热导率用这种方法得到的值将最密切相关的一个地源热泵系统的传热性能,因为它测试土壤的体积最大,也考虑到了其他地特性,诸如地下水流和大规模土壤分层。然而,可以有误差的方法的其他来源。例如,误差的显著源可能是由其中的TRT数据进行分析28的方法。的实验室方法进行比较以从TRT的结果。
2背景有几种实验室测量导热系数的方法被认为是适合使用的土壤测量的。在这项研究中,探针和热电池方法的选择取决于一个相比实地TRT简单的仪器。21探针所用的探针是由Hukseflux20生产的TP02探针。探针长150毫米,直径15毫米,并包含一个长100毫米,热电偶位于加热器中的测量温度的加热丝(如图1所示)。
f图1探针的图解取自Hukseflux20采用探针法的热导率的测量是基于一个理论上无限长,无限细的线热源10。如果一个恒定的电源适用于热源,加热时间t,温度上升T,从热源的径向距离r:
r2TEi44tq
1
其中q是每单位长度加热器的功率,λ是导热系数,α是热扩散率,Ei是指数积分1。
Eix
euduux
2
关闭电源后(开始恢复阶段),温度差由下式给出:
r2qr2TEiEi4tt44theat
3
其中theat是断电的时间。公式1和3不能解出λ和α。指数积分(公式2)可以表示为一个扩展,并且在扩展中1使用近似表达式1和2:
fx
Eixl
x
1
4
Eixl
x
1和3得到4:
5
当t很大,x很小时这种近似是有效的。γ是欧拉常数。把公式5代入公式
T
T
q4
q4
l
t
r2ql
44
67
l
tB
0ttheat
ttheat
T
tl
4ttheatq
8
其中B是一个和公式6的最后一个表达式组合起来的常数。图形绘制在温度变化l
t和l
tttheat,用于加热和恢复阶段,分别。在初始阶段,克服了探针的接触电阻和热容量。此后,图成为线性梯度可用于计算导热系数。它以线性发生的时间取决于探头和土壤之间的接触,有一个很好的接触给一个较短的初始阶段。22热电池热电池是基于克拉克等人的设计11,地源热泵协会GSHPA18推荐的实验室土壤导热系数测试方法。装置如图2所示。一个U100(原状,直径100毫米)样品的热导率通过产生一个定向热流沿试件轴r