基于地源熱泵的便攜式巖土熱物性測(cè)試儀的研制與應(yīng)用
程序存儲(chǔ)器27C128和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器AT24C64用于存放部分工作程序和測(cè)試數(shù)據(jù)。而AT24C64存儲(chǔ)的測(cè)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(jī)傳輸測(cè)試數(shù)據(jù)。
AT89C52是具有內(nèi)部程亭存儲(chǔ)器的CPU,它控制整個(gè)系統(tǒng)的工作,內(nèi)部的程序存儲(chǔ)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(biāo)志區(qū)、打印及顯示緩沖區(qū)。
開(kāi)關(guān)量的輔出通過(guò)繼電器控制加熱器的電源,當(dāng)某種原因?qū)е录訜釡囟冗^(guò)高時(shí)則斷開(kāi)加熱器電源,達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。打印機(jī)用于保存永久數(shù)據(jù)。
1.2主機(jī)軟件
該系統(tǒng)軟件采用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言混合編程,采用功能模塊和子程序結(jié)構(gòu)。軟件的主要程序由數(shù)據(jù)采集、鍵盤(pán)、顯示、時(shí)鐘、通訊、打印等組成。
2 測(cè)試結(jié)果
為了計(jì)算周圍巖土的熱物性參數(shù),可采用參數(shù)估計(jì)結(jié)合非穩(wěn)態(tài)傳熱模型的方法。將通過(guò)傳熱模型得到的結(jié)果與實(shí)際測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,使得方差和f=Σ(Tcal,i -Texp,i)2取得最小值時(shí)。調(diào)整后的熱物性參數(shù)數(shù)值即是所求的結(jié)果。其中,Tcal,i為第I時(shí)刻由模型計(jì)算出的導(dǎo)管中流體的平均溫度;Texp,i為第i時(shí)刻實(shí)際測(cè)量的導(dǎo)管中流體的平均溫度;N為實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的組數(shù)。
以下是利用巖土熱物性測(cè)試儀及開(kāi)發(fā)的軟件對(duì)山東建筑工程學(xué)院學(xué)術(shù)報(bào)告廳地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)工程現(xiàn)場(chǎng)的地下巖土熱物性參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試結(jié)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(dǎo)熱系數(shù)0.33W/m℃,鉆孔回填材料導(dǎo)熱系數(shù)1.5W/m℃,加熱功率48W/m。
測(cè)試時(shí)間對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響如圖3所示。由圖3可以看出,測(cè)試時(shí)間不同,計(jì)算出的鉆孔周圍地下巖土的平均導(dǎo)熱系數(shù)也不同。當(dāng)測(cè)試時(shí)間達(dá)到約50小時(shí)后,測(cè)出的導(dǎo)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(cè)試時(shí)間可以選取60小時(shí)左右,這樣既可以保證獲得正確的導(dǎo)熱系數(shù),又可以避免測(cè)試時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。
維持其它條件不變,只改變導(dǎo)管上升管與下降管之間的間距,其對(duì)巖土導(dǎo)熱系數(shù)的影響見(jiàn)圖4。當(dāng)管間距變化約為0.0lm時(shí).計(jì)算出的導(dǎo)熱系數(shù)變化約為4~8%。由圖中可以看出,間距越大,計(jì)算出的導(dǎo)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(dǎo)熱熱阻大。即導(dǎo)熱系數(shù)小。因此如何確定管于間距是設(shè)計(jì)地源熱泵系統(tǒng)中值得認(rèn)真探討的問(wèn)題。
3 應(yīng)用前景
多年來(lái)我國(guó)在熱泵技術(shù)的應(yīng)用方面一直處于理論探討階段,對(duì)地源熱泵更缺乏系統(tǒng)的研究。在供熱空調(diào)中應(yīng)用熱泵技術(shù)的主要制約因素曾經(jīng)是電力供應(yīng)不足和人民群眾消費(fèi)水平較低,熱泵空調(diào)系統(tǒng)的市場(chǎng)需求尚未形成。改革開(kāi)放以來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,以上兩個(gè)制約因素已不復(fù)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(shù)上的優(yōu)勢(shì)和節(jié)能的優(yōu)點(diǎn),將成為供熱和空調(diào)系統(tǒng)的最佳選擇方案。研究開(kāi)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(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
評(píng)論