DB13∕T 2552-2017 地下水地源热泵系统工程技术规程(河北省).pdf
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1、ICS 27 F 15 DB13 河北省地方标准 DB13/T 25522017 地下水地源热泵系统工程技术规程 Technical specification for groundwater heat pump system 2017 - 09 - 06 发布 2017 - 10 - 06 实施 河北省质量技术监督局 发 布 DB13/T 25522017 I 目 次 前言 . II 引言 . III 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 工程勘查 . 4 5 地下水换热系统 . 7 6 建筑物内系统 . 13 7 整体运转、调试与验收 . 13 8 监控
2、与运行管理 . 14 附录 A(规范性附录) 勘查报告编写要求 . 16 附录 B(资料性附录) 地下水地源热泵系统水质要求 . 17 附录 C(规范性附录) 雷诺指数的计算方法和结垢性判定 . 18 附录 D(规范性附录) 拉申指数的计算方法和结垢性、腐蚀性判定 . 19 附录 E(资料性附录) 井室、井口装置和监测仪表安装示意图 . 20 附录 F(资料性附录) 潜水泵扬水管路百米损失. 24 附录 G(资料性附录) 动态监测数据表 . 25 附录 H(资料性附录) 热源井验收记录表 . 26 参考文献 . 27 DB13/T 25522017 II 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2
3、009给出的规则起草。 本标准由河北省国土资源厅提出。 本标准由河北省地热资源开发研究所起草。 本标准参加编写单位:河北工业大学、哈尔滨工业大学、河北建设勘察研究院有限公司、河北省水利水电第二勘测设计研究院、河北建工集团有限责任公司、中国地质调查局浅层地热能研究与推广中心、河北博纳德能源科技有限公司、北京市华清地热开发有限责任公司、恒有源科技发展集团有限公司。 本标准主要起草人员:李文良、马云青、李瑞鹏、苏永强、张长茂、李 郡、徐忠立、张海军、朱振仑、倪 龙、聂庆科、郑晓亮、卢双宝、张文秀、孙 骥。 本标准主要审查人员:康凤新、王景刚、王华军、邢忠信、张彦峰。 DB13/T 25522017
4、III 引 言 为使地下水地源热泵系统工程的勘查、设计、施工、验收做到技术先进、经济合理、安全适用,保护地下水资源和生态环境,保证工程质量,制定本规程。 目前河北省地下水地源热泵系统工程存在一些问题,比较突出的有地下水回灌不畅、地下水资源浪费和系统运行费用高等,规程编写组对这些问题进行了广泛的调查研究,认真总结了省内外的实践经验, 吸取了近年来地下水地源热泵系统领域取得的最新研究成果,参考和借鉴了相关规范规程和先进标准,并进行了广泛的征求意见。 规程遵循保护资源、合理开发的原则,地下水必须完全回灌,按地下水的回灌量确定开采量,不得对地下水资源造成浪费及污染。 规程保留了GB 50366的相关内
5、容,补充完善了地下水换热系统勘查工作要求,增设了热源井设计、地下水回灌及监测等相关条文。 地下水地源热泵系统工程的工程勘查、 热源井井身结构及其井位布置、 地下水回灌系统和地下水监测系统的设计与施工应有具有相应资质的勘查、设计、施工单位进行。 地下水地源热泵系统工程勘查、设计、施工、验收除应符合本规程外,还应符合国家及河北省现行有关标准的规定。 DB13/T 25522017 1 地下水地源热泵系统工程技术规程 1 范围 本标准规定了地下水地源热泵系统工程的术语和定义、工程勘查、地下水换热系统、建筑物内系统、整体运转调试与验收、监控与运行管理等基本内容。 本标准适用于河北省行政区域内新建、改建
6、和扩建的以地下水地源热泵技术进行供热、供冷或加热生活热水系统工程的勘查、设计、施工、验收及运行管理。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 19409 水(地)源热泵机组 GB 50013 室外给水设计规范 GB 50015 建筑给水排水设计规范 GB 50019 工业建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB 50027 供水水文地质勘察规范 GB 50093 自动化仪表工程施工及质量验收规范 GB 50242 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范
7、 GB 50243 通风与空调工程施工质量验收规范 GB/T 50265 泵站设计规范 GB 50268 给水排水管道工程施工及验收规范 GB 50274 制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范 GB 50296 管井技术规范 GB 50366 地源热泵系统工程技术规范 GB 50736 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 CJJ/T 13 供水水文地质钻探与管井施工操作规程 CJJ 76 城市地下水动态观测规范 CJJ/T 81 城镇供热直埋热水管道技术规程 CJJ 138 城镇地热供热工程技术规程 DZ/T 0225 浅层地热能勘查评价规范 HG/T 20679 化工设备、管道外防腐
8、设计规范 SL 187 水质采样技术规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 DB13/T 25522017 2 地下水地源热泵系统 groundwater-source heat pump system 以地下水为高(低)温热源,由热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热(冷)空调系统。 3.2 水源热泵机组 water-source heat pump unit 以水或添加防冻剂的水溶液为低温热源的热泵。通常有水/水热泵、水/空气热泵等形式。 3.3 地热能交换系统 geothermal exchange system 将浅层地热能资源加以利用的热交换系统。 3.
9、4 浅层地热能 shallow geothermal energy 蕴藏在地表以下一定深度范围(一般为200 m)内岩土体、地下水或地表水中,温度低于25,具有开发利用价值的热能。 3.5 传热介质 heat transfer fluid 地源热泵系统中,通过换热管与岩土体、地下水或地表水进行热交换的一种液体,一般为水或添加防冻剂的水溶液。 3.6 地下水换热系统 groundwater heat exchange system 与地下水进行热交换的地热能交换系统,分为直接地下水换热系统和间接地下水换热系统。 3.7 直接地下水换热系统 direct groundwater heat exch
10、ange system 由抽水井取出的地下水,经处理后直接流经水源热泵机组热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。 3.8 间接地下水换热系统 indirect groundwater heat exchange system 由抽水井取出的地下水经中间换热器热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。 3.9 工程勘查 engineering investigation 根据工程要求,查明、分析、评价建设场地水文地质环境特征和岩土体工程条件,并编制勘查文件的活动。 3.10 含水层 aquifer 地下水面以下饱水的透水层。 DB13/T 25522017 3 3.11 渗透性 perm
11、eability 含水层多孔介质能够被水或其它液体透过的性质。 3.12 岩土体 rock-soil body 岩石和松散沉积物的集合体,如砂砾石、土体等。 3.13 水文地质勘查孔 hydrogeological exploration borehole 为查明水文地质条件,按水文地质钻探要求施工的钻孔。 3.14 抽水井 production well 用于从地下含水层中取水的井。 3.15 回灌井 injection well 用于向含水层灌注回水的井。 3.16 热源井 heat-source well 用于从地下含水层中取水或向含水层灌注回水的井,是抽水井与回灌井的统称。热源井有管井
12、、大口径井和辐射井,本规程热源井指管井。 3.17 抽水试验 pumping test 一种在井中进行计时计量抽取地下水,并测量水位变化的试验,目的是了解含水层富水性,并获取水文地质参数。 3.18 回灌试验 injection test 一种向井中连续注水,使井内保持一定水位,或计量注水、记录水位变化来测定含水层渗透性、注水量和水文地质参数的试验。 3.19 水文地质参数 hydrogeological parameter 表征含水层水文地质特征的数量指标,包括渗透系数、导水系数、释水系数、给水度、越流参数等。 3.20 灌采比 the ratio of recharge and pumpi
13、ng DB13/T 25522017 4 同一个热源井中单位回灌水量与单位抽水水量的比值。 3.21 浅层地热能勘查评价 shallow geothermal exploration evaluation 对一定区域内的构造、地层、地下水、地貌、地质环境、浅层地热能容量和开发利用方案等地质情况进行调查研究工作的总称,分为区域浅层地热能勘查和场地浅层地热能勘查。 3.22 浅层地热换热功率 shallow geothermal heat power 单位时间内从浅层岩土体、地下水和地表水中交换的热量。 3.23 地下水循环量 groundwater circulation 从含水层中抽取利用后,
14、完全回灌到原含水层中的地下水量。 3.24 热均衡评价 thermal equilibrium evaluation 对在一定时间内浅层岩土体、地下水和地表水中的热能补给量、热能排泄量和储存热量进行的均衡评价。 4 工程勘查 4.1 一般规定 4.1.1 地下水地源热泵系统方案设计前, 应进行工程场地状况调查, 并应对浅层地热能资源进行勘查。 4.1.2 对已具备水文地质资料或附近有水井的工程场地,可通过调查获取水文地质资料。 4.1.3 工程勘查的范围宜大于拟定换热区。 4.1.4 工程勘查单位应具有水文地质勘查资质。工程勘查完成后,应编写工程勘查报告,并对资源可利用情况提出建议。勘查报告编
15、写应符合附录 A 的要求。 4.2 工程场地状况调查 工程场地状况调查应包括以下内容: a) 场地规划面积、形状及坡度; b) 场地内已有建筑物和规划建筑物的占地面积及其分布; c) 场地内树木植被、池塘、排水沟及架空输电线、电信电缆的分布; d) 场地内已有的、计划修建的地下管线和地下构筑物的分布及其埋深; e) 场地内已有水井的位置。 4.3 地下水场地浅层地热能勘查 4.3.1 地下水地源热泵系统方案设计前,应根据地下水地源热泵系统对水量、水温和水质的要求,对工程场地的水文地质条件按 DZ/T 0225 的规定进行场地浅层地热能勘查。 DB13/T 25522017 5 4.3.2 勘查
16、应包括下列内容: a) 地下水类型; b) 含水层岩性、分布、埋深及厚度; c) 含水层的富水性和渗透性; d) 地下水径流方向、速度和水力坡度; e) 地下水水温及其分布; f) 地下水水质; g) 地下水水位动态变化; h) 地球物理测井; i) 确定合理的地下水循环量和地下水抽、灌井合理间距; j) 进行地下水换热系统场地浅层地热能评价,提出合理的开发利用方案。 4.3.3 勘查应进行水文地质试验,试验应包括下列内容: a) 抽水试验; b) 回灌试验; c) 水温测量; d) 取分层水样进行水质分析; e) 地下水流向试验。 4.3.4 当地下水场地浅层地热能勘查结果符合地下水地源热泵
17、系统要求时, 应采用成井技术将水文地质勘查孔完善成热源井加以利用,成井过程应由水文地质专业人员进行监理。 4.3.5 勘查应符合下列要求: a) 勘查孔的布置应根据场地情况确定,工作量符合表 1 的规定: 表1 勘查孔工作量 工程设计负荷 q(kW) 勘查孔数量(个) q500 12 500q2000 23 q2000 3 注:工程设计负荷取建筑冷、热负荷中较大者。 b) 勘查孔的深度应根据含水层或含水构造带埋藏条件确定,宜小于 200m。当有多个含水层组且无水质分析资料时,应进行分层勘查,取得各层水化学资料; c) 勘查孔设计和施工应符合 GB 50027 的规定,勘查孔的孔间距设计宜符合
18、5.2.6 的规定。 4.3.6 抽水试验应符合以下要求: a) 抽水试验应符合 GB 50027 的规定。抽水试验应做三个落程,三个落程的降深分别为设计最大降深的 33%、66%和 100%; b) 抽水试验结束前应在井口按 SL 187 的规定取样送检,进行水质和含砂量测定,分析项目应满足附录 B 的要求。 DB13/T 25522017 6 4.3.7 回灌试验应符合以下要求: a) 抽水试验结束后应做回灌试验,回灌试验宜采用定流量试验方法,回灌试验稳定延续时间应大于 36h。回灌试验应做三个回灌量,回灌量分别为设计回灌量的 50%、80%和 110%; b) 同一回灌井不同回灌试验方式
19、的顺序为真空回灌、自流回灌和加压回灌,更换回灌方式之前应先使地下水的水位恢复到初始状态。地下水位埋深小于 10m 时可不进行真空回灌试验; c) 应进行同层回灌。宜采用单井回灌试验,有条件的项目可进行对井回灌试验或群井生产性回灌试验; d) 回灌水质应不低于回灌含水层的水质,回灌水含砂量应小于 1/200000(体积比); e) 回灌试验应布设一定数量的观测井; f) 回灌试验结束后,应对井内沉淀物进行处理。 4.3.8 浅层地热能评价 4.3.8.1 场地回灌能力评价 根据抽水/回灌试验数据确定灌采比。地下水回灌能力评价按表2的规定。 qBqgc(1) 式中: B灌采比,无量纲; qg单位回
20、灌量(m3/hm); qc单位涌水量(m3/hm)。 表2 地下水回灌能力评价标准 灌采比(%) 80 5080 50 回灌能力 强 较强 弱 4.3.8.2 浅层地热资源评价 4.3.8.2.1 热源井单井换热(冷)功率计算 1.163SwQqT (2) 式中: Qs热源井单井换热功率(kW); qw热源井单井地下水循环利用量(m3/h),指能够完全回灌的热源井出水量; T地下水利用温差()。夏季制冷工况最大可按10温差计算;冬季制热工况与地下水温度有关,一般可按5-8温差计算; 1.163换算系数。 4.3.8.2.2 浅层地热资源量计算 按地下水的回灌量确定浅层地热资源量。 1nhSnQ
21、Q(3) DB13/T 25522017 7 式中: Qh浅层地热资源量(kW); n工程最大可同时利用抽水井数量。 4.3.8.2.3 热均衡评价 地温场均衡评价宜分别进行近期(5年)、中期(10年)和远期(20年)评价,对地下温度场的变化进行预测。评价方法参见DZ/T 0225。 4.3.8.3 地下水水质评价 地下水水质评价包括下列内容: a) 分析地下水水质对地下水地源热泵系统设备的影响,并评价和预测浅层地热能开发利用对区域水质的影响; b) 地下水水质符合附录 B 的规定; c) 应对地下水的腐蚀性和结垢性进行评价: 1) 当地下水中氯离子(CL-)毫克当量百分数25%时,宜按雷诺指
22、数(RI)判定地下水的结垢性。雷诺指数的计算方法和结垢性判定应符合附录 C 的规定; 2) 当地下水中氯离子(CL-)毫克当量百分数25%时,宜按拉申指数(LI)判定地下水的结垢性。拉申指数的计算方法和结垢性判定应符合附录 D 的规定; 3) 地下水的腐蚀性可按拉申指数判定,腐蚀性判定应符合附录 D 的规定。 4.3.8.4 环境影响预测 主要内容: 计算替代常规能源量和节能减排量。 评价浅层地热能开发利用所产生的大气环境效应、地温场影响和生态环境影响, 评价地下水抽水/回灌可能形成的地面沉降、 岩溶塌陷和地裂缝等地质环境影响,提出相应的防治措施。 4.3.8.5 经济成本评估 评估包括初投资
23、和运行成本。 4.3.8.6 开发利用方案制定 包括:换热方式、换热量、换热温差、地下水开采量和回灌量、长期监测孔的设置和制定监测方案等。 5 地下水换热系统 5.1 一般规定 5.1.1 地下水换热系统应根据工程勘查资料进行设计。 应采取可靠回灌措施, 确保置换冷量或热量后的地下水全部回灌到同一含水层,并不应对地下水资源造成浪费及污染。系统投入运行后,应对抽水量、回灌量及其水质进行定期监测。 5.1.2 地下水的持续出水量应满足地下水换热系统最大吸热量或释热量的要求。 5.1.3 地下水供水管、回灌管不应与市政管道连接。 DB13/T 25522017 8 5.1.4 热源井设计单位应具有水
24、文地质勘查资质, 设计内容应包括设计文件和有关图纸; 设计应经过施工图审查机构审查。 5.2 热源井设计及布局 5.2.1 热源井设计应符合 GB 50296 的相关规定,并应包括下列内容: a) 热源井的抽水量和回灌量、水温和水质; b) 热源井的数量、井位分布及取水层位; c) 井管配置及管材选用,抽灌设备选型; d) 井身结构、填砾位置、滤料规格及止水材料; e) 抽水试验和回灌试验要求及措施; f) 井口装置及附属设施。 5.2.2 井身结构设计和出水量的确定应符合下列要求: a) 过滤器(管)应采用耐腐蚀的材料制作,当采用抗腐蚀性差的材料时,应做防腐处理。缠丝过滤器的缠丝和包网材料应
25、选用具有抗腐蚀性和抗结垢的不锈钢丝、铜丝或增强型聚乙烯滤水丝; b) 松散层过滤器直径宜大于 426mm,钢管壁厚应大于 6mm,孔隙率应大于 25%。回灌井含水层上部应安装适当长度的过滤器。宜采用骨架缠丝过滤器,骨架钢筋宜大于 16mm,加强筋宜大于 18mm,骨架间距宜小于 30mm; c) 热源井井管寿命应长于地下水地源热泵系统寿命,宜采用铸铁管或钢管; d) 热源井孔径应尽量大,以提高回灌能力。松散含水层,孔径宜不小于 750mm;基岩含水层,裸眼孔径宜不小于 311mm; e) 在有地下咸水区域,要采取可靠止水措施,防止地下水串层污染; f) 热源井的深度宜小于 200m。热源井与建
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