DB61T 1649-2023 淺層地源熱泵系統(tǒng)工程勘察技術(shù)規(guī)范

ICS07.060CCSD14

DB61發(fā)布發(fā)布陜西省市場監(jiān)督管理局2023041520230315陜 西 省 地 方 標 準DB61/T1649—2023淺層地源熱泵系統(tǒng)工程勘察技術(shù)規(guī)范Technicalspecificationforengineeringexplorationofshallowground-sourceheatpumpsystemsDB61/T1649DB61/T1649—2023DB61/T1649DB61/T1649—2023II目 次前言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1基本要求 3勘察 3評價 8勘察方案和勘察報告編寫 9附錄A（資料性）陜西省主要地層巖土熱物性參數(shù) 10附錄B（規(guī)范性）計算方法 附錄C（資料性）勘察方案編寫提綱 12附錄D（資料性）勘察報告編寫提綱 13IIII郵編：710054前 言本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)起草。本文件由陜西省水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中心提出。本文件由陜西省自然資源廳歸口。研究院有限公司、長安大學。王璐、白小鳥、孟磊。本文件首次發(fā)布。聯(lián)系信息如下：單位：陜西省地質(zhì)調(diào)查院地質(zhì)科技處電話址：陜西省西安市雁塔區(qū)西影路25號淺層地源熱泵系統(tǒng)工程勘察技術(shù)規(guī)范范圍本文件規(guī)定了淺層地源熱泵系統(tǒng)工程勘察的基本要求、勘察、評價、勘察方案和勘察報告編寫。規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB50021—2001（2009年版） 巖土工程勘察規(guī)范GB50027—2001 供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范GB50366—2005（2009年版） 地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范GB/T14848—2017 地下水質(zhì)量標準GB/T50218—2014 工程巖體分級標準DZ/T0225—2009 淺層地熱能勘查評價規(guī)范DZ/T0282—2015 水文地質(zhì)調(diào)查規(guī)范（1:50NB/T10097—2018 地熱能術(shù)語DB61/T1397—2021 淺層地熱能勘查與評價技術(shù)規(guī)程術(shù)語和定義GB50366—2005（2009年版）、DZ/T0225—2009、NB/T10097—2018和DB61/T1397—2021中界定的及下列術(shù)語和定義適用于本文件。淺層地熱能 shallowgeothermalenergy從地表至地下200m深度范圍內(nèi)，儲存于水體、土體、巖石中的溫度低于25℃，采用熱泵技術(shù)可提取用于建筑物供熱或制冷等的地熱能。[來源：NB/T10097—2018，2.1.6]淺層地源熱泵系統(tǒng) shallowground-sourceheatpumpsystems一般指以地表以下200m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)。1223.7現(xiàn)場熱響應(yīng)試驗 in-situthermalconductivitytest利用豎直地埋管換熱系統(tǒng)采用人工熱源向巖土體中連續(xù)加熱并記錄傳熱介質(zhì)的溫度變化和循環(huán)量來測定巖土體熱傳導性能及巖土體初始平均溫度的試驗。[來源：DB61/T1397—2021，3.11]3.8熱物性測試 thermophysicalpropertiestest采用人工或天然熱源對巖土體樣品的熱物理參數(shù)進行的測試。[來源：DZ/T0225—2009，3.12]3.9巖土綜合熱物性參數(shù) parametersoftherock-soilthermalproperties是指不含回填材料在內(nèi)的，豎直地埋管埋設(shè)深度范圍內(nèi)，巖土的綜合導熱系數(shù)、綜合比熱容。[來源：GB50366—2005（2009年版），2.0.26]3.10巖土初始平均溫度 initialaveragetemperatureoftherock-soil從自然地表下10m～20m至豎直地埋管換熱器埋設(shè)深度范圍內(nèi)，巖土常年的平均溫度。[來源：GB50366—2005（2009年版），2.0.27]淺層地熱換熱功率 shallowgeothermalheatexchangerpower從淺層巖土體、地下水和地表水中單位時間內(nèi)交換的熱量。[來源：DZ/T0225—2009，3.3]地下水循環(huán)利用量 recyclegroundwatercirculation從含水層中抽取利用后，完全回灌到原含水層中的地下水量。[來源：DZ/T0225—2009，3.4]豎直地埋管換熱器 verticalburiedtubeheatexchanger由埋于豎直鉆孔內(nèi)的密閉循環(huán)管組構(gòu)成，用于傳熱介質(zhì)與巖土體換熱。[來源：DB61/T1397—2021，3.9]回灌試驗 injectiontest水量等水文地質(zhì)參數(shù)的試驗。[來源：GB50366—2005（2009年版），2.0.23]3.11灌采比 rateofinjectiontoexploitation回灌試驗中單位回灌量和抽水試驗中單位涌水量的比值。[來源：DB61/T1397—2021，3.18]基本要求淺層地源熱泵系統(tǒng)工程建設(shè)前應(yīng)進行勘察。建設(shè)單位應(yīng)編制勘察委托書，明確勘察目的、任務(wù)。淺層地源熱泵系統(tǒng)工程勘察分為可行性研究階段勘察和工程設(shè)計階段勘察?？尚行匝芯侩A段勘察勘察?？辈靻挝粦?yīng)編制勘察方案，經(jīng)建設(shè)單位認可后，方可勘察。淺層地源熱泵系統(tǒng)工程勘察中的試驗孔（井）后，轉(zhuǎn)為生產(chǎn)孔（井）?？辈旃ぷ髦?，鉆探、試驗工作完成后，建設(shè)單位應(yīng)組織現(xiàn)場驗收?？辈旃ぷ鹘Y(jié)束后，勘察單位應(yīng)編制勘察報告和相關(guān)圖件，報送建設(shè)單位組織審查?？辈炜辈祀A段可行性研究階段勘察層地熱能的方式做出適宜性評價，估算單孔（井）換熱能力?？尚行匝芯侩A段勘察以資料收集和分析為主，開展場地調(diào)查，宜布置少量勘探和測試工作。資料收集主要包括以下方面：熱能開發(fā)利用現(xiàn)狀；試驗、回灌試驗成果等資料；A。場地調(diào)查應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：場地面積、形狀、坡度；場地內(nèi)已有建筑物及擬建建筑物分布、基礎(chǔ)形式和地基處理方式等；場地內(nèi)植被、排水溝（渠）、輸電線、電信電纜等分布情況；場地內(nèi)已有及擬建地下管線分布及埋藏情況；場地內(nèi)已有水井分布、用途、開采層段、運行狀況等。5.25.3執(zhí)行。344勘察內(nèi)容勘察范圍以地源熱泵系統(tǒng)工程建設(shè)場地為主，適當外延。5.1.2.5 3。表3 工程規(guī)模劃分表工程設(shè)計階段勘察工程設(shè)計階段勘察應(yīng)通過鉆探、巖土水樣測試、抽水試驗、回灌試驗、現(xiàn)場熱響應(yīng)試驗等措回灌量、單孔換熱量等參數(shù)。方式，選用合理的勘察方法進行勘察。1。表1 勘察等級劃分表項目勘察等級場地復雜程度復雜中等簡單工程規(guī)模大型一級一級二級中型一級二級三級小型二級三級三級2。表2 場地復雜程度劃分表項目場地復雜程度復雜中等復雜簡單場地條件地面建筑物、地下構(gòu)筑物占地面積達到場地面積2/3（含）以上。1/（含～2/3地面建筑物、地下構(gòu)筑物占地面積小于場地面積的1/3。巖土體結(jié)構(gòu)巖土種類多，巖性差異大，分布不均勻；嚴重濕陷、膨脹等特殊巖土。巖土種類較多，巖性差異較大，分布較均勻；中等程度濕陷、膨脹等特殊巖土。巖土種類較單一，巖性差異較小，分布均勻；無特殊巖土。水文地質(zhì)條件復雜中等簡單注：水文地質(zhì)條件復雜程度應(yīng)依據(jù)DZ/T0282—2015確定。工程規(guī)模大型中型小型應(yīng)用建筑面積（S）S≥50000m210000m2≤S<50000m2S<10000m255勘察方法及技術(shù)要求鉆探在資料收集、場地調(diào)查的基礎(chǔ)上布置鉆探勘探線和鉆孔位置，應(yīng)編制鉆孔設(shè)計書?？碧骄€應(yīng)垂直地貌單元、地質(zhì)構(gòu)造和地層界線布置，每個地貌單元內(nèi)均應(yīng)布置鉆孔。地下水地源熱泵工程勘察鉆探工作應(yīng)符合以下要求：查明含水層(組)的數(shù)量、埋藏深度、厚度、巖性；地形地貌、凍土層厚度；地質(zhì)構(gòu)造、巖土層結(jié)構(gòu)、巖土物理性質(zhì)及熱物理性質(zhì)；地下水靜水位、徑流方向；開展現(xiàn)場熱響應(yīng)試驗，查明巖土初始平均溫度、巖土綜合導熱系數(shù)；孔深、換熱量，進行地埋側(cè)冷熱平衡分析，提出解決冷熱不平衡的技術(shù)措施。5.2.6 5確定：表5 豎直地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程勘察工作量布置表確定。地下水地源熱泵工程勘察內(nèi)容應(yīng)包括以下方面：地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性結(jié)構(gòu)；地下水類型、含水巖組特征，地下水補徑排條件及與地表水的水力聯(lián)系；地下水水溫、水質(zhì)特征，地下水動態(tài)變化特征；評價地下水、巖土體對地下管道的腐蝕性；開展抽水回灌試驗，查明含水層出水能力和回灌能力；量，地下水抽、灌井距。4確定：表4 地下水地源熱泵系統(tǒng)工程勘察工作量布置表勘察等級勘察井/個抽水試驗/處回灌試驗/處水樣/件一級≥3≥3≥2≥3二級221～22三級1111注：可行性研究階段勘察工作量可參照該標準酌情減少。豎直地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程勘察內(nèi)容應(yīng)包括以下方面：勘察等級勘探孔/個現(xiàn)場熱響應(yīng)試驗/處巖土樣/件一級≥4≥4單層厚度大于1m的巖土層，每層應(yīng)取樣。二級≥2≥2單層厚度大于1m的巖土層，每層應(yīng)取樣。三級11單層厚度大于1m的巖土層，每層宜取樣。注：可行性研究階段勘察工作量可參照該標準酌情減少。查明換熱深度范圍內(nèi)地下水水溫、出水量、水質(zhì)；GB50027—20015章的相關(guān)要求；原始資料在內(nèi)的地質(zhì)成果，并應(yīng)編制鉆孔綜合成果圖及成井報告。豎直地埋管地源熱泵工程勘察鉆探工作應(yīng)符合以下要求：查明淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)，確定地層、巖性、埋藏深度、厚度；查明含水層(組)的數(shù)量、埋藏深度、厚度、巖性；110mm5m；80%60；鉆進方法宜采用巖芯鉆進，地下水位以上宜干鉆；f) GB50021—2001（2009年版）9.2的相關(guān)要求；g) 等原始資料在內(nèi)的地質(zhì)成果。抽水及回灌試驗抽水試驗可采用單孔或群孔抽水試驗，宜布置觀測孔。GB50027—20016章的要求?；毓嘣囼瀾?yīng)符合以下要求：回灌試驗井間距應(yīng)大于影響半徑；回灌試驗的回灌層位應(yīng)與抽水試驗的抽水層位為相同含水層；1/20000(體積比)；1cm0.11mm；24值后的水位波動范圍應(yīng)在±10cm以內(nèi)；回灌試驗結(jié)束后，應(yīng)對井內(nèi)沉淀物進行處理。GB50027—2001計算水文地質(zhì)參數(shù)、灌采比、抽水量，分析回灌井影響半徑。現(xiàn)場熱響應(yīng)試驗GB年版4.2GB50366—2005（2009年版）4.5.2的相關(guān)要求進行水壓試驗。GB50366—2005（2009年版）4.4的相關(guān)要求。48h后進行。熱功率，計算確定巖土的綜合導熱系數(shù)。穩(wěn)定(12h0.5℃)24h。6U型地埋管換熱器管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)流速不應(yīng)小于0.4m/s，雙U型地埋管換熱器管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)流速不應(yīng)小于0.2m/s。穩(wěn)定熱流測試法應(yīng)符合以下要求：±5%以內(nèi)；50W/m30W/m；在溫度穩(wěn)定（12h1℃）24h。每次試驗停止后，應(yīng)繼續(xù)觀測地埋管的進出口溫度，至溫度穩(wěn)定（12h0.5℃）12h要求?？稍谠囼灴字車贾玫販赜^測孔，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)確定地埋管換熱孔合理間距?，F(xiàn)場熱響應(yīng)獲得的試驗數(shù)據(jù)處理前應(yīng)進行綜合分析，剔除因試驗條件（如氣溫等）成的異常數(shù)據(jù)。巖土的綜合導熱系數(shù)應(yīng)根據(jù)線熱源理論，按照公式（1）～公式（5）計算。TQheat

?ln4at?Qheat

T (1)式中：

f ? r

? b 0?H??HTf——埋管內(nèi)流體平均溫度(取入口與出口的平均值)，單位為攝氏度（℃）；Qheat——加熱功率，單位為瓦（W）；λ——巖土的綜合導熱系數(shù)，單位為瓦每米攝氏度［W/(m·℃)］；H——鉆孔深度，單位為米（m）；α——熱擴散率，單位為平方米每秒（㎡/s）；t——測試時間，單位為秒（s）；r——鉆孔半徑，單位為米（m）；γ——歐拉常數(shù)，取0.5772；Rb——鉆孔熱阻，單位為米攝氏度每瓦（m·℃/W）；T0——巖土遠處未受擾動的溫度，單位為攝氏度（℃）；公式（1）可寫為線性形式，即：klntm (2)kQheat4H

.......................................(3)mQheat?1

?ln4a?R?

...........................(4)H?? r2

? b? 0? ? ? ?c

a (5)式中：k——擬合線性方程的斜率；mc——巖土的體積比熱容，單位為焦耳每立方米開[J/(m3·K)]；788可行性勘察階段應(yīng)根據(jù)場地地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、換熱方式，進行適宜性評價，宜分為：適宜、較適宜和不適宜。適宜性評價應(yīng)分別對地下水換熱方式和地埋管換熱方式進行評價，評價方法宜采用指標法。采用指標法進行適宜性評價應(yīng)從以下方面綜合評判：6；7。表6 地下水換熱方式適宜性分區(qū)Tflntk，根據(jù)公式（3）λ，根據(jù)公式（5）計算得到熱擴散率α，再根據(jù)公式（4）Rb。巖土水樣采集測試巖土樣采集與測試一般應(yīng)符合以下要求：1m代表性巖土樣。砂土采取擾動樣，其他巖土樣應(yīng)采取原狀樣；巖土樣質(zhì)量等級應(yīng)不低于ⅡGB50021—2001（2009年版）9.4的相關(guān)要求；密度、天然含水量、含水率、比熱容、導熱系數(shù)、熱擴散率等；GB/T50123—2019的規(guī)定執(zhí)行。水樣采集與測試一般應(yīng)符合以下要求：應(yīng)采集鉆孔中水樣，水樣應(yīng)代表天然狀態(tài)下的客觀水質(zhì)情況；DZ/T0282—20158.7.1.2的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。評價可行性階段勘察評價分區(qū)單項指標綜合評判標準單位涌水量/[m3/(d·m)]單位回灌量/單位涌水量地下水位年變幅/m特殊地區(qū)適宜＞500＞80%＜0.8/三項指標均符合較適宜300～50050%～80%0.8～1.5/除適宜區(qū)和不適宜區(qū)以外的其他地區(qū)不適宜＜300＜50%＞1.5重要水源地保護區(qū)、地面沉降嚴重區(qū)任一項指標符合注：單位涌水量計算時，按照統(tǒng)一管徑273mm進行計算。99勘察方案編寫編寫勘察方案前應(yīng)進行現(xiàn)場踏勘，勘察方案編寫提綱及要求可參考附錄C?？辈靾蟾婢帉懣辈旃ぷ魍瓿珊?，應(yīng)編寫勘察報告，勘察報告編寫提綱及要求可參考附錄D。7 勘察方案和勘察報告編寫表7 豎直地埋管換熱方式適宜性分區(qū)分區(qū)分區(qū)指標（地表以下200m范圍內(nèi)）綜合評判標準松散層與軟質(zhì)巖厚度/m卵石層厚度/m含水層總厚度/m適宜區(qū)>100<5>30三項指標均應(yīng)滿足較適宜區(qū)＜30或50~1005~1010~30不符合適宜區(qū)和不適宜區(qū)條件不適宜區(qū)30~50>10<10至少二項指標應(yīng)符合注：軟質(zhì)巖等級的劃分按現(xiàn)行國家標準《工程巖體分級標準》（GB/T50218—2014）執(zhí)行。工程設(shè)計階段勘察評價評價其資源保證程度。評價面積為擬建場地內(nèi)可供利用的實際面積。200m深度以內(nèi)。B計算單井換熱功率和評價區(qū)地下水換熱功率，評價資源保證程度。B計算地埋管單孔換熱功率和評價區(qū)地埋管換熱功率，評價資源保證程度。GB/T14848—2017執(zhí)行。1010附 錄 A（資料性）陜西省主要地層巖土熱物性參數(shù)主要地層巖土熱物性參數(shù)見表A.1。表A.1 主要地層巖土熱物性參數(shù)表區(qū)域位置巖土名稱密度(kg/m3)熱擴散率(m2/h)熱導率[w/(m·℃)]比熱容[kJ/(kg·℃)]關(guān)中地區(qū)粘性土1984.70.003271.441.19粉土2027.20.002631.611.10黃土1984.50.002301.501.20粉細砂1941.90.003091.691.04中粗砂1951.70.003191.670.98砂巖2303.10.003471.990.92泥巖2151.20.002531.641.10陜北地區(qū)粘性土2043.50.002351.501.15粉土1951.90.002581.461.04黃土1933.40.002361.401.13粉細砂1952.30.002761.551.08中粗砂1915.80.002081.631.17砂巖2340.60.004112.290.88泥巖2341.50.003111.790.91頁巖2581.20.003392.100.89陜南地區(qū)粘性土1969.80.002071.381.24粉土1965.10.002631.551.11粉砂1976.20.003512.041.07細砂2158.20.001911.461.26中砂1901.70.003001.741.11粗砂1977.60.003191.921.12砂巖2630.60.003172.371.03泥巖2561.220.001931.471.07千枚巖2646.40.004342.550.81引自《淺層地熱能勘查規(guī)范》(DZT0225-2009)花崗巖27000.004582.7210.794石灰?guī)r27000.002922.0100.920空氣（常壓）1.290.0640.0231.003冰9200.004252.2192.048水（平均）10000.000500.5994.180回填膨潤土(含有20%～30%的固體)//0.73～0.75/回填混合物(20%膨潤土、80%石英砂)//1.47～1.64/回填混合物(15%膨潤土、85%石英砂)//1.00～1.10/回填混合物(10%膨潤土、90%石英砂)//2.08～2.42/回填混合物(30%膨潤土、70%石英砂)//2.08～2.42/附 錄 B（規(guī)范性計算方法B.1 地下水方式換熱功率計算適用于取得地下水循環(huán)利用量后，計算換熱功率，公式如下：QqQhn

..........................................................................(B.1)式中：

QhqW

T

WCW

1.16105 (B.2)11式中：Qh——換熱功率，單位為千瓦（kW）；D—單孔換熱功率，單位為瓦（W）；11式中：Qh——換熱功率，單位為千瓦（kW）；D—單孔換熱功率，單位為瓦（W）；n——計算面積內(nèi)換熱孔數(shù)。hQDn103 (B.3)GB50366—2005（2009年版中的地埋管換熱器出口溫度限值或設(shè)計工況溫度計算地埋管單孔換熱功率。根據(jù)地埋管單孔換熱功率，計算評價區(qū)換熱功率。ρw——水的密度，取1000kg/m3；Cw——水的比熱容，取4.2kJ/kg·℃。B