地埋管内水流速对地源热泵系统热响应测试的影响

摘要：阐述了如何利用变频技术改变地埋管内循环水流速,根据PLC模拟量模块采集到的地埋管进出水口温度数据,计算得到在不同循环水流速下的土壤导热系数,利用实验数据分析地埋管内水流速对土壤导热系数测定产生的影响,为工程上准确测定地源热泵系统土壤导热系数提供地埋管中水流速的参考依据。

地源热泵技术是指利用存在于地下岩层中可再生的地表热能，如土壤、地下水、地表水或污水等热源中的低品位热能，实现冬季采暖、夏季空调以及全年热水供应的节能新技术。由于其很大限度地减少了常规能源的消耗，运行费用低且无污染，正在我国广泛应用。而土壤导热系数是设计地源热泵比较重要的参数，对地源热泵系统的性能和经济性影响很大，如果土壤的导热系数不准确，设计的系统可能满足不了负荷的要求，也可能规模过大，从而增加了不必要的初投资。现场土壤导热系数的测定不仅与测试时间、地埋管进出水口温度和地埋管埋孔深度有关，还受管内循环水流量的影响。为了验证地埋管内水流速对土壤导热系数测定精确性的影响，可以利用PLC对冷却水泵进行变频控制，采集地埋管进出水口温度数据并计算出不同水流速下的土壤导热系数，最后分析得到地埋管内水流速变化对土壤导热系数测定的影响，为工程上准确测定地源热泵系统土壤导热系数提供地埋管中水流速的参考值。

1 地源热泵热响应测试的原理和方法

土壤导热系数的数值表示土壤中温度降度为1 ℃/m时，单位时间内通过单位面积的导热量，反映的是土壤的导热能力 。地源热泵土壤导热系数测定系统如图1所示，电加热器加热保温水箱中的水，水泵驱动水流至地下埋管中，通过埋管与土壤换热后返回水箱。依据的热学理论为：

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