成果简介

浅层地表岩土热物性对地源热泵系统性能影响最大，是土壤源热泵系统设计和研究过程中最基本、最重要的参数。通过岩土热响应测试可以获得岩土热物性参数（如土壤换热系数、钻孔热阻等），这些参数直接影响这地源热泵系统的投资和运行效果。岩土热响应测试已成为当前土壤源热泵埋管换热器数量和长度设计的前期准备基础，通过测试获得的岩土热物性参数可为地热分析和设计提供有价值的数据参考。

根据国家标准《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2009）规定，岩土热响应试验应连续不间断，持续时间不宜少于48 小时。这对岩土热物性测试仪提出了严格要求。为满足此要求，需要土壤源热泵岩土热物性测试仪具有很强的鲁棒性，并且要求现场有人看管设备。岩土热物性测试过程中，土壤源热泵岩土热物性测试仪不应出现故障，否则需要重新实验。另外，在实验现场受其他施工点的影响，往往供电电压会出现不平稳的情况。这种电压波动势必会影响流体流速和加热器功率的变化，而且电磁干扰会对传感器测量值的精度产生影响。目前，一般地源热泵岩土热物性测试仪不具有远程测控和自我故障诊断功能。为保证实验安全顺利进行，需要现场人员看管地源热泵岩土热物性测试仪，但这势必增加了人力物力，提高了实验成本；而且，目前的土壤源热泵岩土热物性测试仪均没有供电保障措施来消除电压波动的影响。

成果特点

本成果利用了基于数据融合技术的自动故障诊断原理。该数据融合算法在远端计算机上实现。收集所有温度、流量、加热功率、声量等模拟输入信号和所有水流开关、供电主线路接触器触点等开关量信号，根据所有模拟输入量和开关输入量的信息，利用数据融合技术判断是否出现故障，如果出现故障则发出声光报警。如利用声音传感器测量现场和设备正常运行时的声量，以该声量为设备正常运行的基准声量。设定声量报警的上下限范围。如果检测到现场声音超过该范围，并保持一定时间仍未消失，同时，考虑现场其他模拟量和开关量数据，来判断是否出现故障。即利用数据融合技术进行故障诊断，如出现故障则及时报警，并自动切断电源，避免严重事故发生。

本成果的特点之一是可进行测量数据的实时曲线显示和记录，并可进行历史数据查询调用，自行开发热响应分析软件，对数据可实时进行自动分析处理，获得换热数据和土壤物性参数等；特点之二是热泵地埋管内水流量和加热功率可根据需要进行连续调节，以实现不同负荷工况下土壤热物性的测量，并将结果进行对比，提高测量精度；特点之三是系统具有自动数据分析功能，可根据采集到的数据在线分析计算，获得土壤热物性参数；特点之四是可自动故障诊断。

应用前景

该成果通过对地源热泵岩土热物性测试仪的无线远程监测与控制，现场无人看管且不受距离限制。实现了岩土热物性参数的自动测量、故障自动诊断、自动报警和干扰自动消除，减少了人力物力，大大降低了实验测试成本。

技术转让方式

技术转让；技术服务。