DB11_T 1253-2015 地埋管地源热泵系统工程技术规范(北京市).pdf
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1、ICS 27.080 J 75 DBll 北-口小市E抽出ETA 万标准DB11/T 1253-2015 地埋管地源热泵系统工程技术规范Technical code for ground-coupled heat pump system 2015-12-30发布2016-04-01实施北京市质量技术监督局发布DB11/T 1253-2015 目次前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 基本要求.3 5 勘查与评估.4 6 系统设计.5 7 系统施工.6 8 系统监测.8 9 调试与验收.9 附录A(规范性附录)岩土热响应试验.12 附录B(资料性附录)地埋管外
2、径及壁厚.13 附录c(资料性附录)岩土体热物性参数.15 目IJ1=1 本标准根据GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由北京市发展和改革委员会提出井归口。本标准由北京市发展和改革委员会组织实施。DB11/T 1253-2015 本标准起草单位:北京市地质矿产勘查开发局、北京节能环保中心、北京市地质勘察技术院、北京源深节能技术有限责任公司、北京华源热力管网有限公司、中国环境科学研究院、中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心。本标准主要起草人:李宁波、闰立华、焦江波、杨俊伟、郑佳、于法、郭艳春、吴丰昌、周涛、李军、冉伟彦、杨全合、卫万)11页、李娟、张文秀、韩敏霞、李海东、杜红兵、李萌
3、文、金波、王伟。II DB11/T 1253-2015 地埋管地源热泵系统工程技术规范1 范围本标准规定了地埋管地源热泵系统工程的场地浅层地温能资源勘查评估、换热系统设计与施工、监测系统建设、调试和验收等工作的内容、方法和要求。本标准适用于以地下岩土体为低温热源,以水为传热介质,采用热泵技术进行供热、供冷或加热生活热水的系统工程前期勘查与评估、设计、施工、验收及系统监测。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,仅所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 50015 建筑给水排水设计规范GB 502
4、02 建筑地基基础工程施工质量验收规范GB 50243 通风与空调工程施工质量验收规范GB 50274 制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范GB 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GB/T 14848 地下水质量标准OZ!T 0225 浅层地热能勘查评价规范CJJ 101 埋地聚乙烯给水管道工程技术规程OB 11/687 公共建筑节能设计标准3 术语和定义下列术语定义适用于本文件。3.1 地源热泵系统ground-source heat pump system 以岩土体、地下水或地表水为低温热源,由水源热泵机组、地温能交换系统、建筑
5、物内系统组成的供热空调系统。根据地温能交换系统形式的不同,地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统O3.2 地埋管换热系统ground heat exchanger system 传热介质通过坚直或水平地埋管换热器与岩土体、地下水进行热交换的地温能交换系统,又称土壤热交换系统O3.3 DB11/T 1253-2015 浅层地温能资源shal low geothermal energy resources 蕴藏在地表以下一定深度范围内岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的热能资源。3.4 传热介质heat-transfer fluid 地源热泵系统中,通过地
6、埋管换热器与岩土体、地下水进行热交换的不低于GB/T14848中规定的III类地下水质量标准的水O3.5 竖直地埋管换热器vertical ground heat exchanger 换热管路埋置在坚直钻孔内的地埋管换热器,又称坚直土壤热交换器。3.6 水平地埋管换热器horizontal ground heat exchanger 换热管路埋置在水平管沟内的地理管换热器,又称水平土壤热交换器。3.7 环路集管circuit header 连接各井联环路的集合管,通常用来保证各井联环路流量相等。3.8 岩土体rock-so i I body 岩石和松散沉积物的集合体,如砂岩、砂砾石、土壤等。3
7、.9 勘查测试孔exploration and vertical testi 吨hole按照测试要求和拟采用的成孔方案,将用于勘查和测试的坚直地埋管换热器称为勘查测试孔。3.10 岩土热响应试验rock-soi I thermal response test 通过测试仪器,对项目所在场区的勘查测试孔进行一定时间的连续换热试验,获得项目场区岩土体的初始平均温度、岩土体综合热物性及岩土体换热能力等参数。3.11 岩土体初始平均温度initial temperature of the rock-soi I 从自然地表下10m20m至坚直地理管换热器埋设深度范围内,岩土体常年恒定的平均温度。3.12
8、埋设温度传感器法embedding temperature sensor method 在坚直地埋管换热器不同深度埋设温度传感器,通过实时监测温度传感器的监测数值,确定不同深度岩土体温度的方法。3.13 2 DB11/T 1253-2015 无功循环法reactive circulation method 不向地埋管换热器内循环水力口载冷、热量,利用循环水与岩土体达到热平衡时的温度,分析岩土体初始平均温度的方法。3.14 水温平衡法water temperature balance method 地埋管换热器安装完成后在管内充满水,静置至少48h后管内的水与岩土体达到热平衡,通过水泵循环将管内
9、的水泵出,同时监测水温的变化,通过管内水的温度分析岩土体温度的方法。3.15 稳定热流测试steady heat flow test 向地埋管换热器循环介质提供稳定的热量或冷量,记录地埋管换热器进、出水温度的响应情况,计算岩土体综合热物性参数或换热能力的测试方法。3.16 稳定工况测试steady working condition test 建立稳定的地埋管换热器夏季冬季运行工况,记录地埋管换热器进、出水温度的响应情况,计算岩土体综合热物性参数或换热能力的测试方法。3.17 3.18 3.19 岩土体综合热物性参数parameter of the rock-soi I thermal pro
10、perties 地埋管换热器深度范围内,岩土体的综合导热系数、综合比热容。换热孔heat exchange hole 地埋管地源热泵系统运行期间,其中埋设的地埋管换热器参与热量交换的钻孔。换热监测孔heat exchange monitoring hole 通过在换热孔内下入温度传感器,用于监测地理管换热器换热过程中其周边地层温度变化的换热孔。3.20 换热影响监测孔heat exchange effect monitoring hole 通过在钻孔内下入温度传感器,用于监测换热孔温度变化影响范围的钻孔,一般布设于换热孔周边5m距离内。3.21 常温监测孔initial temperature
11、 monitoring hole 通过在钻孔内下入温度传感器,用于监测不同季节地层原始温度的钻孔,一般布设在换热孔布设区域边缘10m距离外。3.22 3 DB11/T 1253-2015 插入式温度传感器insertion temperature sensor 测温探头插入到管道内部,直接测量管道内循环介质温度的温度传感器。3.23 贴片式温度传感器surface mounted devices temperature sensor 测温探头贴合于管道外壁,通过测量管壁温度计算循环介质温度的温度传感器。4 基本规定4.1 地埋管地源热泵系统工程方案确定前应对浅层地温能地质条件进行勘查与评估。4
12、.2 地埋管地源热泵项目场地浅层地温能勘查、系统设计与施工均应由具有相应资质的单位完成。4.3 地埋管地源热泵系统工程的实施除应符合本标准外,尚应符合国家及北京市现行有关标准的规定。5 勘查与评估5.1 一般规定5.1.1 地埋管地源热泵系统工程方案确定前,应进行工程场地状况调查和项目场地浅层地温能勘查。5.1.2 地埋管地源热泵系统工程前期勘查与评估应由具有相应地质勘查资质的单位完成。5.1.3 勘查前应收集建设场地及其周边一定范围内地质、水文地质资料、己建地源热泵工程勘查和运行情况等资料,选择适宜的浅层地温能换热方式,确定相应的勘查方法。5.1.4 项目场地浅层地温能勘查后,勘查单位应编写
13、浅层地温能地质条件评估报告并提出建议。5.2 工程场地状况调查5.2.1 地埋管地源热泵系统方案设计前,应进行工程场地状况调查。5.2.2 调查内容应包括:a)场地规划面积、形状及地形地貌特征:b)场地内己有建筑物和规划建筑物的占地面积及其分布、基础型式及埋深:c)场地内己有树木植被、池塘、排水沟及架空输电线、市政管网、交通设施、历史文化遗迹、电信电缆的分布及规划综合管线分布:d)场地内己有的、计划修建的地下管线和地下构筑物的分布及其埋深;e)交通道路状况及施工所需的电源、水源情况。5.3 地埋营换热系统勘查5.3.1 勘查范围为地埋管换热系统建设场地范围内。5.3.2 勘查要求:4 a)水平
14、地埋管换热系统工程,工程场地勘查采用槽探或轩探进行,槽探位置和长度应根据场地形状确定,槽探的深度宜超过预计的埋管深度1m,4干探技术标准参照GB50202的相关规定执行。坚直地埋管换热系统工程,工程场地勘查采用钻探进行,勘查孔深度宜比预计的埋管深度深5m,勘查孔应进行地球物理测井:b)勘查工作量的布置,按表1确定。DB11/T 1253-2015 表1探槽和勘查测试孔工作量埋营方式工程设计冷/热负荷q/kW探槽、勘查测试孔数量/个q25 1(探槽)水平q二三25二三2(探槽)q550 1(于u550运q10002(孔)竖直1000运q200023(子uq二三2000二三3(孔)注:工程设计冷/
15、热负荷取冷、热负荷中较大者。5.3.3 勘查内容应包括:a)岩土体地层岩性结构、地下水位、冻土层厚度、地下水径流方向、速度、地温场分布特征:b)开展岩土热响应试验,获得项目场区岩土体初始平均温度、岩土体综合热物性及岩土体换热能力等参数:c)岩土热响应试验应符合附录A的规定。5.3.4 浅层地温能地质条件评估报告的内容应包括:a)建设项目的规模、功能及冷热需求:勘查区以往地质工作程度及浅层地温能开发利用现状:勘查工作的进程及完成的工作量。b)勘查区的自然地理条件:气象和水文特征、区域地质条件,地层分布特征;含水层(带)的空间分布,地下水的水质、水位动态特征及补给、径流、排泄条件。c)勘查工作的主
16、要内容及其布置:工作的主要成果。d)岩土热响应试验结果:浅层地温能利用量计算的依据,计算浅层地温能:根据保护资源、合理开发的原则,提出相应的利用方式及其保证程度,预测其可能的变化趋势。e)评价浅层地温自色的资源条件:提出拟建换热系统的方式:建议换热系统的初步方案。f)拟建工程的经济性和风险性分析。g)施工中和运行后应注意的事项:地温场监测点的设置及要求。6 系统设计6.1 一般规定6.1.1 地埋管地源热泵系统的设计应由具有相应设计资质的单位完成,应使建筑负荷需求与浅层地温能资源量相匹配。6.1.2 换热系统的设计应以浅层地温能地质条件评估报告为依据,在经济技术合理时,直采用辅助热源或冷源的调
17、峰方式。6.1.3 地埋管地源热泵系统应设监测系统,并应符合第8章的规定。6.2 地埋营管材与传热介质5 DB11/T 1253-2015 6.2.1 地埋管及管件应符合设计要求,且应具有质量检验报告和生产厂的合格证。埋管内外表面应清洁、光滑,不应有明显的划伤、凹陷、颜色不均等缺陷:管端头应切割平整,并与管轴线垂直。6.2.2 地埋管管材及管件应符合下列规定:a)地埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小的塑料管材及管件,宜采用聚乙烯管(PE80或PE100)或聚丁烯管(PB),不应使用再生塑料管材,管件与管材应为相同材半斗:b)地埋管质量应符合国家现行标准中的各项规定。管材的公
18、称压力及使用温度应满足设计要求。管材的公称压力不应小于1.0MPa。地埋管夕|、径及壁厚可参照附录B选用。6.2.3 为预防管道受热发生热变形,未安装的管材应避光存放。6.2.4 坚直地埋管换热器的U型弯管接头,宜选用定型的U型弯头成品件,不应采用械制弯头或焊接弯头。6.2.5 地埋管换热系统的传热介质应使用不低于GB/T14848中规定的III类地下水质量标准的水,水中不应加注乙二醇等对环境产生危害的添加剂。6.3 地埋管换热系统设计6.3.1 地埋管换热系统设计前应明确待埋管区域内各种地下管线的种类、位置及深度,预留未来地F管线所需的埋管空间及埋管区域进出重型设备的车道位置C6.3.2 当
19、地埋管地源热泵项目可利用埋设换热孔场地不足时,经技术、经济、安全分析后可以采用建筑物下埋设换热孔。6.3.3 地埋管换热器进、出水温度应符合下列规定:a)夏季工况,地埋管换热器侧出水温度宜低于300C;b)冬季工况,地埋管换热器侧进水温度直高于40C。6.3.4 地埋管换热器设计计算宜根据岩土热响应试验结果并参照附录C,采用专用软件或按照DZ!T0225进行计算,环路集管不应包括在地埋管换热器换热长度内。6.3.5 地埋管换热系统直进行分区设计,且采用条带状分散布设换热孔,保证地埋管运行的问歇性和地温的恢复。6.3.6 地埋管换热器内传热介质流态应保持紊流,单U型流速不宜小于0.4m/s,双U
20、型流速不宜小于0.2m/s,水平环路集管坡度宜为0.00206.3.7 坚直地埋管换热器土里管深度和问距应根据浅层地温能地质条件评估报告确定,深度宜为40m150m,且同一环路内钻孔孔深应相同O孔径不宜小于O.llm,问距不应小于4mo6.3.8 回填料应符合环保标准且具有密封特性。应根据地质特征确定地埋管换热孔回填料配方,回填料的导热系数不宜低于钻孔外岩土体的导热系数O6.3.9 当地埋管地源热泵项目可利用地表面积较大,浅层岩土体的温度及热物性受气候、雨水、埋设深度影响较小时,经技术、经济分析后可以采用水平埋营,埋管形式应根据地质条件选择。6.3.10 水平地埋管换热器直进行分组连接,每组换
21、热器管长不大于5000m,各组换热器形成的地埋管环路两端应分别与供、回水环路集管连接,应采取同程式布置,并应在各环路的总接口处设置检查井,井内设置相应的阀门。6.3.11 水平埋管换热器可不设坡度。最上层埋管顶部应在冻土层以下不小于O.6m,且距地面不宜小于1.5m,可分层埋设,分层间距不应小于1m,也可水平管沟埋设,水平管沟间距不应小于1.2mo 6.3.12 环路集管和环路支管宜采用同程布置,每对供、回水环路支管连接的地埋管换热器数量直相等且宜少于20日良。环路集营和支管供、回水管的问距应不小于O.6m,深度应在冻土层以下不小于O.6m,且距地面不宜小于1.5mo 6 DB11/T 125
22、3-2015 6.3.13 地埋管换热器安装位置宜靠近机房或以机房为中心设置。6.3.14 地埋管换热系统应设泄漏报警及自动充水系统。需要防冻的地区,应设防冻保护装置。6.3.15 地埋管换热系统设计时应进行水力计算,并提出水力平衡措施的建议O6.3.16 地埋管换热系统直采用变流量设计,但地埋管内传热介质流速不应低于最低流速限值。6.3.17 地埋管换热系统直设置反冲洗系统,冲洗流量宜为工作流量的2倍。6.4 建筑物内系统设计6.4.1 建筑物内系统的设计应符合GB50366、GB50736及DB111 687的要求。6.4.2 涉及到生活热水或其它热水供应部分,应符合GB50015的要求。
23、7 系统施工7.1 一般规定7.1.1 地埋管地源热泵系统的施工应由具有相应地质勘查资质的单位完成。7.1.2 地埋管换热系统施工时,不应损坏既有地下管线及构筑物。7.1.3 地埋管换热器安装完成后,应在埋管区域做出标志或标明管线的定位带,并应采用2个现场的永久目标进行定位。7.2 地埋管换热系统施工7.2.1 地埋管换热系统施工应由具有相应地质勘查资质的单位完成,应由具有相应资质的监理单位进行全程的现场监理O7.2.2 地埋管换热系统施工前应具备埋营区域的勘查资料、设计文件和施工图纸,并完成施工组织设计。7.2.3 地埋管换热系统施工前应了解埋管场地内己有地下管线、其它地下构筑物的功能及其准
24、确位置,并应进行地面清理,铲除地面杂草、杂物和浮士,平整地面。7.2.4 换热孔钻孔方法应根据地质条件选择:a)第四系细颗粒地层直采用回转钻进:b)第四系粗颗粒地层直采用回转钻进或冲击钻进:c)基岩地层宜采用潜孔锤钻进:d)若基岩地层上覆第四系地层,则钻进第四系地层时应采用跟管钻进,但跟管深度不直大于40mo7.2.5 坚直地埋管钻孔施工应符合下列规定:a)钻进过程中,做好钻孔记录,包括地下岩层情况、地下水情况:b)钻孔开孔及终孔直采用同一设计口径,如遇回填土、卵石层、流砂带、破碎带、孔洞、洞穴等复杂地层,应采取泥浆护壁或埋设套管护壁,护壁套管内径应与设计钻孔口径一致:c)实际钻孔孔深宜大于设
25、计孔深1m2m;d)钻孔施工应及时洁除孔口残渣,设置排水沟和泥浆油等设施,以过滤、储存钻孔浆液:e)潜孔锤钻进成孔后下管前,采用压缩空气或清水进行清孔,孔底沉碴不大于O.5m;f)钻孔孔位偏差不应大于O.lm,钻孔的垂直偏差不应大于1.0%,钻孔终孔孔径不应小于设计孔f歪。7.2.6 坚直地埋管换热器的安装应符合下列规定:a)坚直地埋管换热器安装应在钻孔完成且孔壁固化后立即进行:b)钻孔完成后下管前,应先将地埋管换热器按设计要求组装好,并对地埋管换热器进行水压试验:7 DB11/T 1253-2015 c)水压试验合格后将地埋管换热器带压下入孔内。下管应连续、缓慢,并应采取措施使地埋管换热器各
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