土壤源热泵热响应测试研究进展及分析

孟庆龙，官燕玲，谷雅秀，赵 凡，韩文生

(长安大学环境科学与工程学院，陕西 西安 710054）

建筑节能无疑已成为国家能源战略的一个重要组成部分．地源作为建筑空调的冷热源提供者之一，为实现建筑节能提供了新的途径．浅层地表土壤热物性对地源热泵系统性能影响最大，直接影响地源热泵系统的经济性和运行的可靠性，是土壤源热泵系统设计和研究过程中最基本、最重要的参数．岩土热响应测试是测试岩土热物性的有效途径，已成为当前地源热泵埋管换热器数量和长度设计的基础．利用现场热响应测试设备，既可以为地源热泵系统提供准确的设计依据，还可以建立地热利用的数据库，为进行浅层地热资源调查提供数据依据．

热响应实验实际是人为加给土壤的激励（或称谓阶跃响应[1]），以此激发土壤热效应，了解土壤热特性，如热导率、热阻等．考虑制冷设备的复杂性及难度原因，目前热响应实验多为模拟夏季工况，对冬季工况模拟较少．因此重点分析浅层垂直环路土壤源热泵系统的释热热响应测试发展状况．

美国学者Sanner B对热响应实验平台发展进行了综述，并给出多种热响应测试平台的实物图，可参考有关文献[2-3]．Raymond从水力学中抽水试验角度对热响应测试进行了综述[4]，指出目前热响应实验存在的问题，并对测试结果进行了敏感性和不确定性分析．李敏对地源热泵系统的热响应测试的发展作了综述[5]．彭清元等给出了基于线热源理论的岩土热响应测试研究现状[6]；Gao, Q[7]论述了地我国源热泵的发展现状以及与和其他国家的差距，指出存在的问题和未来发展方向，研究了土壤源热泵系统设计方法．Javed, S对钻孔进行建模和热特性评价[8-9]．

瑞典Lulea University of Technology大学的Bo Nordell教授和Gehin博士[10-11]是较早开展地埋管热响应研究的团队；以美国俄克拉何马州立大学大学的建筑与环境热系统研究中心为代表的研究小组[12-14]对土壤源热泵热响应实验进行了系统的研究，J.D. Spitler教授和Richard A. Beier博士为该课题组负责人；德国UBeG公司研制开发了多种热响应测试设备，已在多个国家和地区应用．目前国内也相继开展热响应测试工作，主要有代表的学者：山东建筑大学的方肇洪等[15-16]、长安大学官燕玲[17]、河北工业大学的王华军教[18-19]、华中科技大学的胡平放[20]以及吉林大学的王庆华[21]等．与热响应测试相关的代表性的专利也相继公开和授权[22-23]．

1 热响应实验原理及发展

地埋管地源热泵的理论原理创建于20世纪80年代[24-25]，但直到在20世纪90年代中期才用于实际工程．几乎是同时，瑞典人 Gehlin[10]和美国人Austin[26]分别研制了此类热响应实验台并投入到实际工程应用中．目前热响应测试仪多以释热设备（即以研究夏季工况）居多，而较少有吸热（即以研究冬季工况）装置．一般释热平台的包括加热器、循环水泵、流量传感器、温度传感器、压力传感器、补水装置、管道及接头等，如图1所示．

图1 热响应测试仪测试示意图Fig.1 Schematic diagram of thermal response test equipment

岩土的热物性参数测试是通过向钻孔释加恒定的热流，根据埋管进、出口流体的温度响应来反算岩土的热物性参数．通过热响应测试，可得到如下几个参数：沿埋管方向的土壤热导率、钻孔（内填材料）热阻以及地下土壤原始温度．一般步骤如下：对在施工现场打的测试孔进行测试，测试孔的深度和回填情况应与实际地埋管钻井深一致．测试时，地下埋管换热器和热响应测试装置的循环管道相连形成封闭环路，利用热响应测试装置中的加热器或制冷装置向循环管道中的循环水输入恒定的热量或冷量，当循环水流经地下埋管换热器时与地下的岩土进行冷热交换，然后利用温度传感变送器测得埋管换热器入口和出口处的循环水温度，并用流量计测得循环水的流量等数据，最后利用传热模型对测试数据进行分析计算，从而得到岩土的热物性参数．

1995年，Luleå Technical大学利用便携式的热响应实验台对10m到100m的深的地埋地源热泵进行了系统的测量研究[10]，1996年美国 Oklahoma State大学研制类似设备进行热响应实验[12,26]．在德国的法兰克福南的Langen市，由UBeG系统公司1999年首次进行了热响应实验，同期，该公司在意大利、比利时和法国等欧洲国家进行了热响应实验．出口其热响应测试设备到欧洲，韩国，中国等[2-3]，并在这些国家进行热响应测试研究．同时，类似的热响应实验装置在瑞典[8-9]、瑞士、挪威、英国、智力[27]、沙特阿拉伯[28]、土耳其[29]、加拿大[30]、保加利亚[31]、罗马尼亚[32]、荷兰[33]、阿尔及利亚[34]相继出现．河北工业大学的王华军[18]和天津地热勘查开发设计[35]均开发研制了热响应测试仪．施恂根[36]，苏华[37]等人自行开发了能进行吸热和放热实验的热响应平台，并在绵阳烟厂成功应用．东南大学的乔卫来[38]开发了一套测试平台，对测试数据进行了分析，得出如下结论：相同埋管形式与管径地埋管换热器，传热热阻相同．长安大学官燕玲教授负责研发了一种新型便携式热响应仪，解决了现场电压波动带来的功率和流量变化的问题，以及断电造成数据不连续的问题，并开发了上位监控软件，可实时监测数据、记录数据，自动计算热传递系数和热阻的软件．该设备已经成功进行了多处热响应实验，实验效果均达到了满意的效果．

目前关于热响应测试仪的规范与标准有：我国“地源热泵系统工程技术规范”[39]以及ASHRAE[40-41]标准．

现今热响应测试方法主要稳定热流法和非稳定热流法（又称“可逆热泵法”）．前者在进行热响应实验过程中监测流量和进出口温度，但保持注入换热器的热流量不变；后者保持进水温度和流量不变，监测出口温度变化，其换热量是不断变化的．向钻孔释加恒定的热流有两种：注入热流（释热）和吸收热流（吸热）．前者较后者更容易实现，因此实际测试及研究报道也较多．Gustafsson[42]曾指出吸收测试法更能够激发地埋管与介质间的对流换热，为此进行了吸热热响应实验，以研究钻孔热阻特性．

2 地埋管与土壤的热交换数学模型

2.1 解析模型

工程应用中地埋管换热器与土壤的传热过程多以解析模型为依据，主要模型有无限长模型（如线热源、圆柱热源）和有限长模型（如线热源）．关于模型研究应该是最具争议的．目前最常用的分析解方法有无限线性源法和无限的圆柱源法．这两种方法都提供了以无量纲时间为自变量的径向的温度分布的函数[43]．而且，不同热源模型，对分析结果有不同影响[44-45]．

2.1.1 线热源模型

线源理论因其物理意义明确、计算简单方便等优点得到广泛应用．在热响应实验中这是一种最常用的模型，该模型假设热传导具有各向同性，假定土壤为温度均匀分布的无限大均匀介质，从零时刻启动无线长线热源（热汇）．其传热控制方程[46]、初始条件和边界条件分别为：

解得地下温度场的分布为[47]：

实际上，式（5）只有在线热源情况下才严格成立，但对于大多数热泵系统用的小管径埋管来说，经过一定时间后，误差可以忽略．对于大管径或只运行几天的系统来说，将产生误差．实际应用中用无量纲准则 a t/ r2＞ 2 0作为小误差的准则．

将埋有管子并与岩土进行着热交换的埋管钻孔，近似地看作是置于半无限大介质中的有限长的线热源而进行传热分析．通过格林函数以及线性叠加原理进行分析，进而得到其理论分析解的表达式．

在线源模型的基础上，Beier[48]给出了称为“混合模型”构架．Lamarche[49]利用阶跃响应的思路给出一种新的有限长线源模型分析解．更进一步，可利用控制理论中的系统阶跃响应对地埋管换热系统进行热响应分析．Beier RA[50]提出一种分析模型．该模型可以降低由于使用进出口的平均温度近似流体温度而造成的误差．Bandos, T.V[51]对地下竖向温度变化对线源模型的精度影响进行了研究．曾和义[52-53]对热响应线源模型的应用进行了研究，这是我国在热响应测试方面较早的报道．

2.1.2 圆柱源模型

Kavanaugh[54]用圆柱热源模型求解了地埋管换热系统地下温度分布和传热问题．此方法所得到的解析解含有贝塞尔函数的无穷积分而使估值十分困难，实际应用建议如下的近似数值计算公式：

式中：

在线热源模型和圆柱源模型的基础上，已有很多学者对热响应测试中的解析模型做了进一步的研究．Oklahoma State University大学的 Cenk Yavuzturk[44]对竖直地埋管换热器的模型进行了研究，Chiasson[45]给出地埋管换热器建模的研究进展．文献[49]中Lamarche给出线源和柱源模型的对比．为验证竖直钻孔的热特性模型以及热响应数据的准确度，Beier[55]利用实验的方法得到两组参考数据集，并用七个钻孔模型与一组热响应数据进行对比，以验证两组数据集．Gehlin[56]对四种地埋管热响应模型进行了对比．Lamarche[57]针对圆柱模型提出一种快速解方法．Shonder[58]提出一种基于一维数值传热模型的算法，利用参数估计技术由热响应实测数据估计土壤传热系数和钻孔热阻．Lamarche[59]提出一种基于任意响应因子的快速算法；西安交通大学的曹琦教授将地源热泵换热器进行了热电比拟分析[66]，这是一种以新思路和新角度的分析方法．Li Min[62]基于线源模型提出一种G函数模型，并成功用于热响应测试分析．王庆华[21]利用线源模型、柱源模型、数值模型和变热流模型对实验数据进行计算和比较，在测试孔深和测试时间足够的条件下，线源模型即可满足要求．

2.2 数值模拟

随着计算机软硬件技术的发展，数值模拟技术方兴未艾．数值模型能更真实的反映实际问题，接近实际工况．以上模型是对实际问题理想化了的模型，得到了模型的分析解，该解是对实际问题的近似．而最能逼近实际结果的方法之一是进行数值模拟，可以对不同工况结果进行预测．当然，应保证模拟结果的可靠性．众多国内外学者对地埋管地源热泵热响应实验进行了数值模拟[60-61]．

Choi[63],Raymond[64]考虑了地下水流动和传热模型，Signorelli[65]对热响应实验进行了数值模拟，Lamarche[59]为提高对土壤源热泵能量逐时数值计算速度，提出了一种arbitrary response factors快速计算算法．Bauer. D[67]对钻孔热交换器进行了三维动态数值模拟，采用了一种简化热阻和热容模型，提高了模拟的计算效率，该模型可利用参数估计方法对热响应实验数据进行评估, 同时证明该暂态3D模型的可靠性．Raymond[68]利用2D数值模型进行模拟，获得钻孔内温度演变过程．发现停止供热后，钻孔的温度很快趋于均匀．地温的回复与测温传感器的位置关系不大．地温的回复和供热数据将有利于确定钻孔热阻．Bozzoli[69]提出两步参数估计过程方法．利用模拟和热响应数据修复灌浆和土壤的热传导率和体积热容．分两步:第一步 在最初暂态阶段重建灌浆的热传导率和体积热容．这两个值用于第二阶段．第二步在后面暂态阶段重建土壤的热传导率和体积热容．我国学者东南大学的乔卫来等[70]热响应实验也进行了的数值模拟．刘俊等[71]对地源热泵桩基埋管传热性能进行了测试和数值模拟研究，并与热响应测试原理进行了对比．该模拟方法可为热响应模拟提供参考．

根据热电比拟，De Carli[72]为竖向地源热泵热交换器提出命名为计算容积阻性模型 CaRM(CApacity Resistance Model)的模型，并对该方法进行了改进[73]；Lamarche, L[74]建立了钻孔间二维和三维热阻模型，并与其他模型进行对比，以热响应数据进行了验证．Lee, C.K[75]利用隐式有限差分方程对地源热泵热交换器进行了三维数值模拟，而后又提出一种改进型三维数值模型，该模型可进行具有不同传热系数的多地层中（不考虑地下水的影响）的地源热泵热响应模型[76]．Marco[43]提出一种温度惩罚地源热泵换热器设计方法，该方法是ASHRAE标准[40]计算基础上的改进方法．Marcotte[77]利用三维数值模拟方法研究钻孔进出口温度与平均温度间的关系，认为钻孔进出口温度与平均温度间的一种p-线性关系．Nagendra K J[78]提出一种热响应测试中热传递系数在线估计的方法．Underwood C.P[79]利用HVACSIM+软件，采用脉冲响应发对英国地源热泵进行了 10年期的能耗模拟．曲云霞[80]建立了地源热泵的数值模型，并进行了仿真研究．连小鑫[81]等采用Fluent软件对垂直U型地埋管三维非稳态热渗耦合换热进行了研究．分析了土壤热物性、管道流速、渗流速度以及回填材料的导热系数对地埋管的换热影响．Valentin Wagner[82]对热响应测试数值模拟过程中影响模拟结果的各种因素进行了系统分析．王庆华[21]利用ANSYS有限元分析软件对测试过程中的土壤温度场进行了模拟，找出换热器的传热规律，确定了热作用半径．Gustafsson[83]针对地源热泵热响应测试进行了系统的数值模拟及分析，分别给出了冷热工况模拟结果，并根据自热对流数值模型确定了换热等效作用半径．作者所在的课题组对地埋管地源热泵岩土热响应试验相关技术进行了全尺寸三维数值分析[17，84-85]．

3 变热流法

进行现场测试时，很有可能发生断电现象．而实际测试要求持续对地进行干扰加热，中间不能停止，否则实验要重新进行．而这样，要求地下温度恢复到未加热状态，造成实验成本增加．通常，进行48 h测试后，地温恢复到原始状态需要10到12 d左右．下次测试至少距离上次测试10～14 d，以使得钻孔全面恢复到原形[40-41]．因此需要，寻找一种计算方法，对发生功率变化时（包括中间停止加热），通过计算得到等效的加热时间．Richard A.Beie[86-87]和胡平放[88]利用叠加原理解决了这种变热流问题．Shonder[89]针对变功率（但没有考虑零功率的情况）开发了程序，该算法基于逆建模（Inverse modeling）的思想．Gustafsson[90]进行了碎石土质中地埋管换热器的变热流率的热响应测试，指出大的功率会得到大的传热系数，而钻孔热阻几乎不变．Liebel[91]研究了在变热流情况下，钻孔内浮力热对流对换热器的影响．

4 测试精度分析

4.1 测量不确定性分析

4.1.1 测试时长

测试的持续时间对于分析得出的土壤热特性的可靠性是一个重要因素[92-94], 在热响应测试装置起步之初就成为人们广泛研究与讨论的对象．

根据现场测试数据分析的经验，Austin[95]建议最小测试时长为50 h；Gelin提出最小测试时长为60 h，推荐测试周期为72 h．Smith and Perry[96]则认为12～20 h就足够了．他们解释说，较短的测试周期得到保守的土壤热特性（比如，此情况下得到的热传导率较小），从而提供保守的设计参数，保证设计能够完成．Beier[48]提出，没有简单的规则来确定最小测试周期，需要根据钻孔和土壤特性来估计实际测试时长．ASHRAE标准[40]规定至少为 36～48 h．Sanner B[2]和 Spitler[12]均建议至少 50 h．Raymond[4]利用抽水试验原理提出测试时长应为使土壤温度变化达到特定半径为最佳．Javed S[97]以实测方法对影响热响应测试精度的因素分析研究．

作者认为：最佳测试时长以获得线性直线为最佳．测量至约30 h后，实时计算各参数并记录结果，如果各参数（岩土热导率和热阻）变化范围在±1%内，再停止实验，否则继续．

4.1.2 电压波动影响

施工现场条件恶劣，其他设施工作时，存在其他电机、电力设施的干扰，会影响电压稳定性，导致加热热流不稳定．在保证持续供电的前提下，要保证电力电压的平稳．要求输入功率稳定在平均值的±1.5%内，最大偏差不能超过±10%．文献给出了输入功率在±1%变化条件下对测量结果的影响定量信息．热导率和热阻的最大偏差分别为±1%和±2%．

另一方面，电压波动会影响电机转速，从而影响流体流量的变化．而且，电压波动对传感器测量精度也会造成影响，作者认为：解决此影响的途径有两个：一是从硬件方面：有必要增加稳压设备，但如果制冷或加热设备功率较大（超过3 kW）时，稳压设备价格将会很高；二是从软件方面，开发闭环控制算法，克服压力波动带来的影响．实时测量流量和设备功率，当流量或功率发送波动时，通过控制响应的设备，如变频器或可控硅来调节流量和功率，使其维持需要的值．

4.1.3 传感器测量精度

温度、流量、功率是实验设备关键的测量元件，要求其测量精度必须达到标准．测量误差将导致实验结果误差．未进行严格标定的传感器、传感器的不正确安装以及周围的干扰（如环境温度、电磁干扰等）均会影响传感器的精度．要保证设备能够保温绝热，U型换热器出口至设备间的距离尽可能的短，从而避免外界环境对温度的影响，采用屏蔽导线，阻止电磁干扰．条件允许的话，采用多个传感器对流体温度进行测量．为此，Sharqawy[28]给分别对温度、流量、功率的测量仪器对热响应测试结果影响的不确定性进行了定量分析．

4.1.4 土壤初始温度的影响

实际上，采用线性热源模型时，土壤初始温度的不确定性对土壤热导率的测量不存在影响，但影响热阻结果．目前，多位学者对土壤初始温度的影响进行了定量和定性分析．Saqib Javed[97]给出了在土壤温度相差 0.2度时，对热阻测量结果的影响．Gehlin, S[98]对土壤初始温度测量方法进行了系统研究．瑞典皇家理工学院José Acuña[99]中的热响应装置利用光纤温度传感器可对地下260 m深的温度进行分布式测量（空间分辨率为1 m或2 m）．该传感器沿钻孔外壁布置，因此也可以测量实验中的地下温度实时变化情况．Kavanaugh[54]进行热响应测试时对远离钻孔为 36英寸范围内的土壤温度也进行了测量，获得了热响应测试12 h与48 h后地下各点间的温度廓线及温差，这些数据为分析地埋管热特性提供了数据参考．国内学者郑红旗[100]对地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的进行了测试分析．

4.1.5 固有输入参数的影响

土壤容积热容对热导率没有直接影响．采用线源时，土壤体积热容是估计热阻的间接输入参数．

外界环境温度对流体温度存在影响，测量的流体温度存在环境温度的叠加影响因素．为减少这种影响，可对流体的进出温度进行修正，公式如下：

热交换器的入口修正水温：

热交换器的出口修正水温：

4.1.6 钻孔形状

钻孔深度影响加热功率（导入热流量）．1%的不确定会产生 1%的误差．钻孔半径影响土壤热阻．3%的不确定会产生3%～4%的误差．Saqib Javed[97]认为U型管的特性和布局、填料的性能以及钻孔半径对土壤热阻有影响．

不同材料产生不同的热传导系数，最新研究表明，三孔型换热器比传统的U型管换热器具有更高的热传导率[101]，但其造价相对较高[102]，因此实际应用不常见．

4.2 参数敏感性分析

针对以上不确定性因素，分析各参数受不确定性因素影响的敏感性．实际上，越不敏感说明参数越稳定．Saqib Javed[97]给出各种影响因素的敏感性分析定量信息．实际上对热响应测试结果的影响因素较多．利用水文抽水试验中的叠加原理可以解释环境温度对热响应的影响[92]．水泵功率对地温影响可通过计算消除．进行实验同时对室外环境温度进行实时测量，有利于修正测量结果．常桂钦[93]通过数量级比较和参数估计法处理理论值和模拟值，分析各参数间的相互影响．得出结论：岩土的单位体积定压热容对钻孔周围岩土热导率的影响较小，钻孔周围岩土热导率对其他两个参数的影响较大．而且，环境温度和热虹吸效应对热响应测试结果也会产生影响，Bandos T.V[103]对室外温度变化对热响应测试结果的影响进行了系统研究，给出定量分析结果．Gehlin S[104]研究了热虹吸效应对热响应测量结果的影响．

5 实例分析

作者自行开发了一套岩土热物性测试仪如图 2所示．该测试仪完全参照《规范》[39]对现场热响应测试试验的要求设计的，采用的仪器精度也完全满足规范的要求．该测试仪可以实现通过实验仪器控制面板上的按钮对实验仪器的操作，也可以通过计算机利用软件系统自动操作实验仪器．所有模拟量输入和输出数据的实时采集、显示和记录，数据采样周期和记录时间间隔可在1 s至24 h（或更大）范围内任意设定．该试验平台中还配备有可控硅和变频器，可实现地埋管内循环水流量（0～2 m3/h）和加热功率（0～9 kW）的自动无级调节．系统增加了自动控制策略，能够克服管路阻力、水泵特性及不可预测的干扰对地埋管内循环水流量的影响，保证流量的恒定；同时可以克服电网波动及加热器加热性能变化等对加热功率的影响，在外界发生干扰时，保证加热功率快速回到预定值．U型地埋管进出口分别设置两个高精度温度传感器，起到了冗余备份作用．系统可实现设备连锁启停-安全保护-状态监测-上位管理（数据实时处理与图形化显示）等功能．具有良好的人机界面，可实现所有模拟量和数字量数据的在线采集和实时存储．自行开发的热响应分析软件，对测试数据可实时进行自动分析处理，获得岩土热参数．

图2 岩土热物性测试仪实物图Fig.2 Photo of thermal response test equipment

6 讨论

实际上，地源热泵热响应测试需要考虑诸多因素．方亮[105]对地埋管换热器热响应试验中采用的“恒热流法”和“恒温法”进行了对比分析．王雷岗[106]从工程的角度分析了与热响应实验有关的几个地源热泵设计关键问题．地下水对热响应测试结果也存在影响，比如地下水流动的影响[107]以及地下水位的影响[108-109]利用数值模拟方法研究了地下水对热响应实验测试结果的影响，并进行了定量分析比较，Wagner[110]分析了地下水对热响应测试结果的影响因素．Julio Martos[111]认为超过25 m时，钻孔换热效率将会降低，因此，25 m是最佳深度．

实际应用中，发现现场条件恶劣，电压不稳定，而且常常出现停电现象．因此，备用发电机是必要的（发电机的性能也是重要的，影响频率变化和控制效果）．利用信息技术（自动控制、计算机技术等）改善热响应测试水平，减少误差，提高抗电压干扰的能力，现场环境恶劣，不便于人工长时间现场监控和操作设备，无线技术如Zigbee, GPRS无线通信技术的采用，为热响应测试带来了便利．利用无线技术，进行远程数据采集，避免繁琐的布线，可实现远程监控．西班牙人Julio Martos[111]自制球形无线传感模块，其内封装有CC1010无线射频芯片．试验时将该球形传感器从U型管入口处塞入，随着水流动，传感器将由U型管出口处流出，遍历整个U型管．因此可获得整个实验过程的水温．鉴于野外实验条件的不利因素的影响和限制，将会有更多新型无线传感技术应用到热响应实验测试中[112][113]，实现了数据远程访问和设备的远程控制,节省财力人力．近年来，随着传感技术的发展，越来越多的先进传感器应用到热响应实验台，比如光纤传感器．Fujii,H[114]采用光纤温度传感器进行地温测量，这是目前最新技术的应用．

近年来关于地源热泵热响应测试出现了一些新的研究思路和研究方向：水文水资源方向进行抽水实验研究和理论研究已经很成熟，而热响应实验及理论研究还处于初级研究阶段，两者具有共性．因此，可以借鉴抽水实验中理论来指导热响应实验．现在已有学者对热泵热响应试验与水文地质学中的抽水试验进行了类比分析[4，25]．作者认为：地下水流动与地热流间具有直接的数学相似性．

外加扰动以激励系统，使原系统状态发生改变，以获得系统固有特性．这种思想类似于控制系统的系统辨识．可将系统辨识理论引入到热响应测试中．实际上，热响应实验是给换热器一个阶跃干扰（加热或制冷）后，土壤与换热器直接的阶跃响应．可利用参数估计法对该“系统”进行阶跃响应参数估计，在缩短实验时间的同时，获得所需参数（如钻孔热导率，换热器与大地间的热阻，等）．利用动态数据活动土壤特性，类似给控制系统增加阶跃激励，是系统发生阶跃响应，从而了解系统动态特性和静态特性，这种情况在控制系统中已研究多年．利用控制系统建模的思想进行土壤源热泵设计参数估计（热导率和热阻）．系统辨识是一种实验观测与理论分析相结合的方法．而这种结合之所以可能，正是因为它肯定了这样一个理论前提，即系统输入、输出数据中包含了系统结构的信息．实际上作者可以提供一个简单的思路，如热响应-阶跃响应-系统激励-参数辨识-电比拟-热阻-电阻．

另外，岩土热物理性质的随钻测量方法[83]将是热响应测试今后的一个研究方向．而且，进行孔群测试是热响应测试发展的必然趋势．

7 结论

对地埋管地源热泵热响应测试相关报道进行了综述，指出目前热响应测试存在的问题及未来发展趋势．

土壤源热泵节能同时对环境基本没有污染是其最明显的优点之一，但需要占用较大土地资源，这在紧张和昂贵的土地面积的社会现状下（特别是我国），可以说这是其在某些场合特别是大城市不被广泛采用的原因之一．在人口密集的城市，用地紧张而无用地专门设置地埋管换热器，成为应用地源热泵空调技术的一个障碍，解决此问题的一个途径是在尽量利用地裂带和绿化带，以及其他景观用地的地下空间．目前城市稀缺的土地资源和高昂的土地价格已成为土壤源热泵发展的主要瓶颈．合理利用闲置土地，如地裂带等，是发展该节能措施的途径之一．另外，较高的初投资也是阻碍地源热泵空调系统发展的另一原因．其节能效果在后期才能得以显现，因此广泛被认为“节能不节钱”．地源热泵的广泛推广离不开政府的大力支持．这种矛盾现象在欧美国家并不突出，因此欧美国家采用这种热泵方式较多，而且常常是家庭住户．水资源短缺（尤其我国西部）及水资源保护意识的加强，加上当前多个城市出现地面下沉现象，水源热泵的应用未来会受到限制．污水源热泵是目前研究和应用的热泵形式中较为受欢迎的．

地源热泵在建筑节能中的效益尤其明显，使其在近年来的应用得到了更大的发展，其对合理利用我国地热资源，减少其它能源消耗，保护环境等具有重要的现实意义．然而，土壤源热泵受观念、空调技术与其它技术配合、对环境影响、高初投资、安装维护和土壤特性地域性等因素的影响，其在我国的发展任重道远，而且，地源热泵技术在中国如火如荼地发展状况与热物性测试技术的发展是不相适宜的．作者在文中指出的土壤源热泵热响应测试技术方面存在的问题需要广大学者和工程技术人员来亟待解决的．

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