GB50366地源热泵系统工程技术规范局部修订.docx

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GB50366地源热泵系统工程技术规范局部修订

《地源热泵系统工程技术规范》2009年局部修订

2术语

2.1.25土热响应试验rock-soilthermalresponsetest

通过测试仪器，对项目所在场区的测试孔进行一定时间的连续加热，获得岩土综合热物性参数及岩土初始平均温度的试验。

2.1.26岩土综合热物性参数parameteroftherock-soilthermalproperties

是指不含回填材料在内的，地埋管换热器深度范围内，岩土的综合导热系数、综合比热容。

2.1.27岩土初始平均温度initialaveragetemperatureoftherock-soil

从自然地表下10m～20m至竖直地埋管换热器埋设深度范围内，岩土常年恒定的平均温度。

2.1.28测试孔verticaltestingexchanger

按照测试要求和拟采用的成孔方案，将用于岩土热响应试验的竖直地埋管换热器称为测试孔。

3工程勘察

3.2地埋管换热系统勘察

3.2.2A当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积在3000m2～5000m2时，宜进行岩土热响应试验；当应用建筑面积大于等于5000m2时，应进行热响应试验。

3.2.2B岩土热响应试验应符合附录C的规定，测试仪器仪表应具有有效期内的检验合格证、校准证书或测试证书。

4地埋管换热系统

4.3地埋管换热系统设计

4.3.5A当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积在5000m2以上，或实施了岩土热响应试验的项目，应利用岩土热响应试验结果进行地埋管换热器的设计，且宜符合下列要求：

1夏季运行期间，地埋管换热器出口最高温度宜低于33℃；

2冬季运行期间，不添加防冻剂的地埋管换热器进口最低温度宜高于4℃。

4.3.13地埋管换热系统应根据地质特征确定回填料配方，回填料的导热系数不宜低于钻孔外或沟槽外岩土体的导热系数。

附录B竖直地埋管换热器的设计计算

B.0.2竖直地埋管换热器钻孔的长度计算宜符合下列要求；

1制冷工况下，竖直地埋管换热器钻孔的长度可按下式计算：

（B.0.2-1）

Fc＝Tc1/Tc2（B.0.2-2）

式中Lc——制冷工况下，竖直地埋管换热器所需钻孔的总长度（m）；

Qc——水源热泵机组的额定冷负荷（kW）；

EER——水源热泵机组的制冷性能系数；

tmax——制冷工况下，地埋管换热器中传热介质的设计平均温度，通常取33℃～36℃；

t∞——埋管区域岩土体的初始温度（℃）；

Fc——制冷运行份额；

Tc1—一个制冷季中水源热泵机组的运行小时数，当运行时间取一个月时，Tc1为最热月份水源热泵机组的运行小时数；

Tc2—一个制冷季中的小时数，当运行时间取一个月时，Tc2为最热月份的小时数。

2供热工况下，竖直地埋管换热器钻孔的长度可按下式计算：

（B.0.2-3）

Fh＝Th1/Th2（B.0.2-4）

式中Lh——供热工况下，竖直地埋管换热器所需钻孔的总长度（m）；

Qh——水源热泵机组的额定热负荷（kW）；

COP——水源热泵机组的供热性能系数；

tmin——供热工况下，地埋管换热器中传热介质的设计平均温度，通常取-2℃～6℃；

Fh——供热运行份额；

Th1—一个供热季中水源热泵机组的运行小时数；当运行时间取一个月时，Th1为最冷月份水源热泵机组的运行小时数；

Th2—一个供热季中的小时数；当运行时间取一个月时，Th2为最冷月份的小时数。

附录C岩土热响应试验

C.1一般规定

C.1.1在岩土热响应试验之前，应对测试地点进行实地的勘察，根据地质条件的复杂程度，确定测试孔的数量和测试方案。

地埋管地源热泵系统的应用建筑面积大于等于10000m2时，测试孔的数量不应少于2个。

对2个及以上测试孔的测试，其测试结果应取算术平均值。

C.1.2在岩土热响应试验之前应通过钻孔勘察，绘制项目场区钻孔地质综合柱状图。

C.1.3岩土热响应试验应包括下列内容：

1岩土初始平均温度；

2地埋管换热器的循环水进出口温度、流量以及试验过程中向地埋管换热器施加的加热功率。

C.1.4岩土热响应试验报告应包括下列内容：

1项目概况；

2测试方案；

3参考标准；

4测试过程中参数的连续记录，应包括：

循环水流量、加热功率、地埋管换热器的进出口水温；

5项目所在地岩土柱状图；

6岩土热物性参数；

7测试条件下，钻孔单位延米换热量参考值。

C.1.5测试现场应提供稳定的电源，具备可靠的测试条件。

C.1.6在对测试设备进行外部连接时，应遵循先接水后接电的原则；

C.1.7测试孔的施工应由具有相应资质的专业队伍承担。

C.1.8连接应减少弯头、变径，连接管外露部分应保温，保温层厚度不应小于10mm。

C.1.9岩土热响应的测试过程应遵守国家和地方有关安全、劳动保护、防火、环境保护等方面的规定。

C.2测试仪表

C.2.1在输入电压稳定的情况下，加热功率的测量误差不应大于±1%。

C.2.2流量的测量误差不应大于±1%。

C.2.3温度的测量误差不应大于±0.2℃。

C.3岩土热响应试验方法

C.3.1岩土热响应试验的测试过程，应遵循下列步骤：

1制作测试孔；

2平整测试孔周边场地，提供水电接驳点；

3测试岩土初始温度；

4测试仪器与测试孔的管道连接；

5水电等外部设备连接完毕后，应对测试设备本身以及外部设备的连接再次进行检查；

6启动电加热、水泵等试验设备，待设备运转稳定后开始读取记录试验数据；

7岩土热响应试验过程中，应做好对试验设备的保护工作；

8提取试验数据，分析计算得出岩土综合热物性参数；

9测试试验完成后，对测试孔应做好防护工作。

C.3.2测试孔的深度应与实际的用孔相一致。

C.3.3岩土热响应试验应在测试孔完成并放置至少48h以后进行。

C.3.4岩土初始平均温度的测试应采用布置温度传感器的方法。

测点的布置宜在地埋管换热器埋设深度范围内，且间隔不宜大于10米；以各测点实测温度的算术平均值做为岩土初始平均温度。

C.3.5岩土热响应试验测试过程应符合下列要求：

1岩土热响应试验应连续不间断，持续时间不宜少于48h；

2试验期间，加热功率应保持恒定；

3地埋管换热器的出口温度稳定后，其温度宜高于岩土初始平均温度5℃以上且维持时间不应少于12h。

C.3.6地埋管换热器内流速不应低于0.2m/s。

C.3.7试验数据读取和记录的时间间隔不应大于10分钟。

引用标准名录

1.《水源热泵机组》GB/T19409

2.《室外给水设计规范》GB50013

3.《建筑给水排水设计规范》GB50015

4.《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019

5.《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243

6.《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268

7.《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》GB50274

8.《供水管井技术规范》GB50296

9.《供水水文地质钻探与凿井操作规程》CJJ13

10.《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》CJJ101

条文说明

2术语

2.0.26对于工程设计而言，最为关心的是地埋管换热系统的换热能力，这主要反映在地埋管换热器深度范围内的综合岩土导热系数和综合比热容两个参数上。

由于地质结构的复杂性和差异性，因此通过现场试验得到的岩土热物性参数，是一个反映了地下水流等因素影响的综合值。

2.0.27一般来说，从地表以下10m～20m深度范围内，岩土受外部环境影响，其温度会随季节发生变化；而在此深度以下至竖直地埋管换热器埋设深度范围内，岩土自身的温度受外界环境影响较小，常年恒定。

3工程勘察

3.2地埋管换热系统勘察

3.2.2　采用水平地埋管换热器时，地埋管换热系统勘察采用槽探、坑探或矸探进行。

槽探是为了了解构造线和破碎带宽度、地层和岩性界限及其延伸方向等在地表挖掘探槽的工程勘察技术。

探槽应根据场地形状确定，探槽的深度一般超过埋管深度1m。

采用竖直地埋管换热器时，地埋管换热系统勘察采用钻探进行。

钻探方案应根据场地大小确定，勘探孔深度应比钻孔至少深5m。

岩土体热物性指岩土体的热物性参数，包括岩土体导热系数、密度及比热等。

若埋管区域已具有权威部门认可的热物性参数，可直接采用已有数据，否则应进行岩土体导热系数、密度及比热等热物性测定。

测定方法可采用实验室法或现场测定法。

1实验室法：

对勘探孔不同深度的岩土体样品进行测定，并以其深度加权平均，计算该勘探孔的岩土体热物性参数；对探槽不同水平长度的岩土体样品进行测定，并以其长度加权平均，计算该探槽的岩土体热物性参数。

2现场测试法：

即岩土热响应试验，岩土热响应试验详见本规范附录C。

3.2.2A应用建筑面积是指在同一个工程中，应用地埋管地源热泵系统的各个单体建筑面积的总和。

根据近几年对我国应用地埋管地源热泵系统情况的调查，大中型地埋管地源热泵系统的应用建筑面积多在5000m2以上，5000m2以下多为小型单体建筑；根据国外对商用和公用建筑应用地埋管地源热泵系统的技术要求，应用建筑面积小于3000m2时至少设置一个测试孔进行岩土热响应试验。

考虑我国目前地埋管地源热泵系统应用特点，结合国外已有的经验，为了保证大中型地埋管地源热热泵系统的安全运行和节能效果，做此规定。

3.2.2B测试仪器所配置的计量仪表，如流量计、温度传感器等，满足测试精度与要求。

4地埋管换热系统

4.3地埋管换热系统设计

4.3.5A利用岩土热响应试验进行地埋管换热器的设计，是将岩土综合热物性参数、岩土初始平均温度和空调冷热负荷输入专业软件，在夏季工况和冬季工况运行条件下进行动态耦合计算，通过控制地埋管换热器夏季运行期间出口最高温度和冬季运行期间进口最低温度，进行地埋管换热器的设计。

条文中对冬夏运行期间地埋管换热器进出口温度的规定，是出于对地源热泵系统节能性的考虑，同时保证热泵机组的安全运行。

在夏季，如果地埋管换热器出口温度高于33℃，地源热泵系统的运行工况与常规的冷却塔相当，无法充分体现地源热泵系统的节能性；在冬季，制定地埋管换热器出口温度限值，是为了防止温度过低，机组结冰，系统能效比降低。

为了便于设计人员采用，本条文分别规定了冬夏期间地埋管换热器进出口温度的限值，通常地埋管地源热泵系统设计时进出口温度限值的的确定，还应考虑对全年运行能效的影响：

在对有利于提高冬夏全年运行能效和节能量的条件下，夏季运行期间地埋管换热器出口温度和冬季运行地埋管换热器进口温度可做适当调整。

4.3.14传热介质不同，其摩擦阻力也不同，水力计算应按选用的传热介质的水力特性进行计算。

国内已有塑料管比摩阻均是针对水而言，对添加防冻剂的水溶液，目前尚无相应数据，为此，地埋管压力损失可参照以下方法进行计算。

该方法引自《地源热泵工程技术指南》（Ground-sourceheatpumpengineeringmanual）。

1确定管内流体的流量，公称直径和流体特性。

2根据公称直径，确定地埋管的内径。

3计算地埋管的断面面积

：

（1）

式中A——地埋管的断面面积（m2）；

dj——地埋管的内径（m）。

4计算管内流体的流速

：

（2）

式中V——管内流体的流速（m/s）；

G——管内流体的流量（m3/h）。

5计算管内流体的雷诺数Re，Re应该大于2300以确保紊流：

（3）

式中Re——管内流体的雷诺数；

ρ——管内流体的密度（kg/m3）；

μ——管内流体的动力粘度（N·s/m2）。

6计算管段的沿