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地源熱泵熱響應測試的探討與分析

更新時間：2020-08-19　點擊量：15006

地源熱泵熱響應測試的探討與分析

隨著低碳概念的逐步提出，今年地源熱泵中央空調項目在全國幾乎是遍地開花。土壤源熱泵系統更是受到青睞，根據規范《地源熱泵系統工程技術規范》2009年版的要求，土壤源熱泵項目要進行土壤熱物性的測試，但是熱物性測試卻沒有具體的測試模式。

測試儀器的工作原理均以線源（或柱源）模型與傳熱模型為理論依據，但試驗方法有所差異。一是為“恒熱流法”，采用電加熱器提供穩定熱量，記錄進出口溫度隨時間的變化，并利用數學模型反演巖土體平均導熱系數和孔內熱阻。不直接提供“每米鉆孔的換熱量”的數據。可以根據傳熱模型模擬地下巖土層以及回路中溫度的短期或長期（1年）的變化，計算得到地埋管換熱器總長度。另一種方法是“穩定工況”或“恒溫法”，冷熱源建立穩定地埋管換熱器運行工況（進水溫度和流量為某一定值），根據巖土體的冷、熱響應情況逐漸穩定冷、熱源的冷量或熱量輸出（出水溫度和流量），可直觀獲得每延米換熱量。還可利用數學模型反演巖土體的導熱系數及地埋管換熱器的綜合傳熱系數。這種方法的主要目標是確定在“穩定”狀態下每米鉆孔的傳熱量。這二種試驗方法前一種應用較為廣泛，后一種試驗方法較直觀。但目前，由于對巖土體物性參數測試的認識還在逐步深入，還不能說后一種方法是錯誤的，這個問題希望在今后的實際試驗中得到證明。

中國地質環境監測院和地溫專委會于2009年3月7日在北京聯合召開了“地埋管換熱器熱響應試驗測試儀應用研討會”。中國地質環境監測院總工李文鵬教授代表院領導到會，并向參加會議的各位專家和代表表示熱烈歡迎。他指出：地源熱泵技術在國內已經廣泛應用，它是水文地質工程地質與暖通空調兩大專業結合。同時也促進這兩個專業的拓寬和延伸。作為一個較新型的交叉學科技術，有很多新知識我們需要學習。這次召開的“地埋管換熱器熱響應試驗測試儀應用研討會”就是一個兩大專業結合的嘗試。目前，國內對于這種儀器的研發和應用仍然處在初始階段。我們非常高興為大家能提供一個平臺，各部門的同行聚集在一起交流經驗，探討問題，展望前景，這是一項十分有意義的事情。我們作為地質環境監測部門，十分重視地源熱泵工程對地下環境的影響。地源熱泵技術的廣泛應用，尤其是對巖土體溫度的影響已經達到不能忽視的地步。我們希望通過這次研討會，為今后地源熱泵系統設計提供更準確的參數，為地質環境監測與保護工作提供新的技術支撐。

參加會議的有全國10多家擁有測試儀器的單位，其中包括北京地質勘查技術院、吉林大學、中航勘察設計研究院、河北工業大學、中國建筑科學研究院、山東建筑大學、北京工業大學、華中科技大學、北京楓葉能源科技有限公司、天津地熱勘查開發設計院、上海地礦工程勘察院和浙江省工程物探勘察院。參加會議的還有中國標準化研究院、中國地質科學院水文地質環境地質研究所、中國地質調查局水文地質環境地質調查中心、長安大學、北京恒有源科技發展有限公司、河南省地熱研究院有限公司、浙江省地質調查院，地源熱泵領域的老專家吳元煒教授、丁良士教授以及暖通空調和地質學專業的產學研的專家、代表共40多人。會議對地埋管換熱器熱響應試驗測試儀的研制、應用、規范和存在的問題等方面進行深入熱烈的討論。

代表們認為，測試的主要目的是了解巖土體的基本物理性質，在此基礎上，掌握巖土體的換熱能力，為地源熱泵系統設計人員結合建筑結構、負荷特點等設計系統優化方案提供基礎數據，以保障系統長期運行的與節能。隨著我國地源熱泵技術的蓬勃發展，系統出現問題的增加，地埋管換熱器的設計工作受到越來越多的重視，因此近幾年國內出現一批地埋管換熱器換熱測試設備。巖土體熱物性參數測試工作也逐步被業內人士所關注。目前國內對地埋管換熱器換熱測試設備沒有統一的規定，名稱也各不相同，常見的有：

⑴ 土壤熱物性測試儀

⑵ 巖土熱物性測試儀

⑶ 熱響應測試儀

⑷ 淺層地熱能冷、熱響應測試儀

⑸ 淺層巖土體熱物理性能原位測試儀

國內當前使用的儀器設備大部分為自行研制，各種技術指標存在較大差別，經常出現在同一地點，不同儀器設備所測試的結果產生較大的差距。為了使儀器設備發揮正常功能，為地源熱泵工程設計提供較準確的數據，有必要對測試儀器設備，測試數據校核標準、以及提交報告內容等進行規范。會議對測試技術的發展、現狀以及存在的問題進行了廣泛的探討。

1. 國內外測試技術發展現狀

（1）發展現狀；在20世紀80年代以前，研究地熱能的技術人員通常在鉆孔中采集巖土樣品，實驗室中通過穩態測試法確定平均導熱系數。這種方法在地熱協會的多項研究課題中得以應用。雖然上述過程在取樣、分析中誤差較大，但仍然廣為應用。隨后又提出瞬態測量的探針法確定巖土體的平均導熱系數，這在一定程度上減小了測量時間和測量誤差。然而，在一些實際工程應用中，探針法在測量區域和測量深度上都存在局限性，其數據的重復性和可靠性都不理想。20世紀80年代中期以后，隨著地源熱泵技術在一些歐美國家的推廣應用，巖土體熱物性測試技術，即野外現場原位測試技術應運而生。1983年，瑞典Morgenson就把這種測試土壤傳熱特性的方法定義為“熱響應”。1995年他就開始建設這個測試實驗。1996年，Eklof與Gehlin利用同樣的方法探討并設計出一套可移動的測試設備，研制了*臺測試設備——TED。根據熱響應原理，就可以估計出土壤的熱容。Gehlin與Nordell利用這套可移動的測試設備，對瑞士各地的土壤傳熱特性進行測試，于1998年公布了他們測試的土壤傳熱特性數據，并應用于地源熱泵工程。隨后德國、美國、加拿大、荷蘭、瑞士、挪威、英國、土耳其、韓國等國家相繼開發了多樣形式的測試裝置（如便攜式、車載式等），積累了豐富的實踐經驗和大量的數據。有些企業已經批量生產這種測試儀，為地源熱泵系統研究、設計和施工部門提供設備或承擔測試任務。例如美國Ewbank Geo Testing pioneers in-situ thermal conductivity testing公司, 美國奧克拉荷馬大學（Mechanical Engineering Technology Oklahoma State University）；美國奧勒岡州技術研究所地熱中心（Oregon Institute of Technology, Oregon）；荷蘭（Groenholland BV, Amsterdam）;瑞士洛桑聯邦理工大學(Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL),Switzerland)；英國地熱公司，綠色能源公司、米勒樁基工程有限公司等（geowarmth公司; Lankelma Green Energy Ltd; Miller Piling Limited）；德國加斯特-萊比錫大學和斯圖加特大學等（Justus-Liebig- University Giessen, Germany，University of Stuttgart,）瑞典倫德大學（Lund University）等單位在近十多年來在物性參數測試方面開展了大量試驗工作。并取得了大批巖土體的基礎數據。

儀器設備的形式多數為車載（或拖車）式，隨車運輸方便，自身可攜帶發電機等輔助設備，但在車輛不能通過的地帶受到限制。中型箱柜式使用時，需車輛運輸并人工（或機械吊運）搬運到現場，場地不受限制。便攜式測試儀體積小，攜帶方便，操作簡單，不受場地影響，但易受外界溫度影響。

（2）國內發展現狀；2000年之后，我國有關科研院所和企業單位也先后開始研制巖土體熱物性測試儀，只有一家企業（際高公司）從國外全套引進熱物性參數測試儀，截至目前已有13家擁有這種儀器。其中，山東建筑大學的為便攜式測試儀，中國建筑科學研究院、際高公司、北京工業大學、北京楓葉能源科技有限公司、河北工業大學、華中科技大學、南京豐盛能源環境科技發展有限公司的為箱柜式，北京地質勘查技術院、吉林大學、中航勘察設計研究院、天津地熱開發設計院、上海地礦工程勘察院、浙江省工程物探勘察院為車載式。其性能各有特點，它們在地源熱泵工程設計中發揮了很大的作用。

2. 測試問題

（1）測試內容；測試儀器都是要測得地下原始溫度，地埋管內的循環水進出口溫度與流量隨測量時間的變化。這一點是共同的。但經過進一步的計算（或者說是計算方法），一種方法計算得出系統所需“地埋管總長度”，另一種方法計算得出“單位延米換熱量”。

（2）測試工況；部分代表提出，恒加熱功率巖土體熱物性測試儀旨在取得巖土體平均導熱系數，只有在進行多功率加熱實驗時，才能在一定程度上了解地埋管換熱器的排熱特性。但是，從當前的發展趨勢上看，許多科研院所和企業單位都設計了冷/熱雙工況的巖土體熱物性測試儀，這有利于全面評價巖土體與地埋管換熱器之間的換熱能力。尤其是對于以冬季負荷為主設計的地源熱泵系統，恒加熱功率巖土體熱物性測試儀就顯得力不從心。此外，測試工況的有效性可以通過擬合“延米換熱量-流體平均溫度”曲線來衡量。理論上，上述關系呈線性變化。如果實驗數據偏離線性較遠，需要補做實驗。一般而言，在正常情況下，至少要分別進行二個排熱工況和取熱工況。

另一部分代表認為，進行熱工況或冷工況試驗所取得的參數差別不大。因此，沒有必要進行兩種工況的試驗。而且，開展兩種工況的試驗要延續較長的時間。上一般采用熱工況試驗就可以求得物性參數，滿足地源熱泵系統設計要求。

（3）測試方法；北京工業大學、山東建筑大學等單位提出，巖土體熱物性測試儀采用的“恒熱流法”，即通過電加熱器提供一個穩定的加熱功率，記錄進出口溫度隨時間的變化。在地埋管換熱器與土壤的傳熱過程中，管內流體進出口溫度逐漸升高，經歷足夠長時間后趨向于穩定狀態。根據上述動態變化數據，經過一定的數學模型處理后，可以獲得當地巖土體的平均導熱系數。采用恒功率的電加熱，儀器的結構和控制都比較簡單，測試精度也比較容易保證。這種方法主要可用來確定巖土層的平均導熱系數以及鉆孔內的熱阻。得到了巖土體熱物性數據后，可以根據一定的傳熱模型預測地下巖土層以及回路中溫度的短期、中、長期的變化，或按設計規范計算得到地埋管換熱器的總長度。采用“恒熱流法”確定巖土層的熱物性是地源熱泵協會（IGSHPA）的標準和美國采暖制冷與空調工程師學會（ASHRAE）手冊所推薦的方法，也是上通行的做法。

另一種方法是以北京地質勘查技術院為代表的“穩定工況”或“恒溫法”，冷熱源建立穩定地埋管換熱器運行工況（進水溫度和流量為某一定值），根據巖土體的冷、熱響應情況逐漸穩定冷、熱源的冷量或熱量輸出（出水溫度和流量），可直觀獲得每米換熱量。還可利用數學模型反演求得巖土體的導熱系數，及地埋管換熱器的綜合傳熱系數。這種方法的主要目標是確定在“穩定”狀態下每米鉆孔的傳熱量。

目前對于“恒熱流法”和“恒溫法”這二種試驗方法應用都較為廣泛，而且，也是目前爭論多的問題。部分代表認為，“恒熱流法”與“恒溫法”是有本質（基礎理論方面）區別，采用的基礎理論不同。“恒熱流法”采用的是瞬態導熱的反問題法：根據溫度場（溫度分布），確定導熱物體的熱物性，如：導熱系數、比熱容等。而“恒溫法”是預設一個溫度（場），測定該溫度（場）下，導熱物體的傳熱量。這一方法的本質是穩態導熱的正問題。即在一定的溫度條件下，測定導熱物體的傳熱量。

前一種是通過導熱系數計算孔（或地埋管）長度方法，計算較復雜。但結果更準確，推薦設計時采用。另一部分代表認為，“恒溫法”計算比較簡單、容易掌握，可以直接確定單位米數換熱量值，可以滿足地源熱泵系統設計要求，數據所產生的誤差是在允許范圍內的。目前，在理論和實踐方面仍在繼續完善。

對后一種試驗方法持有不同意見，認為這種方法沒有理論基礎，忽略了包括換熱能力隨時間變化等因素，誤差較大，可作為方案估計時采用。這兩種方法的計算結果看，雖然分別獲得的鉆孔總長度有一定差異，但由于對巖土體物性參數測試過程的掌控水平、儀器設備本身的非規范化，以及地質條件的復雜性都會影響測試結果，導致對測試方法的疑慮。鑒于對測試理論和方法的認識還在逐步深入，目前，這個問題將有待于在今后的工程實踐中得到證明。

3. 《規范》中的測試問題

（1）《地源熱泵系統工程技術規范》中C.4.7【條文說明】中指出“無論對其進行放熱或是取熱試驗，其導熱系數、比熱容等熱物理性質不會發生改變。因此本規范中統一采用向巖土施加一定加熱功率的方式，來進行巖土熱物性參數的測試。”，從這一點看熱物性測試方法不應只有一種。規范規定只用放熱試驗方法是不全面的，因此，不能排除一些儀器設備取熱試驗的測試結果。

（2）C.4.9“巖土熱物性測試報告”內容3中要求提供“參考標準”，這一標準的來源哪里？其他地區的物性參數的可比性不大，此條意見值得探討。

（3）在《規范》中C.4.9“巖土熱物性測試報告”內容6中提到“鉆孔單位延米換熱量參考值；”一些代表提出疑義，認為“恒溫法”測試還存在問題。建議，此修改過的《規范》應先試行一段時間，再經過實踐，對問題進行修改后正式執行。另一部分代表提出，不論用什么方法測試，終設計單位要的數據是“單位延米換熱量或地埋管總長度”。

4. 測試工作的隸屬問題

華中科技大學環境學院等單位提出，關于測試工作的歸屬問題，國外的專門測試公司是不參與地源熱泵系統設計與施工的獨立單位，國內尚無這種相對獨立的測試單位。目前科研、院校、設計、勘察、施工（集成商）等單位都有測試儀器，并開展工程測試工作。大部分設備是為本單位的工程服務，這樣缺少監督機制。代表們認為，隨著地源熱泵技術不斷成熟，應用范圍和規模不斷擴大，相應的規程規范應不斷完善。為了保證數據的客觀公正性，測試工作應由獨立于設計、施工（集成商）以及工程甲方以外的單位執行，按規范要求使用經過檢定的儀器儀表測試。

5. 標準化問題；

吉林大學建設工程學院和中航勘察設計研究院提出，目前建立“標準地質孔”難度較大，但可以建立人工環境，在實驗室建立用人造材料模擬地下換熱器的工作環境，對測試儀器進行校核與標定，以解決地下環境的多種不確定因素影響測試儀器的校核與標定。山東建筑大學提出，為了得到可靠的數據，需要對“恒熱流法”試驗的條件進行規范。

中國標準化研究院、中國地質調查局水文地質環境地質調查中心等單位指出，由于此項測試儀器屬近幾年出現的新儀器，國家還沒有相關的規程和條文進行規范和標準化。根據當前地源熱泵技術的快速發展，需要制定統一的測試儀器數據標準技術規范，引導監測設備產業的良性發展，為實現測試數據共享、業務協同和信息溝通共享通道提供基礎平臺。為了地源熱泵技術，包括測試技術的健康發展，要開展一系列的標準化工作：針對目前行業的發展現狀，我們也愿意與行業協會一起先把標準化工作開展起來。

一、明確當前我們制定標準的目的

1，規范市場，包括有一個統一的平臺，讓所測試的數據有可比性，使測得的數據擁有性。

2，可監督性，目前對這項技術的節能、環保作用要有可靠的途徑和手段進行監測，讓監督部門認可，這可以通過標準化工作進行解決。

二、建立完善的標準體系。

雖然目前在技術上存在不同的方法和意見，但我們可以根據實際情況達成一個初步的一致意見。對一些設備、方法等進行標準化，對行業發展是有宜的。通過標準體系的建立，引導規范市場、科學評估地源熱泵技術的節能潛力和效果，要做一系列的標準化工作。建議探討制定以下類別的標準：

*類，測試設備標準。對設備提出技術要求，如功能、儀表的準確度等。

第二類，測試方法標準。重點是規定測試工況、測試方法、計算模型、測試報告格式等。在實際測試中，應充分考慮我國地理氣候差異和工況的差異。

第三類，節能環保效益評估標準。國家去年出臺了許多鼓勵政策，對節能環保項目要有環保節能效益評估才能得到財政支持。如何評估這類項目，雖然有些單位也在做，但我們可以把它統一標準化。

第四類，工程技術規范，這方面建設部也在做，是單列的，由建設部和國家質檢總局聯合頒布。

第五類，監測類標準。在其他能源類工作中，已經制定了一些監測標準。建議針對地源熱泵系統也應研究制定監測標準。現在各地都有節能監測部門，各級主管部門都落實了節能目標。今后，國家對各省市都會定期進行節能指標評估。通過標準這個工具，可以使監督檢查落到實處。因此設法對項目進行有效的監測，是將來一個發展方向。

第六類，經濟運行標準。工程在設計、施工之后，運行管理問題是一個不容忽視的問題。這是一個工程優化運行的問題，管理難度較大。這類標準，建議行業和企業也考慮一下。

通過這幾類標準，初步建立一個體系、形成系列標準，指導行業健康迅速發展。

通過此次會議基本了解了我國物性參數測試工作的概況及存在問題，大部分問題還處在不完善、探索階段，還需要在今后的工作中不斷總結經驗，提高實際數據的理論分析與研究。會議還對物性參數測試工作中應注意的其他問題進行了廣泛的討論，與會者認為本次會議討論的內容實際、深入，有收獲，希望今后對一些有爭議的問題開展專題討論，以指導地源熱泵技術的健康發展。

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產品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫，淺層地溫在線監測系統，分布式地溫監測系統

此款系統專門為地源熱泵生產企業，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節能環保產業等單位設計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統。歡迎各類單位以及經銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統【產品介紹】

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長,測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

采集服務器通過總線將現場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數據發到總線上。每個采集模塊可以連接內置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統，主要是一套*基于現場總線和數字傳感器技術的在線監測及分析系統。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監測并保存數據，為優化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統本系統的重要特點：

１．結構簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統的穩定性和可靠特點總結：高性價格比，根據不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統是傳統鉑電阻測溫系統理想的替代品. 可應用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

本系統技術參數：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統系統功能：

1、溫度在線監測

2、報警功能

3、數據存儲

4、定時保存設置

5、歷史數據報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點數：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設置）

6、傳輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長：小于350米

8、供電方式： AC220V /內置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1．使用時，建議將感溫電纜置于U形管內以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統理論上支持180個節點，實際使用應該限制在150個節點以內。
5.系統具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統供電，當總線距離在200米以內，則可以采用DC9V給現場模塊供電，當距離在500米之內，可以采用DC12V給系統供電。

【北京鴻鷗成運儀器設備有限公司提供定制各個領域用的測溫線纜產品介紹】

由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統，硬件采取*ARM技術；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內部，根據客戶距離進行封裝。目前該系統廣泛應用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統進行地溫監測，本系統的可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監測方法：
　　為了實現地源熱泵系統的診斷，必須首先制定保證系統正常運行的合理的標準。在系統的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據參數，它也是在系統運行過程中可能產生變化的參數。如果在一個或幾個空調采暖周期（一般一個空調采暖周期為1年）后，系統的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統所控制的建筑物進行全年動態能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結構材料和房間功能等條件，計算出該區域全年供暖、制冷的負荷，我們根據該負荷，選擇合適的系統配置，即地埋管數量以及必要的輔助冷熱源，并動態模擬計算地源熱泵植筋加固系統運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統實時監測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統。

淺層地溫能監測系統概況：

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數是很重要的參數，而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長，測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的數字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質等環境對空調換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統的測溫精度，但對模擬量數據采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉換器的位數，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應系統。礦井深部地溫監測，地源熱泵溫度監測研究，地源熱泵溫度測量系統，淺層地熱測溫系統。

地源熱泵數字總線測溫線纜與傳統測溫電纜對比分析：
傳統的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統的精度差，會受環境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統的穩定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的總線式數字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數據傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統熱電阻測溫系統*的優勢。所以數字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監測理想的設備。數字總線式數據傳感器本身自帶12位高精度數據轉換器和現場總線管理器，直接將溫度數據轉換成適合遠距離傳輸的數字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數據監控平臺建設

一、系統介紹

1、建設自動監測監測平臺，可監測大樓內室內溫度；熱泵機組空調側和地源側溫度、

壓力、流量；系統空調側和地源側溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數；地溫場的變化等，實現熱泵機組運行情況 24 小時實時監測，異常情況預

警，做到真正的無人值守。可對熱泵系統的長期運行穩定性、系統對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統優化的工作提供數據指導依據。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內溫度監測數據及變化曲線；

3）室外環境溫度數據及變化曲線；

4）機房內空調側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

5）機房內地埋管側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

6）機房內用電設備的電流、電壓、功率、電能等監測數據及變化曲線；

7）地溫場內不同深度的地溫監測數據及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統 COP 分析以及系統節能量的評價分析。

2、自動監測平臺建成以后可以對已經安裝自動監測設備的地熱井實施自動監測的數據分

析展示，可實現地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現數據異常情況預

警，做到實時監管，有地熱井運行的穩定性。

1）開采水量及回水水量的流量監測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監測及變化曲線；

3）開采井井內水位監測及變化曲線；

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地源熱泵熱響應測試的探討與分析

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