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用于地源热泵系统现场热响应测试的土壤热物性实验研究
摘要
随着社会的发展和人们对环保意识的不断提高，绿色、可持续的能源已经成为人们关注的焦点。地源热泵作为一种新型、高效、清洁的能源利用技术，逐渐地得到社会的认知和关注。本文主要研究了地源热泵系统中土壤的热物性实验，包括导热系数、热容和热传导率等方面的测试。通过实验数据的分析，可以更加深入地了解土壤的热物性质，为地源热泵系统的设计、运行和维护提供参考指导。
关键词：地源热泵；土壤热物性；导热系数；热容；热传导率。
Abstract
Withthedevelopmentofsocietyandpeople'sincreasingawarenessofenvironmentalprotection,greenandsustainableenergyhasbecomeafocusofattention.Groundsourceheatpump,asanew,efficientandcleanenergyutilizationtechnology,hasgraduallybeenrecognizedandpaidattentiontobythesociety.Thispapermainlystudiesthethermalcharacteristicsofsoilinthegroundsourceheatpumpsystem,includingthemeasurementofthermalconductivity,heatcapacityandthermaldiffusivity.Throughtheanalysisofexperimentaldata,thethermalpropertiesofsoilcanbemoredeeplyunderstood,providingreferenceforthedesign,operationandmaintenanceofthegroundsourceheatpumpsystem.
Keywords:groundsourceheatpump;soilthermalproperties;thermalconductivity;heatcapacity;thermaldiffusivity.
1.介绍
地源热泵系统由于其高效、稳定和环保的特点，近年来在国内和国际上得到了广泛应用。地源热泵系统通过在土壤中埋设换热器和循环水管，利用热泵技术将地下热量转移到室内或室外，达到供暖、制冷等目的。在地源热泵系统中，土壤是一个重要的热源或热汇。因此，研究土壤的热物性质对于地源热泵系统的设计、运行和维护至关重要。
本文主要通过实验研究，测试土壤的导热系数、热容和热传导率等热物性质，以及分析实验数据，得出土壤的热物性特性和规律。
2.实验方法
2.1实验设备
该实验使用的仪器设备为地源热泵系统。
2.2实验步骤
（1）导热系数实验
将土样制成直径10cm、高度5cm的圆柱体，在其两端分别安装热电偶，然后将圆柱体嵌入恒温水槽中，设置两端温度差为1℃。待温度稳定后，测量两端的温度和时间，再计算导热系数。
（2）热传导率实验
采用热板法测定土壤的热传导率，将土样制成直径10cm、高度5cm的圆柱体，上下面各嵌入一块发热电阻热板，观察其受热面温升量与发热片功率和温度差的变化规律，并测量土样在不同温度下的热传导率。
（3）热容实验
采用比热槽法测定土壤的热容，将土样制成直径10cm、高度5cm的圆柱体，加入比热槽中，测量槽中的温度和时间之间的关系，以及不同温度下的比热容变化情况。
3.实验结果
通过三个方面的实验数据统计和分析，得出以下结论：
（1）土壤的导热系数在不同温度下有较大的差异，随着温度的升高有上升趋势，但在一定范围内趋于稳定。
（2）土壤的热传导率与导热系数相似，但是受土壤类型、含水率等因素的影响较大。
（3）在相同温度范围内，不同类型的土壤比热容值也有较大的差异，一般来说低温下比热容值较小，高温下比热容值较大。
4.结论
通过实验研究，可以更加深入地了解土壤的热物性质和规律，为地源热泵系统的设计、运行和维护提供参考指导。在实践中，需要根据具体的地质环境和气候条件，合理地选择土壤类型和设置地源热泵系统的换热器，以提高系统的效率和稳定性。