[发明专利]高效岩土热物性测试系统

说明书

本发明公开了高效岩土热物性测试系统，包括主控制模块、数据采集模块、电源模块、驱动模块、通信模块、数据采集装置；所述电源模块分别与主控制模块、数据采集模块、驱动模块连接；所述主控制模块分别与数据采集模块、电源模块、驱动模块、通信模块连接；所述驱动模块、主控制模块、数据采集模块分别与数据采集装置连接。所述数据采集装置实现对岩土热物性进行采集，并通过数据采集模块反馈给主控制模块和通信模块，实现数据的远程传输。本发明运行高效，成本低，劳动强度低，安全可靠。

技术领域

本发明涉及岩土热物性测试领域，特别涉及高效岩土热物性测试系统。

背景技术

近年来由于对建筑节能及减少环境污染，利用可再生的浅层地热能的地源热泵技术在建筑节能领域得到了迅速发展。其中地埋管地源热泵技术利用大地热容量巨大且地下岩土体温度相对稳定的特性，通过闭环式地埋管换热器利用水循环在夏季向岩土体释放热量、在冬季从岩土体吸收热量，并最终通过地源热泵机组实现对建筑物供冷供热。地埋管分项投资通常占整个地源热泵系统初投资的1/2～1/3。科学合理地设计地埋管是地源热泵系统的关键。地埋管区域地质综合热物性参数是设计地埋管的主要参数，然而地下地质结构复杂，地层岩性和地下水条件各异，热物性参数相差也比较大。如果热物性参数选择不准确，则可能导致设计的地埋管部分不能满足负荷要求，系统运行效率降低甚至无法正常运行，或可能导致地埋管分项规模过大丽增加初投资。

因此在地源热泵系统工程设计之前必须进行岩土热物性测试，以获得准确的热物性参数，为地源热泵系统工程设计提供依据。现有的岩土热物性测试装置很多，基本原理都是通过电加热管在仪器内部水箱加热循环水并利用水泵驱动与地埋管环路进行水循环，测量地埋管进出口循环水温度及流量，进而通过建立数学模型计算得出热物性参数。国家标准技术规范规定：岩土热物性测试应连续不间断，持续时间不宜少于48h：按照国际地源热泵协会推荐50～80W/m的加热功率，因此在实际测试过程(80m～120m钻孔深度)中加热功率般在4kW～7kW范围之内，利用电加热管直接加热并持续48h运行过程中，因为岩土热物性测试具有很大的流动性，比如供电条件、循环水含杂质、地埋管钻孔的稳定情况都会变化，这容易导致出现水泵故障或接头漏水等情况，使得循环系统缺水，加热器干烧，不仅损坏岩土热物性测试装置，还可能出现高温爆炸甚至引发更严重的安全事故，因此保证测试装置的安全稳定运行显得尤为关键。

同时，岩土热物性测试工作属于工程前期的阶段性工作，工程场地条件较差，不良天气时有出现，人为48h实时进行测试存在劳动量大，生产成本高等技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种生产成本低，劳动强度小，运行安全的高效岩土热物性测试系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

包括主控制模块、数据采集模块、电源模块、驱动模块、通信模块、数据采集装置；

所述电源模块分别与主控制模块、数据采集模块、驱动模块连接；所述主控制模块分别与数据采集模块、电源模块、驱动模块、通信模块连接；所述驱动模块、主控制模块、数据采集模块分别与数据采集装置连接；

所述数据采集装置包括地埋U形管、循环水管、循环水泵、加热器、截止阀、流量计、温度传感器、压力传感器；

所述地埋U形管的两端分别与循环水管连接，所述循环水泵、截止阀、加热器从地埋U形管的出水口端向进水口端依次与循环水管串联连接；所述循环水管的出水口端、进水口端分别连接流量计、温度传感器、压力传感器；

所述驱动模块与循环水泵连接，所述数据采集模块分别与流量计、温度传感器、压力传感器连接，所述主控制模块与截止阀控制连接。