以下是針對‌手持式豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統‌的完整(zheng)設(she)計方案(an)，涵蓋硬件配(pei)置(zhi)、測量原理(li)、數據(ju)處理(li)及典型應用場景：

為(wei)方(fang)便(bian)研究(jiu)(jiu)土壤、水質(zhi)等環境對(dui)空(kong)調換熱(re)(re)(re)井(jing)能(neng)(neng)效等方(fang)面的(de)(de)可靠研究(jiu)(jiu)或溫(wen)度(du)(du)(du)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)，目前(qian)地(di)(di)源熱(re)(re)(re)泵地(di)(di)埋(mai)管測(ce)(ce)(ce)溫(wen)電纜對(dui)于地(di)(di)埋(mai)換熱(re)(re)(re)井(jing)，有(you)口徑(jing)小，深度(du)(du)(du)較深等特點(dian)的(de)(de)測(ce)(ce)(ce)溫(wen)方(fang)式,如果(guo)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)地(di)(di)下(xia)120米的(de)(de)地(di)(di)源熱(re)(re)(re)泵井(jing)，要(yao)放12路線(xian)PT100傳感器。12根測(ce)(ce)(ce)溫(wen)線(xian)纜若(ruo)平均放置，即(ji)10米放一個探頭，則所需(xu)線(xian)材要(yao)1500米，在井(jing)上(shang)(shang)需(xu)配置一個至(zhi)少(shao)12通道的(de)(de)巡(xun)檢儀(yi)，若(ruo)需(xu)接入電腦進(jin)(jin)行溫(wen)度(du)(du)(du)實時記錄，該巡(xun)檢儀(yi)要(yao)有(you)RS232或RS485功能(neng)(neng),根據以(yi)上(shang)(shang)成(cheng)本估計(ji)，這口井(jing)進(jin)(jin)行地(di)(di)熱(re)(re)(re)測(ce)(ce)(ce)溫(wen)至(zhi)少(shao)成(cheng)本在8000元，雖(sui)然選擇高精度(du)(du)(du)的(de)(de)PT100可提(ti)高系統(tong)的(de)(de)測(ce)(ce)(ce)溫(wen)精度(du)(du)(du)，但對(dui)模擬量(liang)(liang)數(shu)據采集，提(ti)供精度(du)(du)(du)的(de)(de)有(you)效辦法是提(ti)供儀(yi)器的(de)(de)AD轉(zhuan)換器的(de)(de)位數(shu)，即(ji)提(ti)供巡(xun)檢儀(yi)的(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)精度(du)(du)(du)，若(ruo)能(neng)(neng)夠在長距離測(ce)(ce)(ce)溫(wen)的(de)(de)條(tiao)件下(xia)進(jin)(jin)行多(duo)點(dian)測(ce)(ce)(ce)溫(wen)，能(neng)(neng)夠做到0.5度(du)(du)(du)的(de)(de)精度(du)(du)(du)，則是非常不(bu)容易。

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‌一、系統概述‌

為(wei)方便用戶現場(chang)溫(wen)度(du)采集(ji)、記(ji)(ji)錄(lu)，我們推出手(shou)持(chi)式豎直地埋管(guan)地源熱(re)泵溫(wen)度(du)系統(tong)：內(nei)置(zhi)電池的(de)(de)(de)便攜記(ji)(ji)錄(lu)儀配感溫(wen)電纜(lan)配套(tao)使用。現場(chang)使用無需其它(ta)任何電源，可(ke)以(yi)記(ji)(ji)錄(lu)10天以(yi)上溫(wen)度(du)數據(ju)。 便攜式豎直地埋管(guan)地源熱(re)泵溫(wen)度(du)測(ce)(ce)量系統(tong)，主要是一套(tao)先進的(de)(de)(de)基于(yu)單片機、鋰電池和數字傳感器技術的(de)(de)(de)實時監測(ce)(ce)及分析(xi)系統(tong)。它(ta)能有對地源熱(re)泵換(huan)熱(re)井(jing)進行實時溫(wen)度(du)監測(ce)(ce)并(bing)保存數據(ju)，為(wei)優化地源熱(re)泵設計、探討地源熱(re)泵的(de)(de)(de)可(ke)持(chi)續(xu)運行具(ju)有參考價值(zhi)。本方案可(ke)以(yi)用于(yu)無電源供電、惡劣(lie)的(de)(de)(de)現場(chang)測(ce)(ce)溫(wen)應(ying)用場(chang)合。

如：

1. 地(di)埋管回填材料(liao)與地(di)源熱泵地(di)下溫度(du)場(chang)的(de)測試分析 

2. U型垂(chui)直埋(mai)管(guan)換熱器管(guan)群(qun)間熱干擾的(de)研究 

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研(yan)究 

4. 地(di)源熱(re)泵地(di)埋管的傳熱(re)性能(neng)實驗研究(jiu) 

5. 地源熱(re)泵(beng)地埋管換熱(re)器傳熱(re)研究 

6. 埋(mai)地換熱器含(han)水層(ceng)內傳熱的數(shu)值(zhi)(zhi)模擬與實驗研(yan)究，埋(mai)地換熱器含(han)水層(ceng)內傳熱的數(shu)值(zhi)(zhi)模擬與實驗研(yan)究。

    豎(shu)直地(di)埋管地(di)源(yuan)(yuan)熱泵溫度測(ce)量系(xi)統，主(zhu)要是一套(tao)先(xian)進(jin)的(de)(de)基于現場(chang)總線和(he)數字傳感器技術(shu)的(de)(de)在線監(jian)測(ce)及分析(xi)系(xi)統。它能有對地(di)源(yuan)(yuan)熱泵換(huan)熱井進(jin)行實時溫度監(jian)測(ce)并保存數據，為(wei)優化地(di)源(yuan)(yuan)熱泵設計(ji)、探討地(di)源(yuan)(yuan)熱泵的(de)(de)可持(chi)續運(yun)行具有參考價(jia)值。

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‌二、硬件設計‌

1. ‌傳感器模塊‌

‌傳感器類型‌	‌技術參數‌	‌安裝方式‌
鎧裝PT1000	-50℃~150℃（±0.2℃），響應時間<3s	綁縛于地埋管外壁（導熱硅膠）
微型渦輪流量計	0.5~2.5m/s（±1.5%FS），耐壓1.6MPa	插入管道快速接口
分布式光纖（DTS）	空間分辨率0.5m，測溫精度±0.5℃	隨鉆探管預埋

2. ‌手持終端‌

• ‌處理器‌：ARM Cortex-M7（帶浮點運算加速）
• ‌顯示‌：5寸陽光下可視屏（刷新率≥60Hz）
• ‌防護等級‌：IP67（防塵防水）
• ‌通信‌：藍牙5.0（傳輸距離≥50m）

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‌三、測量流程‌

1. ‌深度標定‌

   • 通過磁性標記器識別管口位置（誤差<2cm）
   • 下放傳感器時實時顯示電纜長度（編碼器計數）

2. ‌溫度場掃描‌

   • 每下降1m暫停10秒采集穩態數據
   • 自動生成溫度-深度曲線（可識別“熱堆積”異常點）

3. ‌熱響應測試‌

   • 注入恒溫熱流（如35℃熱水），監測溫度衰減曲線
   • 計算巖土體導熱系數（λ）與熱阻（R）

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‌四、數據分析‌

典型異常診斷

‌溫度特征‌	‌可能問題‌	‌解決方案‌
進出水溫差<3℃	管內氣堵或流速過低	排氣或增加循環泵功率
同一深度溫差>5℃（多孔比較）	回填料不均勻或空洞	高壓注漿修復
逐年溫升>1.5℃/年	系統熱失衡	補充冷卻塔或太陽能補償

 

１．結構簡(jian)單，一根總線(xian)可(ke)以掛接(jie)1-60根傳感(gan)器，總線(xian)采用三線(xian)制(zhi)，所有(you)的傳感(gan)器就燈泡(pao)一樣(yang)，可(ke)以直(zhi)接(jie)掛在總線(xian)上．

２．總線距(ju)離長．采用(yong)強驅動模(mo)塊，普通線，可以(yi)輕松測量(liang)500米深井.

３．專用的(de)深(shen)井土壤檢測(ce)傳感(gan)器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa. 

４．定(ding)制的防水抗拉電纜，增強(qiang)了系統的穩(wen)定(ding)性(xing)和可(ke)靠特點(dian)總結：高(gao)性(xing)價格比，根據(ju)不同的需(xu)求，絕對比你想象(xiang)的超值．

針對(dui)U型管口徑小(xiao)的問題，本(ben)系(xi)統是傳統鉑電阻測溫系(xi)統理想(xiang)的替(ti)代(dai)品. 可應(ying)用(yong)于：

１.地埋(mai)管回(hui)填材料與地源熱泵地下溫度場的測(ce)試分(fen)析 

2.U型垂直埋管換熱器管群間(jian)熱干(gan)擾的研究 

3. U型管地(di)(di)源(yuan)熱泵系(xi)統性(xing)能及地(di)(di)下(xia)溫(wen)度(du)場的研究 

4. 地源熱泵地埋管的(de)傳熱性能實驗研究(jiu) 

5. 地源熱泵(beng)地埋管換熱器傳熱研究 

6. 埋地換(huan)熱(re)器含水層(ceng)內傳熱(re)的數值模擬(ni)與實(shi)驗研究。

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‌五、應用案例‌

‌某商業綜合體地源熱泵檢測‌：

• 使用手持設備發現深度25m處存在2℃低溫異常區
• 鉆孔驗證為地下水滲流導致換熱增強
• 優化了群管間距設計（從4m調整為6m）

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‌六、選型建議‌

• ‌淺層地埋管（<100m）‌：PT1000+流量計組合（性價比高）
• ‌深層地埋管（>200m）‌：分布式光纖+DTS解調儀（全剖面監測）
• ‌科研級需求‌：可擴展熱物性分析模塊（支持TRT現場計算）不管是PT100/PT1000這類模擬電路傳感器方案還是數字高精度傳感器單總線方案，井下安裝方式基本一致，均是在地埋管上綁好線纜，順著地埋管向下施工。但是井上安裝方式卻有區別，常規方案為延長線方式，提供485接口和協議。假設井下150米垂直線纜，井上水平方向需要延長300米，總長度需要450米。井上部分需要穿管，打孔等施工作業才能延長到控制室，以上方式除了施工難度大，工期長，而且容易線纜受機械裝置或人為因素損壞。根據這一復雜施工環境，我司提出一個新方案：在井口預留防水箱或暗井方式 ，省線纜大量施工，利用我司無線NB遠傳RTU發數據。電池耐用1-3年，加大電池容量可以3-5年 。

該系(xi)統(tong)可大(da)幅提升地源熱泵運維(wei)效率(lv)，減少鉆孔驗證(zheng)成本(ben)。如需(xu)與BIM系(xi)統(tong)集成，可提供Modbus RTU協議(yi)接(jie)口。