技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)保能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種土體性能檢測裝置及方法，具體涉及一種實(shí)時(shí)監(jiān)測地源熱泵周圍土體性能的裝置及方法。

背景技術(shù)

在能源短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，地源熱泵作為一種高效、無污染的新型能源利用技術(shù)得到了大力推廣。然而，目前地源熱泵存在壽命周期短，制冷或者制熱效果不佳的問題，無法完全發(fā)揮其功效。

目前的研究都將地源熱泵運(yùn)行性能下降歸結(jié)于土壤熱不平衡問題，土壤熱不平衡問題主要反映在土壤原始溫度的變化，因此除了現(xiàn)有許多對(duì)地源熱泵埋管內(nèi)介質(zhì)溫度的監(jiān)測外，有必要對(duì)地源熱泵周圍土體溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

另有有限的定性研究發(fā)現(xiàn)土壤傳熱性能與土壤含水率有關(guān)，隨著含水率的增高，土體換熱性能越好，因此有必要對(duì)地源熱泵周圍土體含水率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

土體中存在了大量的微生物，當(dāng)?shù)卦礋岜眠\(yùn)行時(shí)，將會(huì)使地源熱泵周圍土體溫度驟降或驟升，導(dǎo)致微生物大量死亡，不僅影響土體的物理力學(xué)性能，而且會(huì)大大降低地源熱泵的熱交換效率。很多學(xué)者都將地源熱泵失效歸結(jié)于土壤熱力不均衡，而沒有考慮到土壤溫度變化對(duì)微生物造成的危害。

綜上所述，目前尚未發(fā)明一種對(duì)地源熱泵周圍土體實(shí)時(shí)監(jiān)測的裝置(對(duì)地源熱泵周圍土體物理性能及生物活性進(jìn)行有效監(jiān)測)。

發(fā)明內(nèi)容

為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種監(jiān)測地源熱泵周圍土體性能及生物活性裝置及方法。

本發(fā)明的裝置所采用的技術(shù)方案是：一種監(jiān)測地源熱泵周圍土體性能及生物活性裝置，其特征在于：包括電纜導(dǎo)線、外套筒；所述外套筒內(nèi)設(shè)置有土體含水量監(jiān)測模塊、土體溫度監(jiān)測模塊和土體生物活性檢測模塊，所述土體含水量監(jiān)測模塊、土體溫度監(jiān)測模塊和土體生物活性檢測模塊均通過所述電纜導(dǎo)線與外界控制系統(tǒng)連接。

本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是：一種監(jiān)測地源熱泵周圍土體性能及生物活性方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：通過土體含水量監(jiān)測模塊采集土體含水量；

步驟2：通過土體溫度監(jiān)測模塊采集土體溫度；

步驟3：通過土體生物活性檢測模塊采集土體生物活性。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1、對(duì)于溫度監(jiān)測模塊，與其他傳統(tǒng)地源熱泵溫度監(jiān)測對(duì)象不同，監(jiān)測對(duì)象為地源熱泵周圍土體溫度，能夠通過長期的實(shí)時(shí)監(jiān)測準(zhǔn)確描述出地源熱泵的長期運(yùn)行對(duì)熱泵周圍土體溫度的影響。由于采用在低溫表現(xiàn)良好的金屬熱電阻溫度傳感器，溫度監(jiān)測的誤差能夠得到有效的控制。

2、對(duì)于土體微生物活性檢測模塊，通過熒光顯微鏡成像能夠?qū)崟r(shí)成像監(jiān)測，不需要經(jīng)過現(xiàn)場土體擾動(dòng)采樣，通過長期實(shí)時(shí)監(jiān)測土體微生物活性能間接反映出土體板結(jié)情況，結(jié)合地源熱泵的運(yùn)行效率能得出地源熱泵的運(yùn)行對(duì)土體微生物活性的影響。

3、對(duì)于土體含水量監(jiān)測模塊，由于采用非接觸紅外水分監(jiān)測手段，在保證監(jiān)測精度的同時(shí)減少了對(duì)土體的擾動(dòng)影響，在長期的實(shí)時(shí)監(jiān)測下能在以往實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上得出地源熱泵的長期運(yùn)行對(duì)引起土體含水率的影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的裝置在地源熱泵運(yùn)行設(shè)備中布置圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例裝置剖視圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例裝置俯視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例裝置仰視圖；

圖中，1為電纜導(dǎo)線、2為外套筒、3為溫度傳感器、4為攝像部件、5為照明部件、6為第一控制開關(guān)、7為聚光鏡、8為第二控制開關(guān)、9為紅外探測器、10為紅外鏡頭、11為紅外線燈、12為第一腔體、13為第二腔體。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，監(jiān)測裝置沿地源熱泵U型地下埋管換熱器布置，裝置分為地上數(shù)據(jù)采集的計(jì)算機(jī)和地下監(jiān)測裝置，二者利用埋設(shè)與地下的電纜導(dǎo)線1相連。

如圖2、圖3、圖4所示，地下監(jiān)測裝置分為兩個(gè)腔，共三個(gè)監(jiān)測模塊，分別為土體含水量監(jiān)測模塊、土體溫度監(jiān)測模塊和土體生物活性檢測模塊，土體溫度監(jiān)測模塊和土體生物活性檢測模塊置于第一腔體12內(nèi)，土體含水量監(jiān)測模塊置于第二腔體13內(nèi)。

含有溫度檢測模塊和土體生物活性檢測模塊的第一腔體12以及含有土體含水率監(jiān)測模塊的第二腔體13采用并聯(lián)連接。