土壤的熱物性參數的模擬測量系統的製作方法
2023-06-16 09:13:46
專利名稱：土壤的熱物性參數的模擬測量系統的製作方法
技術領域：
土壤的熱物性參數的模擬測量系統
技術領域：
本實用新型涉及參數測量領域，尤其涉及一種對土壤的熱物性參數進行測量的土壤的熱物性參數的模擬測量系統。
背景技術：
地埋管地源熱泵技術由於其節能和環保的特點正受到越來越多的關注。地下土壤溫度場的穩定性是關係到地埋管地源熱泵系統運行的可靠性和可持續性的關鍵。因為地埋管地源熱泵系統的冷熱負荷對地下土壤的熱作用很難自然取得平衡，需要調查地下土壤溫度場的變化特性，以便制定優化的設計方案，確保地埋管地源熱泵系統長期穩定可靠的節能運行。然而，目前國內對土壤的熱物性和地下埋管換熱器周圍土壤溫度場的研究主要還是集中在理論階段，沒有相關的實驗驗證。
實用新型內容·有鑑於此，有必要提供一種土壤的熱物性參數的模擬測量系統，以解決現有沒有試驗驗證土壤的熱物性能參數的技術問題。為實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種土壤的熱物性參數的模擬測量系統，其包括熱循環單元、與熱循環單元連接的地熱換熱器及數據採集單元；地熱換熱器埋在待測土壤裡，地熱換熱器設有至少一個換熱孔及裝在至少一個換熱孔內的換熱管，熱循環單元與換熱管貫通並形成循環；數據採集單元與熱循環單元和換熱管電連接。進一步地，數據採集單元包括相互電連接的採集器和計算機，熱循環單元包括管道，換熱管包括分別與管道連接的一個進水管道和一個出水管道，進水管道上設有電連接採集器的進水溫度傳感器，出水管上設有電連接採集器的出水溫度傳感器。進一步地，熱循環單元還包括通過管道連接的加熱器及泵；管道上設有一個流量傳感器，流量傳感器與採集器電連接。進一步地，泵為微型循環水泵。進一步地，加熱器電連接加熱源，加熱源為恆熱流熱源。本實用新型的土壤的熱物性參數的模擬測量系統利用熱循環單元與換熱管貫通並形成循環，從而將加熱器所產生的熱量不斷通過換熱管釋放到地下，以此來模擬地埋管地源熱泵系統；再利用流量傳感器、進水溫度傳感器及出水溫度傳感器將感測到得的流量及溫度傳送給採集器及計算機；再通過計算機對採集的進/出加熱器的溫度、流量及通過計算得出加熱器的加熱功率，進行分析計算，以得到土壤的熱物性參數，從而制定優化的設計方案，確保地埋管地源熱泵系統長期穩定可靠的節能運行。除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本實用新型還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0011]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中圖I是本實用新型較佳實施方式的土壤的熱物性參數的模擬測量系統原理示意圖。
具體實施方式為更好地理解本實用新型，以下將結合附圖對實用新型的實施例進行詳細的說明。請參照圖1，本實用新型較佳實施方式的土壤的熱物性參數的模擬測量系統包括熱循環單元I、與熱循環單元I連接的地熱換熱器2及數據採集單元3。熱循環單元I採用的是液體熱循環，其包括加熱器11、泵13及連接加熱器11和 泵13的管道15，這樣液體被加熱器11加熱後，並在泵13的作用下沿著管道15循環流動。在本實用新型中，優選地，泵13為微型循環水泵。管道15上還裝設有流量傳感器151，且該流量傳感器151電連接數據採集單元3，以將熱循環單元I內的液體流量發送給數據採集單元3，供數據採集單元3分析。該加熱器11電連接加熱源(圖未示)，優選的，該加熱源為恆熱流熱源。地熱換熱器2設置在土壤裡。該地熱換熱器2設有至少一個換熱孔，且每一個換熱孔內設有一個PE換熱管。本實用新型以其中的一個換熱孔21為例進行說明，該換熱孔21內設有換熱管211。其中，換熱管211包括分別與管道15連接的一個進水管道23和一個出水管25，從而使熱循環單元I和地熱換熱器2的換熱管211之間形成一個閉式環路，以便於加熱器11加熱的液體在熱循環單元I和地熱換熱器2的換熱管211之間循環。進水管道23上設有進水溫度傳感器231，以檢測由加熱器11流出的液體的溫度，且該進水溫度傳感器231電連接數據採集單元3 ;出水管25上設有出水溫度傳感器251，以檢測流入加熱器11的液體的溫度，且該出水溫度傳感器251電連接數據採集單元3。在本實施方式中，數據採集單元3包括採集器31及和採集器31電連接的計算機33。其中計算機33用於對採集器31採集的信息進行分析、判斷，從而獲得土壤的熱物性能參數。上述的流量傳感器151、進水溫度傳感器231及出水溫度傳感器251均電連接採集器31。在其它實施方式中，數據採集單元3也可以僅僅包括一個計算機，用該計算機採集信息並分析判斷該信息。使用本實用新型的土壤的熱物性參數的模擬測量系統時，先將地熱換熱器2設置在待測土壤裡；再開啟熱循環單元I內的泵13及熱循環單元I內的加熱器11。這樣，加熱器11不斷加熱循環的液體，且在泵13地驅動下，加熱器11內的液體不斷地在熱循環單元I及換熱管211內循環。此時，加熱器11所產生的熱量就不斷通過換熱孔21內的換熱管211釋放到地下。流量傳感器151、進水溫度傳感器231及出水溫度傳感器251感測到得的流量及溫度均依次傳送給數據採集單元3的採集器31及計算機33。此時，計算機33對採集的進/出加熱器11的溫度、流量及通過計算得出加熱器11的加熱功率(即是熱循環單元I消耗的加熱功率)，進行分析計算，以得到土壤的熱物性參數。通過本實用新型的土壤的熱物性參數的模擬測量系統，可以對待測土壤進行地埋管地源熱泵進行模擬，以得到該待測土壤的熱物性參數，從而制定優化的設計方案，確保地埋管地源熱泵系統長期穩定可靠的節能運行。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體 和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求1.一種土壤的熱物性參數的模擬測量系統，其包括熱循環單元、與所述熱循環單元連接的地熱換熱器及數據採集單元； 所述地熱換熱器埋在待測土壤裡，所述地熱換熱器設有至少一個換熱孔及裝在所述至少一個換熱孔內的換熱管，所述熱循環單元與所述換熱管貫通並形成循環； 所述數據採集單元與所述熱循環單元和所述換熱管電連接。
2.根據權利要求I所述的土壤的熱物性參數的模擬測量系統，其特徵在於所述數據採集單元包括相互電連接的採集器和計算機，所述熱循環單元包括管道，所述換熱管包括分別與所述管道連接的一個進水管道和一個出水管道，所述進水管道上設有電連接所述採集器的進水溫度傳感器，所述出水管上設有電連接所述採集器的出水溫度傳感器。
3.根據權利要求2所述的土壤的熱物性參數的模擬測量系統，其特徵在於所述熱循環單元還包括通過所述管道連接的加熱器及泵；所述管道上設有一個流量傳感器，所述流量傳感器與所述採集器電連接。
4.根據權利要求3所述的土壤的熱物性參數的模擬測量系統，其特徵在於所述泵為微型循環水泵。
5.根據權利要求3所述的土壤的熱物性參數的模擬測量系統，其特徵在於所述加熱器電連接加熱源，所述加熱源為恆熱流熱源。
專利摘要本實用新型提供了一種土壤的熱物性參數的模擬測量系統，其包括熱循環單元、與熱循環單元連接的地熱換熱器及數據採集單元；地熱換熱器埋在待測土壤裡，地熱換熱器設有至少一個換熱孔及裝在至少一個換熱孔內的換熱管，熱循環單元與換熱管貫通並形成循環；數據採集單元與熱循環單元和換熱管電連接；從而模擬地埋管地源熱泵系統；再利用數據採集單元對熱循環單元的流量、溫度及對熱循環單元消耗的加熱功率進行分析計算，以得到土壤的熱物性參數，從而制定優化的設計方案，確保地埋管地源熱泵系統長期穩定可靠的節能運行。
文檔編號G01N25/20GK202710495SQ20122031485
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月2日 優先權日2012年7月2日
發明者鄭永清, 呂浩 申請人:武漢卓成機電工程有限公司