DB11T 2038-2022 中深层地热供热技术规范 井下换热

ICS27.010CCSP45

DB11北 京 市 地 方 标 准DB11/T2038—2022中深层地热供热技术规范井下换热Technicalspecificationsformedium-deepgeothermalheatingsystemHeatexchangerinborehole2022-12-27发布 2023-04-01实施北京市市场监督管理局 发布DB11/T2038—2022目 次前言 II1范引文件 1语定义 1本2查评估 2统4工7试验收 8能10附录A 资性） 下同换器热析14附录B 资性） 下同换器道力算方法 16附录C 资性） 深层热下热热程质检验记17参考25IDB11/T2038—2022前 言GB/T《标准化工作导则第1本文件由北京市发展和改革委员会提出并归口。本文件由北京市发展和改革委员会组织实施。北京IIDB11/T2038—2022中深层地热供热技术规范井下换热范围本文件适用于以地下3000米内中深层岩体为低温热源、采用井下同轴换热器换热的地热工程建设和运行。（GB/T11615 GB/T14848 GB50194建设工程施工现场供用电安全规范GB50243通风与空调工程施工质量验收规范GB50274制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范GB50366地源热泵系统工程技术规范GB55015建筑节能与可再生能源利用通用规范CJJ/T34 DZ/T0260 JGJ33 JGJ46 JGJ59 NB/T10266 SY/T5374.1 SY/T6592 DB11/T852 DB11/1066 下列术语和定义适用于本文件。3.1地热换热井boreholeforgeothermalheatexchange全井封闭（包含底端），可安装换热器与周围地层、岩体或构造带进行换热的井状结构。3.21DB11/T2038—2022井下轴热器 coaxialheatexchangerinborehole3.3井下热环质 circulatingmediaofheatsourceside井下同轴换热器中循环流动的与周围地层、岩体或构造带进行热交换的液体。中深地井换系统 medium-deepgeothermalboreholeheatexchangersystem3.4中深地井换供系统 medium-deepgeothermalborehole-styleheatexchangerwithheatpumpsystemforspaceheating系统。GB/T11615602.0℃/100m。2DB11/T2038—2022负荷情况；11~3GB/T11615GB/T1161510020（1）v cv c

QAHCT

T×0.2/100 (1)Q——换热器每年最大可利用的累积取热量，单位为焦耳(J)；A——（2）(m2)；H——(m)；Cv——热储的体积比热容，单位为焦耳每立方米每摄氏度［J/(m3・℃)］；Tp——热储层平均温度，单位为摄氏度(℃)；Tc——基准温度，建议取为当地全年平均气温，单位为摄氏度(℃)。式中：

A2

........................................(2)R——中深层地热井下换热器取热影响半径，建议值为50，单位为米(m)。量，叠加获得总地热储量。平衡分析，长期热平衡分析的计算周期不少于25年；3DB11/T2038—2022GB55015对排布方式与井间距进行评估与设计。（A）。iQ17.61Ti式中：

Ks

49.2

2.23Ks

H8.63TK1000 s

61.93

7.92..............(3)Qi——单个中深层地热井下换热器取热功率，单位为千瓦（kW）；H——中深层地热井下换热器安装深度，单位为米（m）；T——地温梯度，单位为摄氏度每百米（°C/100m）；Ks——岩土导热系数，单位为瓦每米每摄氏度[W/(m·°C)]。注1：φ110*10mm注2：设计取热功率计算公式对应的计算工况为：24小时连续供热运行，换热器进水温度10℃，循环流量28m³/h。注3：实际工程设计时，可根据实际地质条件、换热器结构尺寸及材料物性、进水温度和循环流量，进行数值模拟，计算得到更准确的单个井下同轴换热器在连续供热运行时的设计取热功率。（1）（2）（3）5010°C~25°C4℃；4DB11/T2038—2022（3）20m³/h~30m³/h10℃~15℃；。GB/T14848II对环境产生危害的添加剂。DZ/T0260NB/T10266和完井验收的依据。200mm。（4）（5）：QsQq

W

W

...................................(4)式中：

QqQi

......................................(5)Qs——热泵机组输出的供热功率，单位为千瓦（kW）；Qq——中深层地热取热功率，单位为千瓦（kW）；Qi——（kW）；Whp——（kWp）；Wh——（kWp）；N——中深层地热换热井数量。5DB11/T2038—2022设计方案及调节策略。压力突变造成井内管路不可逆的形变及影响。温度及流量等进行选择。265%。3010℃。4540℃~60组冷凝侧进出水温差不宜大于10℃。（6）式中：COP——

COP

QsWhp

.......................................(6)Qs——热泵机组供热输出热量功率，单位为千瓦（kW）；Whp——（kWp）。5.0。1%标符合CJJ/T34相关要求；6DB11/T2038—2022井下换热系统热泵机组蒸发器的管道设备及附件承压不低于1.6MPa。温度不宜高于60℃。45/3540/35℃、风45/40℃。产实施细则。单位代表确认，形成相应的记录；置，严禁损坏地下既有管线和构筑物。井下换热系统施工后，应在埋管区域标明管线的定位。15m35m，（）各项规定；DZ/T0260。7DB11/T2038—2022SY/T5374.1SY/T6592泥选用无毒、稠化时间长且流动性好的材料；24hGB50243、GB50274GB50366面上定位，支干线、支线可按主干线方法定位；石。JGJ33、JGJ59GB50194JGJ46DB11/T852（C）度计、压力计等，并对换热井井位及直埋管线进行定位测量并在地面标识。8DB11/T2038—20223000m1进出口温度、流量、取热量和时间的关系曲线；14备生产成套单位或供应商单位有相应的运保人员在场监护和技术指导；求；48h，50%72h；9DB11/T2038—202220122070%频率和用电量等；600s。10分钟次。DB11/1066现较大误差或错误时应采取必要的更正和报警措施。接口。2010110DB11/T2038—2022信息。）水量等进行调节，并实现与用户侧相关设备的控制和管理；RS485MODBUSRTUBACnetMSTP/点接口；变频泵提供变频控制及频率反馈接口。掉线前的控制状态，并独立完成各种控制及监测工作。碳排放计算及评估功能，并将数据工单进行存储、统计和打印；数的增删和修改；11DB11/T2038—2022供热系统能效比EERsys侧循环水泵、用户供热侧循环水泵各设备耗电量之比，按照公式（7）计算：EER Qs

......................................(7)WsysWs式中：EERsys——Qs——供热系统热泵机组向建筑物供热功率，单位为千瓦(kW)；Ws——热泵供热系统各设备的功率之和，包括热泵机组压缩机功率、井下换热侧循环水泵及用户供热侧循环水泵的功率，单位为千瓦（kW）。COPhp量之比，按照公式（8）计算：WCOP QsW

.......................................(8)式中：

hphpCOPhp——Qs——供热系统热泵机组向建筑物供热功率，单位为千瓦(kW)；Whp——kW)。用户供热侧循环水泵输送系数WTFu（9）WTF Qs

.......................................(9)WuWu式中：WTFu——用户侧水泵输送系数；Qs——供热系统热泵机组向建筑物供热功率，单位为千瓦(kW)；Wu——用户侧水泵功率，单位为千瓦(kW)。WTFBHEX热功率与井下换热侧循环水泵耗电量之比，按照公式（10）计算：12WTF

Q

DB11/T2038—2022....................................(10)式中：

BHEX

BHEXWTFBHEX——井下换热侧循环水泵输送系数；QBHEX——井下换热系统取热功率，单位为千瓦(kW)；WBHEX——井下换热侧循环水泵功率，单位为千瓦(kW)。13DB11/T2038—2022附 录 A（资料性）井下同轴换热器传热分析模型到内管流体控制方程如公式（A.1）所示。tf,in(uintf,in)Ki(tf,otf,in)

······························ (A.1)ı

fCfFin（A.2）Tf,o(uotf,o)Ki(tf,intf,o)Ko(tgrouttf,o) (A.2)ı

fCfFo

fCfFo（公式如（A.3）所示。C

1r

tg⎞

(

tg) (A.3)g g

r r

g r z g z⎝ ⎠（A.4）Ki/(

12h

12

lnrior

12h

) (A.4)1 ii in ii 2 io（A.5）K/( 1 1 lnR) (A.5)o 2hr 2 r c式中：

3 oi o oitf,in——井下同轴换热器内管水温，℃；tf,o——井下同轴换热器外管水温，℃；tgrout——回填材料温度，℃；tg——土壤温度，℃；ρf——热源水密度，kg/m³；ρg——土壤密度，kg/m³；Cf——热源水比热容，kJ/(kg·℃)；Cg——土壤比热容，kJ/(kg·℃)；λg——土壤导热系数，W/(m·℃)；14DB11/T2038—2022λin——λo——，W/(m·℃)；rii——，m；rio——，m；roi——roo——Fin——，m2；Fo——m2；uin——井下同轴换热器内管流速，m/s；uo——井下同轴换热器外管流速，m/s；τ——时间，s；z——轴向坐标，m；h1——内管内壁面对流换热系数，W/(㎡·℃)；h2——内管外壁面对流换热系数，W/(㎡·℃)；h3——外管内壁面对流换热系数，W/(㎡·℃)；Rc——外管与回填材料接触热阻，(㎡·℃)/W。6.2.3井下同轴换A.1表A.1不同管径组合的中深层井下同轴换热器设计取热功率调整系数内管径mm外管径mmφ177.8*9.19φ193.7*8.33φ244.5*10.3φ90*8.21.051.121.16φ110*1011.091.1415DB11/T2038—2022附 录 B（资料性）井下同轴换热器管道水力计算方法井下同轴换热器阻力特性直接影响到热源侧输送系统的运行性能，关系到热源侧运行调控策略，因此需要明确井下同轴换热器和管道水力计算方法。以实际项目为研究对象，分别对2000米和2500米井下同轴换热器进出口压力、循环水量进行连续监测。图B.1显示了一个供热季连续运行情况下两根不同深度井下同轴换热器循环压降随循环流量的变化情况。图B.1井下同轴换热器循环压降实测结果对于井下同轴换热器，循环压降由沿程阻力与局部阻力组成，主要以沿程阻力为主，其中局部阻力仅考虑地埋管底部折返过程的压力损失，可近似取为沿程阻力的0.02倍。由此井下同轴换热器管道水力计算方法如公式（B.1）~公式（B.3）所示1.02

1.02

Hu2d2g

··········································(B.1)f aRf ud

····························································(B.2)式中：

Rev

·····························································(B.3)ΔPe——井下同轴换热器循环压降，kPa；ΔPf——井下同轴换热器循环沿程压降，kPa；d——井下同轴换热器等效直径，m；g——重力常数，9.8m/s2；u——井下同轴换热器循环流速，m/s。结合实际运行数据，拟合得到系数ab由此得到井下同轴换热器管道水力计算如公式（B.4）所示。该表达式可以较为准确的描述中深层取热孔压降随取热孔深度H，管径D，流速u的变化规律，可以应用于系统整体建模分析。0.229Hu21.020.3627

d2g

··········································(B.4)16DB11/T2038—2022附 录 C（资料性）中深层地热井下换热供热工程质量检查验收记录表GB50243中深层地热井下换热供热工程的主要设备与材料进场记录，宜由工程项目的专职材料员按表C.1的要求进行填写与申报，并由建设单位项目负责人组织施工单位专业技术负责人、专业质量员等进行验收。中深层地热井下换热供热工程的检验批质量验收记录，宜由工程项目的专职质量员按表C.2的要求进行填写与申报，并由建设单位项目专业技术负责人组织施工员和专业质量员等进行验收。中深层地热井下换热供热工程质量验收由建设单位项目专业技术负责人组织项目专业质量员、项目工程师与项目经理等共同进行，分项工程质量验收记录宜按表C.3进行填写，分部工程质量验收记录宜按表C.4进行填写。中深层地热井下换热供热系统相关性能的评价及验收由建设单位项目负责人组织施工单位项目专业质量员、项目工程师与项目经理等共同进行，供暖系统性能测试记录宜按表C.5进行填写，系统运行基本参数测试记录宜按表C.6进行填写，工程竣工验收报告宜按表C.7进行填写。17DB11/T2038—2022表C.1 要备材进场编号：工程名称分项工程名称施工单位项目经理技术负责人序号设备、材料名称规格型号单位计划数量进场数量质量文件12345678910建设单位验收结论：施工单位自查结论：项目技术负责人：项目技术负责人联系方式年月日项目负责人：项目负责人联系方式：年月日18DB11/T2038—2022表C.2 验验质记编号：单位工程名称分部工程名称分项工程名称施工单位项目负责人检验批容量检验批部位施工依据验收依据设计要求及的规定施工单位质量评定记录建设单位验收记录单项检验批产品数量N单项抽样样本数n检验批汇总数量ƩN抽样样本汇总梳理Ʃn汇总评判结果备注主控项目一般项目施工单位专业工长：项目专业质量检查员年 月 日建设单位验收结论项目负责人：项目负责人联系方式：年 月 日19DB11/T2038—2022表C.3 项程量收记录（分工） 号：单位工程名称分部工程名称分项工程数量检验批数量施工单位项目负责人项目技术负责人序号检验批名称检验批数量部位/区段施工单位检查结果监理单位验收结论1234……说明：施工单位检查结果项目专业技术负责人