两种岩土热响应测试方法对比
摘要
岩土热物性参数是地源热泵系统设计中的关键要素,也是确定地下换热器容量的重要因素,它决定了土壤源热泵在工程所在地应用的适用性问题.本文介绍了两种国内应用较广泛的热响应测试方法,恒定热流热响应测试法和恒定供水温度热响应测试法.针对这两种方法各自的特点,文中从测试仪器和原理出发,对比了它们的作用过程和计算理论,探讨了它们能解决的实际问题以及适用的工程领域.就目前而言,国内土壤热响应测试大多采用恒定热流法。恒定热流法是一种高效、便捷的测试方法,但也存在一些不足,如测试工况不能反映热泵系统实际的运行状态,试验结果不能直观给出参考单位井深换热量;实验过程中,加热器的功率受现场供电条件影响,可能会出现波动,进而影响试验结果的可靠性;加热器的加热功率是人为设定,加热功率的确定完全凭经验,不易操作;测试系统必须具备可靠的数据自动采集系统等。恒定供水温度法在应用中也存在很多问题和争议,目前这种方法理论基础并不成熟,依靠圆柱理论模型获取土壤热物性参数较为困难,它无法通过模拟得出不同回路温度下、不同运行模式下的系统运行变化,或按设计规范计算得到地埋管换热器的总长度。同时也忽略了包括换热能力随时间变化等因素,这些都给试验结果带来了误差。此外,值得注意的是地埋管换热器的传热能力不仅取决于热响应试验所涉及的参数,还与冷热负荷的特点(负荷连续或间歇时间)、全年冷热负荷的平衡、地埋管换热器中埋管的数量和布置形式、埋管的间距等息息相关,因此,获得地下岩土的热物性参数只是确定地下换热器设计方案的一个方面,综合各种因素才能提高地下换热系统的设计水平。