本實(shí)用新型涉及一種地源熱泵地埋管系統(tǒng)設(shè)計(jì)前的勘察裝置，尤其是涉及一種巖土熱響應(yīng)測(cè)試儀器。

背景技術(shù)：

工欲善其事必先利其器，根據(jù)規(guī)范GB50366-2005《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》，明確提出地埋管地源熱泵系統(tǒng)要求進(jìn)行巖土熱響應(yīng)測(cè)試工作。2008年我公司已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行熱響應(yīng)測(cè)試工作，通過(guò)多年的地埋管熱響應(yīng)測(cè)試工程實(shí)踐工作，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外的測(cè)試儀器以及測(cè)試軟件，參閱了設(shè)計(jì)院資深設(shè)計(jì)師、大學(xué)教授、地質(zhì)勘察院以及同行業(yè)領(lǐng)頭公司的文獻(xiàn)，進(jìn)一步優(yōu)化了測(cè)試儀器本體構(gòu)成構(gòu)件。測(cè)試儀器本體進(jìn)一步減小，精確選擇循環(huán)水泵，摒棄了多級(jí)調(diào)檔水流量，避免了在測(cè)試巖土體初始溫度水泵選型過(guò)大，導(dǎo)致巖土體初始溫度測(cè)量不準(zhǔn)確的弊端。測(cè)試儀器采用單純往巖土體放熱，便于熱響應(yīng)測(cè)試儀器的制作和測(cè)試工作的開(kāi)展。提出了熱響應(yīng)測(cè)試工作目的是測(cè)量巖土體熱物性參數(shù)，而不是模擬地源熱泵系統(tǒng)冬夏季工況。測(cè)試儀器數(shù)據(jù)采集采用工業(yè)平板電腦不間斷進(jìn)行，平板電腦只負(fù)責(zé)采集存儲(chǔ)工作，人工無(wú)法干預(yù)。使得現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到的數(shù)據(jù)更加真實(shí)，數(shù)據(jù)采集界面直觀具體，一目了然。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種巖土熱響應(yīng)測(cè)試儀器，用來(lái)優(yōu)化地源熱泵系統(tǒng)室外換熱器設(shè)計(jì)，室外換熱器為單U型或雙U型以及同軸套管的垂直地埋管，解決了以下問(wèn)題：

1)體積及重量：減小測(cè)試儀器本體體積大，質(zhì)量重，不利于攜帶及遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題。

2)防銹問(wèn)題：測(cè)試儀器內(nèi)部元器件采用304不銹鋼或純銅，防止發(fā)生銹蝕問(wèn)題，外殼采用304不銹鋼外殼。

3)內(nèi)部控制邏輯問(wèn)題：進(jìn)一步優(yōu)化內(nèi)部控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系，確保儀器安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。

4)數(shù)據(jù)采集：采用工業(yè)平板電腦直接讀取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，易于操作，數(shù)據(jù)顯示及存儲(chǔ)簡(jiǎn)單、直接、明了，并且最大限度的避免各種干擾因素。

5)造價(jià)問(wèn)題：優(yōu)選內(nèi)部元器件，降低了本體儀器造價(jià)，盡量采用通用部件，減少維修費(fèi)用。

其技術(shù)方案如下所述：

一種巖土熱響應(yīng)測(cè)試儀器，包括加熱裝置，所述加熱裝置一端連接有屏蔽泵和測(cè)溫球閥，另一端連接有熱量表，所述加熱裝置設(shè)置有加熱器水包，以上各裝置都設(shè)置在外殼內(nèi)，在外殼的外側(cè)設(shè)置有工業(yè)平板電腦，所述工業(yè)平板電腦通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線連接到熱量表和測(cè)溫球閥。

所述外殼上設(shè)置有第一不銹鋼快速接頭，所述測(cè)溫球閥通過(guò)第一不銹鋼快速接頭連接到垂直地埋管的進(jìn)口，在垂直地埋管的進(jìn)口處設(shè)置有自動(dòng)排氣閥。

所述外殼上設(shè)置有第二不銹鋼快速接頭，所述熱量表通過(guò)第二不銹鋼快速接頭連接到垂直地埋管的出口，在垂直地埋管的出口處設(shè)置有注水斗，在注水斗和第二不銹鋼快速接頭之間設(shè)置有Y型過(guò)濾器。

所述外殼采用304不銹鋼外殼，厚度為1.0mm～1.5mm，保護(hù)設(shè)備原器件。

所述加熱裝置外殼采用不銹鋼方管制作。

所述加熱裝置設(shè)置有三檔IP開(kāi)關(guān)，每檔功率為2KW。

所述屏蔽泵的最大功率210w。

所述屏蔽泵設(shè)置有旋鈕開(kāi)關(guān)，控制水泵。

本實(shí)用新型提供的巖土熱響應(yīng)測(cè)試儀器，體積小，重量輕，能夠通過(guò)快遞、普通轎車(chē)、普通火車(chē)、高鐵、動(dòng)車(chē)、飛機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸，重量小于18kg。這樣能夠減少測(cè)試單位外出進(jìn)行測(cè)試時(shí)的來(lái)回運(yùn)輸時(shí)間及運(yùn)輸費(fèi)用。

附圖說(shuō)明

圖1是所述巖土熱響應(yīng)測(cè)試儀器的示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，所述巖土熱響應(yīng)測(cè)試儀器包括加熱裝置4，所述加熱裝置4一端連接有屏蔽泵1和測(cè)溫球閥8，另一端連接有熱量表2，所述加熱裝置4設(shè)置有加熱器水包5，以上各裝置都設(shè)置在外殼內(nèi)，在外殼的外側(cè)設(shè)置有工業(yè)平板電腦3，所述工業(yè)平板電腦3通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線11連接到熱量表2和測(cè)溫球閥8。

所述外殼上設(shè)置有第一不銹鋼快速接頭7，所述測(cè)溫球閥8通過(guò)第一不銹鋼快速接頭7連接到垂直地埋管12的進(jìn)口，在垂直地埋管12的進(jìn)口處設(shè)置有自動(dòng)排氣閥6。

所述外殼上設(shè)置有第二不銹鋼快速接頭17，所述熱量表2通過(guò)第二不銹鋼快速接頭17連接到垂直地埋管12的出口，在垂直地埋管12的出口處設(shè)置有注水斗10，在注水斗10和第二不銹鋼快速接頭17之間設(shè)置有Y型過(guò)濾器9。

垂直地埋管12放置到地面11下方。

測(cè)試儀器本體外殼使用采用304不銹鋼材質(zhì)，考慮儀器重量問(wèn)題，厚度采用1.2mm不銹鋼，強(qiáng)度滿足搬運(yùn)要求，外殼采用拉鉚釘組裝，不易打開(kāi)，有利于保護(hù)內(nèi)部元器件。

內(nèi)置的熱量表2，同時(shí)采集溫度以及熱量，數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確、直接，熱量表采用上市公司產(chǎn)品，保證產(chǎn)品精度質(zhì)量要求。內(nèi)部加熱裝置4的外殼采用不銹鋼方管制作，電加熱器采用高品質(zhì)加熱器。屏蔽泵1采用微型屏蔽水泵，功率小，同時(shí)減少熱量損失，減少了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音。

工業(yè)平板電腦3采集數(shù)據(jù)硬件直接與熱量表傳輸，減少了傳輸距離，不銹鋼殼體降低了外界各種干擾源對(duì)數(shù)據(jù)的影響。

在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，設(shè)備帶外部連接水管路管件，采用不銹鋼快速接頭+波紋管快速鏈接，方便與PE管道的熱熔連接。

根據(jù)不同的地埋管的深度選擇不同的加熱功率。儀器采用三擋加熱，每檔功率為2KW，根據(jù)國(guó)際地源熱泵協(xié)會(huì)提供的方法，加熱延米功率為50--80w/m，例如深度為100米，加熱功率則為5-8KW，測(cè)試時(shí)可以采用6KW。

屏蔽泵1的最大功率210w，采用最大檔功率，滿足各種各種地埋管測(cè)試工況下紊流要求。

熱量表2直接計(jì)量對(duì)地埋管施加的具體熱量值，摒棄了通過(guò)測(cè)量電壓及電流然后計(jì)算施加熱量導(dǎo)致施加熱量計(jì)算不準(zhǔn)確因素。使得施加熱量值更加直接、準(zhǔn)確。

測(cè)試時(shí)系統(tǒng)注水采用外觀管路接水斗注水。注水斗10及管部件采用通用部件，易于更換。

全自動(dòng)的自動(dòng)排氣閥6主要用來(lái)排除系統(tǒng)內(nèi)部氣體。采用低進(jìn)水、高排氣方式。易于系統(tǒng)排氣。

本實(shí)用新型的操作步驟：

場(chǎng)地平整，將測(cè)試儀放到平整的場(chǎng)地上。最好在測(cè)試儀下部墊上木板，高度最好離地200mm，防止雨水對(duì)設(shè)備的危害，搭建帳篷，做好防雨防風(fēng)措施。此時(shí)檢查測(cè)試儀器本體上的開(kāi)關(guān)都處于關(guān)閉狀態(tài)。

將電源線連接至測(cè)試儀外部甩出的電源線上，測(cè)試儀器電源可以選擇采用220V或380V電源均可，然后用防水膠布纏繞好。

測(cè)試儀本體上航空插頭為外部熔接PE管用，以及測(cè)試時(shí)的照明用，引出電源插座得電，將熱熔機(jī)插到插座上，等待熱熔機(jī)達(dá)到設(shè)定熔接溫度。

將外部電源送至測(cè)試儀內(nèi)部總空氣開(kāi)關(guān)，然后將測(cè)試儀本體上的空氣開(kāi)關(guān)向上推，旋鈕開(kāi)關(guān)用來(lái)控制循環(huán)水泵的啟動(dòng)停止，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為開(kāi)啟，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為關(guān)閉。

將設(shè)備所帶的快速接頭用管箍與地埋管熱熔連接。

將水斗纏繞生料帶，與設(shè)備注水口連接。然后系統(tǒng)開(kāi)始緩慢注水。注水過(guò)程中檢查是否有漏點(diǎn)，如果沒(méi)有，對(duì)外露部分進(jìn)行橡塑保溫，并用膠帶纏好。

注水時(shí)，水斗沒(méi)有氣泡時(shí)，點(diǎn)動(dòng)水泵，會(huì)發(fā)現(xiàn)水斗還會(huì)有氣泡冒出，繼續(xù)點(diǎn)動(dòng)水泵，繼續(xù)排氣，將系統(tǒng)內(nèi)的氣泡排出。

排氣完成后，持續(xù)開(kāi)啟循環(huán)水泵，此時(shí)平板電腦上測(cè)試界面里邊的“流量值”這一項(xiàng)應(yīng)該有數(shù)值，否則說(shuō)明排氣不徹底。然后開(kāi)始記錄巖土體的初始溫度，20分鐘后，開(kāi)啟電加熱.

當(dāng)測(cè)量巖土體初始溫度時(shí)，必須確保流量有數(shù)值，并且此數(shù)值在狠小范圍內(nèi)變動(dòng)，說(shuō)明系統(tǒng)排氣沒(méi)有問(wèn)題了。否則說(shuō)明水管路系統(tǒng)中還有氣體，如果有氣體，雖然水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)，同樣這個(gè)數(shù)值為零，需要進(jìn)行再次排氣操作。

儀器運(yùn)行邏輯原理：①首先在外部主電源送電前前，確保三個(gè)1P電加熱開(kāi)關(guān)、測(cè)試儀本體總漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)【向下為關(guān)閉狀態(tài)】，②然后主電源送電，合上總漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)，此時(shí)儀器仍然不會(huì)運(yùn)行。此時(shí)只有一路航空插頭有電，此時(shí)可以插上熱熔機(jī)，用于連接測(cè)試儀與地埋管管道連接熱熔，接通夜間照明設(shè)備。③水管路連接完畢，從加水斗開(kāi)始注水，直到?jīng)]有氣泡產(chǎn)生為止，啟動(dòng)儀器循環(huán)水泵旋鈕開(kāi)關(guān)，儀器會(huì)自動(dòng)檢測(cè)管路水溫，低于65℃時(shí)，水泵才會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。若高于65℃，即使開(kāi)關(guān)處于接通狀態(tài)，水泵、電加熱也不會(huì)運(yùn)行。④觀測(cè)儀器上的工業(yè)平板電腦數(shù)據(jù)顯示是否正常。

在測(cè)試儀器調(diào)試正常后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試進(jìn)行照片拍照。留底并顯示在巖土熱物性測(cè)試。

測(cè)試儀器通過(guò)多次測(cè)試證明，測(cè)試過(guò)程中完全可以取消水箱，水箱是導(dǎo)致體積過(guò)大的主要原因，采用暖氣中的注水斗作為系統(tǒng)注水口，體積小，且可以拆卸，循環(huán)水泵選擇過(guò)大，也是導(dǎo)致測(cè)試儀器本體過(guò)大的原因，通過(guò)多項(xiàng)試驗(yàn)，精確選擇循環(huán)水泵，摒棄了多檔調(diào)節(jié)流量，減少不必要電氣構(gòu)件及控制系統(tǒng)。

本實(shí)用新型重新設(shè)計(jì)測(cè)試儀器外殼及內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，以及內(nèi)部構(gòu)件的安裝位置，外殼采用304不銹鋼材質(zhì)，便于保護(hù)設(shè)備原器件，并且防止鐵銹的生成。內(nèi)部管道部件及儀表部件采用不銹鋼及銅材質(zhì)，防止系統(tǒng)內(nèi)部管道出現(xiàn)鐵銹，在外部連接管路管件中，增加過(guò)濾器，防止系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)入雜質(zhì)。

設(shè)備內(nèi)部設(shè)置電氣聯(lián)鎖裝置，通過(guò)微電腦溫度保護(hù)器控制系統(tǒng)運(yùn)行，防止人為操作引起的誤操作以及引發(fā)的各種危險(xiǎn)因素。

數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)問(wèn)題。數(shù)據(jù)的記錄及存儲(chǔ)采用以工業(yè)組態(tài)王為平臺(tái)開(kāi)發(fā)的軟件，軟件穩(wěn)定可靠，并可根據(jù)客戶要求自行設(shè)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間間隔問(wèn)題。在設(shè)備斷電時(shí)，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。