组合式地源热泵岩土热物性和地埋管换热量测试仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于暖通空调新技术地源热累地埋管系统的测试技术领域，特别设及 地埋管换热器周围岩±的热物性和地埋管换热量的现场测试。
【背景技术】
[0002] 设计地源热累时，应精确测量地下±壤热物性参数，设计地下埋管换热器。当地下 ±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，因此必须准确地测量±壤的热物性参数。
[0003] 我国不同地区地质调查与±壤类型分布数据库还不完整，简单的依赖图表或者单 一的实验室数据不能宏观的概括影响±壤热交换器传热性能的所有因素。而通过现场的热 响应测试可W提供不同结构±壤换热器的主要信息为论证项目场地是否适合进行±壤热 累系统设计施工提供参考，并为地埋管系统的设计提供可靠的数值依据。
[0004] 目前国内有不少科研单位或学校研制了地层热响应测试仪，但是现有的设备存在 着W下不足；小型的测试设备只具备换热量测试和热导率测试两种测试模式中的一种测试 模式，且不能进行冬季工况的测试；大型的测试设备安装在专用的测试车上，导致车辆使用 的浪费；系统运行还没有完全实现自动化。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是针对现有地源热累现场热响应测试装置的不足之处，提供了 一种组合式地源热累岩±热物性和地埋管换热量测试仪。具有一机多用、组装简便、操作方 便、成本低、测量准确等优点。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：
[0007] 一种组合式地源热累岩±热物性和地埋管换热量测试仪，该装置包括液体循环系 统、数据采集和控制系统、电气控制系统；
[000引所述的液体循环系统由风冷热累机组、定压罐、排气阀、水箱、第二球阀、祸轮流量 计、水累、第一球阀、加热管、U形地埋管换热器、测试箱体、测试仪入口端及测试仪出口端构 成，所述加热管的一侧连接有第一四通，第一四通的垂直向上端通过管道依次连接有第二 球阀和水箱；第一四通的水平方向的一端通过管道与测试仪入口端相连，另一端通过管道 和压差变送器的一端相连；加热管的另一侧通过管道依次连接有第二=通、第一=通和水 累，第一=通和第二=通的水平管道之间接有第一球阀，第二=通的垂直向通过管道和测 试箱体的出口端相连，测试箱体的出口端通过管道和风冷热累机组的进水端相连，风冷热 累机组的出水端通过管道和测试箱体的入口端相连，测试箱体的入口端通过管道和第一= 通的垂直向相连；第一=通水平向的另一端通过管道和水累的入口连接，水累出口端的管 道上装有第==通，第==通的垂直向接有定压罐；第==通的水平向另一端通过管道和 祸轮流量计相连，祸轮流量计的另一端管道上接有第二四通，第二四通的垂直向上端管道 上安装有排气阀；第二四通的向下端通过管道和压差变送器的另一端相连，第二四通的水 平方向另一端通过管道和测试仪出口端螺纹连接；
[0009] 所述的数据采集和控制系统由祸轮流量计、第一温度传感器、第二温度传感器、第S温度传感器、第四温度传感器、压差变送器、温度变送器、流量变送器、电量采集模块、A/D 转换模块、PLC控制器和触摸屏所构成；祸轮流量计接在水累出口水平管道上，祸轮流量计 的表头即为流量变送器，第一温度传感器的探头放置在测试箱体内、第二温度传感器的探 头安装在测试仪出口端的管道上、第=温度传感器的探头安装在测试仪入口端的管道上、 第四温度传感器的探头安装在加热管的出口管道上，所有的温度传感器的引线均接到温度 变送器上，压差变送器的两端分别和测试仪入口端和测试仪出口端的管道相连，流量变送 器、压差变送器、温度变送器通过信号线连接到A/D转换模块，A/D转换模块和电量采集模 块通过信号线连接到PLC控制器上，PLC控制器通过通信线和触摸屏相连；
[0010] 所述的电气控制系统由配电箱、测试箱体内总空气开关、风冷热累机组空气开关、 开关电源、交流接触器、电量采集模块、热继电器、=相固态调压器构成；电源接到配电箱 后，由配电箱通过电缆连接到测试箱体内总空气开关和风冷热累机组空气开关上，测试箱 体内总空气开关一路通过动力线和交流接触器相连，交流接触器再通过动力线和热继电器 相连，热继电器通过动力线和变频器相连，变频器通过动力线和水累相连，测试箱体内总空 气开关另一路通过动力线和交流接触器相连，交流接触器再通过动力线和热继电器相连， 热继电器通过动力线和电量采集模块相连，电量采集模块通过动力线和=相固态调压器相 连，S相固态调压器通过动力线和加热管相连，测试箱体内总空气开关还有一路通过动力 线和开关电源相连，辅助开关通过动力线和各个直流用电设备、仪表相连。
[0011] 所述第二四通的水平方向另一端通过管道和测试仪出口端通过钢塑转换接头螺 纹连接.
[0012] 所述触摸屏设有标准的RS485接口。
[0013] 本实用新型一种组合式地源热累岩±热物性和地埋管换热量测试仪具有W下的 有益效果：
[0014] 本测试仪器结构紧凑、可W拆开运输和使用，应用灵活；一套测试系统可W同时实 现"恒热流"测试和"恒温"测试两种测试模式，且能模拟冬季工况，一机多用；拆装方便，可 组合使用和单独使用；为水累配置了变频器，可W无级调节水累的转速，从而调节液体的循 环流量，测试调节较方便；现场运行稳定、测试数据准确，利于地源热累空调系统的研发和 推广应用。具有一机多用、组装简便、操作方便、成本低、测量准确等优点。
【附图说明】
[0015] 图1为测试仪的原理结构示意图；
[0016] 图2为测试仪的数据采集与控制系统的结构框图；
[0017] 图3为测试仪的电气原理图；
[001引图4为测试仪的工作流程图；
[0019] 图中；1-风冷热累机组；（2、3)-金属软管；4-测试箱体；5-定压罐；6-祸轮流量 计；7-第二二通；8-水累；9-第一二通；10-第一球阀；13-第二球阀；11-排气阀；12-水 箱；14-第二四通；15-第一温度传感器；16-压差变送器；17-第一四通；18-第二温度传感 器；19-第二S通；20-第S温度传感器；21-第四温度传感器；22-加热管；24-U形地埋管 换热器；25-周围岩± ;26-钻孔；27-回填料；A-测试仪入口端；B-测试仪出口端；C-测试 箱体的出口端；D-测试箱体的入口端。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图与实施案例对本实用新型作进一步说明。
[0021] 图1为本实用新型的原理结构示意图，如图1所示，本实用新型装置包括液体循环 系统、数据采集和控制系统、电气控制系统=个部分。
[0022] 液体循环系统由风冷热累机组1、定压罐5、排气阀11、水箱12、第二球阀13、祸轮 流量计6、水累8、第一球阀10、加热管22和U形地埋管换热器24所组成。模拟冬季工况 时，首先开启第二球阀13,关闭第一球阀10,水箱12起到定压补水的作用，循环液从U型地 埋管换热器24出口端出来后进入测试仪入口端A，顺次经过加热管22、风冷热累机组1、水 累8,之后流入流量计6,再从测试仪出口端B流入U型地埋管入口端进行循环；模拟夏季工 况时，首先将测试箱体4的C端、D端用不诱钢堵头密封，然后开启第一球阀10、第二球阀 13,水箱12起到定压补水的作用，循环液从U型地埋管换热器24出口端出来后进入测试仪 入口端A，顺次经过加热管22、水累8,之后流入流量计6,再从测试仪出口端B流入U型地 埋管入口端进行循环。排气阀11接在测试仪出口端B的管路上；在测试仪入口端A、出口 端B、加热管22出口端及测试箱体4内分别设置第=温度传感器20、第二温度传感器18、第 四温度传感器21及第一温度传感器15 ;在测试仪入口端A、测试仪出口端B之间设置一个 压差变送器16 ;祸轮流量计6设置在测试仪出口端B的管路上。
[0023] 图2为本实用新型的数据采集与控制系统的结构框图，如图2所示，数据采集和控 制系统由祸轮流量计6、第一温度传感器15、第二温度传感器18、第=温度传感器20、第四 温度传感器21、压差变送器16、温度变送器、流量变送器、电量采集模块、A/D转换模块、PLC 控制器和触摸屏所组成。祸轮流量计6接在水累8出口水平管道上，祸轮流量计6的表头 即为流量变送器，第一温度传感器15的探头放置在测试箱体4内、第二温度传感器18的探 头安装在测试仪的出口端B的管道上、第=温度传感器20的探头安装在测试仪的进口端A 的管道上、第四温度传感器21的探头安装在加热管22的出口管道上，所有的温度传感器的 引线均接到温度变送器上，压差变送器16的两端分别和测试箱体4的进口端A和出口端B 的管道相连，流量变送器、压差变送器、温度变送器通过信号线连接到A/D转换模块，A/D转 换模块和电量采集模块通过信号线连接到PLC控制器上，PLC控制器