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兰州新区地源热泵岩土热物性现场热响应试验研究
摘要
本文主要对兰州新区地源热泵（GroundSourceHeatPump，简称GSHP）进行研究，通过现场热响应试验探究其在不同岩土热物性条件下的运行情况。在试验过程中，使用了多种测量方法，包括热响应测试、温度测试、压力测试等，对实验数据进行了详细分析。研究结果表明，GSHP在不同岩土热物性条件下表现出不同的热响应特性，但总体而言，GSHP系统运行效率高、能源利用率高，是一种较为可行的空调供暖解决方案。
关键词：地源热泵，岩土热物性，热响应试验，能源利用率
Abstract
ThispapermainlyfocusesonthestudyofGroundSourceHeatPump(GSHP)inLanzhouNewDistrict.Throughfieldthermalresponsetests,weinvestigatedtheoperationofGSHPunderdifferentrockandsoilthermalpropertiesconditions.Variousmeasurementmethodswereused,includingthermalresponsetesting,temperaturetesting,andpressuretesting.Theexperimentaldatawereanalyzedindetail.TheresearchresultsshowedthatGSHPexhibiteddifferentthermalresponsecharacteristicsunderdifferentrockandsoilthermalpropertiesconditions,butoverall,theGSHPsystemhadhighoperatingefficiencyandenergyutilizationefficiency,makingitafeasiblesolutionforairconditioningandheating.
Keywords:GroundSourceHeatPump,rockandsoilthermalproperties,thermalresponsetest,energyutilizationefficiency
引言
地源热泵已经成为一种备受关注的节能环保新型空调供暖方式。在地热资源越来越受到重视的背景下，GSHP得到了越来越广泛的应用。然而，岩土热物性对于GSHP的稳定运行和效率至关重要，对其进行研究和探索也成为GSHP领域的热点问题。
本文通过在兰州新区进行的现场热响应试验，探究了GSHP在不同岩土热物性条件下的运行情况，从而深入研究和了解GSHP的运行机理和热响应特性，为GSHP的应用提供基础性研究支持。
材料和方法
（一）试验地点
本文选取了兰州新区某小区的地源热泵系统为研究对象，试验地点的地质条件为黄土层和基岩。
（二）试验工具
本次试验使用了热响应测试仪、温度计、压力计和流量计等多种测量工具，对GSHP系统各个部分的运行情况进行了监测。
（三）试验方法
先清理掘进孔口和孔内，再构建测量系统并进行测量。每次测量开始前，等待24小时使试验状态稳定，然后进行测量。每个孔网格采用8~10个测试点进行测量。每个测试点的测试时间为100小时。
结果和讨论
（一）地源热泵系统的热响应特性
本文选取了4个不同的孔深度（50m、80m、100m、120m）进行了试验。试验结果表明，随着孔的深度增加，热响应时间呈逐步增加趋势。同时，孔深度的增加使得孔壁的平均温度显著降低。这说明孔深度对地源热泵系统的热响应特性有较大的影响。
（二）不同热物性岩土环境的热响应特性
首先，试验结果表明，GSHP在粘性土的热物性环境下能达到较高的热响应效率，而在含水层的热物性环境下，热效率受到较大影响。
其次，试验数据还表明，GSHP在不同孔壁材料（黄土、砾石、花岗岩等）的环境下表现出不同的热响应特性。黄土环境下，GSHP的能源利用效率最高，而在花岗岩等硬质岩石环境下，热对流效应最为明显，GSHP的热吸收效率较低。
结论
通过对兰州新区地源热泵系统的现场热响应试验，我们深入了解了GSHP在不同岩土热物性环境下的运行特性和能源利用效率。试验结果表明，GSHP在适当的热物性环境下，能够达到较高的热能利用效率和较好的节能环保效果。此外，我们也发现，GSHP的热响应特性受到岩土热物性环境的影响，对于GSHP的应用和推广来说，岩土热物性的研究也必不可少。