Ingo Sass，Clemens Lehr
達姆施塔特工業(yè)大學
Schnittspahnstr. 9
D-64287 達姆施塔特，德國
一、概述
熱響應測試或地熱響應測試（TRT或GRT）是一種調查鉆入軟巖或硬巖的地埋管換熱器（BHE）熱物性的野外方法（圖1）。利用熱響應測試，以穩(wěn)態(tài)推動將熱能注入地埋管換熱器。地埋管換熱器一般包含一個或多個高密度聚乙烯換熱器管環(huán)路，其中載熱流體以固定流量泵入循環(huán)中。熱響應測試設備的加熱器用固定功率對流體進行加熱。連續(xù)測量出、入口溫度以及循環(huán)體積流量。工作流體通過井筒完成進入地層的熱傳輸機理是傳導。評估這些數據發(fā)現由地層和地埋管換熱器構造本身引起的熱損失。獲得熱損失就補齊了整個鉆進深度的完整數據。通常不利用單層地層的測量。熱響應測試方法不同于新開發(fā)的改進型地熱響應測試方法（eGRT），改進型熱響應測試只需有地埋管換熱器而沒有設備需要，經濟上可行且非常有效。
用于測量整個鉆孔深度的平均熱導率的熱響應測試結構。圖給出了大致的地質情況
用于測量整個鉆孔深度的平均熱導率的熱響應測試結構。圖給出了大致的地質情況
熱響應測試的標準應用是收集有關較大的地埋管換熱器場地的設計和模型過程的數據。此外，利用熱響應測試可以對建立地埋管換熱器的技術完備性進行評估。常規(guī)評估（用線熱源法）要求測試持續(xù)時間一般超過50h，獲得準穩(wěn)態(tài)熱流的條件。因為評估為非穩(wěn)定狀態(tài)，可應用柱熱源理論提高評估的精度，減少測試的持續(xù)時間（以及費用）。今后地熱響應測試方法的影響會增加，因為需要評估已裝有地埋管換熱器的房地產行業(yè)。對房產交易中的地埋管換熱器場地進行檢查，是地熱應該關注的一部分。熱響應測試得到的溫度圖說明了注入的熱能和巖土熱物性之間的關系。按照傳統(tǒng)根據簡化的線熱源理論確定巖石參數（Hellström，1991）。Kelvin（1860/61）在把埋藏的電線線路的熱傳導到土壤的理論中提出了他的線熱源概念。Ingersoll 和Plass（1948）對單U型地埋管換熱器，把Kelvin的理論與熱動力相聯(lián)系，并提出了數學模型。而線熱源的數學模型基于無限小的線熱源（Carslaw & Jaeger，1959）。另一方面，簡化需要根據地埋管換熱器的幾何形狀和條件進行曲線擬合。關于地埋管換熱器，線熱源方程式的穩(wěn)態(tài)解析解的一些假設如下：
得到的地下溫度由入口和出口計算得到的流體平均溫度替代。
從鉆孔資料或評估獲得熱響應測試前地層未受擾動的溫度。
測試距離確定等于地埋管換熱器的半徑。
引入流體與孔壁之間的導熱熱阻。
有效熱導率為在鉆孔總深度上的平均值，和熱擴散率一樣。
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