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土壤热响应测试基本原理与步骤

2025-12-11

  基本原理:基于线热源理论。将地埋管视为一个持续放热的线热源,其周围土壤的温度响应与土壤的热物性存在确定的数学关系。通过测量流体的平均温度随时间的变化,可以反算出土壤的导热系数。

  标准步骤:

  准备阶段:

  在代表性场地钻凿至少一个测试孔(深度通常为60-150米,与实际设计深度一致)。

  下入U型管,并用专用回填料(如膨润土水泥浆)回填,确保与土壤接触良好。

  连接测试设备,形成闭式循环。

  预循环阶段(恢复期):

  启动循环泵,但不加热,运行足够长时间(通常24-48小时)。

  目的:使钻孔周围因钻井和安装而扰动的土壤温度场恢复平衡,并准确测量土壤原始温度。当进出口温度稳定且基本相等时,该温度即为土壤原始温度。

  加热测试阶段:

  启动加热器,以一个恒定功率向循环流体加热。

  持续监测并记录流体进出口温度、流量和输入功率。测试持续时间通常为48-72小时,以确保温度响应进入稳定的线性变化阶段。

  数据分析阶段:

  将测试期间记录的流体平均温度((Tin+Tout)/2) 与时间的自然对数(ln t)进行线性拟合。

  根据线热源模型公式,利用拟合直线的斜率和截距,计算出土壤的导热系数和钻孔内的热阻。

       来源:网络

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