地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范

地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范廣 東 省建筑科學研究院 馬揚2006年 5月1地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范地源熱泵誕生于 20世紀 80年代中期。據(jù)美國 10年來的統(tǒng)計資料，地源熱泵的運行費用 （采暖） 比耗電空調(diào)節(jié)約 22% 25%，比燃油、燃煤鍋爐運行費用節(jié)約 40% 60%。系統(tǒng)平均壽命預計 15 18年，開式循環(huán)系統(tǒng)30年，閉式循環(huán)系統(tǒng)壽命預計 50年。2地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范3地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范4地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范地源熱泵技術(shù)是一項值得大面積推廣的建筑供能技術(shù)。地源熱泵是一種利用淺層和深層的大地能量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作為冬季熱源和夏季冷源，然后再由熱泵機組向建筑物供冷供熱的系統(tǒng)，是一種利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空調(diào)系統(tǒng)。抽取地下水水源熱泵，但由于技術(shù)限制，全部回灌不易做到，監(jiān)督實施也比較困難，而且容易造成地下水污染。在國外目前大面積推廣使用的是 埋管式地源熱泵 技術(shù)，是充分利用淺層地熱的最佳技術(shù)途徑。目前埋管式地源熱泵在歐美國家已得到普遍應(yīng)用，已被充分證明是成熟可行的技術(shù)，在我國， 建設(shè)部和一些省市的建筑節(jié)能政策中明確提出要推廣使用地源熱泵 。（歐美普遍使用的是在別墅中，在冬天取暖、夏天空調(diào)的地區(qū)） 地源熱泵系統(tǒng)簡介5地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范6地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范7主要內(nèi)容1 總則2 術(shù)語3 工程勘察 4 地埋管換熱系統(tǒng) 5 地下水換熱系統(tǒng) 6 地表水換熱系統(tǒng) 7 建筑物內(nèi)系統(tǒng) 8 整體運轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗收 9 附錄8地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范1.0.1 為使地源熱泵系統(tǒng) 工程設(shè)計、施工及驗收 ，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用，保證工程質(zhì)量，制定本規(guī)范。1.0.2 本規(guī)范適用于以 巖土體、地下水、地表水 為低溫熱源，以水或添加防凍劑的水溶液為傳熱介質(zhì)，采用蒸氣壓縮熱泵技術(shù)進行供熱、空調(diào)或加熱生活熱水的系統(tǒng)工程的設(shè)計、施工及驗收。1.0.3 地源熱泵系統(tǒng)工程設(shè)計、施工及驗收除應(yīng)符合本規(guī)范外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定。 1 總則9主要內(nèi)容1 總則2 術(shù)語3 工程勘察 4 地埋管換熱系統(tǒng) 5 地下水換熱系統(tǒng) 6 地表水換熱系統(tǒng) 7 建筑物內(nèi)系統(tǒng) 8 整體運轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗收 9 附錄10地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范2.0.1 地源熱泵系統(tǒng) groud-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、地熱能交換系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)地熱能交換系統(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)。對于制冷來說，地源熱泵與常規(guī)冷水機組最大的區(qū)別是： 空調(diào)系統(tǒng)的 冷卻水冷卻 變?yōu)?地下水 或 土壤 冷卻。地下水 或 土壤 冷卻，又有若干種方式。地埋管換熱系統(tǒng)或地下水換熱系統(tǒng)，地下水換熱系統(tǒng)又分為直接和間接換熱等等。2 術(shù)語11地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范2.0.2 水源熱泵機組 water-source heat pump unit以水或添加防凍劑的水溶液為低溫熱源的熱泵。通常有水水熱泵、水空氣熱泵等形式。2.0.3 地熱能交換系統(tǒng) geothermal exchange system將淺層地熱能資源加以利用的熱交換系統(tǒng)。2.0.4 淺層地熱能資源 shallow geothermal resources蘊藏在淺層巖土體、地下水或地表水中的熱能資源。2.0.5 傳熱介質(zhì) heat-transfer fluid地源熱泵系統(tǒng)中，通過換熱管與巖土體、地下水或地表水進行熱交換的一種液體。一般為水或添加防凍劑的水溶液。2 術(shù)語12地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范2.0.6 地埋管換熱系統(tǒng) ground heat exchanger system傳熱介質(zhì)通過豎直或水平地埋管換熱器與巖土體進行熱交換的地熱能交換系統(tǒng)，又稱土壤熱交換系統(tǒng)。2.0.7 地埋管換熱器 ground heat exchanger供傳熱介質(zhì)與巖土體換熱用的，由埋于地下的密閉循環(huán)管組構(gòu)成的換熱器，又稱土壤熱交換器。根據(jù)管路埋置方式不同，分為水平地埋管換熱器和豎直地埋管換熱器。2.0.8 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。2 術(shù)語13地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范2.0.9 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。2.0.10 地下水換熱系統(tǒng) ground water system與地下水進行熱交換的地熱能交換系統(tǒng)，分為直接地下水換熱系統(tǒng)和間接地下水換熱系統(tǒng)。2.0.11 直接地下水換熱系統(tǒng) 由抽水井取出的地下水，經(jīng)處理后直接流經(jīng)水源熱泵機組熱交換后返回地下同一含水層的地下水換熱系統(tǒng)。 2 術(shù)語14地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范2.0.12 間接地下水換熱系統(tǒng) 由抽水井取出的地下水經(jīng)中間換熱器熱交換后返回地下同一含水層的地下水換熱系統(tǒng)。2.0.13 地表水換熱系統(tǒng) 與地表水進行熱交換的地熱能交換系統(tǒng)，分為開式地表水換熱系統(tǒng)和閉式地表水換熱系統(tǒng)。2.0.14 開式地表水換熱系統(tǒng) 地表水在循環(huán)泵的驅(qū)動下，經(jīng)處理直接流經(jīng)水源熱泵機組或通過中間換熱器進行熱交換的系統(tǒng)。2.0.15 閉式地表水換熱系統(tǒng) 將封閉的換熱盤管按照特定的排列方法放入具有一定深度的地表水體中，傳熱介質(zhì)通過換熱管管壁與地表水進行熱交換的系統(tǒng)。2 術(shù)語15地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范2.0. 16 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。2.0.17 含水層 aquifer導水的飽和巖土層。2.0.18 井身結(jié)構(gòu) well structure構(gòu)成鉆孔柱狀剖面技術(shù)要素的總稱，包括鉆孔結(jié)構(gòu)、井壁管、過濾管、沉淀管、管外濾料及止水封井段的位置等。2.0.19 抽水井 production well用于從地下含水層中取水的井。2.0.20 回灌井 injection well用于向含水層灌注回水的井。2 術(shù)語16地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范2.0.21 熱源井 heat source well用于從地下含水層中取水或向含水層灌注回水的井，是抽水井和回灌井的統(tǒng)稱。2.0.22 抽水試驗 pumping test一種在井中進行計時計量抽取地下水，并測量水位變化的過程，目的是了解含水層富水性，并獲取水文地質(zhì)參數(shù)。2.0.23 回灌試驗 injection test一種向井中連續(xù)注水，使井內(nèi)保持一定水位，或計量注水、記錄水位變化來測定含水層滲透性、注水量和水文地質(zhì)參數(shù)的試驗。2.0.24 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。 2 術(shù)語17主要內(nèi)容1 總則2 術(shù)語3 工程勘察 4 地埋管換熱系統(tǒng) 5 地下水換熱系統(tǒng) 6 地表水換熱系統(tǒng) 7 建筑物內(nèi)系統(tǒng) 8 整體運轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗收 9 附錄18地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范3.1.1 地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計前，應(yīng)進行工程場地狀況 調(diào)查 ，并應(yīng)對淺層地熱能資源進行 勘察 。（此為強制性條文， 本標準共 2個強制性條文 ）3.1.2 對已具備水文地質(zhì)資料或附近有水井的地區(qū)，應(yīng)通過調(diào)查獲取水文地質(zhì)資料。3.1.3 工程勘察應(yīng)由具有勘察資質(zhì)的專業(yè)隊伍承擔。工程勘察完成后，應(yīng)編寫工程勘察報告，并對資源可利用情況提出建議。 3.1 一般規(guī)定 19地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范3.1.4 工程場地狀況調(diào)查應(yīng)包括下列內(nèi)容：1 場地規(guī)劃面積、形狀及坡度；（ 是否滿足打井或埋管面積和位置要求 ）2 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；3 場地內(nèi)樹木植被、池塘、排水溝及架空輸電線、電信電纜的分布；4 場地內(nèi)已有的、計劃修建的地下管線和地下構(gòu)筑物的分布及其埋深；5 場地內(nèi)已有水井的位置。 3.1 一般規(guī)定20地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范3.2.1 地埋管地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計前，應(yīng)對工程場區(qū)內(nèi)巖土體地質(zhì)條件進行勘察。 3.2.2 地埋管換熱系統(tǒng)勘察應(yīng)包括下列內(nèi)容：1 巖土層的結(jié)構(gòu)；2 巖土體熱物性；3 巖土體溫度；4 地下水靜水位、水溫、水質(zhì)及分布；5 地下水徑流方向、速度；6 凍土層厚度。 3.2 地埋管換熱系統(tǒng)勘察 21地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范3.3.1 地下水地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計前，應(yīng)根據(jù)地源熱泵系統(tǒng)對水量、水溫和水質(zhì)的要求，對工程場區(qū)的水文地質(zhì)條件進行勘察。3.3.2 地下水換熱系統(tǒng)勘察應(yīng)包括下列內(nèi)容：1 地下水類型；2 含水層巖性、分布、埋深及厚度；3 含水層的富水性和滲透性；4 地下水徑流方向、速度和水力坡度；5 地下水水溫及其分布；6 地下水水質(zhì)；7 地下水水位動態(tài)變化。 3.3 地下水換熱系統(tǒng)勘察 22地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范3.3.3 地下水換熱系統(tǒng)勘察應(yīng)進行水文地質(zhì)試驗。試驗應(yīng)包括下列內(nèi)容：1 抽水試驗；2 回灌試驗；3 測量出水水溫；4 取分層水樣并化驗分析分層水質(zhì)；5 水流方向試驗；6 滲透系數(shù)計算。3.3.4 當?shù)叵滤畵Q熱系統(tǒng)的勘察結(jié)果符合地源熱泵系統(tǒng)要求時，應(yīng)采用成井技術(shù)將水文地質(zhì)勘探孔完善成熱源井加以利用。成井過程應(yīng)由水文地質(zhì)專業(yè)人員進行監(jiān)理。 3.3 地下水換熱系統(tǒng)勘察 23地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范3.4.1 地表水地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計前，應(yīng)對工程場區(qū)地表水源的水文狀況進行勘察。3.4.2 地表水換熱系統(tǒng)勘察應(yīng)包括下列內(nèi)容：1 地表水水源性質(zhì)、水面用途、深度、面積及其分布；2 不同深度的地表水水溫、水位動態(tài)變化；3 地表水流速和流量動態(tài)變化；4 地表水水質(zhì)及其動態(tài)變化；5 地表水利用現(xiàn)狀；6 地表水取水和回水的適宜地點及路線。 3.4 地表水換熱系統(tǒng)勘察 24主要內(nèi)容1 總則2 術(shù)語3 工程勘察 4 地埋管換熱系統(tǒng) 5 地下水換熱系統(tǒng) 6 地表水換熱系統(tǒng) 7 建筑物內(nèi)系統(tǒng) 8 整體運轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗收 9 附錄25地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范4.1.1 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計前，應(yīng)根據(jù)工程勘察結(jié)果評估地埋管換熱系統(tǒng)實施的 可行性及經(jīng)濟性 。4.1.2 地埋管換熱系統(tǒng)施工時，嚴禁損壞既有地下管線及構(gòu)筑物。4.1.3 地埋管換熱器安裝完成后，應(yīng)在埋管區(qū)域做出標志或標明管線的定位帶，并應(yīng)采用 2個現(xiàn)場的永久目標 進行定位。 4.1 一般規(guī)定 26地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范4.2.1 地埋管及管件應(yīng)符合設(shè)計要求，且應(yīng)具有質(zhì)量檢驗報告和生產(chǎn)廠的合格證。4.2.2 地埋管管材及管件應(yīng)符合下列規(guī)定：1 地埋管應(yīng)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（ PE80或PE100） 或聚丁烯管（ PB）， 不宜采用聚氯乙烯（ PVC）管。管件與管材應(yīng)為相同材料。2 地埋管質(zhì)量應(yīng)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(yīng)滿足設(shè)計要求，且管材的公稱壓力不應(yīng)小于 1.0MPa。 地埋管外徑及壁厚可按本規(guī)范附錄 A的規(guī)定選用。 4.2 地埋管管材與傳熱介質(zhì) 27地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范4.2.3 傳熱介質(zhì)應(yīng)以水為首選，也可選用符合下列要求的其他介質(zhì)：1 安全，腐蝕性弱，與地埋管管材無化學反應(yīng)；2 較低的冰點；3 良好的傳熱特性，較低的摩擦阻力；4 易于購買、運輸和儲藏。4.2.4 在有可能凍結(jié)的地區(qū)，傳熱介質(zhì)應(yīng)添加防凍劑。防凍劑的類型、濃度及有效期應(yīng)在充注閥處注明。4.2.5 添加防凍劑后的傳熱介質(zhì)的冰點宜比設(shè)計最低運行水溫低 35 。選擇防凍劑時，應(yīng)同時考慮防凍劑對管道與管件的腐蝕性，防凍劑的安全性、經(jīng)濟性及其對換熱的影響。 4.2 地埋管管材與傳熱介質(zhì) 28地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范4.3.1 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計前應(yīng)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(shè)備的車道位置。4.3.2 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)進行全年動態(tài)負荷計算，最小計算周期宜為 1年。 計算周期內(nèi)， 地源熱泵系統(tǒng)總釋熱量宜與其總吸熱量相平衡。 4.3.3 地埋管換熱器換熱量應(yīng)滿足地源熱泵系統(tǒng)最大吸熱量或釋熱量的要求。在技術(shù)經(jīng)濟合理時，可采用輔助熱源或冷卻源與地埋管換熱器并用的調(diào)峰形式。4.3.4 地埋管換熱器應(yīng)根據(jù)可使用地面面積、工程勘察結(jié)果及挖掘成本等因素確定埋管方式。4.3 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計 29地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范4.3.5 地埋管換熱器設(shè)計計算宜根據(jù)現(xiàn)場實測巖土體及回填料熱物性參數(shù)，采用 專用軟件（瑞典隆德大學 EED、 美國 Solar Energy 實驗室 TRNSYS等） 進行。豎直地埋管換