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物探方法

岩土热物性试验目的

  以往传统的土壤源热泵系统的设计中,其设计方法往往过于简单化和经验化,并未对当地的岩土热物性进行实地的考察测量,而单凭经验公式或经验数据进行设计计算。即:

  对于地埋管换热器部分的设计,根据经验或是查阅有关书籍,对当地岩土的热物性做出一个大致的估计,将土壤视为一个温度恒定的整体,岩土材料一致,不考虑土壤垂直分层,得出岩土的热物性参数;采用每延米换热量的方法,将建筑物的总负荷除以每延米换热量得到总的地埋管换热器的长度。此设计过程将地理管换热器与大地的传热视为一个稳态导热过程。该方法能够广泛地应用于地源热泵系统的设计中,是由于方法简单,在设计上能够满足理论值的要求,在系统运行的初期能够实现制冷供暖的需求。但是,在对地源热泵空调系统的设计中,岩土热物性参数的正确获得,是决定整个地源热泵系统经济性和节能性与否的关键性因素c  Kavanaugh的研究表明,当地下岩土的导热系数发生10%的偏差,则设计的地下埋管长度偏差约为4.5%-5.8%。

  由此带来的结果是:将岩土热物性参数作为指导土壤源热泵系统设计和应用的关键性参数,一直以来都未能引起人们的重视。

  然而,随着我国地埋管地源热泵系统研究的不断深入,应用规模的不断扩大,岩土热物性参数的重要性日益凸显出来。如何正确获得岩土热物性参数,并以此指导地埋管地源热泵系统的设计,原《地源热泵系统工程技术规范》GB 50366-2005中并没有系统的规范和约束。2009年,在原有《规范》的基础上,增加补充了岩土热响应试验方法和相关内容,明确了应结合岩土热物性参数,采用动态耦合计算的方法指导地埋管地源热泵系统设计。

  由此可见,岩土热物性参数作为土壤源热泵系统勘察设计的关键性参数,直接影响整个系统的设计合理与否,直接影响地热利用的效率和投资成本,是土壤源热泵系统设计和应用的前提,也是当前浅层地热利用技术推广的难点。准确获得项目所在地岩土热物性参数,不仅是影响地埋管换热器,同时也是决定整个土壤源热泵系统设计成功与否的关键性参数。