現(xiàn)場(chǎng)巖土熱響應(yīng)測(cè)試及數(shù)據(jù)處理分析方法研究.pdf

1、土壤源熱泵利用淺層地?zé)崮茏鳛榭照{(diào)系統(tǒng)的熱源和冷源,近年來(lái)在國(guó)內(nèi)得到了較快的發(fā)展和應(yīng)用。但是,國(guó)內(nèi)規(guī)范給出的巖土熱物性測(cè)試數(shù)據(jù)分析模型單一,而實(shí)際中又有多種模型被使用。由于利用不同的傳熱模型分析所得的結(jié)果存在差異,而巖土熱物性的誤差會(huì)對(duì)工程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和運(yùn)行效果產(chǎn)生很大的影響。然而,目前大多數(shù)實(shí)測(cè)報(bào)告僅依據(jù)一種模型的分析結(jié)果給出結(jié)論,可靠性尚存質(zhì)疑點(diǎn)。因此,需要進(jìn)一步開(kāi)展相關(guān)研究。
　　本文通過(guò)對(duì)巖土熱響應(yīng)測(cè)試儀器工作原理的分析,研

2、發(fā)了一套電加熱式巖土熱響應(yīng)測(cè)試儀,并結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)巖土熱響應(yīng)測(cè)試試驗(yàn)。首先,采用了曲線擬合法和雙參數(shù)估計(jì)法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,得到了巖土的導(dǎo)熱系數(shù)、容積比熱容和鉆孔內(nèi)的熱阻。其中,雙參數(shù)估計(jì)法分別是采用了基于鉆孔內(nèi)的一維和鉆孔外無(wú)限長(zhǎng)柱熱源傳熱的組合模型、鉆孔內(nèi)的二維和鉆孔外無(wú)限長(zhǎng)線熱源傳熱的組合模型以及鉆孔內(nèi)的準(zhǔn)三維和鉆孔外有限長(zhǎng)線熱源傳熱的組合模型的尋優(yōu),得出使基于模型計(jì)算出的埋管中流體的平均溫度或埋管出口流體的溫度與實(shí)

3、測(cè)值的差方和最小的巖土導(dǎo)熱系數(shù)和容積比熱容。而且,還基于三種模型的雙參數(shù)估計(jì)法分析了測(cè)試時(shí)間、回填料不同、U型管支管間距和鉆孔直徑的不均勻?qū)?shù)據(jù)處理結(jié)果的影響。指出了舍去測(cè)試最初10個(gè)小時(shí)含有因不穩(wěn)定性因素而導(dǎo)致顯著波動(dòng)的數(shù)據(jù),有利于提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。并且采用孔內(nèi)的準(zhǔn)三維模型計(jì)算的鉆孔內(nèi)的熱阻要大于二維模型。
　　接著,采用數(shù)值模擬方法對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,將基于上述三種模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理所得到的土壤熱物性參數(shù)輸入到所建立的

4、三維數(shù)值仿真模型(與實(shí)際大小相同)中對(duì)流體通過(guò)埋管在巖土中散熱的過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算,得到地埋管出口溫度的模擬值,將其與實(shí)測(cè)數(shù)值進(jìn)行比較,結(jié)果表明:利用鉆孔內(nèi)的準(zhǔn)三維模型和孔外的二維有限長(zhǎng)線熱源復(fù)合傳熱模型所得的巖土熱物性參數(shù)的結(jié)果優(yōu)于利用其他兩種組合模型分析所得的結(jié)果。
　　最后,通過(guò)所建模型模擬研究了地埋管的進(jìn)口水溫、水流速度以及巖土的初始溫度對(duì)地埋管換熱性能的影響,分析給出了不同參數(shù)時(shí)埋管在巖土中的傳熱量,并結(jié)合土壤中的溫度分布