山东煤田地质局第四勘探队自主研发恒功率岩土热物性测试仪 填补国内空白

中新网济南9月17日电 (周艺伟 于清)“岩土热物性参数是浅层地热能开发利用的重要基础参考，测试装备的性能直接决定开发方案的科学性、项目运行的稳定性和节能的实效性。”在山东省煤田地质局第四勘探队(下称“第四勘探队”)，低碳能源技术开发部负责人杨传世对该队自主研发的恒功率岩土热物性测试仪进行介绍。

图为在野外现场开展测试作业的恒功率岩土热物性测试仪。高鹏 摄

长期以来，浅层地热野外测试现场存在电压波动、地层条件复杂、测试精度不足等干扰因素，传统检测设备极易出现加热功率不稳、测温误差偏大等问题，造成岩土导热系数等关键参数失真，从而导致地埋管设计方案偏离实际，给后续地源热泵系统设计埋下隐患。杨传世说，部分项目建成后，换热效率不达标，出现能耗偏高、冷热堆积等现象，影响项目长期运行效果。

“我们在部分现场实测中发现，额定功率3kW的加热设备在用电高峰时段实际功率仅1.8kW，电压波动幅度大，加热功率不稳定，最终导致岩土导热系数计算偏差。”杨传世说，目前，测试设备大多偏重实验室场景，便携性不足，且软硬件割裂，数据解析依赖人工处理，工作效率低，复杂地层测试误差难以控制，不足以适配野外复杂工程现场。

杨传世坦言，传统测试数据仅服务于一个工程项目，缺少统一归集手段，大量珍贵的不同地质条件下岩土热物性实测数据无法总结形成数据库，数据复用价值难以发挥，不能为整个区域浅层地热资源评价、项目的可行性预判提供准确系统的数据支撑。

图为在开展测试工作之前，技术人员对恒功率岩土热物性测试仪进行调试。杨斌 摄

针对上述行业痛点，第四勘探队组织专业技术力量开展集中攻关。在硬件技术创新层面，团队首创恒功率加热技术，实现2.5kW—4kW功率无级可调，支持180V—250V宽电压恒功率加热，有效化解了野外施工现场供电电压波动带来的测试干扰，从源头保障加热工况的持续稳定。设备测温分辨率也从过去的0.1℃，提升至0.01℃，测温精度实现了量级跃升。

同时，设备配套该队自主研发的双参数智能解析软件，可自动生成岩层柱状图，构建岩土数据库，打造形成“现场硬件采集+软件全自动解析”一体化工艺，大幅降低了复杂地层条件下的测试误差，完全匹配国标恒功率测试的要求。

“设备只有行李箱大小，能够随拿随走，十分便捷。”杨传世告诉记者，经过多轮迭代优化，目前，第五代恒功率高精度智能热物性检测技术设备的整体技术已达到国内领先水平，填补了国内野外高精度岩土热物性测试装备领域的空白。该装备已获得发明专利、计算机软件著作权，拥有完整的自主知识产权。

同时，项目团队在攻克技术瓶颈过程中，积极探索实验室技术成果适配野外工程场景的工作路径，构建起“科研攻关—测试仪器迭代—现场应用”闭环产学研转化方式。团队以真实地源热泵项目作为试验载体，依托首台套政策推动装备持续迭代升级，创新落地“精准测试—精心设计—规范施工”一体化产业模式，把专利、软件著作权等知识产权成果转化为可量产商用设备，形成一套可复制、可推广的浅层地热能产学研转化范式。

目前，上述技术成果已在北京、山东、河南、河北等10余个省市广泛推广，服务国内50余家地质勘察、新能源工程单位，应用于70余个地源热泵勘察与岩土热物性实验测试项目，同时设备还出口海外。设备销售及技术服务累计签订合同额近千万元(人民币，下同)，带动浅层地热能相关产业实现经济效益数亿元，每年碳减排量达10万吨，实现经济和生态效益双赢。

“装备精度、稳定性、野外适配能力，决定了地热资源评价的准确度和后续工程设计施工的质量，直接关系到项目节能降碳目标能否实现真正落地。”第四勘探队党委书记、队长李海波表示，该队将持续深化核心技术迭代升级，完善技术服务体系，拓展技术应用场景，以地质科技装备创新赋能浅层地热能高质量发展。