地源热泵系统综合重点工程核心技术综合规范.docx
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1、地源热泵系统工程技术规范1 总则1.0.1 为使地源热泵系统工程设计、施工及验收,做到技术优异、经济合理、安全适用,确保工程质量,制订本规范。1.0.2 本规范适适用于以岩土体、地下水、地表水为低温热源,以水或添加防冻剂水溶液为传热介质,采取蒸气压缩热泵技术进行供热、空调或加热生活热水系统工程设计、施工及验收。1.0.3 地源热泵系统工程设计、施工及验收除应符合本规范外,尚应符合国家现行相关标准要求。2 术语2.0.1 地源热泵系统 groud-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、地热能交换系统、建筑物内系统组成供热空调系统。依据地
2、热能交换系统形式不一样,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。对于制冷来说,地源热泵和常规冷水机组最大区分是:空调系统冷却水冷却变为地下水或土壤冷却。地下水或土壤冷却,又有若干种方法。地埋管换热系统或地下水换热系统,地下水换热系统又分为直接和间接换热等等。2.0.2 水源热泵机组 water-source heat pump unit以水或添加防冻剂水溶液为低温热源热泵。通常有水水热泵、水空气热泵等形式。 2.0.3 地热能交换系统 geothermal exchange system将浅层地热能资源加以利用热交换系统。2.0.4 浅层地热能资源 shal
3、low geothermal resources蕴藏在浅层岩土体、地下水或地表水中热能资源。 2.0.5 传热介质 heat-transfer fluid地源热泵系统中,经过换热管和岩土体、地下水或地表水进行热交换一个液体。通常为水或添加防冻剂水溶液。2.0.6 地埋管换热系统 ground heat exchanger system传热介质经过竖直或水平地埋管换热器和岩土体进行热交换地热能交换系统,又称土壤热交换系统。 2.0.7 地埋管换热器 ground heat exchanger供传热介质和岩土体换热用,由埋于地下密闭循环管组组成换热器,又称土壤热交换器。依据管路埋置方法不一样,分为
4、水平地埋管换热器和竖直地埋管换热器。2.0.8 水平地埋管换热器 horizontal ground heat exchanger换热管路埋置在水平管沟内地埋管换热器,又称水平土壤热交换器。 2.0.9 竖直地埋管换热器 vertical ground heat exchanger换热管路埋置在竖直钻孔内地埋管换热器,又称竖直土壤热交换器。 2.0.10 地下水换热系统 ground water system和地下水进行热交换地热能交换系统,分为直接地下水换热系统和间接地下水换热系统。 2.0.11 直接地下水换热系统 由抽水井取出地下水,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
5、地下水换热系统。 2.0.12 间接地下水换热系统 由抽水井取出地下水经中间换热器热交换后返回地下同一含水层地下水换热系统。 2.0.13 地表水换热系统 和地表水进行热交换地热能交换系统,分为开式地表水换热系统和闭式地表水换热系统。 2.0.14 开式地表水换热系统 地表水在循环泵驱动下,经处理直接流经水源热泵机组或经过中间换热器进行热交换系统。 2.0.15 闭式地表水换热系统 将封闭换热盘管根据特定排列方法放入含有一定深度地表水体中,传热介质经过换热管管壁和地表水进行热交换系统。2.0. 16 环路集管 circuit header连接各并联环路集合管,通常见来确保各并联环路流量相等。
6、2.0.17 含水层 aquifer导水饱和岩土层。 2.0.18 井身结构 well structure组成钻孔柱状剖面技术要素总称,包含钻孔结构、井壁管、过滤管、沉淀管、管外滤料及止水封井段位置等。 2.0.19 抽水井 production well用于从地下含水层中取水井。2.0.20 回灌井 injection well用于向含水层灌注回水井。2.0.21 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井,是抽水井和回灌井统称。 2.0.22 抽水试验 pumping test一个在井中进行计时计量抽取地下水,并测量水位改变过程,目标是了解含水层富水
7、性,并获取水文地质参数。 2.0.23 回灌试验 injection test一个向井中连续注水,使井内保持一定水位,或计量注水、统计水位改变来测定含水层渗透性、注水量和水文地质参数试验。 2.0.24 岩土体 rock-soil body岩石和松散沉积物集合体,如砂岩、砂砾石、土壤等。 3 工程勘察3.1 通常要求3.1.1 地源热泵系统方案设计前,应进行工程场地情况调查,并应对浅层地热能资源进行勘察。(此为强制性条文,本标准共2个强制性条文)3.1.2 对已含有水文地质资料或周围有水井地域,应经过调查获取水文地质资料。 3.1.3 工程勘察应由含有勘察资质专业队伍负担。工程勘察完成后,应编
8、写工程勘察汇报,并对资源可利用情况提出提议。 3.1.4 工程场地情况调查应包含下列内容: 1 场地计划面积、形状及坡度;(是否满足打井或埋管面积和位置要求) 2 场地内已经有建筑物和计划建筑物占地面积及其分布; 3 场地内树木植被、池塘、排水沟及架空输电线、电信电缆分布; 4 场地内已经有、计划修建地下管线和地下构筑物分布及其埋深; 5 场地内已经有水井位置。 3.2 地埋管换热系统勘察3.2.1 地埋管地源热泵系统方案设计前,应对工程场区内岩土体地质条件进行勘察。 3.2.2 地埋管换热系统勘察应包含下列内容: 1 岩土层结构; 2 岩土体热物性; 3 岩土体温度; 4 地下水静水位、水温
9、、水质及分布; 5 地下水径流方向、速度; 6 冻土层厚度。 3.3 地下水换热系统勘察3.3.1 地下水地源热泵系统方案设计前,应依据地源热泵系统对水量、水温和水质要求,对工程场区水文地质条件进行勘察。 3.3.2 地下水换热系统勘察应包含下列内容: 1 地下水类型; 2 含水层岩性、分布、埋深及厚度; 3 含水层富水性和渗透性; 4 地下水径流方向、速度和水力坡度; 5 地下水水温及其分布; 6 地下水水质; 7 地下水水位动态改变。3.3.3 地下水换热系统勘察应进行水文地质试验。试验应包含下列内容: 1 抽水试验; 2 回灌试验; 3 测量出水水温; 4 取分层水样并化验分析分层水质;
10、 5 水流方向试验; 6 渗透系数计算。 3.3.4 当地下水换热系统勘察结果符合地源热泵系统要求时,应采取成井技术将水文地质勘探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。 3.4 地表水换热系统勘察3.4.1 地表水地源热泵系统方案设计前,应对工程场区地表水源水文情况进行勘察。 3.4.2 地表水换热系统勘察应包含下列内容: 1 地表水水源性质、水面用途、深度、面积及其分布; 2 不一样深度地表水水温、水位动态改变; 3 地表水流速和流量动态改变; 4 地表水水质及其动态改变; 5 地表水利用现实状况; 6 地表水取水和回水适宜地点及路线。 4 地埋管换热系统 4.1 通
11、常要求4.1.1 地埋管换热系统设计前,应依据工程勘察结果评定地埋管换热系统实施可行性及经济性。 4.1.2 地埋管换热系统施工时,严禁损坏现有地下管线及构筑物。 4.1.3 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定位带,并应采取2个现场永久目标进行定位。 4.2 地埋管管材和传热介质4.2.1 地埋管及管件应符合设计要求,且应含有质量检验汇报和生产厂合格证。 4.2.2 地埋管管材及管件应符合下列要求: 1 地埋管应采取化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小塑料管材及管件,宜采取聚乙烯管(PE80或PE100)或聚丁烯管(PB),不宜采取聚氯乙烯(PVC)管。管件和管材
12、应为相同材料。 2 地埋管质量应符合国家现行标准中各项要求。管材公称压力及使用温度应满足设计要求,且管材公称压力不应小于1.0MPa。地埋管外径及壁厚可按本规范附录A要求选择。 4.2.3 传热介质应以水为首选,也可选择符合下列要求其它介质: 1 安全,腐蚀性弱,和地埋管管材无化学反应; 2 较低冰点; 3 良好传热特征,较低摩擦阻力; 4 易于购置、运输和储藏。 4.2.4 在有可能冻结地域,传热介质应添加防冻剂。防冻剂类型、浓度及使用期应在充注阀处注明。 4.2.5 添加防冻剂后传热介质冰点宜比设计最低运行水温低35。选择防冻剂时,应同时考虑防冻剂对管道和管件腐蚀性,防冻剂安全性、经济性及
13、其对换热影响。 4.3 地埋管换热系统设计4.3.1 地埋管换热系统设计前应明确待埋管区域内多种地下管线种类、位置及深度,预留未来地下管线所需埋管空间及埋管区域进出重型设备车道位置。 4.3.2 地埋管换热系统设计应进行整年动态负荷计算,最小计算周期宜为1年。计算周期内,地源热泵系统总释热量宜和其总吸热量相平衡。 4.3.3 地埋管换热器换热量应满足地源热泵系统最大吸热量或释热量要求。在技术经济合理时,可采取辅助热源或冷却源和地埋管换热器并用调峰形式。4.3.4 地埋管换热器应依据可使用地面面积、工程勘察结果及挖掘成本等原因确定埋管方法。4.3.5 地埋管换热器设计计算宜依据现场实测岩土体及回
14、填料热物性参数,采取专用软件(瑞典隆德大学EED、美国Solar Energy 试验室TRNSYS等)进行。竖直地埋管换热器设计也可按本规范附录B方法进行计算。 4.3.6 地埋管换热器设计计算时,环路集管不应包含在地埋管换热器长度内。 4.3.7 水平地埋管换热器可不设坡度。最上层埋管顶部应在冻土层以下0.4m,且距地面不宜小于0.8m。 4.3.8 竖直地埋管换热器埋管深度宜大于20m,钻孔孔径不宜小于0.11m,钻孔间距应满足换热需要,间距宜为36m。水平连接管深度应在冻土层以下0.6m,且距地面不宜小于1.5m。4.3.9 地埋管换热器管内流体应保持紊流流态,水平环路集管坡度宜为0.0
15、02。4.3.10 地埋管环路两端应分别和供、回水环路集管相连接,且宜同程部署。每对供、回水环路集管连接地埋管环路数宜相等。供、回水环路集管间距不应小于0.6m。4.3.11 地埋管换热器安装位置应远离水井及室外排水设施,并宜靠近机房或以机房为中心设置。 4.3.12 地埋管换热系统应设自动充液及泄漏报警系统。需要防冻地域,应设防冻保护装置。 4.3.13 地埋管换热系统应依据地质特征确定回填料配方,回填料导热系数不应低于钻孔外或沟槽外岩土体导热系数。4.3.14 地埋管换热系统设计时应依据实际选择传热介质水力特征进行水力计算。 4.3.15 地埋管换热系统宜采取变流量设计。 4.3.16 地
16、埋管换热系统设计时应考虑地埋管换热器承压能力,若建筑物内系统压力超出地埋管换热器承压能力时,应设中间换热器将地埋管换热器和建筑物内系统分开。 4.3.17 地埋管换热系统宜设置反冲洗系统,冲洗流量宜为工作流量2倍。4.4 地埋管换热系统施工4.4.1 地埋管换热系统施工前应含有埋管区域工程勘察资料、设计文件和施工图纸,并完成施工组织设计。 4.4.2 地埋管换热系统施工前应了解埋管场地内已经有地下管线、其它地下构筑物功效及其正确位置,并应进行地面清理,铲除地面杂草、杂物,平整地面。 4.4.3 地埋管换热系统施工过程中,应严格检验并做好管材保护工作。 4.4.4 管道连接应符合下列要求: 1
17、埋地管道应采取热熔或电熔连接。聚乙烯管道连接应符合国家现行标准埋地聚乙烯给水管道工程技术规程CJJ101相关要求; 2 竖直地埋管换热器U形弯管接头,宜选择定型U形弯头成品件,不宜采取直管道煨制弯头; 3 竖直地埋管换热器U形管组对长度应能满足插入钻孔后和环路集管连接要求,组对好U形管两开口端部,应立即密封。 4.4.5 水平地埋管换热器铺设前,沟槽底部应先铺设相当于管径厚度细砂。水平地埋管换热器安装时,应预防石块等重物撞击管身。管道不应有折断、扭结等问题,转弯处应光滑,且应采取固定方法。 4.4.6 水平地埋管换热器回填料应细小、松散、均匀,且不应含石块及土块。回填压实过程应均匀,回填料应和
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