[01559712]一种地源热泵运行中土体热湿迁移效应试验系统及方法

地源热泵（Ground-Source Heat Pump,简称GSHP）技术通过地埋管内的液体（通常是水）循环与地表浅层岩土体进行热量交换,使不能直接利用的岩土低品位热能转换为可利用的高品位热能,是目前开采浅层地能中应用最为广泛的技术之一。其工作原理为：地表10m深度以下的岩土层温度不受外界气候的影响,能全年基本保持稳定;利用岩土层的这一特性,冬季将其作为热泵的热源,将土壤中的热量提取出来,利用能量转换对室内供热,同时将热泵系统排放的冷量储存于地下以供夏季使用;相反,在夏季则将其作为热泵的冷源,吸收室内的热量释放到土壤中,达到制冷效果,同时为冬季储存热量。在这一过程中,热交换对岩土介质产生复杂的影响,土体的温度场发生变化引起水分发生迁移,改变土体含水量,而含水量的变化又引起土的比热容、热导率及热扩散率发生变化,从而影响热量的传输过程。同时,在地源热泵运行中,除了热交换的影响,地下水渗流、降雨、蒸发等环境因素也会显著影响土壤的热湿迁移过程,从而最终影响到地源热泵系统的运行特性。目前,现有的研究成果都集中于地埋管周围土壤温度的变化,对其湿度场变化规律的研究未见报道,更未考虑到地下水渗流、降雨、蒸发等环境因素对土壤热湿迁移效应的影响。实际上,地源热泵运行中地埋管换热器与岩土层的热交换是一个复杂的热湿耦合传热传质过程,为了更直观地了解地源热泵运行中土体的热湿迁移特性及其对系统运行性能的影响,有必要设计一种地源热泵运行中土体热湿迁移效应试验系统及方法,以便揭示土壤温度场、湿度场在地源热泵运行过程中的特征变化规律。 本发明公开了一种地源热泵运行中土体热湿迁移效应试验系统及方法,包括地源热泵试验系统、运行监控与数据采集系统两个部分：地源热泵试验系统由地埋管换热系统、热泵机组、末端空调系统和辅助系统组成;运行监控与数据采集系统包括地源热泵运行状况监控、土体温度采集、土体湿度采集、气象数据采集和地下水监测五个子系统;本发明还提供了一种地源热泵运行中土体热湿迁移效应试验方法。本发明能及时精确地获得系统各部分的压力和管内水流量数据,确保整个试验系统正常运行;并且能够精确计算出地源热泵运行的各状态参数,可对整个地源热泵系统进行能耗评价;并能够全方位地揭示地源热泵运行中土体热湿迁移效应及其对系统运行性能的影响。