[实用新型]地埋管换热器综合微缩试验台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种地埋管换热器综合微缩试验台，特别是涉及一种将模拟地埋管换热器竖直放置的地埋管换热器综合微缩试验台。

背景技术

地埋管地源热泵是一种先进的技术，具有高效、节能、环保等特点。近年来随着能源和环境问题的日益突出，在政府的大力倡导下，地埋管地源热泵的研究和应用发展迅速。北京、沈阳等城市推出一系列优惠政策推广该技术，取得了一些成绩，而在理论研究方面尤其是地下水渗流对地埋管换热器传热的影响方面一直没有突破性进展。由于该地埋管地源热泵系统项目初投资大和存在技术风险，在一定程度阻碍了该技术的推广和应用。

地埋管地源热泵系统的重点之一是地埋管换热器的设计，研究地下岩土体的热物性是地埋管换热器设计所需要的重要参数之一，其大小对钻孔的数量和深度以及系统的初投资和运行的影响显著。同时，如果岩土热物性参数不准确，也会导致所设计的系统负荷与实际负荷不相匹配，从而不能发挥其节能优势。

地下岩土体是非均质、复杂的，由固、液、气相组成的混合多孔介质。对地埋管换热器而言，埋管大部分位于地下水位以下的岩土体饱和区内，穿越各种不同的地质层，各地质层的物理性质不同，岩土热物性也大不相同。对于孔隙度大、渗透系数较高的含水层，这种差别更大，现有的国内外资料已有理论研究证实了这一点。另外，一些实际工程项目在水文地质条件较好、地下水渗流速度较大的地区测得岩土体的换热能力较好，此时如果在设计中考虑地下水渗流的影响，会减少地埋管换热器的设计长度。

关于地埋管换热器的传热分析，迄今为止还没有国际上普遍公认的模型。由于多孔介质中传热介质问题的复杂性，国际上现有的地埋管换热器传热模型大多采用纯导热模型，目前，国内很多研究者和工程技术人员认识到地下水渗流会对地埋管换热器的传热产生重要影响，并提出过一些定性分析，由于该问题的复杂性，至今很少有深入的理论分析和试验研究。

实际工程应用中，竖直埋管的深度通常达60～200m，在这个地层深度内，通常都存在着地下水的渗流，尤其是在山前冲洪积扇的中上游，大都为砂卵砾石含水层，渗流条件好，地下水渗流速度大。国内外已有文献指出地下水的流动或渗流，能够促进地埋管换热器的传热，有利于减弱或消除地埋管换热器吸放热不平衡的现象。

随着我国地源热泵技术和应用的快速发展，作为系统的重点，地埋管换热器的设计受到重视。各国学者进行了大量的关于地埋管换热器换热机理和模型的研究，国内也在模型方面做了一些研究，但由于地下水渗流对地埋管换热器换热影响的分析需要在各种地下水渗流条件下测定换热情况，而实际中无法找到符合各种地下水渗流条件的试验地点，同时原位试验由于地下岩土体的初始条件无法改变，要想得到大量不同岩土体条件下换热的数据，需要大量人力、物力和时间，很难实现对各种地下水渗流条件下换热情况的分析。然而，室内微缩试验台可以借助相似原理和达西定律能够模拟不同地下水流速、温度等初始条件下换热器的换热情况，可操作性强，通过在砂箱内布置的大量温度传感器采集地埋管换热器周围岩土体温度场变化数据，从而可以更正确、全面的研究地下水渗流对地埋管换热器传热的影响，更好的指导今后的工程设计和施工。

因此，如何创设一种新的地埋管换热器综合微缩试验台，能解决上述问题，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种地埋管换热器综合微缩试验台，将模拟地埋管换热器竖直放置，以给水溢流箱、排水溢流箱的高度及水位差控制渗流试验砂箱的流动性质，改进已有试验台中将模拟换热器水平放置，靠重力驱动渗流水的流动的方式。