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测控技术与仪器 论文
基于地源热泵的便携式岩土热物性测试仪的研制与应用
摘要：地下岩土的热物性参数是地源热泵地热换热器设计中所需要的很重要的参数。为
了能够现场测量地下岩土的热物性参数，研制了便携式测试仪器。该测试仪可现场采集
数据，再利用参数信号方法便可确定地下岩土的热特性参数。概述了岩土热物性测试仪
的检测原理、结构及检测结果，并指出了该检测仪的推广应用前景。
关键词：地源热泵 岩土热物性 测试仪 单片机
地源热泵手统与其它空气调节系统相比优点突出。由于地层深处温度常年维持不变，
远远高于冬季的室外温度，而又明显低于夏季的室外温度。因此地源热泵克服了空气源
热泵的技术障碍，且效率有很大的提高。另外它还具有噪音低、占地面积少、不排放污
染物、不用抽取地下水、运行计维护费用低、寿命长等许多优点。
设计地源热泵系统的地热换热器需要知道地下岩土的热物性参数。如果热物性参数不
准确，则设计的系统可能达不到负荷需要；也可能规模过大，从而加大初期投资。确定
地下岩土热物性参数的传统方法是首先根据钻孔取出的样本确定钻孔周围的地质构成，
再通过查有关手册确定导热系数。然而地下地质构成复杂，即使同一种岩石成分，其热
物性参数取值范围也比较大。况且不同地层地质条件下的导热系数可相差近十倍，导致
计算得到的埋管长度也相差数倍，从而使得地源热泵系统的造价会产生相当大的偏差。
另外，不同的封并材料、埋管方式对换热都有影响，因此只有在现场直接测量才能正确
得到地下岩土的热物性参数。但是由于在以往的工程实践中很少涉及这样的问题，既缺
乏这方面的数据积累，也缺乏现成的测试方法。针对此间题，进行了深入的研究，开发
出了具有自主知识产权的便携式岩土热物性测试仪，并应用到实际工程中。
1 测试仪的原理及构成
地下岩土的导热系数等无法直接测量，只能通过测量温度、热流等相关参数进行反推
。在已钻好的
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