山东局四队自主研发恒功率岩土热物性测试仪 智能“小箱子”破解地热利用“大麻烦”

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）于今年4月至8月在济南市规划展览馆举办，山东省煤田地质局四队自主研发的恒功率岩土热物性测试仪亮相此次巡展。

岩土热物性参数是浅层地热能开发利用的重要基础参考，参数的获取离不开测试仪。山东局四队攻克传统测试仪误差大、稳定性差等工程难题，研发的恒功率岩土热物性测试仪，为浅层地热能综合开发利用提供了可靠的数据支撑。

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

锚定行业痛点

在浅层地热野外测试中，由于电压波动、地层条件复杂、测试精度不足等，传统检测设备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，影响项目长期运行效果。

四队技术团队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，导致岩土导热系数计算出现偏差。此外，测试设备大多偏重实验室场景，且软硬件割裂，数据解析依赖人工处理，复杂地层测试误差难以控制，不能适配野外复杂工程现场。由于缺少统一归集手段，传统测试数据往往仅服务于一个项目。不同地质条件下岩土热物性实测得出的大量数据，不能发挥复用价值，难以为区域浅层地热资源评价、项目可行性预判提供准确系统的数据支撑。

针对行业痛点，四队组织专业技术力量开展集中攻关。

开展产学研转化

在硬件技术创新层面，山东局四队专业技术团队首创恒功率加热技术，实现2.5—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，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℃改进至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“现场硬件采集+软件全自动解析”一体化工艺，大幅降低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。在性能升级的基础上，团队将所有功能模块装进“小箱子”，仪器重约25公斤，能够随拿随走。

经过多轮迭代优化，目前的第5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。

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。

推动科产融合发展

“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真正落地。”四队党委书记、队长李海波说。该队研发的恒功率岩土热物性测试仪，既为地源热泵项目提供了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，四队技术成果在全国多地落地开花，产业化效益得到充分释放。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10余个省市广泛推广，服务全国50余家地质勘查、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，每年减排二氧化碳达10万吨，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，浅层地热高质量发展，必须牢牢抓住核心装备的“牛鼻子”。四队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。