【摘 要】由于不同地區(qū)的地質特性，地埋管換熱器系統(tǒng)受土壤的熱物理特性影響很大，對于土壤的熱物性測試非常必要。本文基于實際工程案例，采用熱響應測試方法對不同的鉆井回填材料進行了比較，實驗結果表明，碎石的傳熱能力明顯高于細砂，碎石的導熱系數為1.88，而細砂的導熱系數僅有1.188。同時比較了循環(huán)水流速對于熱響應測試的影響。

【關鍵詞】地源熱泵；熱響應；雙U換熱器；回填材料

1 前言

與空氣源熱泵空調相比，土壤源熱泵全年運行工況穩(wěn)定，是當前發(fā)展很快的一項新技術。地埋管換熱系統(tǒng)設計的優(yōu)劣對于熱泵系統(tǒng)的運行有著很大的影響，目前對于土壤源空調系統(tǒng)埋地換熱器的研究還不夠完善。本文利用熱響應測試的原理，對于測試土壤吸、放熱特性的進行了實驗研究，且吸熱和放熱測試是同時進行的。在保證了測試精度和準確性的基礎上，可以大大減少了土壤熱響應的測試周期。

2 實驗裝置和實驗步驟

2.1 實驗裝置

本實驗裝置分為控制部分和測試部分?？刂撇糠帜軌蚋鶕枰M制冷工況和制熱工況，制出測試所需的冷、熱水。測試設備能夠記錄測試過程中的供水溫度、流量等參數，并實現數據的自動采集和存儲。如圖1所示，測量系統(tǒng)由恒定功率熱源、循環(huán)水泵、溫度測量裝置、流量測量裝置、信號變送裝置、數據采集與處理裝置等構成。

測試雙U井深120m，回填材料細砂（10%）+碎石（90%）和細砂（100%）。埋管外徑32mm。壁厚3mm，井徑150mm。

2.2 實驗步驟

測試前在地埋管換熱器中注滿水，且測試井回填完畢，進行4天的涼井。對于涼井時間的問題，很多文獻[1-3]給出了不同的時間。本文采用恒熱流法進行土壤熱響應測試，測量區(qū)域內使用兩眼測試井分別模擬地埋管換熱器吸熱和放熱工況，采用相同的回填材料，相同的水流量，同時進行吸熱和放熱能力的測試。保持地埋管換熱器的水流流量和熱流流量穩(wěn)定。不同文獻對于熱響應測試時間的闡述存在差異[4]。實驗結束后，待地溫基本恢復后，變換地埋管換熱器內水流流量，進行下一組流量的測試。試驗工況循環(huán)水流量分別為2.1m3/h和1.3m3/h。

測試土壤熱物性時，每隔2 min采集一次數據，連續(xù)記錄地埋管換熱器的進出口循環(huán)水的溫度、水流量以及試驗過程中向地埋