和入口流体温度的平均值），℃；N：实验测量数据的组数。
