[发明专利]地源热泵用多功能岩土体热物性测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种地源热泵用多功能岩土体热物性测试装置，属于建筑节能与制冷工程领域。

背景技术

近年来，随着我国节能环保政策的推进，地埋管地源热泵技术受到了暖通空调行业的关注，地埋管地源热泵系统是以储藏在土壤中的可再生的地热能为冷、热源的地源热泵系统其能够为建筑采暖、空调及生活热水提供热量，具有节能、无污染、应用范围广和系统维护费用低等优点，在全球范围内得以广泛利用。地源热泵的核心技术是地埋管换热器的设计与施工，地源热泵成功的关键在于取得可靠的当地土壤特性，包括地下土壤稳定状态下的取热特性、放热特性、不同深度的单位井深土壤换热量以及土壤的热物性。其中，地埋管换热器施工地点的地质结构不同浅层土壤热特性会很大的变化，因此，有必要在新的建筑工地上进行地埋管换热器的实地测试试验研究，测试当地土壤准确的取放热特性及岩土的热物性，为地源热泵的优化设计和可靠运行提供保证。无论是对于实际的工程应用还是对于地埋管换热器的深入研究都有着重要的意义。

在现有的关于地源热泵土壤热物性的测试技术中，申请号为200710188219.9，名称为浅层地温能热、冷响应测试设备以及测试车的发明专利公开一种由用于输送流体的循环管路、设置在循环管路上的用于对流体介质加热或者降温的空气源热泵、用于输送流体介质的泵和设置在循环管路上的温度传感器和流量传感器及相应的控制系统组成的测试设备，可以按照要求建立工况设定温度，无论是冬季工况还是夏季工况，测定地埋管换热能力，整个装置结构设计合理紧凑，简便易操作。但存在以下问题：使用变频的空气源热泵导致所需冷源较小时，空气源热泵系统会出现过载保护现象；同时该发明只能通过控制冬季及夏季工况下的所需的冷热源工况进行温度的设定，测试出地埋管的换热能力，而不能够完成恒热流工况的测试，进而无法获得岩土体的热物性参数，如岩土体的导热系数、热扩散系数及比热容，因而该发明装置的测试功能较为单一。如果能发明一装置即可以按照要求建立工况设定温度，不出现空气源热泵系统过载保护现象，完成地埋管取放热特性的测试；又可以建立恒定的加热热流工况，获取岩土体的热物性，则会给地源热泵用岩土体热物性测试工作带来极大的方便与改进。因此，需要设计出一套既能够完成地埋管换热器的冬、夏季工况下的取放热特性测试，又能完成岩土热物性测试的综合测试装置。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种地源热泵用多功能岩土体热物性测试装置，不仅能够完成地埋管换热器的冬、夏季工况下的取放热特性测试，获得地埋管的单位延米换热量，也可以完成岩土热物性测试，获取岩土体的热物性参数，包括岩土体的导热系数、热扩散系数及比热容。为地源热泵系统方案设计中地埋管的设计提供了有利的依据。

本发明是通过以下的技术方案来实现的：一种地源热泵用多功能岩土体热物性测试装置，包括：风冷热泵系统与电加热水循环系统。风冷热泵系统回路依次包括冷凝风机、冷凝器、冷凝压力调节阀、第一压力表、储液器、干燥过滤器、电磁阀、膨胀阀、蒸发器、第二压力表、制冷压缩机，回路中的循环介质为制冷剂R22，通过回路制备冷冻水储存在水箱中。在冷凝器输出端连接冷凝压力调节阀，第一压力表并联在冷凝器的两端；干燥过滤器与蒸发器之间设置电磁阀、膨胀阀，制冷剂通过干燥过滤器进行干燥后通过膨胀阀变成低温的液态制冷剂，然后到置于水箱中的冷凝盘管与水箱中的水进行换热，获取冷水；制冷压缩机的两端并联压力控制器用于保护压缩机，压缩机顶部连接热保护装置用以保护压缩机。蒸发器与制冷压缩机之间安装第二压力表，用于保证蒸发器的制冷剂的压力在一定的范围内，进而达到保证装置的作用。