地埋管换热器的测试装置及方法与流程

1.本发明涉及水泵过滤器技术领域，具体而言，涉及一种地埋管换热器的测试装置及方法。


背景技术：

2.浅层地热能是指位于地表以下一定深度(通常小于200m)范围内的岩土体、地下水和地表水中的热能资源，其温度一般低于25℃，并具有开发利用价值。地源热泵是利用浅层地热能资源的主要技术途径。在地源热泵系统中，地埋管换热器的设计是关键环节。若设计过小，会导致系统运行效率降低、费用增加，甚至无法正常启动，从而无法实现节能目标；而设计过大则会增加系统的初投资，并影响系统的经济性。岩土热物性测试的目的是获取岩土热物性参数，以及岩土在冬季和夏季工况下的换热能力，从而为更准确地设计地埋管换热器的数量提供科学依据。
3.随着地源热泵系统设计工作的不断发展，实际上进行浅层地温能热响应测试时，经常需要对测试地埋孔进行冬季和夏季两种工况的测试。然而，有些设备不具备冬季工况测试条件，而仅能进行夏季工况的测试。在进行冬季测试时，只能通过人工降低地埋管内水的温度来进行，操作过程繁琐复杂，缺乏推广可行性。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种地埋管换热器的测试装置及方法，以解决现有设备性能单一不能满足两种冬季和夏季两种工况测试的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种地埋管换热器的测试装置，包括：空调模拟设备，空调模拟设备包括管式换热器、板式换热器、压缩机、四通阀和膨胀阀，压缩机的出口通过第一管路与四通阀的第一端口相连，四通阀的第二端口通过第二管路与板式换热器相连，板式换热器通过第三管路与管式换热器的一个冷媒口相连，膨胀阀设置在第三管路上，管式换热器的另一个冷媒扣通过第四管路与四通阀的第三端口相连，四通阀的第四端口通过第五管路与压缩机的入口相连；两根测试管路，分别与管式换热器的两个换热口相连，至少一根测试管路上设置有循环泵；地埋管换热器，分别与两根测试管路相连通。
6.在一个实施方式中，测试管路上设置有快拆接头，地埋管换热器与快拆接头相连。
7.在一个实施方式中，测试管路上设置有温度传感器和/或压力传感器。
8.在一个实施方式中，两根测试管路上均设置有开关阀。
9.在一个实施方式中，地埋管换热器的测试装置还包括补水箱，补水箱通过第六管路与一根测试管路相连。
10.在一个实施方式中，第六管路上设置有供水泵。
11.在一个实施方式中，第六管路上还设置有单向阀。
12.为实现上述目的，本发明还提供了一种地埋管换热器的测试方法，测试方法应用上述的地埋管换热器的测试装置，测试方法包括：检测空调模拟设备的实际功耗；将空调模
拟设备的实际功耗与经验区间进行比较；如果实际功耗高于经验区间，则判断地埋管换热器设计过大；如果实际功耗在经验区间内，则判断地埋管换热器设计合理；如果实际功耗低于经验区间，则判断地埋管换热器设计过小。
13.应用本发明的技术方案，将地埋管换热器分别与两根测试管路相连通，运行循环泵和空调模拟设备，通过空调模拟设备模拟冬季的寒冷环境对热量进行消耗，或者模拟夏季的炎热环境对冷量进行消耗，从而消耗地埋管换热器采集的热量或冷量，并监测空调模拟设备的能耗，从而判断地埋管换热器的设计是否合理。
14.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
15.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
16.图1为本发明的地埋管换热器的测试装置的整体结构示意图。
具体实施方式
17.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
18.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
19.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
20.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
21.如图1所示，本发明提供了一种地埋管换热器的测试装置的实施方式，该地埋管换热器的测试装置包括空调模拟设备、两根测试管路60和地埋管换热器70。其中，空调模拟设备包括管式换热器10、板式换热器20、压缩机30、四通阀40和膨胀阀50，压缩机30的出口通过第一管路与四通阀40的第一端口相连，四通阀40的第二端口通过第二管路与板式换热器20相连，板式换热器20通过第三管路与管式换热器10的一个冷媒口相连，膨胀阀50设置在第三管路上，管式换热器10的另一个冷媒扣通过第四管路与四通阀40的第三端口相连，四
通阀40的第四端口通过第五管路与压缩机30的入口相连。两根测试管路60分别与管式换热器10的两个换热口相连，至少一根测试管路60上设置有循环泵61，地埋管换热器70分别与两根测试管路60相连通。
22.应用本发明的技术方案，将地埋管换热器70分别与两根测试管路60相连通，运行循环泵61和空调模拟设备，通过空调模拟设备模拟冬季的寒冷环境对热量进行消耗，或者模拟夏季的炎热环境对冷量进行消耗，从而消耗地埋管换热器采集的热量或冷量，并监测空调模拟设备的能耗，从而判断地埋管换热器的设计是否合理。
23.下面将详细说明如何实现冬季和夏季的模拟：
24.1.冬季模拟：
25.在冬季模拟中，空调模拟设备通过管式换热器和板式换热器来消耗地埋管换热器采集到的热量。地埋管换热器70采集到的地热通过测试管路60传输至空调模拟设备中的管式换热器10，然后通过空调模拟设备的运行，让板式换热器20利用空气流过的方式将热量释放到室内或室外空气中。同时，压缩机和其他部件在空调模拟设备中的工作保证系统的正常运行。
26.2.夏季模拟：
27.在夏季模拟中，空调模拟设备同样通过管式换热器和板式换热器来消耗地埋管换热器采集到的冷量。地埋管换热器70采集到的地热通过管路传输至空调模拟设备中的管式换热器10，然后通过空调模拟设备的运行，让冷媒释放冷量到板式换热器20中，板式换热器20将冷媒通过空气流过的方式将冷量散发到室外空气中。
28.通过以上的模拟过程，空调模拟设备能够有效地消耗地埋管换热器采集到的热量或冷量，实现对地埋管换热器的测试。在这个过程中，可以监测空调模拟设备的能耗，以判断地埋管换热器的设计是否合理。
29.具体的，如果实际功耗高于经验区间，可以判断地埋管换热器的设计过大。这意味着地埋管换热器采集了过多的热量或冷量，导致空调设备消耗更多的能量。这样的设计会增加地埋管换热器的成本；如果实际功耗在经验区间内，可以判断地埋管换热器的设计合理。这意味着地埋管换热器采集到的热量或冷量与预期消耗相匹配，实现了预期的效果。如果实际功耗低于经验区间，空调模拟设备几乎不太用实际功耗就能把地埋管换热器采集的热量或者冷量消耗到，可以判断地埋管换热器的设计过小，这意味着地埋管换热器无法采集足够的热量或冷量，这样的设计会影响系统的性能和使用效果。
30.作为一种优选的实施方式，在本实施例的技术方案中，测试管路60上设置有快拆接头62，地埋管换热器70与快拆接头62相连。快拆接头是一种便捷的连接器，可用于连接地埋管换热器70和测试管路60。其主要目的是实现快速拆卸和连接，方便测试人员进行地埋管换热器的测试和维护工作。快拆接头设计便于快速拆卸和连接，节省了时间和劳动力成本，并且快拆接头通常具有良好的密封性能，确保连接处的气密性和液密性，避免泄漏问题。
31.可选的，可采用的快拆接头类型包括：1.用快速插拔机构，常见的有快速接头连接器、快速接插连接器等，通过插入和旋转操作，可快速实现连接和断开；2.弹簧夹持接头，采用弹簧机构进行夹持，通过按压或拉动操作，快速连接和断开；3.螺纹接头，采用螺纹连接机制，通过旋转操作，实现快速的连接和固定。
32.如图1所示，在本实施例的技术方案中，测试管路60上设置有温度传感器和/或压力传感器。通过在测试管路上设置温度传感器，可以实时监测地埋管换热器的温度变化，帮助评估地埋管换热器的热交换效率和性能。而且，通过监测温度传感器的数据，可以及时发现地埋管换热器的故障或异常情况，如温度过高或过低，从而采取相应的维修和调整措施。在测试管路上设置压力传感器可以实时监测地埋管换热器的压力变化，帮助评估地埋管换热器的工作状态和性能，如果压力异常下降，可能表明存在泄漏，需要进行修复或更换。采用温度传感器和压力传感器可以实现对地埋管换热器70面监测和分析。通过实时监测温度和压力数据，可以及时发现问题并采取相应措施，确保地埋管换热器的设计和运行符合要求。同时，这些传感器数据也为后续的数据分析和优化提供了基础，帮助改进地埋管换热器系统的性能和效果。
33.优选的，在本实施例的技术方案中，试管路60上均设置有开关阀63。通过开关阀63可以实现对地埋管换热器的流动控制。一方面，通过调节开关阀63的开启和关闭，可以控制测试管路中的流量，从而控制地埋管换热器的供热或供冷能力。这样可以根据实际需要，灵活调节地埋管换热器的工作状态和热交换效率。另一方面，在测试过程中，如果需要对地埋管换热器进行维护或检修，可以通过关闭开关阀63来隔离地埋管换热器，确保其他部分的测试工作不受影响。
34.如图1所示，作为一种优选的实施方式，在本实施例的技术方案中，地埋管换热器的测试装置还包括补水箱80，补水箱80通过第六管路与一根测试管路60相连。补水箱80作为地埋管换热器测试装置的一部分，通过设置补水箱并与测试管路60相连，可以实现对测试管路60中的水量进行补充，确保测试管路中的水量始终处于合适的范围，维持地埋管换热器70的正常运行。
35.优选的，第六管路上设置有供水泵81，通过设置供水泵81并与补水箱80和测试管路60相连，可以实现对测试管路60中水流的供应。更为优选的，第六管路上还设置有单向阀82，通过设置单向阀82，可以实现单向流动的控制，确保水流只能朝向测试管路60的方向上流动，避免不必要的倒流或逆流现象发生。
36.本发明还提供了一种地埋管换热器的测试方法，测试方法应用上述的地埋管换热器的测试装置，测试方法包括：
37.检测空调模拟设备的实际功耗；
38.将空调模拟设备的实际功耗与经验区间进行比较；
39.如果实际功耗高于经验区间，则判断地埋管换热器70设计过大；
40.如果实际功耗在经验区间内，则判断地埋管换热器70设计合理；
41.如果实际功耗低于经验区间，则判断地埋管换热器70设计过小。
42.该测试方法首先对空调模拟设备的实际功耗进行检测。功耗可以通过电流和电压的测量来获得，以反映空调设备在运行过程中的能耗情况。其中，经验区间是根据已知的设计要求和参数范围所建立的参考范围。根据先前的研究和实验经验，可以确定适当的经验区间，用于评估地埋管换热器70的设计合理性。
43.根据空调模拟设备的实际功耗与经验区间的比较结果，可以得出以下判断：
44.如果实际功耗高于经验区间，可以判断地埋管换热器70的设计过大。这意味着地埋管换热器70采集了过多的热量或冷量，导致空调设备消耗更多的能量。这样的设计会增
加地埋管换热器70的成本；
45.如果实际功耗在经验区间内，可以判断地埋管换热器70的设计合理。这意味着地埋管换热器70采集到的热量或冷量与预期消耗相匹配，实现了预期的效果；
46.如果实际功耗低于经验区间，空调模拟设备几乎不太用实际功耗就能把地埋管换热器70采集的热量或者冷量消耗到，可以判断地埋管换热器70的设计过小，这意味着地埋管换热器70无法采集足够的热量或冷量，这样的设计会影响系统的性能和使用效果。
47.通过上述测试方法，结合空调模拟设备的实际功耗和经验区间的比较，可以准确判断地埋管换热器70的设计是否合理。这样的判断可以为地埋管换热器70的设计和调整提供科学依据，以实现系统的高效运行和节能效果。
48.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
49.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
50.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
51.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种地埋管换热器的测试装置，其特征在于，包括：空调模拟设备，所述空调模拟设备包括管式换热器(10)、板式换热器(20)、压缩机(30)、四通阀(40)和膨胀阀(50)，所述压缩机(30)的出口通过第一管路与所述四通阀(40)的第一端口相连，所述四通阀(40)的第二端口通过第二管路与所述板式换热器(20)相连，所述板式换热器(20)通过第三管路与所述管式换热器(10)的一个冷媒口相连，所述膨胀阀(50)设置在所述第三管路上，所述管式换热器(10)的另一个冷媒扣通过第四管路与所述四通阀(40)的第三端口相连，所述四通阀(40)的第四端口通过第五管路与所述压缩机(30)的入口相连；两根测试管路(60)，分别与所述管式换热器(10)的两个换热口相连，至少一根所述测试管路(60)上设置有循环泵(61)；地埋管换热器(70)，分别与两根测试管路(60)相连通。2.根据权利要求1所述的地埋管换热器的测试装置，其特征在于，所述测试管路(60)上设置有快拆接头(62)，所述地埋管换热器(70)与所述快拆接头(62)相连。3.根据权利要求1所述的地埋管换热器的测试装置，其特征在于，所述测试管路(60)上设置有温度传感器和/或压力传感器。4.根据权利要求1所述的地埋管换热器的测试装置，其特征在于，两根所述测试管路(60)上均设置有开关阀(63)。5.根据权利要求1所述的地埋管换热器的测试装置，其特征在于，所述地埋管换热器的测试装置还包括补水箱(80)，所述补水箱(80)通过第六管路与一根所述测试管路(60)相连。6.根据权利要求5所述的地埋管换热器的测试装置，其特征在于，所述第六管路上设置有供水泵(81)。7.根据权利要求6所述的地埋管换热器的测试装置，其特征在于，所述第六管路上还设置有单向阀(82)。8.一种地埋管换热器的测试方法，其特征在于，所述测试方法应用权利要求1～7中任一项所述的地埋管换热器的测试装置，所述测试方法包括：检测空调模拟设备的实际功耗；将空调模拟设备的实际功耗与经验区间进行比较；如果所述实际功耗高于经验区间，则判断地埋管换热器(70)设计过大；如果所述实际功耗在经验区间内，则判断地埋管换热器(70)设计合理；如果所述实际功耗低于经验区间，则判断地埋管换热器(70)设计过小。

技术总结
本发明提供了一种地埋管换热器的测试装置及方法，该地埋管换热器的测试装置包括空调模拟设备、两根测试管路和地埋管换热器。两根测试管路分别与管式换热器的两个换热口相连，至少一根测试管路上设置有循环泵，地埋管换热器分别与两根测试管路相连通。应用本发明的技术方案，将地埋管换热器分别与两根测试管路相连通，运行循环泵和空调模拟设备，通过空调模拟设备模拟冬季的寒冷环境对热量进行消耗，或者模拟夏季的炎热环境对冷量进行消耗，从而消耗地埋管换热器采集的热量或冷量，并监测空调模拟设备的能耗，从而判断地埋管换热器的设计是否合理。是否合理。是否合理。


技术研发人员：肖丹 谢栋辉 李海东 王强 杜红兵 杨永涛 吴维萍 张迅 张蕾 王海玲 韩乃东
受保护的技术使用者：北京市华清地热开发集团有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/9