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北京市地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范( 征求意見稿)

2016年05月04日 10:17:54人氣:4951來源:北京鴻鷗成運科技有限公司

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【資料簡介】

北京市地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范( 征求意見稿)

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北 京 市 地 方 標 準

DB XX/ XXXXX—XXXX

地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范

Technical code for ground pipe heat pump system

( 征求意見稿)

北京市質量技術監(jiān)督局 發(fā) 布

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目 次

前言

1 范圍

2 規(guī)范性引用文件

3 術語和定義

4 基本規(guī)定

5 勘查與評估

6 系統(tǒng)設計

7 系統(tǒng)施工

8 系統(tǒng)監(jiān)測

9 調試與驗收

附錄 A(資料性附錄) 地埋管外徑及壁厚

附錄 B(資料性附錄) 巖土體熱物性參數(shù)

前 言

本規(guī)范根據(jù) GB/T1.1-2009 給出的規(guī)則起草。

本規(guī)范起草單位:北京市地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局,北京節(jié)能環(huán)保中心,北京市地質勘察技術院,中國地質調查局淺層地溫能研究與推廣中心 ,北京源深節(jié)能技術有限責任公司, 北京華源熱力管網(wǎng)有限公司

本規(guī)范主要起草人: 李寧波,冉偉彥,楊俊偉,于湲,鄭佳,張文秀,李娟,郭艷春,焦江波,李軍,周濤,李萌文,閆立華,王偉,金波

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地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范

1 范圍

本標準規(guī)定了地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程的場地淺層地溫能勘查評估、 換熱系統(tǒng)設計與施工、 監(jiān)測系統(tǒng)建設、調試和驗收等工作的內(nèi)容、方法和要求。

本標準適用于以巖土體為低溫熱源,以水為傳熱介質,采用熱泵技術進行供熱、空調或加熱生活熱水的系統(tǒng)工程設計、施工及驗收。

2 規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是*的。 凡是注日期的引用文件, 僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其新版本(包括所有的修改)適用于本文件。

GB 50015 建筑給水排水設計規(guī)范

GB 50019 采暖通風及空氣調節(jié)設計規(guī)范

GB 50189 公共建筑節(jié)能設計標準

GB 50236 現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范

GB 50242 建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規(guī)范

GB 50243 通風與空調工程施工質量驗收規(guī)范

GB 50274 制冷設備、空氣分離設備安裝工程施工及驗收規(guī)范

GB 50366 地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范

GB 50736 民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范

DZT 0225 淺層地溫能勘查評價規(guī)范

JGJ 26 嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準

CJJ 28 城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)施工及驗收規(guī)范

CJJ 101 埋地聚乙烯給水管道工程技術規(guī)程

3 術語和定義

下列術語定義適用于本文件。

3.1地源熱泵系統(tǒng) ground-source heat pump system

以巖土體、地下水或地表水為低溫熱源,由水源熱泵機組、地溫能交換系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調系統(tǒng)。根據(jù)地溫能交換系統(tǒng)形式的不同,地源熱泵系統(tǒng)分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。

3.2地埋管換熱系統(tǒng) pipe heat exchanger system

傳熱介質通過豎直或水平地埋管換熱器與巖土體進行熱交換的地溫能交換系統(tǒng), 又稱土壤熱交換系統(tǒng)。

3.3淺層地溫能資源 shallow geothermal energy

蘊藏在地表以下一定深度范圍內(nèi)巖土體、地下水和地表水中具有開發(fā)利用價值的熱能資源。

3.4傳熱介質 heat-transfer fluid

地源熱泵系統(tǒng)中,通過地埋管換熱器與巖土體、地下水或地表水進行熱交換的一種液體,一般為達標的清水。

3.5豎直地埋管換熱器 vertical ground heat exchanger

換熱管路埋置在豎直鉆孔內(nèi)的地埋管換熱器,又稱豎直土壤熱交換器。

3.6水平地埋管換熱器 horizontal ground heat exchanger

換熱管路埋置在水平管溝內(nèi)的地埋管換熱器,又稱水平土壤熱交換器。

3.7環(huán)路集管 circuit header

連接各并聯(lián)環(huán)路的集合管,通常用來保證各并聯(lián)環(huán)路流量相等。

3.8巖土體 rock-soil body

巖石和松散沉積物的集合體,如砂巖、砂礫石、土壤等。

3.9勘查測試孔 vertical testing exchanger

按照測試要求和擬采用的成孔方案,將用于測試的豎直地埋管換熱器稱為勘查測試孔。

3.10現(xiàn)場熱響應試驗 rock-soil thermal response test

通過測試儀器,對項目所在場區(qū)的勘查測試孔進行一定時間的連續(xù)換熱試驗, 獲得項目場區(qū)巖土體的初始溫度、巖土體熱物性及巖土體換熱能力等參數(shù)。

3.11巖土體初始平均溫度 initial temperature of the rock-soil

從自然地表下10m~20m至豎直地埋管換熱器埋設深度范圍內(nèi),巖土體常年恒定的平均溫度。

3.12埋設溫度傳感器法 Embedding temperature sensor method

在地埋管換熱器不同深度埋設溫度傳感器, 通過實時監(jiān)測溫度傳感器的監(jiān)測數(shù)值, 確定不同深度巖土體溫度的方法。

3.13無功循環(huán)法 Reactive circulation method

不向地埋管換熱器內(nèi)循環(huán)水加載冷、熱量,利用循環(huán)水與巖土體達到熱平衡時的溫度,計算巖土體初始平均溫度的方法。

3.14水溫平衡法 water temperature balance method

地埋管換熱器安裝完成后在管內(nèi)充滿水,足夠時間后,管內(nèi)的水與巖土體的溫度達到平衡,此時通過水泵循環(huán)將管內(nèi)的水泵出,同時監(jiān)測水溫的變化,分析巖土體的溫度的方法。

3.15巖土體綜合熱物性參數(shù) parameter of the rock-soil thermal properties

地埋管換熱器深度范圍內(nèi),巖土體的綜合導熱系數(shù)、綜合比熱容。

3.16換熱孔 heat exchange hole

地埋管換熱系統(tǒng)運行期間,參與熱量交換的地埋管換熱器。

3.17換熱監(jiān)測孔 heat exchange monitoring hole

在換熱孔內(nèi)下入溫度傳感器,用于監(jiān)測換熱過程中換熱孔內(nèi)地層溫度的變化。

3.18換熱影響監(jiān)測孔 heat exchange effect monitoring hole

在布孔區(qū)域內(nèi)部或外圍一定距離內(nèi)布置的監(jiān)測孔,用于監(jiān)測換熱孔的換熱影響范圍。

3.19常溫監(jiān)測孔 initial temperature monitoring hole

布置在布孔區(qū)域以外至少10m遠的地方,作為不同季節(jié)地層溫度的參照。

3.20接觸式溫度傳感器 contact-type temperature sensor

測溫探頭插入到管道內(nèi)部,與循環(huán)介質直接接觸的溫度傳感器。

3.21貼片式溫度傳感器 SMD temperature sensor

安裝于管道外部,不與循環(huán)介質直接接觸,通過測量管壁溫度計算循環(huán)介質溫度的溫度傳感器。

3.22超聲波流量計 ultrasonic flowmeter

通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈沖)的作用以測量流量的儀表。

3.23鉗形電流互感器 split core type current transformer

電流互感器的鐵心可以張開,不切斷被測電流所通過的導線使導線穿過鐵心,以實現(xiàn)電流的測量。

4 基本要求

4.1 方案論證階段應對淺層地溫地質條件進行勘查,編寫淺層地溫地質條件評估報告,并進行全面的技術經(jīng)濟性和風險性分析。

4.2 地埋管地源熱泵系統(tǒng)設計應達到 GB 50015、GB 50019 和 GB 50189 的要求。

4.3 地埋管地源熱泵系統(tǒng)施工應由具有相應資質的專業(yè)施工單位完成,其中地埋管換熱系統(tǒng)部分施工應具有地質勘查資質,機房部分施工應具有機電設備安裝資質。

4.4 建設施工過程嚴禁破壞生態(tài)環(huán)境及文物古跡。

5 勘查與評估

5.1 一般要求

5.1.1 項目建設單位建設地埋管地源熱泵項目前,應進行工程場地狀況調查,并應委托具有地質勘查資質的專業(yè)隊伍進行項目場地淺層地溫能勘查。

5.1.2 項目場地淺層地溫能勘查后,勘查單位應編寫淺層地溫地質條件評估報告,并配合建設單位取得國土資源部門的評估意見。

5.1.3 勘查前應收集建設場地及其周邊一定范圍內(nèi)地質、水文地質資料、已建地源熱泵工程勘查和運行情況等資料,選擇適宜的淺層地溫能換熱方式,確定相應的勘查方法。

5.2 工程場地狀況調查

5.2.1 地埋管地源熱泵系統(tǒng)方案設計前,應進行工程場地狀況調查。

5.2.2 調查內(nèi)容應包括:

a) 場地規(guī)劃面積、形狀及地形地貌特征;

b) 場地內(nèi)已有建筑物和規(guī)劃建筑物的占地面積及其分布、基礎型式及埋深;

c) 場地內(nèi)已有樹木植被、池塘、排水溝及架空輸電線、市政管網(wǎng)、交通設施、歷史文化遺跡、電信電纜的分布及規(guī)劃綜合管線分布;

d) 場地內(nèi)已有的、計劃修建的地下管線和地下構筑物的分布及其埋深;

e) 交通道路狀況及施工所需的電源、水源情況。

5.3 地埋管換熱系統(tǒng)勘查

5.3.1 勘查范圍為地埋管地源熱泵工程換熱系統(tǒng)工程建設場地??辈榧夹g方法包括物探、鉆探、測試、實驗等。

5.3.2 勘查要求:

a) 水平地埋管換熱系統(tǒng)工程, 工程場地勘查采用槽探或釬探進行。 槽探位置和長度應根據(jù)場地形狀確定,槽探的深度宜超過預計的埋管深度 1m。豎直地埋管換熱系統(tǒng)工程,工程場地勘查采用鉆探進行;& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; /p>

b) 勘查工作量的布置,按表 1 確定。

表1 探槽和勘查孔工作量

埋管方式  工程熱負荷 q/kW  探槽、勘查孔數(shù)量/個

q<25  1(探槽)

水平

q≥25  ≥2(探槽)

q<550  1(孔)

550≤q<1000  2(孔)

1000≤q<2000  2~3(孔)

豎直

q≥2000  ≥3(孔)

注:工程熱負荷取冷、熱負荷中較大者。

5.3.3 勘查內(nèi)容應包括:

a) 查明巖土體層巖性結構、地下水位、地下水徑流方向、速度、地溫場分布特征、凍土層厚度;

b) 勘查孔應進行現(xiàn)場熱響應試驗,取得地埋管換熱器綜合傳熱系數(shù)、巖土體平均導熱系數(shù)、巖土體初始溫度等參數(shù);

c) 進行地埋管換熱系統(tǒng)場地淺層地溫能評價,提出合理的開發(fā)利用方案。

5.3.4 淺層地溫地質條件評估的內(nèi)容應包括:

a) 序言: 項目情況簡介及任務的來源與要求說明, 簡要評述勘查區(qū)以往水文地質的工作程度及淺層地溫利用的現(xiàn)狀,敘述區(qū)域的地層分布情況、氣候條件及水文特征,簡述勘查工作的進程以及完成的工作量;& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; /p>

b) 地源熱泵系統(tǒng)的初步設計方案;

c) 項目所在地水文地質條件論證;

d) 勘查工作情況:結合淺層地溫能評價方法的需要,論述勘查工作的主要內(nèi)容及其布置,提出本次勘查工作的主要成果。

e) 項目所在地的淺層地溫能的評價: 地層換熱能力的測試情況, 論述淺層地溫能利用量計算的依據(jù),計算評價淺層地溫能,根據(jù)保護資源,合理開發(fā)的原則,提出相應的利用方式,簡述其保證程度,并預測其可能的變化趨勢,對淺層地溫能資源進行綜合的評估;

f) 結論及建議:提出擬建換熱系統(tǒng)的方式,.評價淺層地溫的資源條件,建議的系統(tǒng)利用方案。方案中應包括地質環(huán)境觀測孔(3-5 個),指出在施工中和系統(tǒng)運行后應注意的事項。

5.3.5 在經(jīng)濟技術合理時,可采用輔助熱源或冷卻源與地埋管并用的調峰方式。

5.3.6 地埋管地源熱泵項目淺層地溫地質條件評估報告的編寫,應由具有地質勘查資質的地勘單位負責。項目規(guī)模較大(應用建筑面積 10000 平方米以上)的,應對淺層地溫地質條件評估報告進行評審,& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; /p>

評審工作由市主管部門或由該部門認定的其他具有資質的單位負責。

5.4 現(xiàn)場熱響應試驗

5.4.1 地埋管地源熱泵系統(tǒng)場地淺層地溫能勘查應進行勘查孔的現(xiàn)場熱響應試驗。

5.4.2 勘查測試孔數(shù)量要求見表 1,對 2 個及以上勘查測試孔的試驗,其試驗結果應取算術平均值。

5.4.3 勘查測試孔的施工單位應具有地質勘查資質, 現(xiàn)場熱響應試驗的試驗設備應取得相應部門認證。

5.4.4 勘查測試孔的地埋管換熱器設置方式、深度和回填方式應與擬建設的工程換熱孔保持一致。

5.4.5 現(xiàn)場熱響應試驗應在勘查測試孔施工完成后周圍巖土體溫度恢復至初始溫度±0.5℃以內(nèi)后進行。對于灌注水泥砂漿回填,至少放置 10d,對于其它的回填方式,至少放置 2d。

5.4.6 試驗設備與勘查測試孔的連接應減少彎頭、變徑,連接管外露部分應保溫,保溫層厚度不應小于 20mm。同一管路內(nèi),勘查測試孔孔口水溫與試驗設備進、出水口水溫溫差不宜大于 0.2℃。& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; /p>

5.4.7 現(xiàn)場熱響應實驗應包括下列內(nèi)容:

a) 巖土體初始平均溫度測試,可以采用埋設溫度傳感器法、無功循環(huán)法或水溫平衡法。

b) 巖土體熱響應測試,可以是穩(wěn)定熱流測試或穩(wěn)定工況測試。

5.4.8 測試儀表:加熱功率的測量誤差不應大于±1%,流量的測量誤差不應大于±1%,溫度的測量誤

差不應大于±0.2℃。

5.4.9 現(xiàn)場換熱測試技術要求:

a) 現(xiàn)場換熱測試應連續(xù)不間斷,采用“無功循環(huán)法”測試巖土體初始平均溫度,持續(xù)時間不應小

于 48h,巖土體熱響應測試持續(xù)時間應不少于 72h,且溫度穩(wěn)定(變化幅度小于 1℃)后,觀測時間不少于 24h;

b) 采用穩(wěn)定熱流測試方法,應進行兩次不同負荷的試驗,當勘查測試孔深度在 80m~100m 時,大負荷宜采用 5kW~7kW,小負荷宜采用 3kW~4kW;采用穩(wěn)定工況測試的設定工況應為系統(tǒng)的設計運行工況;

c) 地埋管換熱器內(nèi)循環(huán)介質流速不應低于 0.2m/s;

d) 穩(wěn)定熱流測試中,實際加熱功率的平均值與設定加熱功率的偏差不應大于±0.2kW。穩(wěn)定工況測試中,設備實際供水溫度平均值與設定值的偏差不應大于±0.2℃;

e) 實驗數(shù)據(jù)讀取和記錄的時間間隔不應大于 10min;

f) 每次加熱(冷)負荷停止后,應繼續(xù)觀測回路的進出口溫度,至溫度穩(wěn)定(變化幅度小于 0.5℃)為止,觀測時間不少于 12h。

5.4.10 應對現(xiàn)場測試資料進行綜合分析,剔除因試驗條件如氣溫變化等造成的異常數(shù)據(jù)。

5.4.11 現(xiàn)場換熱測試過程應遵守國家和地方有關安全、勞動保護、防火、環(huán)境保護等方面的規(guī)定。

5.4.12 現(xiàn)場熱響應試驗的儀器設備應定期(每年不少于一次)進行檢驗和標定。

6 地埋管換熱系統(tǒng)設計

6.1 一般要求

6.1.1 地埋管換熱系統(tǒng)的設計應以淺層地溫地質條件評估報告為依據(jù),由具有地質勘查資質的單位完成。

6.1.2 應用建筑面積大于 5 萬平方米的地埋管換熱系統(tǒng)應設換熱孔布設區(qū)域地下溫度場監(jiān)測系統(tǒng)。

6.2 地埋管管材與傳熱介質

6.2.1 地埋管及管件應符合設計要求,且應具有質量檢驗報告和生產(chǎn)廠的合格證。埋管內(nèi)外表面應清潔、光滑,不應有氣泡、明顯的劃傷、凹陷、雜質、顏色不均等缺陷;管端頭應切割平整,并與管軸線垂直。& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; /p>

6.2.2 地埋管管材及管件應符合以下規(guī)定:

a) 地埋管應采用化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕、導熱系數(shù)大、流動阻力小的塑料管材及管件,宜采用聚乙烯管(PE100)或聚丁烯管(PB),禁止使用再生塑料管材,管件與管材應為相同材料。

b) 地埋管質量應符合國家現(xiàn)行標準中的各項規(guī)定,管材的公稱壓力及使用溫度應滿足設計要求。

管材的公稱壓力不應小于 1.0MPa。地埋管外徑及壁厚可按本附錄 A 的規(guī)定選用。

6.2.3 夏季施工應預防管道受熱發(fā)生熱變形,未安裝的管(道)子應避光存放。

6.2.4 豎直地埋管換熱器的 U 型彎管接頭, 宜選用定型的 U 型彎頭成品件, 不宜采用直管道煨制彎頭。

6.2.5 為防止因泄漏等原因對地層造成污染,熱泵系統(tǒng)中地源側的循環(huán)介質必須使用達標的清水,水中不得加注乙二醇等添加劑。

6.3 地埋管換熱系統(tǒng)設計

6.3.1 地埋管換熱系統(tǒng)設計前應明確待埋管區(qū)域內(nèi)各種地下管線的種類、位置及深度,預留未來地下管線所需的埋管空間及埋管區(qū)域進出重型設備的車道位置。

6.3.2 在經(jīng)濟技術合理的情況下,可以采用建筑物下埋設換熱孔。

6.3.3 傳熱介質進出水溫度應符合以下要求:

a) 夏季運行工況條件下,地埋管換熱器側出水溫度宜低于 30℃;

b) 冬季運行工況條件下,地埋管換熱器側進水溫度宜高于 4℃。

6.3.4 地埋管換熱器設計計算宜根據(jù)現(xiàn)場熱響應試驗結果,考慮負荷特征、管材性質、巖土體及回填

材料熱物性的影響,參照 DZT 0225,采用軟件或單孔換熱功率法進行計算。

6.3.5 地埋管換熱器設計計算時,環(huán)路集管不應包括在地埋管換熱器長度內(nèi)。

6.3.6 地埋管換熱系統(tǒng)宜進行分區(qū)設計,保證地埋管運行的間歇性和地溫的恢復。

6.3.7 地埋管換熱器管內(nèi)流體應保持紊流流態(tài),水平環(huán)路集管坡度宜為 0.002。

6.3.8 豎直地埋管換熱器埋管深度和間距應根據(jù)淺層地溫地質條件評估報告確定,深度宜為40m~150m,且同一環(huán)路內(nèi)鉆孔孔深應相同,孔徑不宜小于 0.11m。間距不宜小于 5m。

6.3.9 回填料應符合環(huán)保標準且具有密封特性。

6.3.10 應根據(jù)地質特征確定地埋管換熱孔回填料配方, 回填料的導熱系數(shù)不宜低于鉆孔外巖土體的導熱系數(shù)。

6.3.11 對于別墅等小負荷建筑, 若埋管區(qū)域地質條件為軟土或高填方的條件, 經(jīng)技術經(jīng)濟分析后可以采用水平埋管。

6.3.12 水平地埋管換熱器分為四種形式:水平直管式、垂直排圈式、水平排圈式、水平螺旋式,設計時可根據(jù)不同的地域條件選擇其中的一種形式。

6.3.13 水平地埋管換熱器宜進行分組連接,每組換熱器管長不大于 5000m,各組換熱器形成的地埋管環(huán)路兩端應分別與供、回水環(huán)路集管連接,應采取同程式布置,并應在各環(huán)路的總接口處設置檢查井,& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; /p>

井內(nèi)設置相應的閥門。

6.3.14 水平埋管換熱器可不設坡度。 上層埋管頂部應在凍土層以下 0.6m, 且距地面不宜小于 1.2m.,可分層埋設,分層間距不小于 1m,也可水平管溝埋設,水平管溝間距不小于 1.2m。

6.3.15 地埋管環(huán)路兩端應分別與供、回水環(huán)路集管相連接,且宜同程布置。每對供、回水環(huán)路集管連接的地埋管環(huán)路數(shù)宜相等。供、回水環(huán)路集管的間距不應小于 0.6m,深度應在凍土層以下 0.6m,距 地面不宜小于 1.5m。

6.3.16 地埋管換熱器安裝位置應遠離水井及室外排水設施,并宜靠近機房或以機房為中心設置。

6.3.17 地埋管換熱系統(tǒng)應設自動充液及泄漏報警系統(tǒng)。需要防凍的地區(qū),應設防凍保護裝置。

6.3.18 地埋管換熱系統(tǒng)設計時應根據(jù)實際選用的傳熱介質的水力特性進行水力計算。

6.3.19 應用建筑面積大于 5 萬平方米的地埋管換熱系統(tǒng)宜采用變頻循環(huán)泵,但地埋管內(nèi)循環(huán)介質流速不應低于 0.2m/s。

6.3.20 地埋管換熱系統(tǒng)宜設置反沖洗系統(tǒng),沖洗流量宜為工作流量的 2 倍。

6.4 熱泵機房系統(tǒng)設計

6.4.1 熱泵機房系統(tǒng)的設計應符合 GB 50019 和 GB 50736 及 GB 50366 的要求。其中涉及到生活熱水或其它熱水供應部分,應符合 GB 50015 的要求。

7 系統(tǒng)施工

7.1 一般要求

7.1.1 地埋管換熱系統(tǒng)施工時,不應損壞既有地下管線及構筑物。

7.1.2 地埋管換熱器安裝完成后,應在埋管區(qū)域做出標志或標明管線的定位帶,并應采用 2 個現(xiàn)場的*目標進行定位。

7.2 地埋管換熱系統(tǒng)施工

7.2.1 為保證換熱孔施工的質量及地埋管地源熱泵項目運行的安全性,換熱孔的施工應選擇具有地質勘查或相關施工資質、并在市國土資源部門備案的單位實施。應由具有相應資質的監(jiān)理單位,對換熱孔的施工進行全程的現(xiàn)場監(jiān)理。

7.2.2 地埋管換熱系統(tǒng)施工前應具備埋管區(qū)域的勘察資料、設計文件和施工圖紙,并完成施工組織設計。

7.2.3 地埋管換熱系統(tǒng)施工前應了解埋管場地內(nèi)已有地下管線、 其它地下構筑物的功能及其準確位置,并應進行地面清理,鏟除地面雜草、雜物和浮土,平整地面。

7.2.4 換熱孔鉆孔方法應根據(jù)地質條件選擇:

a) 第四系細顆粒地層宜采用回轉鉆進,鉆頭采用合金鉆頭;

b) 第四系粗顆粒地層可采用回轉鉆進或沖擊鉆進,回轉鉆進可采用合金鉆頭或牙輪鉆頭;

c) 基巖地層宜采用潛孔錘鉆進;

d) 若基巖地層上覆第四系地層, 則鉆進第四系地層時應采用跟管鉆進, 但跟管深度不宜大于 40m。

7.2.5 豎直地埋管鉆孔施工應遵循以下要求:

a) 鉆進過程中,做好鉆孔記錄,包括地下巖層情況、地下水情況;

b) 鉆孔開孔及終孔宜采用同一設計口徑,如遇回填土、卵石層、流砂帶、破碎帶等復雜地層,應采取泥漿護壁或埋設套管護壁,護壁套管內(nèi)徑應與設計鉆孔口徑一致;

c) 實際鉆孔孔深宜大于設計孔深 1m~2m;

d) 鉆孔施工應及時清除孔口殘渣,設置排水溝和泥漿池等設施,以過濾、儲存鉆孔漿液;

e) 當鉆孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等導致成孔困難時,應設護壁套管或用鉆孔泥漿護壁;

f) 鉆進成孔后下管前,采用壓縮空氣或清水進行清孔,孔底沉碴不大于 0.5m;

g) 鉆孔孔位偏差不應大于 0.1m, 鉆孔的垂直偏差不應大于 1.0%, 鉆孔終孔孔徑不應小于設計孔徑。

7.2.6 豎直地埋管換熱器的安裝應遵循以下要求:

a) 豎直地埋管換熱器 U 形管安裝應在鉆孔鉆好且孔壁固化后立即進行。

b) 當鉆孔完成后下管前,應先將 U 型換熱管按設計要求組裝好,并對 U 型換熱管進行水壓試驗,以防孔內(nèi)積水使換熱管脫離孔底上浮,達不到預埋深度。

c) 下管過程中,U形管內(nèi)宜充滿水,打壓合格后將換熱管下入孔內(nèi)。下管時應連續(xù)緩慢放入孔內(nèi),并宜采取措施使 U 形管兩支管處于分開狀態(tài)。下管深度與設計深度誤差不超過 0.5m。

d) 下管完畢后 U 型管上端應高出地面,管端應作好臨時封閉措施,防止進入雜物。

7.2.7 豎直地埋管回填灌漿應遵循以下要求:

a) 豎直地埋管換熱器安裝完畢后應立即回填灌漿封孔;

b) 回填料宜采用膨潤土和細砂(或水泥)的混合漿。當?shù)芈窆軗Q熱器設在密實或堅硬的巖土體中時,宜采用水泥基料灌漿回填;

c) 灌漿材料應攪拌均勻后方可使用,灌漿應密實,無空腔。地下水位較高時,可采用孔口灌漿或孔底灌漿,地下水位較低時,應采用孔底灌漿。

d) 采用孔口灌漿時,注漿過程應緩慢,并注意觀察豎直埋管周圍回填物的沉降情況,必要時需采用多次灌漿回填,確認穩(wěn)定后方可結束該工序;

e) 采用孔底灌漿時,灌漿管和 U 型管一起下入孔中,灌漿管內(nèi)徑不小于 20mm,灌漿管底端宜設防堵堵頭,且灌漿時應能夠將其沖開,灌漿管下入深度以距 U 型端頭 0.3m~0.5m 為宜,灌漿設備選用注漿泵。

7.2.8 豎直地埋管水平管網(wǎng)部分埋設應遵循以下要求:

a) 水平管網(wǎng)施工在豎直埋管完成后進行, 水平管溝開挖應保護好 U 型換熱管, 應防止損壞 U 型換

熱管或管內(nèi)進入雜物;

b) 水平地埋管換熱器鋪設前, 溝槽底部應先鋪設相當于管徑厚度的細沙。 水平地埋管換熱器安裝時,應防止石塊等重物撞擊管身。管道不應有折斷、扭結等問題,轉彎處應光滑,且應采取固定措施;

c) 埋地管道應采用熱熔或電熔連接。聚乙烯管道連接應符合 CJJ 101 的有關規(guī)定;

d) 地埋管系統(tǒng)水平集管與地埋管換熱器的連接:當管徑小于φ90 時,宜采用電熔套筒連接;當管徑大于φ90 時,宜采用熱熔對接方式。如需采用金屬件絲扣連接時,必須在連接件外作防腐處理,并設置維護檢查井;

e) 水平埋管在挖溝轉彎處須用圓角,避免 90°直角轉彎,或安裝合適的彎管接頭;

f) 水平地埋管換熱器回填料應細小、松散、均勻,且不應含石塊及土塊?;靥钸^程應采用人工逐層均勻壓實,回填料應與管道接觸緊密,且不得損傷管道。

7.2.9 當室外環(huán)境溫度低于 0℃時,不宜進行地埋管換熱器的施工。

7.3 地埋管換熱系統(tǒng)的檢驗與驗收

7.3.1 地埋管換熱系統(tǒng)的驗收由監(jiān)理單位組織,驗收合格后應出具驗收報告,并由建設單位向國土資源部門提交。

7.3.2 地埋管換熱系統(tǒng)安裝過程中,應進行現(xiàn)場檢驗,并提供檢驗報告。檢驗內(nèi)容應符合以下規(guī)定:

a) 管材、管件等材料應符合國家現(xiàn)行標準的規(guī)定;

b) 鉆孔、水平埋管的位置和深度、地埋管的直徑、壁厚及長度均應符合設計要求;

c) 回填料及其配比應符合設計要求;

d) 水壓試驗應合格;

e) 各環(huán)路流量應平衡,且應滿足設計要求;

f) 循環(huán)水流量及進出水溫差均應符合設計要求。

7.3.3 水壓試驗應符合以下規(guī)定:

a) 試驗壓力:當工作壓力小于等于 1.0MPa 時,應為工作壓力的 1.5 倍,且不應小于 0.6MPa;當工作壓力大于 1.0MPa 時,應為工作壓力加 0.5 MPa。

b) 水壓試驗步驟:

1) 豎直地埋管換熱器插入鉆孔前,應做*次水壓試驗。在試驗壓力下,穩(wěn)壓至少 15min,穩(wěn)壓后壓力降不應大于 3%,且無泄漏現(xiàn)象;將其密封后,在有壓狀態(tài)下插入鉆孔,完成灌漿之后保壓 1h。水平地埋管換熱器放入溝槽前,應做*次 水壓試驗。在試驗壓力下,穩(wěn)壓至少 15min,穩(wěn)壓后壓力降不應大于 3%,且無泄漏現(xiàn)象;

2) 豎直或水平地埋管換熱器與環(huán)路集管裝配完成后, 回填前應進行第二次水壓試驗。 在試驗壓力下,穩(wěn)壓至少 30min,穩(wěn)壓后壓力降不應大于 3%,且無泄漏現(xiàn)象;

3) 環(huán)路集管與機房分集水器連接完成后,回填前應進行第三次水壓試驗。在試驗壓力下,穩(wěn)壓至少 2h,且無泄漏現(xiàn)象;

4) 地埋管換熱系統(tǒng)全部安裝完畢,且沖洗、排氣及回填完成后,應進行第四次水壓試驗。在試驗壓力下,穩(wěn)壓至少 12h,穩(wěn)壓后壓力降不應大于 3%;

5) 水壓試驗宜采用手動泵緩慢升壓,升壓過程中應隨時觀察與檢查,不得有滲漏;不得以氣壓試驗代替水壓試驗。

7.3.4 回填過程的檢驗應與安裝地埋管換熱器同步進行。

7.4 熱泵機房系統(tǒng)施工

7.4.1 熱泵機房系統(tǒng)施工應由具有機電設備安裝資質的單位完成。

7.4.2 熱泵機房系統(tǒng)安裝應符合 GB 50274 和 GB 50243 及 GB 50366 的規(guī)定。

8 系統(tǒng)監(jiān)測

8.1 一般要求

8.1.1 地埋管地源熱泵系統(tǒng)應設置監(jiān)測系統(tǒng)。應用建筑面積大于 5 萬平方米的地埋管地源熱泵系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)應滿足淺層地溫能開發(fā)利用對地下溫度場、 系統(tǒng)能耗的評價需求,作為評價系統(tǒng)運行對地質環(huán)境影響和系統(tǒng)運行效率的依據(jù)。小型地埋管地源熱泵系統(tǒng)應設置地質環(huán)境監(jiān)測孔監(jiān)測項目所在地地層溫度變化及熱源側總進、出水溫度。

8.1.2 應用建筑面積大于 5 萬平方米的地埋管地源熱泵系統(tǒng)監(jiān)測內(nèi)容宜包含下列內(nèi)容:

a) 空調房間監(jiān)測宜包含下列內(nèi)容:各空調房間的溫度。

b) 機房監(jiān)測應包含下列內(nèi)容:空調側總進、出水溫度、流量,熱源側總進、出水溫度、流量,熱泵機組蒸發(fā)器、冷凝器的進、出水溫度、流量,熱泵機組、泵組實時電壓、電流和功率,循環(huán)系統(tǒng)壓力。

c) 地質環(huán)境影響監(jiān)測應包含下列內(nèi)容:室外環(huán)境溫度監(jiān)測,換熱監(jiān)測孔地層溫度監(jiān)測,換熱影響監(jiān)測孔地層溫度監(jiān)測,常溫監(jiān)測孔地層溫度監(jiān)測。

8.1.3 對地質環(huán)境影響監(jiān)測要求:

a) 地質環(huán)境影響監(jiān)測孔數(shù)量根據(jù)建筑規(guī)模設置 3 個~5 個;

b) 其中地下溫度、地下水水位監(jiān)測頻率不低于每日 24 次;

c) 監(jiān)測方法應采用在線監(jiān)測。

8.1.4 系統(tǒng)負荷及電耗監(jiān)測要求:

a) 監(jiān)測頻率不低于每日 24 次;

b) 水溫監(jiān)測點宜設在分集水器處,電耗監(jiān)測點應設置在動力配電柜(箱)處,監(jiān)測方法應采用在線監(jiān)測;

c) 熱泵機組電耗與循環(huán)水泵電耗應分別監(jiān)測,分開記錄。

8.1.5 熱泵系統(tǒng)安全監(jiān)測要求:當進出口水壓差超*應報警。

8.2 建筑物內(nèi)監(jiān)測

8.2.1 循環(huán)介質溫度監(jiān)測宜采用接觸式溫度傳感器,根據(jù)管徑大小選擇傳感器探頭長度,應使插深到達管路中心。測溫元件外露部分應保溫。

8.2.2 若傳感器為后期安裝,管道又不可開孔,也可采用貼片式溫度傳感器。安裝時應先將測溫點管道表面打磨光滑,涂抹導熱介質,再將貼片式溫度傳感器貼在管道表面,并用膠布或扎帶等纏繞牢固,外部應做保溫。

8.2.3 選擇測溫點位置時應盡量靠近目標監(jiān)測點,同時選擇管道滿液的位置。

8.2.4 循環(huán)流量監(jiān)測宜采用通過式流量計。

8.2.5 若流量計為后期安裝,又不能破壞原管道,也可選擇超聲波流量計。安裝時應將探頭安裝點管道外壁打磨干凈,涂抹傳導介質,再將監(jiān)測探頭貼在管道安裝點上,用膠布或扎帶等纏繞固定。

8.2.6 選擇流量測量點時,應選擇管道滿液的位置,宜為介質向上流動的豎直管道。

8.2.7 壓力測點包括熱泵機組蒸發(fā)器、冷凝器的進、出水口壓力,熱交換器一、二次側進出水口壓力,

分、集水器壓力(或壓差),水泵進出口壓力,水過濾器前后壓差。

8.2.8 電力監(jiān)測:項目建設期應安裝環(huán)形電流互感器。若前期沒有安裝而后期臨時測量或不可破壞原線路,也可使用鉗形電流互感器。

8.3 地質環(huán)境影響監(jiān)測

8.3.1 溫度傳感器應符合下列要求:

a) 傳感器探頭加裝鋼制護套,護套內(nèi)充實導熱介質,護套直徑與線徑匹配,接口處做防水處理;

b) 電纜線采用鎧裝屏蔽電纜,護套層應具防腐性能。傳感器應至少為三線制,單芯線徑應至少為1mm。

8.3.2 室外環(huán)境溫度監(jiān)測,將傳感器探頭置于室外空氣中,僅與大氣接觸,注意防曬、防雨、防風,同時要距離地面或墻壁至少 2m,避免熱輻射影響測量準確性。

8.3.3 換熱監(jiān)測孔的位置,應包含布孔區(qū)域的中心和邊緣。換熱影響監(jiān)測孔的位置應包含布孔區(qū)域內(nèi)部和外圍。另外,監(jiān)測孔布置也應考慮地下水流動方向。

8.3.4 在豎直方向上,不同監(jiān)測孔內(nèi)的溫度傳感器排布深度應相同。

8.3.5 傳感器安裝時,宜將溫度傳感器按照設計埋深分別固定在管材上,探頭和線纜均應固定牢固,將溫度傳感器隨管材一同下入監(jiān)測孔后回填。

8.3.6 溫度傳感器附帶電纜線長度宜直接匯入機房并到達數(shù)據(jù)采集中心。當必須進行電纜線延長對接時,延長線應與附帶線使用相同型號,且應保留屏蔽網(wǎng)。

8.3.7 電纜線延長對接時,應將電纜內(nèi)芯按照顏色分別對接牢固,采用防水自粘膠帶先將單根內(nèi)芯纏繞嚴密,至少三層,再將屏蔽線網(wǎng)對接后,整體采用防水自粘膠帶纏繞嚴密,至少三層,外套一根長度與直徑適宜的護套管,將接線部分護住,再用 PVC 膠帶將外圍纏繞牢固。

8.3.8 接線完成后,溫度傳感器電纜線沿水平管溝一同匯入機房。

8.4 數(shù)據(jù)中心建設

8.4.1 應用建筑面積大于 5 萬平方米的地埋管地源熱泵系統(tǒng)應設置數(shù)據(jù)中心,進行監(jiān)測數(shù)據(jù)的顯示和存儲。

8.4.2 數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集,宜在機房內(nèi)設置專門的監(jiān)控機柜,在監(jiān)控機柜內(nèi)安裝帶通訊功能的數(shù)據(jù)采集儀表或模塊。不同類型的信號應分開采集,即采用多個儀表或模塊分別采集電阻、電流、脈沖等信號。

8.4.3 數(shù)據(jù)采集后,應做現(xiàn)場存儲。

9 調試與驗收

9.1 一般要求

9.1.1 地埋管地源熱泵系統(tǒng)交付使用前,應進行整體運轉、檢驗、調試與驗收。

9.1.2 地埋管地源熱泵系統(tǒng)整體運轉、 調試與驗收除應符合 GB 50243 和 GB 50274 的相關規(guī)定, 還應符合本規(guī)范規(guī)定。

9.1.3 工程質量由建設行政主管部門或者其他有關部門委托的建設工程質量監(jiān)督機構(如區(qū)、縣建設工程質量監(jiān)督站)實施監(jiān)督管理及工程備案。

9.2 檢驗

9.2.1 地埋管地源熱泵系統(tǒng)安裝過程中,應進行現(xiàn)場檢驗,并提供檢驗報告,檢驗內(nèi)容應符合以下規(guī)定:

a) 管材、管件、設備等材料應具有產(chǎn)品合格證、性能檢驗報告和產(chǎn)品說明書等;

b) 鉆孔、水平埋管的位置和深度、地埋管的直徑、壁厚及長度均應符合設計要求;

c) 熱泵機組、附屬設備、管道、管件及閥門的型號、規(guī)格、性能及技術參數(shù)等應符合設計要求;

d) 整體和各支路的水壓試驗均合格。

e) 整體和各支路的流量均達到設計要求。

9.3 調試

9.3.1 地埋管地源熱泵系統(tǒng)整體運轉與調試應符合以下規(guī)定:

a) 整體運轉與調試前應制定整體運轉與調試方案,并報送專業(yè)監(jiān)理工程師審核批準;

b) 熱泵機組試運轉前應進行水系統(tǒng)及風系統(tǒng)平衡調試, 確定系統(tǒng)循環(huán)總流量、 各分支流量及各末端設備流量均達到設計要求;

c) 水力平衡調試完成后,應進行熱泵機組的試運轉,并填寫運轉記錄,運行數(shù)據(jù)應達到設備技術

要求;

d) 熱泵機組試運轉正常后,應進行連續(xù) 24h 的系統(tǒng)試運轉,并填寫運轉記錄;

e) 地埋管地源熱泵系統(tǒng)調試應分冬、夏兩季進行,且調試結果應達到設計要求,調試完成后應編寫調試報告及運行操作規(guī)程,并提交甲方確認后存檔;

9.4 驗收

9.4.1 地埋管地源熱泵系統(tǒng)整體驗收前,應進行冬、夏兩季運行測試,并對地埋管地源熱泵系統(tǒng)的實際性能作出評價。

9.4.2 檢驗調試合格后方可進行地埋管地源熱泵系統(tǒng)驗收,驗收合格后應由相關管理部門出具驗收手續(xù)。

附 錄 A(資料性附錄)

地埋管外徑及壁厚

A.1 聚乙烯(PE)管外徑及公稱壁厚應符合表A.1 的規(guī)定。

表A.1 聚乙烯(PE)管外徑及公稱壁厚(mm)

平均外徑  公稱壁厚/材料等級  公稱外徑

dn  小  大  公稱壓力

1.0MPa  1.25 MPa  1.6 MPa

20  20.0  20.3  ——  ——  ——

25  25.0  25.3  ——  2.3

+0.5 / PE80

——

32  32.0  32.3  ——  3.0

+0.5 / PE80

3.0

+0.5 / PE100

40  40.0  40.4  ——  3.7

+0.6 / PE80

3.7

+0.6 / PE100

50  50.0  50.5  ——  4.6

+0.7 / PE80

4.6

+0.7 / PE100

63  63.0  63.6  4.7

+0.8 /PE80

4.7

+0.8 / PE100

5.8

+0.9 / PE100

75  75.0  75.7  4.5

+0.7 /PE100

5.6

+0.9 / PE100

6.8

+1.1 / PE100

90  90.0  90.9  5.4

+0.9 / PE100

6.7

+1.1 / PE100

8.2

+1.3 / PE100

110  110.0  111.0  6.6

+1.1 / PE100

8.1

+1.3 / PE100

10.0

+1.5 / PE100

125  125.0  126.2  7.4

+1.2 / PE100

9.2

+1.4 / PE100

11.4

+1.8 / PE100

140  140.0  141.3  8.3

+1.3 / PE100

10.3

+1.6 / PE100

12.7

+2.0 / PE100

160  160.0  161.5  9.5

+1.5 / PE100

11.8

+1.8 / PE100

14.6

+2.2 / PE100

180  180.0  181.7  10.7

+1.7 / PE100

13.3

+2.0 / PE100

16.4

+3.2 / PE100

200  200.0  201.8  11.9

+1.8 / PE100

14.7

+2.3 / PE100

18.2

+3.6 / PE100

225  225.0  227.1  13.4

+2.1 / PE100

16.6

+3.3 / PE100

20.5

+4.0 / PE100

250  250.0  252.3  14.8

+2.3 / PE100

18.4

+3.6 / PE100

22.7

+4.5 / PE100

280  280.0  282.6  16.5

+3.3 / PE100

20.5

+4.1 / PE100

25.4

+5.0 / PE100

315  315.0  317.9  18.7

+3.7 / PE100

23.2

+4.6 / PE100

28.6

+5.7 / PE100

355  355.0  358.2  21.1

+4.2 / PE100

26.1

+5.2 / PE100

32.2

+6.4 / PE100

400  400V  403.6  23.7

+4.7 / PE100

29.4

+5.8 / PE100

36.3

+7.2 / PE100

A.2 聚丁烯(PB)管外徑及公稱壁厚應符合表A.2 的規(guī)定。

表A.2 聚丁烯(PB)管外徑及公稱壁厚 (mm)

平均外徑  公稱外徑

dn

小  大

公稱壁厚

20  20.0  20.3  1.9

+0.3

25  25.0  25.3  2.3

+0.4

32  32.0  32.3  2.9

+0.4

40  40.0  40.4  3.7

+0.5

50  49.9  50.5  4.6

+0.6

63  63.0  63.6  5.8

+0.7

75  75.0  75.7  6.8

+0.8

90  90.0  90.9  8.2

+1.0

110  110.0  111.0  10.0

+1.1

125  125.0  126.2  11.4

+1.3

140  140.0  141.3  12.7

+1.4

160  160.0  161.5  14.6

+1.6

附 錄 B

(資料性附錄)

巖土體熱物性參數(shù)

B.1 空氣、水和幾種常見巖土體的比熱容、密度、熱導率和熱擴散率見表B.1。

表B.1 巖土體熱物性參數(shù)表

巖石名稱

比熱容/[kJ/(kg·℃)]密度/

(kg/m3 )

熱導率/

[w/(m·℃)]

熱擴散率/

(m2 /d)

花崗巖  0.794  2700  2.721

0.110

石灰?guī)r  0.920  2700  2.010

0.070

砂巖  0.878  2600  2.596

0.098

濕頁巖

B 1.4~2.4

0.065~0.084

干頁巖

B 0.64~0.86

0.055~0.074

鈣質砂(含水率 43%)  2.215  1670  0.712

0.017

干石英砂(中-細粒)  0.794  1650  0.264

0.017

石英砂(含水率 8.3%)  1.003  1750  0.586

0.029

砂質粘土(含水率15%)  1.379  1780  0.921

0.032

砂(砂礫石)

A 0.77  0.039

粉砂

A 1.67  0.050

亞粘土

A 0.91  0.042

粘土

A 1.11  0.046

砂(飽水)

A 2.50  0.079

空氣(常壓)  1.003  1.29  0.023  1.536

冰  2.048  920  2.219  0.102

水(平均)  4.180  1000  0.599  0.012

回填膨潤土(含有 20%~30%的固體)

0.73~0.75

回填混合物(含有 20%膨潤土、80%石英砂)

1.47~1.64

回填混合物(含有 15%膨潤土、85%石英砂)

1.00~1.10

回填混合物(含有 10%膨潤土、90%石英砂)

2.08~2.42

回填混合物(含有 30%膨潤土、70%石英砂)

2.08~2.42

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引自 Ian Gale 2004 年編著的《地源熱泵:潛在地點地質報告發(fā)展的描述》,英國地質調查局出版,1.2 期,

CR/05/21/217N,24 頁

引自 GB 50366-2005,其它數(shù)據(jù)引自 GB11615—1989。

關鍵詞:地源熱泵地埋管溫度測量系統(tǒng)實現(xiàn)實時溫度在線監(jiān)測/地源熱泵換熱井實時溫度電腦監(jiān)測系統(tǒng)/GPRS式豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵溫度場測控系統(tǒng)/地埋管測溫/地源熱泵溫度監(jiān)控/地源熱泵測溫

遠程全自動地溫監(jiān)測系統(tǒng)/鐵路凍土地溫監(jiān)測系統(tǒng)/地溫監(jiān)測系統(tǒng)/城市地溫監(jiān)測自動化系統(tǒng)/礦井深部地溫/地源熱泵監(jiān)測研究/地源熱泵溫度測量系統(tǒng)/淺層地熱測溫/深水測溫儀/深井測溫儀/深水測溫儀/深井測溫儀

 

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北京鴻鷗成運儀器設備有限公司作者

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