地源热泵地下换热系统热响应测试及分析(2)

图3　未扰动土壤温度曲线              图4　供回水温度曲线

　　图4中供回水温度在测试开始时,升高较快,在开机的前4h内从15℃分别升高至22℃和19℃左右;在后面的8 h内从22℃和19℃分别升高至26℃和22℃,然后基本在30℃和26℃左右,达到稳定状态。

图5　测试过程中土壤探头温度变化曲线

　　相应的图5中土壤探头温度也是在测试开始时,升高较快,在开机的前4h内从15℃升高至22℃左右;在后面的8h内从22℃升高至26℃左右,然后基本在30℃左右,达到稳定状态。这是由于刚开机时,地下土壤温度较低,与空调的冷却水温差较大,因此导致了地下土壤温度,供回水温度迅速升高。在运行一段时间后,当地下土壤温度与空调的冷却水温差不断减小,循环水向埋管周围地下土壤放热和埋管周围地下土壤向远处土壤散热逐渐达到动态平衡,此时地下土壤温度,供回水温度基本稳定。

3、结论和建议

3.1、结论

　　(1)工程场区处于横砂河冲洪积扇的中部,第四系松散沉积层厚度变化较大,在40～125m左右;

　　(2)根据本次钻孔资料和对场区内已有工程地质资料的调查分析,按成因年代,将钻探深度(最大孔深105m)范围内的地层划分为人工堆积层、第四系、第三系、侏罗系地层。地层岩性及各土层物理性质指标统计结果如表2所示;

表2　地层岩性及各土层物理性质指标统计

　　(3)综合工程场区2个测试孔地层热物性现场测试结果和地层热物性参数经验值,得出工程场区岩土体热传导系数在1.2～2.3W/(m·K)之间,具有良好的热传导能力,各测试孔地层热物性参数(测试深度下值) :根据1#井(100m)采集数据计算得到土壤导热系数为1.86W/(m·K);根据2#井(100m)采集数据计算得到土壤导热系数为1.98W/(m·K);

　　(4)工程场区浅层地温能综合评估表明,工程场区的场地条件、地质条件以及地层热传导条件均适合采用竖直埋管地源热泵系统进行浅层地温能的开发利用。

3.2、建议

　　(1)本次勘探成果表明,工程场区在基岩隆起区之外,埋深在85m以下的地层中分布有青灰色细砂夹砾石层,砂砾石层具有塌陷特性,换热孔应避免揭露该层,避免诱发塌陷。建议进行地埋管设计时考虑80m;

　　(2)工程场区浅层含水层水质很差,在地埋管施工过程中要严格控制回填质量,可适量增加水泥,增强凝固,起封孔作用,避免造成深部含水层的进一步污染;

　　(3)在建筑基础下,采用PHC管桩多U型埋管,减少循环孔数量,充分利用地下空间,降低工程成本;

　　(4)建议采用双U25设计,采用水力分配器进行流量平衡,并采用高压灌浆回填,提高系统可靠性。