地源熱泵工程設計條件及設計原則

1、地源熱泵工程設計條件2008-12 整理一、地源熱泵工程需勘察內(nèi)容（一） 一般規(guī)定1 地源熱泵系統(tǒng)方案設計前。應進行工程場地狀況調(diào)查，并應對淺層地熱能資源進行勘察。工程場地狀況及淺層地熱能資源條件是能否應用地源熱泵系統(tǒng)的基礎。地源熱泵系統(tǒng)方案設計前，應根據(jù)調(diào)查及勘察情況，選擇采用地埋管、地下水或地表水地源熱泵系統(tǒng)。淺層地熱能資源勘察包括地埋管換熱系統(tǒng)勘察、地下水換熱系統(tǒng)勘察及地表水換熱系統(tǒng)勘察。2 對已具備水文地質(zhì)資料或附近有水井的地區(qū)，應通過調(diào)查獲取水文地質(zhì)資料。在工程場區(qū)內(nèi)或附近有水井的地區(qū)，可調(diào)查收集已有工程勘察及水井資料。調(diào)查區(qū)域半徑宜大于擬定換熱區(qū)100一200m。調(diào)查以收集資料為主

2、，除觀察地形地貌外，應調(diào)查已有水井的位置、類型、結(jié)構(gòu)、深度、地層剖面、出水量、水位、水溫及水質(zhì)情況，還應了解水井的用途，開采方式、年用水量及水位變化情況等。3 工程勘察應由具有勘察資質(zhì)的專業(yè)隊伍承擔。工程勘察完成后，應編寫工程勘察報告，并對資源可利用情況提出建議。4 工程場地狀況調(diào)查應包括下列內(nèi)容工程場地可利用面積應滿足修建地表水抽水構(gòu)筑物(地表水換熱系統(tǒng))或修建地下水抽水井和回灌井(地下水換熱系統(tǒng))或埋設水平或豎直地埋管換熱器(地埋管換熱系統(tǒng))的需要。同時應滿足置放和操作施工機具及埋設室外管網(wǎng)的需要：（1） 場地規(guī)劃面積、形狀及坡度；（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、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；（二）地埋管換熱系統(tǒng)勘察1 地埋管地源熱泵系統(tǒng)方案設計前，應對工程場區(qū)內(nèi)巖土體地質(zhì)條件進行勘察巖土體地質(zhì)條件勘察可參照巖土工程勘察規(guī)范GB-50021及供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范GB- 50027進行。2 地埋管換熱系統(tǒng)勘察應包括下列內(nèi)容采用水平地埋管換熱器時，地埋管換熱系統(tǒng)勘察采用槽探、坑探或研探進行。槽探是為了了解構(gòu)造線和破碎帶寬度、地層和巖性界限及其延伸方向等在地表挖掘探槽的工程勘察技術(shù)。探槽應根據(jù)場地形狀確定，探槽的深度一般超過埋管

4、深度1m。采用豎直地埋管換熱器時，地埋管換熱系統(tǒng)勘察采用鉆探進行。鉆探方案應根據(jù)場地大小確定，勘探孔深度應比鉆孔至少深5m。 巖土體熱物性指巖土體的熱物性參數(shù)，包括巖土體導熱系數(shù)、密度及比熱等。若埋管區(qū)域已具有權(quán)威部門認可的熱物性參數(shù)，可直接采用已有數(shù)據(jù)，否則應進行巖土體導熱系數(shù)、密度及比熱等熱物性測定。測定方法可采用實驗室法或現(xiàn)場測定法：（1） 巖土層的結(jié)構(gòu)（實驗室法:對勘探孔不同深度的巖土體樣品進行測定，并以其深度加權(quán)平均，計算該勘探孔的巖土體熱物性參數(shù);對探槽不同水平長度的巖土體樣品進行測定，并以其長度加權(quán)平均，計算該探槽的巖土體熱物性參數(shù)）；（2） 巖土體熱物性（現(xiàn)場測試法:現(xiàn)場測試巖

5、土體應在測試埋管狀況穩(wěn)定后進行。根據(jù)埋管深度或長度，測試一般應在測試埋管安裝完畢72h后進行。對兩個勘探孔(槽)及兩個以上勘探孔(槽)的測試，其測試結(jié)果取算術(shù)平均值）；（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。（三）地下水換熱系統(tǒng)勘察1 地下水地源熱泵系統(tǒng)方案設計前，應根據(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（水文地質(zhì)條件勘察可參照供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范GB 50027,供水管井技術(shù)規(guī)范GB 50296進行。通過勘察，查明擬建熱源井地段的水文地質(zhì)條件，即一個地區(qū)地下水的分布、埋藏，地下水的補給、

6、徑流、排泄條件以及水質(zhì)和水量等特征。對地水資源作出可靠評價，提出地下水合理利用方案，并預測地下水的動態(tài)及其對環(huán)境的影響，為熱源井設計提供依據(jù)。滲透系數(shù)指單位時間內(nèi)通過單位斷面的流量(m/d)，一般用來衡量地下水在含水層中徑流的快慢。水文地質(zhì)勘探孔即為查明水文地質(zhì)條件、地層結(jié)構(gòu)，獲取所需的水文地質(zhì)資料，按水文地質(zhì)鉆探要求施工的鉆孔）。 2 地下水換熱系統(tǒng)勘察應包括下列內(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 地下水換熱系統(tǒng)

7、勘察應進行水文地質(zhì)試驗。試驗應包括下列內(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。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。成井過程應由水文地質(zhì)專業(yè)人員進行監(jiān)理。（四） 地表水換熱系統(tǒng)勘察1 地表水地源熱泵系統(tǒng)方案設計前，應對工程場區(qū)地表水源的水文狀況進行勘察。（地表水水溫、水位及流量勘察應包括近20年最高和最低水溫、水位及最大和最小水量;地表水水質(zhì)勘察應包括:引起腐蝕與結(jié)垢的主要化學成分，地表水源中含有的水生物、細菌類、固體含量

8、及鹽堿量等）。2 地表水換熱系統(tǒng)勘察應包括下列內(nèi)容：地表水水源性質(zhì)、水面用途、深度、面積及其分布；不同深度的地表水水溫、水位動態(tài)變化；地表水流速和流量動態(tài)變化；地表水水質(zhì)及其動態(tài)變化；地表水利用現(xiàn)狀；地表水取水和回水的適宜地點及路線。二、地源熱泵系統(tǒng)設計原則 一地下水地源熱泵系統(tǒng) 1 設計規(guī)定 1在進行地下水地源熱泵系統(tǒng)方案設計前，應咨詢、了解當?shù)卣叻ㄒ?guī)是否允許開采地下水。采用地下水地源熱泵系統(tǒng)時應不破壞、不污染地下水資源。 2在政策許可的條件下應進行工程場地狀況調(diào)查，在確定有可利用的地下水資源時，應對工程場地進行水文地質(zhì)勘察和水文地質(zhì)試驗。 3應根據(jù)地下水換熱系統(tǒng)的設計方案進行地下水地源熱

9、泵系統(tǒng)可行性及技術(shù)經(jīng)濟比較，確定是否采用地下水地源熱泵系統(tǒng)。采用地下水地源熱泵系統(tǒng)時，應向當?shù)厮Y源行政管理部門提出申請，取得取水許可。4地下水換熱系統(tǒng)應根據(jù)水文地質(zhì)勘察資料進行設計。地下水被利用后，應采取可靠的回灌措施，將利用后的地下水全部回灌到同一含水層，并不得對地下水資源造成浪費及污染。5地下水供水管和回灌管均不得與市政管網(wǎng)相連。2 設計原則 1 在水溫適宜、水量充足穩(wěn)定、水質(zhì)較好、開采方便且不會造成地質(zhì)災害及當?shù)卣叻ㄒ?guī)允許的條件下，空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源可優(yōu)先選用地下水地源熱泵系統(tǒng)。 2 熱源井的設計單位應具有水文地質(zhì)勘察資質(zhì)，熱源井的設計應符合現(xiàn)行國家供水管井技術(shù)規(guī)范GB50296-99

10、的規(guī)定。 3 當?shù)叵滤畵Q熱系統(tǒng)的勘察結(jié)果符合地下水地源熱泵系統(tǒng)要求時，應將勘探孔完善成熱源井。 4為確保地下水地源熱泵系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，地下水的持續(xù)出水量應滿足地下水地源熱泵系統(tǒng)最大放熱量或吸熱量的要求。抽水管和回灌管上應設置計量裝置，并且對地下的抽水量、回灌量及其水質(zhì)應定期進行檢測。5地下水地源熱泵機組性能應符合現(xiàn)行國家標準水源熱泵機組GB/T194092003的相關規(guī)定，且滿足地下水地源熱泵系統(tǒng)運行參數(shù)的要求。二地埋管地源熱泵系統(tǒng)1 設計規(guī)定1在進行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(diào)查，并應對淺層地熱能資源和工程場區(qū)內(nèi)巖土體地質(zhì)條件進行勘察。2地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程勘察應包

11、括以下內(nèi)容：巖土層的結(jié)構(gòu)及分布、巖土體的熱物性參數(shù)、巖土體的溫度分布；地下水溫度、靜水位、徑流方向、流速及分布；凍土層的厚度。3應根據(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。2設計原則 1當有合適的淺層地熱能資源且經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較可以利用時，應優(yōu)先采用地埋管地源熱泵系統(tǒng)。 2在現(xiàn)場工程勘察結(jié)果的基礎上，結(jié)合現(xiàn)場可用地表面積、巖土類型和熱物性參數(shù)以及鉆孔用費用等因素，確定地埋管換熱器采用水平埋管還是豎直埋管方式。 3地埋管換熱系統(tǒng)設計應進行全年動負荷計算，最小計算周期不得小于1年，在此計數(shù)內(nèi)，地源熱泵系統(tǒng)總釋熱量宜與其總吸熱量向平衡。（三）地表水換熱系統(tǒng)1、 一般規(guī)定1.1 地表水換

12、熱系統(tǒng)設計前，應對地表水地源熱泵系統(tǒng)運行對水環(huán)境的影響進行評估。1.2 地表水換熱系統(tǒng)設計方案應根據(jù)水面用途，地表水深度、面積，地表水水質(zhì)、水位、水溫情況綜合確定。1.3 地表水換熱盤管的換熱量應滿足地源熱泵系統(tǒng)最大吸熱量或釋熱量的需要。2、 地表水換熱系統(tǒng)設計2.1 開式地表水換熱系統(tǒng)取水口應遠離回水口，并宜位于回水口上游。取水口應設置污物過濾裝置2.2 閉式地表水換熱系統(tǒng)宜為同程系統(tǒng)。每個環(huán)路集管內(nèi)的換熱環(huán)路數(shù)宜相同，且宜并聯(lián)連接;環(huán)路集管布置應與水體形狀相適應，供、回水管應分開布置。2.3 地表水換熱盤管應牢固安裝在水體底部，地表水的最低水位與換熱盤管距離不應小于1. 5m。換熱盤管設置

13、處水體的靜壓應在換熱盤管的承壓范圍內(nèi)。2.4 地表水換熱系統(tǒng)可采用開式或閉式兩種形式，水系統(tǒng)宜采用變流量設計。2.5 地表水換熱盤管管材與傳熱介質(zhì)應符合本規(guī)范第4.2節(jié)的規(guī)定。2.6 當?shù)乇硭w為海水時，與海水接觸的所有設備、部件及管道應具有防腐、防生物附著的能力;與海水連通的所有設備、部件及管道應具有過濾、清理的功能。3 、 地表水換熱系統(tǒng)施工3.1 地表水換熱系統(tǒng)施工前應具備地表水換熱系統(tǒng)勘察資料、設計文件和施工圖紙，并完成施工組織設計。3.2 地表水換熱盤管管材及管件應符合設計要求，且具有質(zhì)量檢驗報告和生產(chǎn)廠的合格證。換熱盤管宜按照標準長度由廠家做成所需的預制件，且不應有扭曲。3.3 地

14、表水換熱盤管固定在水體底部時，換熱盤管下應安裝襯墊物。3.4 供、回水管進入地表水源處應設明顯標志。3.5 地表水換熱系統(tǒng)安裝過程中應進行水壓試驗。水壓試驗應符合本規(guī)范第條的規(guī)定。地表水換熱系統(tǒng)安裝前后應對管道進行沖洗。4 、 地 表水 換 熱 系 統(tǒng) 檢 驗 與 驗收4.1 地表水換熱系統(tǒng)安裝過程中，應進行現(xiàn)場檢驗，并應提供檢驗報告，檢驗內(nèi)容應符合下列規(guī)定:（1） 管材、管件等材料應具有產(chǎn)品合格證和性能檢驗報告；（2） 換熱盤管的長度、布置方式及管溝設置應符合設計要求；（3） 水壓試驗應合格；（4） 各環(huán)路流量應平衡，且應滿足設計要求；（5） 防凍劑和防腐劑的特性及濃度應符合設計要求；（6） 循環(huán)水流量及進出水溫差應符合設計要求。4.2 水壓試驗應符合下列規(guī)定:1 閉式地表水換熱系統(tǒng)水壓試驗應符合以下規(guī)定:1) 試驗壓力 : 當工作壓力小于等于1.OM Pa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l.OMPa 時，應為工作壓力加0.5MPa.2) 水壓試驗步驟:換熱盤管組裝完成后，應做第