基于地源熱泵的便攜式巖土熱物性測試儀的研制與應用
程序存儲器27C128和數(shù)據(jù)存儲器AT24C64用于存放部分工作程序和測試數(shù)據(jù)。而AT24C64存儲的測試數(shù)據(jù)在系統(tǒng)停電后不丟失。
MAX232作為串行通訊的專用芯片,用作向上位機傳輸測試數(shù)據(jù)。
AT89C52是具有內(nèi)部程亭存儲器的CPU,它控制整個系統(tǒng)的工作,內(nèi)部的程序存儲器存放主要的工作程序和參數(shù),而內(nèi)部RAM作為系統(tǒng)的寄存器區(qū)、標志區(qū)、打印及顯示緩沖區(qū)。
開關量的輔出通過繼電器控制加熱器的電源,當某種原因導致加熱溫度過高時則斷開加熱器電源,達到保護設備的目的。打印機用于保存永久數(shù)據(jù)。
1.2主機軟件
該系統(tǒng)軟件采用匯編語言和C語言混合編程,采用功能模塊和子程序結構。軟件的主要程序由數(shù)據(jù)采集、鍵盤、顯示、時鐘、通訊、打印等組成。
2 測試結果
為了計算周圍巖土的熱物性參數(shù),可采用參數(shù)估計結合非穩(wěn)態(tài)傳熱模型的方法。將通過傳熱模型得到的結果與實際測量的結果進行對比,使得方差和f=Σ(Tcal,i -Texp,i)2取得最小值時。調(diào)整后的熱物性參數(shù)數(shù)值即是所求的結果。其中,Tcal,i為第I時刻由模型計算出的導管中流體的平均溫度;Texp,i為第i時刻實際測量的導管中流體的平均溫度;N為實驗測量數(shù)據(jù)的組數(shù)。
以下是利用巖土熱物性測試儀及開發(fā)的軟件對山東建筑工程學院學術報告廳地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)工程現(xiàn)場的地下巖土熱物性參數(shù)進行測試的測試結果;
鉆孔孔徑115mm,深度60m,埋管內(nèi)徑25mm、外徑32mm,管間距70mm,地下巖土初始溫度14.5℃管壁導熱系數(shù)0.33W/m℃,鉆孔回填材料導熱系數(shù)1.5W/m℃,加熱功率48W/m。
測試時間對測試結果的影響如圖3所示。由圖3可以看出,測試時間不同,計算出的鉆孔周圍地下巖土的平均導熱系數(shù)也不同。當測試時間達到約50小時后,測出的導熱系數(shù)趨于穩(wěn)定,維持在1.530~1.538 W/m℃的范圍之間。通常測試時間可以選取60小時左右,這樣既可以保證獲得正確的導熱系數(shù),又可以避免測試時間過長。
維持其它條件不變,只改變導管上升管與下降管之間的間距,其對巖土導熱系數(shù)的影響見圖4。當管間距變化約為0.0lm時.計算出的導熱系數(shù)變化約為4~8%。由圖中可以看出,間距越大,計算出的導熱系數(shù)越小:這是由于間距越大,鉆孔內(nèi)的熱阻越小,在總熱阻不變的情況下.周圍巖土的導熱熱阻大。即導熱系數(shù)小。因此如何確定管于間距是設計地源熱泵系統(tǒng)中值得認真探討的問題。
3 應用前景
多年來我國在熱泵技術的應用方面一直處于理論探討階段,對地源熱泵更缺乏系統(tǒng)的研究。在供熱空調(diào)中應用熱泵技術的主要制約因素曾經(jīng)是電力供應不足和人民群眾消費水平較低,熱泵空調(diào)系統(tǒng)的市場需求尚未形成。改革開放以來,隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高,以上兩個制約因素已不復存在,空調(diào)和供熱已成為普通百姓的需求,而地源熱泵由于其具有技術上的優(yōu)勢和節(jié)能的優(yōu)點,將成為供熱和空調(diào)系統(tǒng)的最佳選擇方案。研究開發(fā)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)并使之產(chǎn)業(yè)化,有可能成為我國經(jīng)濟發(fā)展的一個新的增長點。
評論