DB11∕T 2038-2022 中深層地熱供熱技術規(guī)范 井下?lián)Q熱

標準分享吧北DB11Technicalspecificationsformedium-dee北京市市場監(jiān)督管理局發(fā)布標準分享吧 1 1 1 2 2 4 7 8 I中深層地熱供熱技術規(guī)范井下?lián)Q熱設計、施工安裝、工程調試與驗收、智能監(jiān)本文件適用于以地下3000米內中深層巖體為低溫熱源、采用井下同軸換熱器換熱的地熱工程建設GB50194建設工程施工現(xiàn)場供用電安全GB50243通風與空調工程施工質量驗收GB50274制冷設備、空氣分離設備安裝工程施工及驗收規(guī)范GB55015建筑節(jié)能與可再生能源利用DB11/T852有限空間作業(yè)安全技術規(guī)范地熱換熱井boreholeforgeot全井封閉（包含底端），可安裝換熱器與周圍地層、巖體或構造帶進行1井下?lián)Q熱循環(huán)工質circulatingmed井下同軸換熱器中循環(huán)流動的與周圍地層、巖體或構造帶進行熱交換中深層地熱井下?lián)Q熱系統(tǒng)medium-deepgeothermalbore中深層地熱井下?lián)Q熱供熱系統(tǒng)medium-deepgeothermalborehole-st4.2地熱工程承擔單位在勘查、設計、施工安裝、運維等方面應具有相應的技術能力。4.4地熱工程應選用兼高效節(jié)能設備和綠色環(huán)保材料。4.5地熱工程施工前應進行工程場地狀況調查和中深層地熱勘查。方面的基本資料，查明場地地層及巖性特征、地質構造、地溫場特征，核算地溫梯度，編制地熱5.1.2應綜合分析建設場地及周邊一定范圍內中深層地熱資源條件、地溫梯度、巖層熱導率等，提5.2場地與資源調查5.2.1地熱工程場地調查應包括建設區(qū)域內場地狀況、熱泵機房及配套設施的建筑空間條件。5.2.2場地狀況調查應包括下列內a)場地內可供開發(fā)利用的中深層地熱容量、地質構造、地層特征、巖性特征和地溫場層分布、出水量、年用水量、水位及變化、水溫和25.2.3地熱地質資料不充分區(qū)域宜采用數(shù)值模擬方法預測中深層地熱取熱容量，或開展地熱地質勘b)對探采結合井進行全井段測溫，獲取巖體溫度和地熱增溫5.3.1應從能量平衡的角度對建設場地內中深層地熱可利用資源容量進行計算和評估，計算方法可］；Tp——熱儲層平均溫度，單位為攝氏度(℃)；Tc——基準溫度，建議取為當?shù)厝昶骄鶜鉁?，單位為攝氏度(℃)。 5.3.2對于具有多套熱儲層的中深層地熱井下?lián)Q熱器，可分層計算各層熱儲的體積比熱容及地熱儲3m)換熱井鉆探建議方法和成本估算；6.1.1井下?lián)Q熱系統(tǒng)設計應充分結合項目工程場地與資源調查、地熱資源評估和鉆井成本等因6.1.3宜進行建筑動態(tài)負荷計算，并對換熱井取熱量進行數(shù)值模擬計算，根據(jù)計算結果開展中6.1.4換熱井位置宜靠近熱泵機房和供熱建筑；當設有多個地熱井時，應依據(jù)地質條件和場地6.2.1設計范圍應包括中深層地熱井下?lián)Q熱器和井下?lián)Q熱側循環(huán)工質管6.2.2井下?lián)Q熱系統(tǒng)取熱量的確定應考a)單個地熱換熱井連續(xù)供熱運行時的設計取熱功率、供熱季設計b)地熱換熱井數(shù)量，以及多個換熱井間距、排布方式，對單井實際取熱量的影6.2.3單個井下同軸換熱器供熱系統(tǒng)依據(jù)地溫梯度、巖石導熱系數(shù)和安裝深度設計取熱功率，Qi=17.61′T′Ks+49.2′T-2.23′Ks)′-8.63′T′Ks-61.93′T-7.92..............(3)Qi——單個中深層地熱井下?lián)Q熱器取熱功率，單位為千瓦（kW）；）；注2：設計取熱功率計算公式對應的計算工況為：24小時連續(xù)供熱運行，換熱器進水溫度10℃,循環(huán)流量28m3/h。計算得到更準確的單個井下同軸換熱器在連續(xù)供熱運行6.2.4多個井下同軸換熱器供熱系統(tǒng)宜根據(jù)公式（1）、公式（2）、公式（3）計算單個換季最大可利用的累積取熱量和設計取熱功率，并根據(jù)建筑設計供熱負荷、供熱季累積耗熱量設井群布置形式及衰減情況等，進行全生命周期技術經(jīng)濟分析測算，合理確定井下同軸換熱器數(shù)6.2.5井下同軸換熱器的運行宜滿4算，確定循環(huán)水泵揚程、功率。井下同軸換熱器管道水力6.2.6管材與循環(huán)工質性能宜滿足a)井下同軸換熱器應采用化學性穩(wěn)定、耐腐蝕、承壓強和流動阻力小的管d)管材進行拉伸強度和應力驗算，滿足設備安裝、運行和恢復期間6.3.1地熱換熱井鉆井工程設計應符合DZ6.3.2鉆井工程設計宜包括：地質概況、設計依據(jù)、質量要求、井身結構、鉆進方法、鉆井鉆具組合與強度校核、鉆井參數(shù)設計、取芯設計、鉆井液設計、裂隙堵漏設計、含水層保護要井設計、鉆井施工重點技術要求、測試要求、井口裝置、鉆井資料收集要求、鉆井進度計劃和a)固井材料的導熱系數(shù)不低于巖土體6.4.1應確定中深層地熱在建筑供熱負荷中的比例、供熱系統(tǒng)流程、建筑內供熱末端系統(tǒng)形式6.4.2中深層地熱取熱功率與供熱系統(tǒng)經(jīng)熱泵機組提升溫度后的供熱功率應滿足公式（4）Qs=Qq+Whp+Wh Qq=Qi′N Qs——熱泵機組輸出的供熱功率，單位為千瓦（kW）；q）；qQi——單個地熱換熱井取熱功率，單位為千瓦（kW）；Whp——熱泵機組壓縮機軸功率，單位為千瓦（kWp）；Wh——井下?lián)Q熱循環(huán)水泵軸功率，單位為千瓦（kWp6.4.3中深層地熱不能全部滿足建筑物供熱需求時，應考慮輔助供熱，宜優(yōu)先選用清潔能源，5b)多能耦合供熱方案應能保障建筑物不同供熱需求，并滿足經(jīng)濟性要c)輔助熱源不應對中深層地熱系統(tǒng)正常運行時的壓力、流量、溫度6.4.4供熱系統(tǒng)可根據(jù)項目應用電價政策和場地條件，設置蓄熱設施，節(jié)約運行成本，并具備6.4.5供熱管線應做好有效防凍措施，避免故障停機和運維檢修時出現(xiàn)水管凍結的6.4.6供熱系統(tǒng)配電設計應滿足不間斷供電要求，停開機時需緩慢降速或增速運行，避免因流a)供熱機房內水路系統(tǒng)管道保溫、電氣系統(tǒng)導線護套等采用耐火b)供熱機房內不得堆放易燃易爆危險c)供熱機房內設置滅火器、消火栓等消防設施，設置起火自動報警d)供熱機房內設置防火門、疏散通道、安全出口，且劃定和設置其他設施時6.5.1熱泵機組容量及高效運行工作區(qū)，應綜合建筑尖峰供熱工況、部分負荷工況下需求的供6.5.2熱泵機組應具備負荷調節(jié)功能，滿足熱負荷變化時的調節(jié)要求，宜采用變頻壓縮 Qs.......................................WhpWQs——熱泵機組供熱輸出熱量功率，單位為千瓦（kW）；Whp——熱泵機組輸入電功率，單位為千瓦（kWp）。6.6.1供熱輸配系統(tǒng)及設備應滿足b)地熱換熱井出口至熱泵側的管網(wǎng)熱損失率指標不大于1%；熱泵至末端供熱管網(wǎng)的熱損失率指c)井下?lián)Q熱系統(tǒng)獨立設置定壓與補水系統(tǒng)，補水水箱66.6.2供熱系統(tǒng)應結合系統(tǒng)能效、末端供熱與空調系統(tǒng)方案綜合確定供水溫度，熱泵直接供熱6.6.3供熱末端設備宜優(yōu)先采用輻射供暖、風機盤管、鋼制板型散熱器等低溫供熱末端，其中地板、鋼制板型散熱器設計供回水溫度為45/35℃、毛細管輻射6.6.4供熱系統(tǒng)循環(huán)水泵應具有變7.1.1應根據(jù)項目建設場地評估報告、設計文件和相關圖紙編制詳細的施工組織方案，制7.1.2應對鉆井工程、井下?lián)Q熱系統(tǒng)安裝、熱泵供熱機房安裝等主要施工過程進行視頻監(jiān)a)施工企業(yè)按規(guī)定實行安全資格認證，并依法取得安全b)施工企業(yè)負責人按國家規(guī)定經(jīng)過安全衛(wèi)生管理資格培訓合d)特種作業(yè)人員經(jīng)培訓考核取得特種作業(yè)人員操7.2鉆井工程及井下?lián)Q熱系統(tǒng)施工與安7.2.1井下?lián)Q熱系統(tǒng)施工前，應預留未來地下管線所需埋管空間及埋管區(qū)域進出重型設備置，嚴禁損壞地下既有管線和構筑物。井下?lián)Q熱系統(tǒng)施788.1.1地熱工程交付使用前，應進行整體沖洗、運轉、檢驗、調試與驗8.1.2系統(tǒng)分項工程驗收應包括：井下?lián)Q熱系統(tǒng)工程驗收、供熱系統(tǒng)熱泵機房工程驗8.1.3井下?lián)Q熱系統(tǒng)包括地熱換熱井、井下同軸換熱器、地面連接的管線、井口裝置、監(jiān)測和控制裝置、補水裝置等，可獨立作為分項工程驗收。井下?lián)Q熱系統(tǒng)作為供熱工程分項驗收，需填寫），8.1.4系統(tǒng)調試過程中需對運行過程中突發(fā)暴雨、內澇、泥石流、地陷等對地下?lián)Q熱井和有限空間8.2.1完井應做好井口保護，完善井口裝置，包括：安裝控制閥門、進水口及出水口的流量計、溫度計、壓力計等，并對換熱井井位及直埋管線進行定位測量并在地8.2.2完井后應及時整理鉆井過程中的各項資料，分類組卷裝訂，驗收通過按時9鉆井巖屑記錄表、鉆井泥漿進出口測溫記錄表，測井曲線以及工程管8.3.1調試前應檢查以下內容以滿足調d)相關電氣系統(tǒng)和設備安全性、供電穩(wěn)定性h)水系統(tǒng)壓力表、溫度計、流量計等儀表正確安裝、讀數(shù)正8.3.2在缺少地下3000m地勘資料的地區(qū)首次建設中深層地熱井8.3.3井下?lián)Q熱系統(tǒng)取熱能力測試8.4.1熱泵供熱系統(tǒng)調試與試運行應符合下備生產(chǎn)成套單位或供應商單位有相應的運保人員在場監(jiān)d)系統(tǒng)聯(lián)動試運行填寫運行記錄，運行數(shù)據(jù)a)系統(tǒng)井下?lián)Q熱側的換熱工質壓力、流量、溫度、換熱量等技術參數(shù)符合b)系統(tǒng)蒸發(fā)器側工質壓力、溫度、流量、換熱量等技術參數(shù)符合設計要求；c)系統(tǒng)冷凝器側工質壓力、溫度、流量、換熱量等技術參足對中深層地熱井下?lián)Q熱供熱系統(tǒng)進行監(jiān)測和控制的設計要求，并能正確顯示監(jiān)測結果，實現(xiàn)8.4.4供熱系統(tǒng)性能測試與驗收應符合下列要求，并出具驗收9.1一般規(guī)定9.1.1控制監(jiān)測系統(tǒng)應遵循簡潔有效的原則，具備運行工況實時分析、參數(shù)報警、能耗能效數(shù)據(jù)分9.1.2用于計量的設備和傳感器選型及安裝應符合國家標準或行業(yè)規(guī)范要求，現(xiàn)場設置傳感器測量9.1.3控制監(jiān)測系統(tǒng)的儀表應定期進行標定，監(jiān)測系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)宜進行在線能量平衡校核，發(fā)9.2運行監(jiān)測系統(tǒng)要求9.2.1井下?lián)Q熱側系統(tǒng)和設備應監(jiān)控的內容包括：a)單井循環(huán)流量、進出口溫度、進出口壓b)井下?lián)Q熱側設備流量，進出口溫度，進出口壓力或壓9.2.2熱泵及附屬設備應監(jiān)控的內容包括：f)主要設備運行電流、電功率、累計耗電量以及熱g)用戶側供熱干管及主要支路的流量、回水溫度、h)用戶側末端換熱器的流量、進出口溫度、壓9.2.3當供熱系統(tǒng)中包含輔助供熱時，應包含如下監(jiān)控內容：9.2.4其他宜監(jiān)控的系統(tǒng)和設備運行基本狀態(tài)包括：b)電動閥門開關狀態(tài)，連續(xù)調節(jié)閥門9.3控制管理系統(tǒng)要求a)系統(tǒng)設備具備平臺級、站級和就地級三水量等進行調節(jié)，并實現(xiàn)與用戶側相關設備的c)根據(jù)運營需求實現(xiàn)碳排放控制策略、經(jīng)濟最優(yōu)控制e)滿足井群或多個分布式能源站間的9.3.2供熱系統(tǒng)各機電設備控制柜應具備與建筑自動控制系統(tǒng)匹配的通訊或控制的數(shù)據(jù)接口，應滿b)熱泵機組在廠家成套控制柜內預留RS485硬連接通信接c)各種水泵控制柜電氣二次回路預留水泵運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手動/自動狀態(tài)和遠程啟停干接9.3.3各系統(tǒng)分級控制器宜采用冗余設計?，F(xiàn)場控制器宜在脫離主控或分控計算機控制后仍能維持9.4運行管理9.4.1供熱系統(tǒng)在供暖季開始前，應對管道系統(tǒng)進行壓力和流量測試，對電氣設備和線路進行安全檢查，對機械轉動類型設備進行潤滑保養(yǎng)，對自控系統(tǒng)通信功能進行析評估其換熱能力的變化以及供熱能力的變化，評價地熱能取熱系統(tǒng)對地下溫度a)供熱系統(tǒng)及設備運行狀況分析、系碳排放計算及評估功能，并將數(shù)據(jù)工單進行存儲、統(tǒng)計d)提供在線繳費、在線報裝、在線報修、工單和維保9.4.4運行管理系統(tǒng)宜具備通過數(shù)字孿生技術實現(xiàn)負荷預測、仿真模擬、在線演練、場景展示、運9.5評價指標9.5.1運行能耗能效評價指標應包括以下內容?！嵯到y(tǒng)能效比；Qs——供熱系統(tǒng)熱泵機組向建筑物供熱功率，單位為千瓦(kW)；Ws——熱泵供熱系統(tǒng)各設備的功率之和，包括熱泵機組壓縮機功率、井下?lián)Q熱側循環(huán)水泵及用戶e)熱泵機組制熱性能系數(shù)COPhp，包含瞬時值及一個時間段平均值，為供熱功率與熱泵機組耗電hphpQs.......................................WhpWCOPhp——供熱泵機組制熱性能系數(shù)；Qs——供熱系統(tǒng)熱泵機組向建筑物供熱功率，單位為千瓦(kW)；f)用戶供熱側循環(huán)水泵輸送系數(shù)WTFu，包含瞬時值及一個時間段平均值，為供熱功率與用戶供WTFu=..................WTFu——用戶側水泵輸送系數(shù)；Qs——供熱系統(tǒng)熱泵機組向建筑物供熱功率，單位為千瓦(kW)；Wu——用戶側水泵功率，單位為千瓦(kW)。g)井下?lián)Q熱側循環(huán)水泵輸送系數(shù)WTFBHEX，包含瞬時值及一個時間段平均值，為地熱取熱系統(tǒng)取WTFBHEX=....................WTFBHEX——井下?lián)Q熱側循環(huán)水泵輸送系數(shù)；QBHEX——井下?lián)Q熱系統(tǒng)取熱功率，單位為千瓦(kW)；WBHEX——井下?lián)Q熱側循環(huán)水泵功率，單位為千瓦(kW)。針對同軸套管式中深層地埋管換熱器，熱源循環(huán)水通常在循環(huán)水泵的驅動下，從外管向下流動， ?tf,in?(uin′t ?t?zpf′Cf′Fin+?t+?(uo′tf,o)Ki′(tf,in-tf,o)+=?zpf′Cf′Fo+=Ko′(tgrout-tf,Ko′Fopf′Fod)內管流體與外管流體之間單位長度換熱系數(shù)計算公e)外管流體與鉆孔壁之間單位長度換熱系數(shù)計算公式g——土壤溫度，℃;h3——外管內壁面對流換熱系數(shù)，W/(㎡·熱器的設計取熱功率進行計算，若采用其他管徑可參考表A.1進行調整。表A.1不同管徑組合的中深層井下同軸換1井下同軸換熱器阻力特性直接影響到熱源側輸送系統(tǒng)的運行性能，關系到熱源側運行調控策略，因此需要明確井下同軸換熱器和管道水力計算方法。以實際項目為研究對象，分別對2000米和2500米井下同軸換熱器進出口壓力、循環(huán)水量進行連續(xù)監(jiān)測。圖B.1顯示了一個供熱季連續(xù)運行情況下兩根不同深度井下同軸換熱器循環(huán)壓降隨循環(huán)流量的變化情況。圖B.1井下同軸換熱器循環(huán)壓降實測結果對于井下同軸換熱器，循環(huán)壓降由沿程阻力與局部阻力組成，主要以沿程阻力為主，其中局部阻力僅考慮地埋管底部折返過程的壓力損失，可近似取為沿程阻力的0.02倍。由此井下同軸換熱器管道水力計算方法如公式（B.1）~公式（B.3）所示ΔP=1.02′ΔPf=1.02′λfλf=aReevΔPe——井下同軸換熱器循環(huán)壓降，kPa；ΔPf——井下同軸換熱器循環(huán)沿程壓降，kPa；結合實際運行數(shù)據(jù)，