土壤熱響應(yīng)測試的主要目的是了解巖土體的基本物理性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上，掌握巖土體的換熱能力，為地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計人員結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)、負荷特點等設(shè)計系統(tǒng)優(yōu)化方案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以保障系統(tǒng)長期運行的高效與節(jié)能。

如果物性參數(shù)不準確，則設(shè)計的系統(tǒng)可能不能滿足負荷需要，也可能規(guī)模過大，從而大大增加初投資。國外學者Kavanaugh的研究結(jié)果表明，當?shù)叵聨r土的導熱系數(shù)或?qū)叵禂?shù)發(fā)生10%的偏差，則設(shè)計的地下埋管長度偏差為4.5%~5.8%

地源熱泵在安裝的時候要確定土壤的基本情況適不適合。確定地下土壤溫度，全年空氣溫度，濕度和土壤的類型及植被情況，都對地下土壤溫度有影響。可以使用下面兩個方法來確定地下土壤的溫度：

1，以經(jīng)驗或測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，得到當?shù)赝寥罍囟惹闆r。

2，用以下方程式來計算全年任一時間，任一深度的土壤溫度。

T(Hs,t)=Tm-AsEXP[-Hs(π/365a)*1/2]cos{t-t0-Hs/2(365/πa)*1/2} (5-8)

式中：T(Hs,t)——土壤深度為Hs，時間為t時的土壤溫度（攝氏度）。

Tm——土壤平均溫度（攝氏度），由于土壤溫度在一定深度以下基本恒定，因此工程中得Tm可假定等于設(shè)計點地下水溫或每年平均空氣溫度加1.1攝氏度。

As——每年土壤表面溫度波動（攝氏度），一年中每天平均值的溫度振幅，取決于地理位置，土壤類型和含水量。

a——土壤熱擴散率（平方米/d），取決于土壤的類型和含水量。

t0——相常數(shù)（d），最低土壤表面溫度的天數(shù)。

Hs——土壤深度（米）。

t——時間（d）。

對于地源熱泵水平埋管的一溝多管換熱器，土壤溫度是由各個深度的土壤溫度平均值來確定的。而對于垂直埋管換熱器，取Tl=Th=Tm。

目前土壤的導熱特性主要有三種獲得方式：利用簡化模型數(shù)值計算、利用經(jīng)驗估算、做土壤熱特性測試。單純的按照簡化模型計算往往誤差過大；經(jīng)驗的估計值在方案分析階段有一定的參考價值，但一直以來設(shè)計人員只能在某種土壤或巖石導熱系數(shù)范圍內(nèi)保守取用較低值，導致設(shè)計鉆孔的數(shù)量比實際需要的多，從而增加了項目投資成本；只有在地源熱泵規(guī)劃施工場所現(xiàn)場進行土壤熱特性測試才能夠獲得完整和準確的土壤數(shù)據(jù)。

土壤熱響應(yīng)測試裝備包括構(gòu)件：

1.試壓、保壓后的成井；

2.巖土熱物性測試儀及其配套軟件，由IGSHPA?（國際地源熱泵協(xié)會）推薦，美國原裝進口；

3.數(shù)據(jù)采集儀：土壤導熱能力測試數(shù)據(jù)采集記錄儀HOBO?FlexSmart?Logger；目前采用HOBOware Pro version2.3.1，由美國Onset Computer Corporation開發(fā)提供；

4.模擬量輸入輸出模塊；

5.進出水溫度、流量、電流、電壓傳感器；

6.電腦及其顯示設(shè)備；

7.信號、電源連接線；

8.穩(wěn)定的單相交流電源。