地源热泵系统工程技术规范 实施细则试行解读.docx

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地源热泵系统工程技术规范实施细则试行解读

长沙市工程建设地方技术规程（长沙市两型社会城乡建设标准体系） 

ＤＢＣＪ００３－２０１１ 

地源热泵系统工程技术规范

长沙市实施细则（试行）

 2011-11-23  发布         2012年1月1日  实施 

长沙市住房和城乡建设委员会发布

前  言

为了引导地源热泵技术的发展，提高地源热泵系统的可靠性、稳定性和节能效益，在《地源热泵系统工程技术规范GB50366－２００５（2009年版）》的基础上，针对长沙地区的地质、气候及资源特点，编制组对相应的条文进行了细化、补充和延伸，经长沙市住房和城乡建设委员会组织评审通过。

本细则在编制过程中，得到科研院校、企业和很多专家的大力支持，在此一并感谢。

在实施过程中如发现需要修改和补充之处，请将意见和建议及时向长沙市住房和城乡建设委员会反馈，供今后修订时参考。

本细则由长沙市住房和城乡建设委员会负责解释。

主编单位：

 湖南凌天科技有限公司 

湖南大学土木工程学院 湖南省建筑设计院 

参编单位：

华盛麓峰投资控股集团有限公司            

中南大学能源与工程学院            

湖南工程学院              

长沙市勘测设计研究院            

湖南惟楚能源环境有限公司              

主要起草人：

（以下排名不分先后，按姓氏笔画排列） 

林宣军、林汉柱、刘和平、刘毅、肖双江、李念平、廖胜民 李红、李明、李晓、汤远志、杨昌智、陈晓、胡武文、黄若文、张泉

1 总  则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

2 术  语．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４ 

3 工程勘察．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．８

3.1一般规定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．８ 

3.2  地埋管换热系统工程勘察．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９ 

3.3  地下水换热系统勘察．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０

3.4  地表水换热系统勘察．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１４ 

4 地埋管换热系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１６ 

4.1  一般规定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１６ 

4.2 地埋管管材与传热介质．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１６

4.3  地埋管换热系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１７ 

4.4  地埋管换热系统施工．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１９ 

4.5 地埋管换热系统的检验与验收．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２１ 

5 地下水换热系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２４ 

5.1  一般规定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２４ 

5.2  地下水换热系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２４ ５．３  地下水换热系统施工．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２６ ５．４  地下水换热系统的检验与验收．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３０ ５．５  地下水换热系统的维护与管理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３０ 

６ 地表水换热系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３２ 

６．１  一般规定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３２ ６．２  地表水换热系统设计原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３３ ６．３  地表水换热系统设计要点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３３ ６．４  地表水换热系统施工．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３５ 

６．５   地表水换热系统检验与验收．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３７ 

７ 建筑物内系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３９ 

７．１  热泵机房设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３９ ７．２  末端系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４０ ７．３  建筑物内系统施工、检验与验收．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４１ 

８ 系统调试、试运行与验收．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４２ ９ 地源热泵系统的检测与评价．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４３ 

９．１  一般规定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４３ ９．２  室内应用效果评价．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４３ ９．３  热泵机组性能测评．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４４ ９．４  输送系统能效测评．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４５ ９．５  系统综合能效测评．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４６ ９．６  地源侧环境影响测评．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４７ ９．７  地源热泵系统监测．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４８ 

附录Ｂ  缠丝过滤器和填砾过滤器滤料规格．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５３ 附录Ｃ 热源井室平剖面图示意图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５５ 附录Ｄ 成井工艺阶段验收单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５６ 附录Ｅ  地源热泵系统验收记录表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５７ （续）    地源热泵系统验收记录表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５８ 本细则用词说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

１ 总  则

1.0.1为了促进长沙市可再生能源建筑应用，指导长沙市地源热泵系统工程的勘察、设计、施工及验收确保地源热泵系统安全可靠、性能稳定、经济合理以及更好地发挥其节能效益，特制定本细则。

1.0.2本细则适用于长沙市新建、改建和扩建的以岩土体、地下水、地表水等浅层地温能为冷（热）源，以水为传热介质，采用蒸气压缩热泵技术进行供热、供冷或制取生活热水的地源热泵系统工程的勘察、设计、施工及验收。

1.0.3  地源热泵系统工程的地埋管换热系统、地下水换热系统、地表水换热系统的地质勘察、井室（抽水井和回灌井）和井位布置、取水头布置以及室外管网部分的设计与施工必须由具有相关资质的勘察、设计、施工单位进行承担。

1.0.4  地源热泵系统工程的勘察、设计、施工及验收除执行本细则外，尚应符合国家、省市现行的有关规范、标准的规定。

２ 术  语 

2.0.1  地源热泵系统     

以岩土体、地下水或地表水等浅层地温能为冷（热）源，由三部分系统包括：

1、主机侧水源热泵机组、2、换热侧地热能交换系统、3、末端侧建筑物内系统组成的供热、供冷或制取生活热水的系统。

根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为：

1、地埋管地源热泵系统、

2、地下水地源热泵系统

3、地表水地源热泵系统。

2.0.2  水源热泵机组 

    以岩土体、地下水或地表水等浅层地温能为冷（热）源，以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质的热泵。

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   

    将浅层地温能资源加以利用的热交换系统。

2.0.4  浅层地温能 

    蕴藏在浅层岩土体和地下水或地表水中的低温地热资源。

2.0.5  传热介质   

    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。

2.0.6  地埋管换热系统 =土壤热交换系统

    传热介质通过竖直或水平地埋管换热器与岩土体进行热交换的地温能交换系统，又称土壤热交换系统。

2.0.7  地埋管换热器 

    供传热介质与岩土体换热用的，由埋于地下的密闭循环管组构成的换热器，又称土壤热交换器。

根据管路埋置方式不同，分为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 

   换热管路埋置在水平管沟内的地埋管换热器，又称水平土壤热交换器。

２．０．９  竖直地埋管换热器 

  换热管路埋置在竖直钻孔内的地埋管换热器，又称竖直土壤热交换器。

２．０．１０  地下水换热系统 

    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。

２．０．１１  直接地下水换热系统 

    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。

２．０．１２  间接地下水换热系统 

    由抽水井取出的地下水经中间换热器进行热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。

 ２．０．１３  地表水换热系统 

与地表水进行热交换的地热能交换系统，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 

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

２．０．１５  闭式地表水换热系统 

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

２．０．１６ 空调侧流量 

是制冷工况下冷冻水流量，即把冷量从空调机房传送到使用房间进行冷热交换的媒质的流量，又叫内循环水流量。

２．０．１７ 冷（热）源侧流量 

是制冷（热）工况下冷却水（热源水）流量，即把冷量（热量）从空调机房（室外地表或地下）传送到室外地表或地下（空调机房）进行冷热交换的媒质的流量，又叫外循环水流量。

 ２．０．１８  抽水井 

    用于从地下含水层中取水的井。

 ２．０．１９  回灌井 

    用于向地下含水层灌注回水的井。

２．０．２０  热源井 

    用于从地下含水层中取水或向含水层灌注回水的井，是抽水井和回灌井的统称。

 ２．０．２１  抽水试验 

    一种在井中进行计时计量抽取地下水，并测量水位变化的过程，目的是获取水文地质参数。

２．０．２２  回灌试验 

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。

２．０．２３  岩土体 

 岩石和松散沉积物的集合体，如砂岩、砂砾石、土壤等。

２．０．２４  水文地质参数 

表征岩土储存、释出和输运水、溶质或热的特性的含量指标，包括渗透系数、有效孔隙率、含水率、饱和度、等效热容量、等效导热系数、给水度、越流参数等。

２．０．２５  稳定流抽水试验 

在抽水过程中，要求出水量和动水位同时相对稳定，并有一定延续时间的抽水试验。

２．０．２６  非稳定流抽水试验 

在抽水过程中，一般仅保持抽水量固定而观测地下水位变化，或保持水位降深固定，而观测抽水量和含水层中地下水位变化的抽水试验。

２．０．２７  环路集管 

连接各并联环路的集合管，通常用来保证各并联环路流量相等。

２．０．２８  防堵型地埋管Ｕ型头：

一种用于垂直地埋管，在换热管中进入少量泥沙或者其他杂质的情况下，可以有效地避免堵塞，保护系统安全的特制的Ｕ型头。

２．０．２９  井群复核测试：

埋管水平连管至分集水器施工完成之后，以连成一组的群井（而不是单井）为单位，检查施工质量（脏堵、泄露情况）、测试所有群井的换热能力，判断是否达到设计要求、测试各个井群换热能力的差异并调整循环液设计流量，获得最佳的输配效率。

３ 工程勘察 

３．１  一般规定 

３．１．１  地源热泵系统方案设计前，应进行工程场地状况调查，并应对浅层地温能资源进行勘察． 

３．１．２  勘察前应调查收集已有的地质、工程地质、水文地质及气象资料。

３．１．３  工程场地状况调查应包括下列内容：

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． 场地附近已有水井的位置、结构、井深、出水量、水温、水质、动水位、静水位等。

３．１．４  当需查明岩土的性质和分布时，应采取岩土试样或进行现场测试，方法可采用钻探、井探和地球物理勘探等方法。

勘探方法的选取应符合勘察的目的和岩土的特性。

３．１．５  布置勘察工作时应考虑勘察对工程自然环境的影响，防止对地下管线、地下工程和自然环境的破坏。

３．１．６  工程勘察应由具有勘察资质的专业队伍承担，工程勘察报告应对地热能资源利用的可行性提出建议。

３．２  地埋管换热系统工程勘察  

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  地埋管换热系统工程勘察应包括下列内容：

１． 场地范围内岩土层的类型、深度、分布特征等，当采用竖直地埋管时，应确定岩石及土层的硬度等级与可钻性。

２． 岩土体的热物性参数。

３． 岩土体的温度。

４． 地下水静水位及其变化规律、水温、水质及分布。

５． 地下水径流方向及速度。

６． 冻土层厚度。

３．２．３  勘察现场测试应符合下列要求：

    １． 采用竖直埋管时，勘察宜采用钻探方法进行，试验孔深度宜大于预定埋管深度５ｍ以上。

    ２． 采用水平埋管时，勘察宜采用槽探或坑探方法进行，勘探深度宜大于预定埋管深度１ｍ以上。

３． 当采用竖直地埋管换热时，试验孔数量应根据建筑面积确定，但不得少于２个。

４． 岩土体的导热系数应进行现场测试。

３．２．４  岩土体的热响应试验应按国家标准进行：

１． 在测试孔中埋设导管，形成封闭回路，并在不同深度处分别埋设温度传感器，按设计要求回填。

２． 在条件许可情况下，应在测试孔周围布置观测孔。

３． 如果采用原浆或不含水泥的回填材料回填，回填后应放置至少４８ｈ以上；如果采用含有水泥的回填材料回填，回填后应放置至 少１０D。

４． 现场测试的仪器设备在测试前应进行检验和标定。

５． 现场测试前，应首先进行未扰动状态的测试，获取地层初始温度。

６． 应进行向岩土体施加一定加热功率工况的热响应试验，每次试验的连续测试时间在地埋管和温度稳定后不小于４８小时。

 ３．２．５  岩土体比热、密度的检测应取岩土试样在室内进行，采取岩土试样应符合下列要求：

１． 采取岩土试样点的数量应根据岩土层结构、均匀性和设计要求确定。

２． 每一场地每一主要岩土层的原状土试样不宜少于２件（组）。

３． 岩土试样质量应为Ⅲ级以上。

４． 岩石试样可利用钻探岩芯制作，采取的毛样尺寸应满足试块加工的要求。

３．２．６  地埋管换热系统勘察报告应对场地情况、地下岩土层特征及分布情况、岩土层热物性参数、岩土层硬度等级、水文地质特征、地埋管每米长度的吸热和释热量、地埋管类型等作出评价和建议，并对地埋管施工的可行性及其经济性进行初步评价；报告中要附各种相应的图表，以作为设计的依据。

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，应根据地源热泵系统对水量、水温和水质的要求，对工程场区进行水文地质勘察。

３．３．２  地下水换热系统勘察应包括下列内容：

１． 地下水类型； 

    ２． 地下水含水层分布特征；

   ② 稳定延续时间和稳定标准：

    抽水试验稳定延续时间一般为２４～４８小时，稳定延续时间是指某一降深下，相应的流量和动水位稳定后的延续时间。

    稳定标准：

在稳定时间段内，涌水量波动值不超过正常流量的３％，主孔水位波动值不超过水位降低值的１％，观测孔水位波动值不超过２～３厘米。

若抽水孔、观测孔动水位与区域水位自然变化幅度趋于一致，即认为稳定。

     ③ 静止水位观测：

    试验前对自然水位要进行观测。

一般地区每小时测定一次、当三次所测水位值相同，或４小时内水位差不超过２厘米时，即为静止水位。

    ④ 水温和气温的观测：

每２～４小时同时观测水温和气温一次。

     ⑤ 恢复水位观测：

一般地区在抽水试验结束后或中途因故停抽时，均应进行恢复水位观测，通常按开始后的第１、３、５、１０、１５、２０、２５、３０分钟进行观测，以后可每隔３０分钟观测一次，直至完全恢复为止。

    ⑥ 动水位的测量：

每５分钟观察一次抽水试验孔和观测孔的水位值，当水位连续２０次不降，再连续抽水至２４小时，水位不再变化的值为动水位。

    ⑦ 涌水量的测量：

动水位确定后，采用涌水量装置测量的抽水井单位时间的发水量。

   （４） 通过抽水试验应取得含水层的富水性和渗透性指标、水位、水温，涌水量、抽水试验影响半径等水文参数。

    ２． 回灌试验 

   （１） 地下水换热系统回灌试验一般应采用抽水回灌联合试验，即用抽水井抽水向回灌井回灌。

   （２） 试验前，必须确定抽水井和回灌井间的方位及与地下水流向的关系，回灌井最好在抽水井的下游方向，并测量井之间的距离、井口标高、静止水位、地下水温，抽水井和回灌井的过滤器必须在同一含水层中，过滤器的位置和长度基本一致。

   （３） 孔隙水含水层场地，试验必须根据地下水含水层的渗透性、静止水位埋深、含水层顶板埋深和回灌井的结构特点，确定回灌方法，确定试验允许最大压头值；然后划分为三段或两段，并从最小的回灌量起开始试验，由小到大，进行逐步增加回灌量和回灌压力值的试验。

   （４） 在试验过程中，抽水井抽出的水量应保持恒定不变，并同步测量井内的地下水位。

   （５） 抽水试验停抽、停灌后，必须同时测量恢复水位，直至稳定为止，在试验过程中，应测量气温和水温。

   （６） 有条件时，可在试验管道上装设空气源热泵，使回灌时水温升高（降低）５～１０℃，并在回灌井的周围布设２～３口水温观测井，观测在试验过程中各个时段和停灌后一个时段内的地下水温变化过程。

    ３． 水质化验分析 

    直接进入水源热泵机组的地下水水质应满足系统需求。

当水质达不到要求时，应提出水质处理建议。

 ４． 渗透系数、影响半径计算 

试验结束后，应进行水文地质参数计算，确定地下水渗透系数、抽水影响半径等有关参数。

水文地质参数计算按国家现行标准《供水水文地质勘察规范》ＧＢ５００２７执行。

３．３．４  地下水换热系统勘察报告中，应对含水层的水文地质特征和参数进行分析、计算，并对含水层回灌的特征进行分析，对回灌的 水文参数进行计算，对回灌后的水理特征和温度场变化及水质的影响进行预测。

对开采地下水、抽水及回灌可能引起的地质灾害、对场地及周边环境的影响做出评价，并分析其原因，提出防范处理措施。

３．３．５  当地下水换热系统的勘察结果符合地源热泵系统要求时，应采用成井技术将水文地质勘探孔完善成热源井并加以利用。

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的水文状况进行勘察。

３．４．２  地表水换热系统勘察应包括下列内容：

应对工程场地内地表水源的状况进行勘察，了解工程场地内地表水资源是否允许使用，获得设计所需的第一手资料。

包括下列内容：

  １． 地表水源与热泵机房（包括泵房）的水平距离及竖向距离；   

  ２． 地表水源的性质、用途、深度及面积；     

３． 不同深度的地表水温，水位的季节性变化； 

４． 地表水流速和流量的动态变化； 

５． 地表水水质及其动态变化规律； 

６． 地表水源被利用的情况； 

７． 地表水取水和排水的适宜地点及路线。

  ８． 分析取用地表水是否会对水体生态环境、防洪、航道等造成影响。

９． 用污水作为冷（热）源时（污水源热泵系统），应调查其流量、温度、水质及管道特征等。

３．４．３  地表水换热系统勘察报告应对利用方式、取水范围、管道布置、水质特征及处理、地表水温及分布特征、取水的生态和环境影响等做出评价和结论。

4 地埋管换热系统 

４．１  一般规定 

４．１．１  地埋管换热系统一般应用于全年既供暖又供冷的工程。

若应用于全年仅供暖（或仅供冷）的工程，应采用专用软件模拟计算地埋管换热器连续２０个运行周期年，２０个运行周期年均应满足地埋管换热系统最大吸热量（或最大释热量）的要求。

４．１．２  地埋管换热系统设计前，应根据工程勘察结果（热响应试验报告）评估地埋管换热系统实施的可行性、经济性及环境效益等。

 ４．１．３  地埋管换热系统施工前，应根据工程勘察结果，合理选择钻探设备，优先采用高效、环保的施工方案。

４．１．４  地埋管换热系统施工时，应保护既有地下管线及构筑物。

４．１．５  地埋管换热器安装完成后，应在埋管区域做出标明管线位置的标志，现场应采用２个及以上的永久性定位标志。

４．２  地埋管管材与传热介质 

４．２．１  地埋管及管件的材质应符合设计要求，具有质量检验报告和生产厂的合格证。

４．２．２  地埋管管材及管件应符合下列规定：

１． 管材应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小、热胀系数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），严禁采用聚氯乙烯（ＰＶＣ）管、金属管道或金属塑料复合管。

管材还应考虑岩土体和地下水的化学性质，管件与管材应为相同材料。

２． 地埋管质量应符合国家现行标准中的各项规定。

管材的公称

压力及使用温度应满足设计要求，且管材的公称压力不应小于１．０ＭＰａ。

３． 地埋管应按设计长度要求成捆供应，中间不应有接头。

４． ＰＥ管道与金属管道连接宜采用法兰连接。

５． 垂直地埋管下端应使用防堵型地埋管Ｕ型头。

４