Приложение А (рекомендуемое). Методические рекомендации по тепловым испытаниям грунтовых теплообменников

Приложение А
(рекомендуемое)

Методические рекомендации
по тепловым испытаниям грунтовых теплообменников

А.1 Целью проведения испытаний является определение фактической теплопроводности грунта с учетом влияния конструкции используемого грунтового теплообменника.

А.2 Для проведения работ должна быть использована специальная установка для испытания грунтовых теплообменников (далее - установка), подающая постоянную тепловую (холодильную) мощность теплоносителю, обеспечивающая его циркуляцию, а также выполняющая необходимые измерения, регистрацию и накопление результатов измерений в течение всего периода испытаний. Пример схемы такой установки приведен на рисунке А.1.

1 - автоматический воздухоотводчик; 2 - нагреватель/охладитель с регулируемой мощностью; 3 - датчик температуры; 4 - шаровой запорный кран; 5 - расходомер; 6 - предохранительный клапан; 7 - расширительный бак; 8 - грязевик; 9 - гидравлический насос; 10 - датчик температуры

Рисунок А.1 - Пример схемы установки для проведения тепловых испытаний грунтовых теплообменников

А.3 Установка должна обеспечивать возможность регулирования подводимой к теплоносителю тепловой (холодильной) мощности.

А.4 Установка должна обеспечивать возможность изменения расхода циркулирующего теплоносителя.

А.5 Стандартное отклонение значения подаваемой тепловой (холодильной) мощности должно находиться в пределах 1,5 % от среднего значения. Пиковые отклонения не должны превышать 10 %.

А.6 Установка должна обеспечивать измерение расхода теплоносителя с точностью  2 % и измерение его температур на входе и на выходе из грунтового теплообменника с точностью  0,1 °С.

А.7 Замеры температуры наружного воздуха выполняют термометром с точностью  0,1 °С на протяжении всего периода испытаний.

А.8 Работы выполняют на полностью смонтированном грунтовом теплообменнике.

А.9 Необходимо оформить рабочий журнал, в котором следует отмечать все действия и результаты с указанием времени события. Ведут фотофиксирование выполнения работ.

А.10 Активную длину грунтового теплообменника определяют по данным рабочего журнала по устройству грунтового теплообменника.

Для вертикальных грунтовых теплообменников допускается проводить контрольные измерения путем опускания груза, привязанного на нить, внутрь трубы теплообменника и измерения длины нити, оказавшейся ниже уровня земли.

Высоту груза и оконечника в активную длину теплообменника не включают.

А.11 Установку для проведения теста соединяют с грунтовым теплообменником в единый циркуляционный контур.

А.12 Участок трубопроводов от уровня земли до установки покрывают теплоизоляционным материалом, при этом подающий и обратный трубопроводы должны быть теплоизолированы друг от друга.

А.13 Подключают установку к источнику электроснабжения.

А.14 Для определения фактической концентрации раствора теплоносителя выполняют замер плотности. Данные по теплоносителю (тип, заявленная концентрация, измеренная плотность, фактическая температура) и температуру наружного воздуха заносят в рабочий журнал. Применяемый теплоноситель должен иметь минимальную рабочую температуру не менее чем на 5 °С ниже, чем минимальная из ожидаемых температур теплоносителя.

А.15 Выполняют заправку циркуляционного контура теплоносителем.

А.16 Включают циркуляционный насос и выполняют удаление воздуха из циркуляционного контура.

А.17 После удаления воздуха оставляют насос в работе на период не менее 30 мин, после чего проверяют состояние фильтра-грязевика. При наличии загрязнений фильтр-грязевик очищают, при необходимости повторяют процедуру. Записывают величину расхода теплоносителя в рабочий журнал.

А.18 Проверяют работоспособность установки: электронагревателя, охладителя, системы измерения и управления.

А.19 Выполняют настройку расхода циркулирующего теплоносителя и подаваемой тепловой (холодильной) мощности таким образом, чтобы разница температур на входе и на выходе из грунтового теплообменника находилась в пределах от 4 °С до 5 °С (с учетом характеристик грунтового теплообменника, полученных при предварительном моделировании режимов его работы).

А.20 Делают отметки в рабочем журнале о выбранной скорости насоса, положении регулирующих устройств и достигнутом значении расхода.

А.21 Оставляют установку в выключенном состоянии не менее чем на 48 ч для достижения теплового равновесия в грунте.

А.22 По истечении двух дней приступают к испытаниям. Предварительно проверяют установленную скорость насоса и положения регулирующих устройств по записям в журнале, сделанным на этапе настройки расхода теплоносителя.

А.23 Включают установку и начинают регистрацию данных с частотой измерения не реже чем одно измерение за 5 мин.

А.24 Выдерживают режим в течение 72 ч. В процессе испытаний следует выполнять регистрацию следующих параметров:

- температуры теплоносителя на входе и на выходе из грунтового теплообменника;

- температуры наружного воздуха;

- расхода теплоносителя;

- потребления энергии нагревателем (охладителем).

А.25 Температура подаваемого теплоносителя не должна превышать 35 °С.

А.26 По истечении 72-часового периода снимают данные и анализируют. Если данные удовлетворительные (нет потерь в массиве данных, режим выдержан, перерывов в подаче мощности не отмечено и т.п.), испытания считаются законченными.

В случае неудовлетворительных данных для проведения дальнейших расчетов испытания повторяют полностью либо на другом грунтовом теплообменнике, либо, если решено проводить их на том же теплообменнике, не ранее, чем по прошествии трех суток, чтобы снова было достигнуто тепловое равновесие в грунте. Перед проведением повторных испытаний должны быть определены и, по возможности, устранены факторы, приведшие к срыву эксперимента.

А.27 По данным, полученным в процессе проведения испытаний, строят графики температуры в подающем и в обратном трубопроводах. Пример графика приведен на рисунке А.2.

А.28 Выполняют логарифмическую аппроксимацию графиков температуры в подающем и в обратном трубопроводах уравнениями вида

,

(А.1)

где у - температура теплоносителя, К;

k - коэффициент, характеризующий интенсивность повышения температуры теплоносителя, К;

х - время, мин;

n - поправочный коэффициент, К.

Для получения уравнений аппроксимирующих кривых рекомендуется использовать соответствующее программное обеспечение.

Пример аппроксимации представлен на рисунке А.3.

Рисунок А.2 - Графики температуры в подающем и в обратном трубопроводах, а также температуры атмосферного воздуха

Рисунок А.3 - Логарифмическая аппроксимация графиков температуры в подающем и в обратном трубопроводах

А.29 Фактическая теплопроводность грунта с учетом влияния конструкции используемого грунтового теплообменника , Вт/(), вычисляют по формуле

,

(А.2)

где Q - среднее значение подводимой к теплоносителю тепловой (холодильной) мощности, Вт;

Н - активная длина грунтового теплообменника, м;

.

А.30 Провести вычисления фактической теплопроводности грунта с учетом влияния конструкции используемого грунтового теплообменника по формуле (А.2) отдельно для подающего и отдельно для обратного трубопровода.

Фактическая теплопроводность грунта с учетом влияния конструкции используемого грунтового теплообменника будет равна среднеарифметическому значению данных, полученных для подающего и обратного трубопроводов.