地表水源热泵规程.docx

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地表水源热泵规程

建设部备案号：

DB

重庆市工程建设标准

DBJ/T50—XXX—2010

地表水水源热泵系统设计标准

（征求意见稿）

2010-××-××发布2011-××-××实施

重庆市建设委员会发布

重庆市工程建设标准

地表水水源热泵系统设计标准

DBJ/T50—XXX—2010

主编单位：

重庆市建设技术发展中心

中国建筑西南设计研究院有限公司

批准部门：

重庆市建设委员会

施行日期：

20XX年XX月XX日

2010重庆

目录

1总则4

2术语5

3工程勘察7

4水源的水质与水温9

5取水、水处理与排放水10

5.1一般规定10

5.2取水10

5.3水处理13

5.4排放水14

6换热系统16

6.1一般规定16

6.2开式系统17

6.3闭式系统20

7热泵机组23

7.1一般规定23

7.2水—水热泵机组29

7.3水—空气热泵机组30

8建筑物内系统31

8.1一般规定31

8.2水源系统32

8.3空调水系统34

8.4热回收34

9监测与控制36

9.1一般规定36

9.2水源系统监测与控制37

9.3空调水系统监测与控制39

本标准用词说明40

1总则

1.0.1为使地表水水源热泵系统工程设计做到技术先进、节能高效、经济合理、安全适用，保证工程质量，特制定本标准。

【条文说明】制定本标准的宗旨。

合理地利用地表水水源热泵系统进行供热和空调，具有良好的节能与环境效益。

近年来我市地表水水源热泵系统的工程应用日益广泛。

为了适应推广的需要，规范地表水水源热泵系统设计，确保系统安全、高效和节能运行，特制定本标准。

1.0.2本标准适用于新建、改建、扩建建筑，以地表水为低位热源，采用蒸气压缩热泵技术进行制冷、供热的系统工程设计。

【条文说明】规定了本标准的适用范围。

主要针对以江、河、湖、库水等淡水源为低位热源，以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质，采用蒸气压缩热泵技术进行制冷、供热和提供生活热水的系统工程设计。

我市污水排放和温泉蕴藏量大，利用城市污水和温泉废水作为低位热源也具有很大潜力，当前也有实际的工程应用，该类工程的设计可参考本标准。

1.0.3地表水水源热泵系统工程设计方案，应根据地表水资源状况、建筑物的用途及功能、冷热负荷构成特点等，结合国家有关政策，通过技术经济比较确定。

在设计中，应优先选用新技术、新设备、新材料、新工艺。

【条文说明】规定地表水水源热泵系统的工程应用应通过技术经济比较确定。

并在应用中结合近年来国内外出现的新技术、新设备、新材料、科研新成果，优先采用成熟的“四新”技术。

地表水水源热泵系统工程应符合当地水资源综合利用开发相关规划的要求。

1.0.4地表水水源热泵系统工程设计，除应符合本标准外，尚应符合国家和地方现行有关标准规范的规定。

【条文说明】规定同其他标准规范衔接。

本标准为专业性标准，为了精简内容，其他通用性设计标准、规范的内容，除必要的引用或参照以外，本标准不再另设条文。

本条强调在设计中除执行本标准外，还应执行与设计内容相关的安全、环保、节能、卫生等方面的国家和地方现行有关标准、规范等的规定。

2术语

2.0.1地表水水源热泵系统surfacewater-sourceheatpumpsystem

以地表水为低位热源，由水源热泵机组、地表水换热系统、建筑物内系统组成的制冷、供热系统。

2.0.2水源热泵机组water-sourceheatpumpunit

以水或添加防冻剂的水溶液为低位热源的热泵设备。

通常有水-水热泵机组和水-空气热泵机组等形式。

2.0.3开式地表水换热系统open-loopsurfacewatersystem

地表水在循环泵的驱动下，经处理直接进入水源热泵机组或通过中间换热器进行热交换的系统。

2.0.4闭式地表水换热系统closed-loopsurfacewatersystem

将封闭的换热盘管按照特定的排列方法置于具有一定深度的地表水体中，传热介质通过换热盘管管壁与地表水进行热交换的系统。

2.0.5地表水surfacewater

存在于地壳表面，暴露于大气的水。

包括：

江水、河水、湖水、水库水等。

2.0.6源水sourcerawwater

取自地表水源水体，用于地表水水源热泵系统的地表水。

2.0.7排放水dischargewater

经地表水换热系统进行热交换后的水。

2.0.8热环境容量thermalenvironmentcapacity

在保证水体周平均温升≤1℃，周平均温降≤2℃的前提下，水体的最大吸（释）热能力。

2.0.9取水构筑物intakestructure

取集源水而设置的各种构筑物的总称

2.0.10取水头部intakehead

河床式取水构筑物的进水部分。

2.0.11水质waterquality

在水源热泵工程中，水的物理、化学、生物学等方面的性质。

2.0.12水处理watertreatment

对水源水或不符合用水水质要求的水，采用物理、化学、生物等方法改善水质的过程。

2.0.13含沙量sedimentconcentration

单位体积的水中所含的干沙的重量。

2.0.14浊度turbidity

水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。

2.0.15热泵系统的制冷能效比refrigeratingenergyefficiencyratioofheatpumpsystemEERr

空调系统制备的总冷量与热泵系统的总制冷输入功率之比。

2.0.16Bowerl入渗试验

通过入渗仪器对不同水位下滤床的垂直入渗速度进行实测，用于评价取水滤床的垂直入渗性能。

3工程勘察

3.0.1地表水水源热泵系统方案设计前，应对工程场地状况、地表水资源和输水管道线路进行勘察,并编写相关的工程勘察报告。

【条文说明】工程场地状况及地表水资源条件是能否应用地表水水源热泵系统的基础。

地表水水源热泵系统方案设计前，应根据调查及勘察情况，选择合理的地表水水源热泵系统形式。

3.0.2工程场地状况勘察应包括下列内容：

1场地规划面积、形状及坡度；

2场地内已有建筑物和规划建筑物的占地面积及其分布；

3场地内树木植被、池塘、排水沟及架空输电线、电信电缆的分布；

4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；

5可利用的地表水源距拟建建筑物水源热泵机房的距离及高差。

【条文说明】工程场地可利用面积应满足修建地表水取水构筑物（地表水换热系统）的需要，同时，应满足设置和操作施工机具及埋设室外管网的需要。

3.0.3地表水水源热泵换热系统勘察应包括下列内容：

1地表水水源性质、水面用途、深度、面积及其分布；

2不同深度的地表水水温、水位的动态变化；

3地表水流速和流量动态变化；

4地表水水质及其动态变化；

5地表水利用现状；

6地表水取水和排放水的适宜地点及路线；

7地表水水体热环境容量。

【条文说明】地表水水源勘察应包括近20年最高和最低水温、水位及最大和最小水量；地表水水质勘察应包括：

引起腐蚀与结垢的主要化学成分，地表水源中含有的水生物、细菌类、固体含量及盐碱量等。

长江水系在三峡成库达到设计水位后，应采用更新后的水文资料。

3.0.4地表水直接取水的工程勘察还宜包括下列内容：

1地表水与地下水的补排关系；

2河床或湖底的岩性、淤塞和淤垫情况，以及岸边的稳定性。

3.0.5地表水潜水取水的工程勘察还应进行水文地质试验，试验包括下列内容：

1抽水试验；

2Bowerl入渗试验；

3取江水、钻孔水样并进行水质全分析及重金属分析；

4渗透系数计算。

【条文说明】渗透系数指单位时间内通过单位断面的流量（m/d），一般用来衡量地下水在含水层中径流的快慢。

输水管道线路勘察应对地基做出综合地质评价，为地基基础和穿越工程设计、地基处理与加固、不良地质现象的防治、深基槽开挖和排水设计等提供工程地质依据和必要的设计参数，并提出相应的建议。

4水源的水质与水温

4.0.1进入水源热泵机组的源水水质应保持澄清、水质稳定、不腐蚀、不滋生微生物或生物、不宜结垢等。

宜根据热泵机组性能和整体系统确定进水水质。

进入水源热泵机组的水质可参考表4.0.1。

表4.0.1地表水水源热泵水质标准建议值

序号

名称

允许含量值

序号

名称

允许含量值

1

含沙量

≤100mg/L

8

SO42-+C1-

≤2500mg/L

2

浊度*

≤50NTU

9

硅酸（以SiO2计）

<175mg/L

3

pH值

6.5～9.5

10

Mg2+×SiO2（Mg2+以CaCO3计）

≤50000mg/L

4

钙硬度+甲基橙碱度（以CaCO3计）

≤1100mg/L（碳酸钙稳定指数RSI≥3.3）

11

游离氯（循环回水总管处）

0.2～1.0mg/L

5

总Fe

≤1.0mg/L

12

NH3-N

≤10mg/L

6

Cu2+

≤1.0mg/L

13

CODCr

≤100mg/L

7

C1-

≤1000mg/L

14

藻密度

≤105个/L

【条文说明】对进入水源热泵机组水质进行规定。

水质标准综合考虑了江河水源水水质、水处理技术及其成本和机组性能等方面的因素，其中参考了重庆市地表水水源热泵水处理及热泵机组方面的研究成果，经研究，当含沙量不高于100mg/L、浊度不高于50NTU时，基本上可以满足一些水源热泵机组的正常使用。

当水源浊度较高时，确定水处理工艺时应同时考虑热泵机组的在线清洗。

4.0.2应用于地表水水源热泵系统的水源，最热月平均水温宜不大于28℃，最冷月平均水温宜不小于10℃。

【条文说明】进入水源热泵机组的源水温度关系到机组的高效、安全运行，推荐最热月平均水温不大于28℃，最冷月平均水温不小于10℃，并对地表水水源热泵系统的应用进行技术经济比较。

江、河实测水温资料参照附录**。

4.0.3水源选择时应对取水量和水体热容量进行评估

【条文说明】规定水源的水量。

据调研，湖、水库水源热泵系统在持续运行时会出现水体温度总体上升，反过来影响到水源热泵的运行效果，因此，水源选择时应对允许取水量和热容量进行评估，其评估方法可参考有关标准或规范。

5取水、水处理与排放水

5.1一般规定

5.1.1地表水水源热泵系统的水源应尽可能选择水量充足、水质较好的水源，并通过技术经济比较后综合考虑确定。

【条文说明】对地表水水源热泵的水源选择进行规定。

一般应满足下列要求：

1水体功能区划所规定的取水地段；

2可取水量充沛可靠；

3取水、输水、水处理设施安全经济和维护方便；

4水温适合；

5具有施工条件。

5.1.2地表水取水构筑物位置的选择，应根据下列基本要求，并通过技术经济比较确定：

1位于水质较好的地带；

2靠近主流和岸线，有足够的水深，有稳定的河床，有良好的工程地质条件；

3尽可能不受泥沙、漂浮物等影响；

4不妨碍航运、排洪和涉河建筑工程，并符合河道、湖泊、水库整治规划的要求；

5不妨碍现有城镇供水及其他已有自用水源的正常取水。

【条文说明】对取水构筑物的位置进行规定。

5.1.3优先选择取水扬程低、输水距离短以及具有可行的施工场所和地质、地形条件的位置作为取水构筑物位置。

5.1.4确定水源、取水地点和取水量等，应取得有关部门同意。

【条文说明】水源选择涉及到水利、航运、水政、海事等多个行业管理部门，对此加以规定。

5.2取水

5.2.1取水量按换热系统额定工况下的最大流量进行计算，并考虑水处理设施的自用水量。

设计中应选用反冲洗水量和水损失量较小的水处理设备。

【条文说明】对取水系统的设计流量进行规定。

由于水处理设施的自用水量会影响到总取水量，所以规定设计中应优先选择反冲洗水量和损失量较小的水处理工艺和设备。

5.2.2在江、河等流动水体取水时，系统最大取水量宜小于水体流量的20%，并不得影响城镇供水及其它主要用途的取水要求。

【条文说明】主要考虑对地表水体生态环境需水量的要求，及对其他取水用户的影响。

当取水规模大，且河道及水文条件复杂，或取水量占河道的最枯流量比例较大时，在设计前应进行水工模型试验。

5.2.3在长江及其他大坝下游的江河取水时，取水位置应考虑成库对水位、含沙量、藻类及河床冲淤变化的影响。

【条文说明】据三峡水库试运行和试验性蓄水期间对水位、含沙量、水质、水华的调查，三峡大坝和其它水坝等会对水源水体的水位、含沙量、水质以及河床冲淤变化等造成较大的影响，并继而影响到取水。

当在三峡大坝以上长江干流取水时，取水位置不宜设在支流汇入的回水区域。

此外，根据长江水利委员会上游水文水资源勘测局2008~2009年的实测资料，长江干流水温没有明显的分层现象，考虑到上层江河水含沙量较低，取水位置宜尽量取表层水。

而由于蓄水效应，长江次级河流受到长江水的顶托，水流速度小，当受到光照及其它合适条件时，春季常常发生大规模的水华，会严重影响到水源热泵的正常运行，因此，当在长江次级河流等缓流水体取水时，应考虑水华的影响，并采取预防措施。

5.2.4在湖、水库水源取水时，应尽量避免设置在淤泥较多地区和常年主导风向的下风向，宜设置在水流汇入处。

湖、水库水源取水宜取中下层水，并采取防止卷吸表层水的措施，且应考虑抑藻防藻。

【条文说明】对湖、水库水源取水位置进行规定。

一般来说，湖、水库水源表层流会受到风向的影响而在下风向形成漂浮物的堆积，所以取水位置应避免设在常年主导风向的下风向，以避免漂浮物的影响。

由于汇入口水流速度较大，有利于设置取水口。

据有关监测和实际工程经验，重庆市有关湖、水库的水温、水质存在一定的分层现象，为了提取具有合适水温的源水，取水口不应设置于表面，宜设置于水面以下3.0m，以避免卷吸进上层水和空气。

考虑到淤泥会引起取水口堵塞，取水头部应在湖、水库底1.0m以上。

湖、水库水源应考虑抑藻防藻措施，可选用防藻型取水头部。

5.2.5取水构筑物的型式应根据取水量和水质要求，结合河床地形及地质、河床冲淤、水深及水位变幅、泥沙及漂浮物、航运、沿岸景观和施工工期要求等因素以及施工条件，在保证安全可靠的前提下，通过技术经济比较确定。

【条文说明】规定取水构筑物的型式选择。

取水构筑物的型式与取水量、取水水质要求以及地形及工程地质条件等因素有关，选择时应综合考虑。

当水源水位变幅大，水位涨落速度小于2.0m/h，且水流不急、要求施工周期短和建造固定式取水构筑物有困难时，可考虑采用缆车或浮船等活动式取水构筑物，但应满足《室外给水设计规范》GB50013中的有关规定。

5.2.6设计枯水位的保证率宜与建筑采暖和制冷的要求相适应，一般应采用90%~99%，且应考虑水库蓄水的影响。

【条文说明】对取水构筑物水位的设计标准进行规定。

对于由于特殊原因或制冷供热要求较低，设计枯水位保证率较低时，应在系统设计时应增加对水泵等设备的保护措施。

5.2.7当分期实施时，固定式取水头部宜分设两个或分成两格，按远期设计一次建成。

【条文说明】考虑到施工难度及容易受到涨水的影响，规定固定式取水头部宜按远期设计一次建成，同时规定了从系统安全考虑的取水头部数量及其间距要求。

此外，进水间应分成数个以利清洗。

当建筑物制冷和供热要求较高时，取水头部的个数应大于2个。

当在江河水取水并采用2个以上的取水头部时，当漂浮物较多时，相邻头部在沿水流方向宜有较大间距，以便利用江河水流速进行排沙。

5.2.8江河水河床式取水构物宜选用具有较高除沙能力的防堵取水头部。

【条文说明】当条件合适时，选择具有较高除沙能力的取水头部可以降低后续水处理单元的压力。

目前可以选用的防堵取水头部包括一般斜板取水头部及其它改进的斜板取水头部。

如新型侧向流翼片斜板防堵取水头部对长江、嘉陵江源水的除沙效率可达到45%以上。

。

5.2.9各种水体取水构筑物或取水头部的进水孔上缘在设计最低水位下的深

度、最底层进水孔的位置以及自流管或虹吸管的设计等应满足《室外给水设计规范》GB50013的相关要求。

【条文说明】规定取水构筑物进水孔的设计要求。

当采用侧向流翼片斜板取水头部时，进水流速不宜大于15mm/s。

自流管或虹吸管的连接应考虑防腐问题。

5.2.10地表水潜水取水采用渗滤取水工艺时，应参考《河床渗滤取水与水源热泵系统联合应用技术规程》（DBJ/T50-084-2008）的相关条款进行设计，过滤器设计时宜考虑其拦砂能力。

当采用渗渠取水工艺时，应参考《室外给水设计规范》（GB50013）的相关条款进行设计，宜选择拦砂能力较强的滤水管。

【条文说明】采用地表水潜水取水设计时，应根据取水区域的综合地质勘察报告和相关资料进行综合分析，考虑到取水量的长期稳定，设计水量应有一定的富余，同时可根据实际情况采取一定的清淤和反冲措施，清理滤床表面和滤管周边的泥质淤塞。

5.2.11取水泵站参考《室外给水设计规范》GB50013的相关条款进行设计，但应与地表水水源热泵系统相适应，并考虑节能优化调控措施。

【条文说明】根据工程经验，地表水水源热泵系统运行时的负荷会出现波动，且冬、夏季运行工况差别较大，因此应考虑节能优化，同时，泵型、台数、扬程等应综合考虑供热和制冷的季节性变化和逐日变化以及水处理阶段是否有蓄水池等因素。

5.2.12取水管道设计应经济、安全、可靠，且宜埋地敷设，当露天布置时，应设置一定的保温措施。

【条文说明】取水管道到水处理构筑物的长度应满足系统节能的要求，经济可行。

水源热泵所有水管严禁与城镇饮用水供水管道直接相连。

输水管道应尽量利用已有设施穿越沿江公路，当不得不直接穿越时，应取得相关部门的同意，并设置一定的加固措施。

输配水管道的其它相关设计应满足《室外给水设计规范》GB50013的要求。

5.2.13取水及输配水管路的材质、连接方式等应满足《重庆市地表水水源热泵系统工程质量验收标准》有关规定。

【条文说明】对输水管路的材质和连接方式进行规定。

5.3水处理

5.3.1水处理工艺流程应根据源水水质、设计生产能力、热泵机组水质要求，通过技术经济比较确定。

【条文说明】对水处理工艺选择进行规定。

水处理工艺选择应综合考虑水头损失、

能耗、环境影响、工作压力等因素，尽可能设备化，与取水方式相协调。

对于江

河水水源热泵系统，当条件合适时，应优先利用天然或人工湖作为水处理设施，

但应对水温变化和湖的处理效能进行评估。

考虑到占地较大、系统能效低，不宜

采用需设置蓄水池和二级泵的水处理工艺。

5.3.2水处理工艺或设备应与地表水换热系统的设置相适应，并满足系统正常运行的需求。

【条文说明】水处理工艺或设备存在定期检修和清洗的问题，在数量选择上应结

合换热系统的设置综合考虑，不致在水处理工艺或设备检修、清洗时，整个地表

水水源热泵系统全部停止运行。

5.3.3江河水源水处理工艺选择应重点考虑除沙，并与机组的水质要求和系统清洗方式相适应。

应设置稳定水质的设施。

【条文说明】对江河水水处理工艺选择进行规定。

一般来说，江河水在夏季含沙量和浊度较大，是影响地表水水源热泵系统能效的重要因素，因此江河水源水处理工艺的选择应优先考虑除沙问题。

水处理方式应根据源水含沙量及其粒径组成、沙峰持续时间、排泥要求、处理水量和水质要求、取水方式等因素，结合地形条件采而确定，一般可选用斜板沉淀池、斜管沉淀池、改进型旋流除砂器和加强型机械过滤器等。

当江河水源冬夏季含砂量变化显著时，水处理应考虑冬、夏季运行模式的切换，以节约运行成本、提高能效。

当以长江、嘉陵江等作为水源时，夏季水处理工况设计宜按照沙峰持续时间内源水日平均含沙量设计，但应与水处理设备的调节能力相适应。

在源水含沙量超过设计值期间，应考虑对水处理设备和系统清洗的运行工况进行调整。

根据长江水利委员会上游水文水资源勘测局的实测资料，长江夏季可按含沙量为1.5~2.0kg/m3、中值粒径D50为0.01~0.015mm进行设计，嘉陵江可按含沙量为1.0~1.5kg/m3、中值粒径D50为0.008~0.01mm进行设计。

5.3.4湖、水库水源热泵系统的水处理应与取水水质相适应，一般可仅经过机械过滤及稳定水质的设施后直接进机组。

【条文说明】根据湖、水库水源水水质和已有的工程运行情况，一般来说，湖、水库水的含沙量较低且一般粒径较低，一般不采用大直径的旋流除砂器，可使用机械过滤器作为保障措施使用。

对于藻类季节性频发的湖、水库水源，应考虑抑藻、除藻措施。

5.4排放水

5.4.1地表水水源热泵系统中产生的排放水排放到水体时，应符合《污水综合排放标准》GB8978及《地表水环境质量标准》GB3838相关要求。

【条文说明】对热泵机组排放水的排放标准进行规定。

5.4.2地表水水源热泵系统的排放水应充分考虑一水多用及能量的梯级利用。

【条文说明】水源热泵机组排放水一般优于地表水源水，且往往有可以利用的势能，应考虑综合利用。

当综合利用时，应满足相应用途的水质标准要求，且应进行水量平衡计算，使全部或部分用作项目规划区和附近地区绿化、道路浇洒用水。

地表水水源热泵排放水的一水多用可与雨水综合利用及小区废水回用设施相结合。

5.4.3地表水水源热泵系统的排放水管路应与取水管路隔离。

排水点应设置在取水点下游。

【条文说明】地表水在热泵机组换热后温度会提高，应与取水管路隔离或设置隔温措施，以避免对取水管路的水温造成不利影响。

此外，排水点应设置在取水点的下游，以避免对取水水质、水温等造成影响。

5.4.4当直接排放时，地表水水源热泵系统排放水可利用当地雨水管道进行排放，但应校核暴雨时期雨水是否排放通畅。

【条文说明】规定当对工艺废水和机组回水不进行综合利用时，可利用雨水管道进行排放，以简化排水方式，降低排水工程量。

5.4.5地表水水源热泵系统排放水单独直接排放时应设置一定的消能措施。

当工程规模较大时，宜设置多点排水。

5.4.6排水管道的材质和连接方式等应满足《给水排水管道工程施工及验收规范》GB5026的有关规定。

【条文说明】对工艺废水和回水等材质和连接方式等进行规定。

5.4.7应对地表水水源热泵系统排放水进行生态环境影响评估。

【条文说明】根据重庆大学的相关研究，工艺废水和机组回水的排放可能会对近岸水域造成一定的生态环境影响，因此，在排放之前应参考《重庆市地表水水源热泵系统适应性评估标准》对其进行评估，以确定最佳排放方式。

6换热系统

6.1一般规定

6.1.1地表水换热系统设计前，应对收纳水体的热环境容量进行评估。

【条文说明】地表水的热容量是有限的，换热系统的排热或吸热量超出地表水水体本身所能承受的热环境容量时，可能造成地表水水源热泵系统能效的下降，和造成地表水体生态环境的破坏，因此规定地表水换热系统设计前，应对收纳水体的热环境容量进行评估。

6.1.2水源热泵系统的制冷能效比应满足下式规定：

式中：

Q—系统设计总制冷量，kW；

∑Ni—对应最热月平均进水温度时水源热泵机组输入功率之和，kW；

∑Nj—对应最热月平均进水温度时与热泵机组相关的源水侧所有水泵及水处理设备的输入功率之和，kW；

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