地温检测智能“小箱子” 破解地热项目落地“大麻烦”

岩土热物性参数是浅层地热能开发利用的前提和基础，测试装备性能直接决定浅层地热能开发方案的科学性、运行的稳定性和节能的实效性。山东省煤田地质局第四勘探队自主研发的恒功率岩土热物性测试仪，攻克了测试误差大、稳定性差等工程难题，成功入选自然资源部2026年“从山顶到海洋”自然资源科技成果科普巡展（山东站），为浅层地热能综合开发利用提供了可靠的数据支撑。

恒功率岩土热物性测试仪在野外现场开展测试作业。高鹏 摄

技术人员对恒功率岩土热物性测试仪进行测试前调试。杨斌 摄

行业痛点：难以避免的复杂地层测试误差

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。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。

“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，加热功率漂移，致使测试数据失真、记录残缺，最终导致岩土导热系数计算的偏差。”第四勘探队低碳能源技术开发部负责人杨传世介绍。

技术团队同时发现，目前的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。

另外，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，无法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。

攻坚克难：补齐国产野外热物性测试装备短板

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，实现宽电压稳定运行，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，配套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。

“这套设备只有行李箱大小，重约25公斤，能够随拿随走非常方便。性能上实现了升级，但体积上更小巧便捷了。”杨传世介绍。

经过多轮迭代优化，目前的第五代恒功率高精度智能热物性检测技术设备，整体技术已经达到了国内领先水平，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。

项目团队在全力攻克技术瓶颈的同时，积极探索实验室技术成果向野外工程场景适配路径，构建起“科研攻关—测试仪器迭代—现场应用”闭环产学研转化路径。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。

技术推广：科产融合发展的鲜活样本

当前，我国浅层地热产业正处在提质升级阶段，一些项目存在重施工、轻前期勘察的不良现象，测试装备良莠不齐，制约行业行稳致远。山东省煤田地质局第四勘探队坚持问题导向，瞄准行业痛点开展装备创新，通过产学研协同打通技术转化堵点，既为地源热泵项目提供精准可靠的数据支撑，也为地质领域开展清洁能源技术创新、推动科产融合发展提供了鲜活样本。

目前，该技术成果已经在全国多地落地开花，产业化效益得到了充分释放。仪器设备远销日本，并在北京、山东、河南、河北、宁夏、江苏、辽宁等十余个省市广泛推广，服务全国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。设备销售及技术服务累计签订合同额近千万元，带动浅层地热能相关产业实现经济效益数亿元，每年碳减排量达十万吨，实现了经济和生态效益的双赢。

从实验室技术攻关到全国多地工程现场应用，从装备开发突破到全链条产业赋能，实践表明，推动浅层地热高质量发展，必须牢牢抓住核心装备的“牛鼻子”。“装备精度、稳定性、野外适配能力等，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、队长李海波说，第四勘探队也将持续深化关键核心技术迭代升级，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。（通讯员 于清）