DBJ04∕T 388-2019 土壤源热泵系统工程技术标准

山西省工程建设地方标准2019-08-27发布2019-11-01实施山西省住房和城乡建设厅发布32019年第11号方标准，编号为DBJ04/T388-2019,自2019年11月1日起实施。2019年8月27日5本标准主编单位：山西二建集团有限公司本标准参编单位：山西立鑫再生能源开发有限公司本标准主要起草人员：王巧利阎磊张志邢根保朱宝仁王国平解敏杰张艳芬本标准主要审查人员：吴建义张循当张太清苏敏芳刘红兵王海胜张怀仁71总则 12术语 23基本规定 44工程勘察 5 54.2地埋管换热系统勘察 55工程设计 75.1一般规定 7 8 5.4钻孔深度及孔间距的设计 5.5热泵机房设计 6施工准备 6.1施工技术准备 7工程施工 7.2地埋管换热系统施工 7.3能量提升系统施工 7.4地温监测井的施工 21 227.6联合试运转及调试 24 8.1一般规定 8 279运营维护管理 299.1运行监控 299.2维护管理 附录B竖直地埋管换热系统设计计算 附录C浅层地热能计算方法 附录E地埋管外径及壁厚 42附录F工程质量验收记录用表 44本标准用词说明 引用标准名录 条文说明 9 1 2 44EngineeringInvesti 5 5 5 7 7 85.3DesignofLoopModeforBuri 7.2GroundHeatExchangerSy 21 22 268.2InspectionandAcceptanceo 8.3InspectionandAcceptanceofEnergyLifing 279OperationMaintena 29 29AppendixACalculationofBuriedPipe 33AppendixCShallow 37 38AppendixEBuried AppendixFProjectQualityAcceptance 44ExplanationofWordingin 55 ExplanationofProvisions 57122.0.5传热介质heat-transferfluid2.0.8环路集管circuitheader32.0.11热熔连接hotmeltconnection2.0.12钻孔drilling2.0.13监测孔monitoringhole2.0.14岩土热响应测试报告soilthermalresponsetes2.0.15岩土综合热物性参数parame2.0.18岩土初始平均温度initialaveragetemperatureof从自然地表下10m～20m至竖直地埋管换热器埋设深度范43.0.7施工中遇到问题或现场需要进行设计优化，应与建设单52场地内已有建筑物和规划建筑物的功能、占地面积及分4场地内已有的、计划修建的地下管线和地下构筑物的种5规划设计的地下管线所需的埋管空间及埋管区域内进出64.2.3当土壤源热泵系统的应用建筑面积在3000m²~5000m²时，应少于2个。对2个及以上测试孔的测试，其测试结果应取算术75工程设计5.1.4土壤源热泵系统的负荷计算应包括建筑物设计负荷和地聚丁烯管(PB),不宜采用聚氯乙烯(PVC)管。管件与管材应压力及使用温度应满足设计要求，且管材的工作压力不应小于1.0MPa。埋深达120m时，必须采用公称压力不低于1.6MPa的85.1.6传热介质应以水为首选，也可以选5.2.1地埋管换热系统设计时应明确埋管区域内地下管线的种相差大于20%,经技术经济分析确认合理后，应采用蓄能式土壤95.2.11地埋管换热器最上层埋管的埋深均应在冻土层以下0.4m,山西地区的埋深以不小于1.5m为宜。在赋存有地下5.2.12地埋管换热器内传热介质的流态应为紊流，单U型管内5.2.17设计时应考虑地埋管换热器的承压管换热器的承压能力时，应设中间换热器将地埋管换热器与建筑物内系统分开。5.2.18地埋管换热系统应设置反冲洗系统，冲洗流量宜为工作流量的2倍。5.3.5各地埋管环路或水平集管环路阻力不平衡5.4.2竖直地埋管换热器埋管深度应大于恒温层深度，宜取双U管钻孔孔径不宜小于140mm。5.5.1土壤源热泵机房位置应设在靠近地埋管或冷热负荷比较5.5.10热泵机组使用的制冷剂，必须符合国家现行的环境保护5.5.12地源侧换热系统循环水泵的流量，应由所配5.5.13热泵机组应按设计工况参数进行选型。选用设备的性能系数及部分负荷性能应符合现行国家标准《水(地)源热泵求，根据建设单位提供的施工界域内地下管线等构(建)筑物资6.1.5能量提升系统(机房)施工前，应根据机2钻孔孔距应符合设计要求，钻孔的孔位偏差不应大于3实际钻孔孔深宜大于设计孔深1m～2m,钻孔孔径符合完成时间不宜超过30min,下管过程中，U型管内应始终处于4竖直地埋管换热器U型管全部埋设到位后(留有1m左右的管在地面),应立即灌浆回填封孔。当埋管深度超过40m时，5灌浆回填料宜采用膨润土和细沙(或水泥)的混合浆或专用灌浆材料，膨润土比例宜占4%～6%。当地埋管换热器设在密面展开，全部灌浆完成后，按照5%的比例，进行回填密实性的1分集水井应按设计要求进行施工，应建造牢固、整洁，便5热泵机组机身纵、横向水平度的允许偏差范围不应大于1%,当采用垫铁调整机组水平度时，应接触紧密并相对固定。于3块；3整体安装的泵纵向水平偏差不应大于0.1%,横斜不应大于0.2%,径向位移不应大于0.05mm。整体安装的小型接形式，夹角不应大于60。8冷(热)水管道与支、吊架之间，应设置衬垫。衬垫的承整牢固。平面位置允许偏差应小于15mm,标高允许偏差范围为质，温度应在5℃~40℃之间。金属导管与金属导管、金属导管与电气设备连接应采用保护导6机房内的配电装置、配电柜(箱)与管道、泄水装置或阀门的间距应满足设计要求；配电装置、配电柜(箱)设在专用控控制电缆、信号电缆(屏蔽电缆);用芯数不得少于工作芯数的10%～15%;布设，每间隔10m至少布设1个测温点。度要求。选用的温度传感器的工作量程应在其全量程的30%~7.4.6选用的温度传感器的防护等级应量数据。4水泵连续运转2h后，测定滑动轴承外壳最高温度不超过70℃,滚动轴承外壳温度不超过75℃;5泵的安全保护和电控装置及各部分仪表均应灵敏、正应大于10%。系统运行噪声应符合设计要求；8.1一般规定力的1.5倍，且不应小于0.6MPa;当工作压力大于1.0MPa时，在试验压力下，稳压至少15min,稳压后压力降于3%,且无泄漏现象；将其密封后，在有压状态下插2)水平地埋管与竖直地埋管连接后，应做第二次压力试应大于3%,且无泄漏现象。前应进行第三次压力试验。在试验压力下，稳压至少30min,稳压后压力降不应大于3%,且无泄漏现象。四次压力试验。在试验压力下，稳压至少2h,且无泄少12h,稳压后压力降不应大于3%。8.2.3钻孔的位置与深度符合要求，钻孔竖直度抽查5%;孔位、孔深、水平埋管位置检查率100%。安装误差不大于1%,水平误差不大于2%o;水泵的横向水平度小于2%,纵向水平度小于1%o;抽查数量不少于10%,且不得少量不少于5%;每个系统管道、部件数量抽查不少于10%,且不得少于5件。9.1.3土壤源热泵集中监控管理系统应具备接9.1.4应在地埋管换热器的总分集水器的各支路上分附录A地埋管压力损失计算A.0.1地埋管压力损失宜按以下方法进行计算：1确定流量G(m³/h),公称直径和流体特性。2根据公称直径，确定管道内径d;(m)。3计算管子的断面面积A(m²):4计算流速v(m/s):5计算管道的雷诺数(Re),Re应该大于2300以确保紊流：式中：Re——管内流体的雷诺数p——管内流体的密度(kg/m³)6计算管段的沿程阻力损失Pγ(P₄/m)P,=P×L式中：Pa——单位管长的摩擦阻力损P,=P×L,8计算管段的总阻力损失Pz(Pa):弯头的当量长度(m)T形三通的当量长度(m)型附录B竖直地埋管换热系统设计计算di管内内径(m);K.传热介质与U型管内壁的对流换热系数(W/m²·K)。db——钻孔的直径(m)。2)对于多个钻孔(由n个平行钻孔组成集群的U形地埋1)制冷工况Fc=Tc₁/Tc₂(t。-埋管区域岩土体的初始温度(℃);Tc₁——一个制冷季中热泵机组的运行小时数，当运行时间2)供热工况Fh=Th₁/Th₂温度，通常取tmin=-2℃~5℃;为最冷月份的小时数(h)。附录C浅层地热能计算方法C.0.1浅层土壤换热量宜按以下方法进行计算：适用于通过现场测试确定岩土体导热系数后，计算地埋管土壤源热泵工程的地热能可利用量。如果没有实测的导热系数值，可利用相似地区的经验参数，如热流值、地温梯度值等进行计算，得到计算区的综合导热系数(W/m·℃)。在以导热方式进行热传递和热交换达到稳定的条件下，采用U型管进行换热的单孔地热能可按以下公式近似计算：R.导热热阻(℃/W);λ导热系数(W/m·℃);L单孔U型管有效热交换长度(m),若钻孔为200m深，扣除浅表10m太阳能影响的深度，则有效热交换长度为190m;试或经验获取，这样即可得到单孔地热能，然后乘以区域可钻孔数，钻孔一般按网格布置，布孔间距根据经验确定，若按常规(平(有效面积为扣除建筑和道路等占地的评价区域面积，一般情况不在建筑物覆盖和道路下钻孔),即得评价区(土壤源热泵工程区)的总地热能(W)。附录D岩土热物性参数的计算方法D.0.1岩土热物性参数宜按以下方法进行计算：地埋管换热器与周围岩土的换热可分为钻孔内传热过程和钻孔外传热过程。相比钻孔外，钻孔内的几何尺寸和热容量均很小，可以很快达到一个温度变化相对比较平稳的阶段，因此埋管与钻孔内的换热过程可近似为稳态换热过程。埋管中循环介质温度沿流程不断变化，循环介质平均温度可认为是埋管出入口温度的平均值。钻孔外可视为无限大空间，地下岩土的初始温度均匀，其传热过程可认为是线热源或柱热源在无限大介质中的非稳态传热过程。在定加热功率的条件下：1钻孔内传热过程及热阻钻孔内两根埋管单位长度的热流密度分别为91和92,根据线孔壁之间的热阻(m.k)/W;R12-两根管子之间的热阻(m.k)/W;在工程中可以近似认为两根管子是对称分布在钻孔内部的，其中心距为D,因此有：其中埋管管壁的导热热阻Rp和管壁与循环介质对流换热热d₀——埋管外径m;2钻孔外传热过程及热阻T=Tg,r→α,t>0式中：c.——埋管周围岩土的平均比热容W/(m.K);T——孔周围岩土温度℃;T——无穷远处岩土温度℃。由上述方程可求得t时刻钻孔周围岩土的温度分布。其公式非常复杂，求值十分困难，需要采取近似计算。当加热时间较短时，柱热源和线热源模型的计算结果有显著差别；而当加热时间较长时、两模型计算结果的相对误差逐渐减小，而且时间越长差别越小。一般国内外通过试验推导钻孔传热性能及热物性所采用的普遍模型是线热源模型的结论，当时间较长时，线热源模型的钻孔壁温度为：式中：是指指数积分，当时间足够长时,γ=0.577216,为钻孔外岩土的导热热阻。由式(5)和式(11)可以导出T时刻循环介质平均温度，为式(6a)或(6b)和式(12)构成了埋管内循环介质与周围公称压力公称压力E.0.2聚丁烯(PB)管外径及公称壁厚应符合表E.0.2的规定：公称外径De6.8+0.检验项目实测12345671)20℃,环应力12.4MPa,100h,2)80℃,环应力5.5MPa,165h,3)80℃,环应力5.0MPa,1000h,检查项目环路1竖埋管深度(m)回填情况水平埋管深度(m)回填情况出水温度会签栏质检员施工员表F.0.4土壤源热泵系统试运转调试记录分部(分项)运转调试时间运转调试项目总流量(Q设)(m³/h)总流量(Q设)(m³/h)供水温度(℃)回水温度(℃)总流量(Q设)(m³/h)总流量(Q设)(m³/h)〔系统输入功率为热泵机组与热泵系包括用户末端设备)〕会签栏(签章)(签章)(签章)项目负责人：监理工程师：质检员施工员施工单位：编号：日期材质下管时间下管深度回填料材质回填量(m³)回填量(m³)压力试验(MPa)压力压力会签栏专业质检员专业施工员施工单位：编号：试运转时间检测项目1应高于1℃;夏季不得高于设计温度2℃,且不应低于1℃23供热系统室外管网的水力平衡度456空调系统冷热水、会签栏(签章)(签章)(签章)项目负责人：质检员施工员主控项目1土壤源热泵换热系统节能工程所采用的管材、管件、水泵、件和相关技术资料应齐全，并应符合国家现定。2委托有资质的第三方检验机构在项目地点5000m²时，设置一个测试孔；34的安装长度，均应符合设计要求；回填料及配比应符合设计要求，回填应密实；力试验应合格；各环路流量应平衡，且应满足设计要求；主控项目5的连接的有关规定；竖直地埋管换热器的U形弯管接头应选用定型产品；竖直地埋管换热器U型管的组对应能满足插入钻孔后与环路集管连接的要求，组对好的U型管的两开口端部应及时密封。6泵系统工程技术规范》GB50366的有关规转与调试，整体运转与调试结果应符合设计要求。般项目1管换热系统的水平干管管沟开挖水平干管管沟开挖应保证0.002的坡度；(分包)施工班组长：专业施工员：项目专业质检员：(建设)专业监理工程师：(建设单位项目专业技术负责人)注：1检查数量：全数检查。2检查数量：全数检查。检验方法：观察检查；核查隐蔽工程验收记录。检验方法：观察检查；核查相关检验与试验报一般项目1检查数量：全数检查。检验方法：观察检查；核查隐蔽工程验收记录。本标准用词说明《水(地)源热泵机组》GB/T19409土壤源热泵系统工程技术标准 624工程勘察 634.1一般规定 5工程设计 5.1一般规定 5.2地埋管换热系统设计 6.1施工技术准备 7工程施工 7.1一般规定 7.2地埋管换热系统施工 7.3能量提升系统施工 7.4地温监测井的施工 7.5单机试运转及调试 7.6联合试运转及调试 8工程检验与验收 8.1一般规定 9.1运行监控 9.2维护管理 4.1.3工程场地可利用面积应满足埋设水平或器的需要。同时应满足放置和操作施工机具及埋设室外管网的完毕静置48小时以上进行、水泥基测试孔应静置10天(坑)及两个以上勘探孔(坑)的测试，其测试结果取3水平和浅孔(25m以内)地埋管换热器对浅层岩土体温度4.2.3本条按土壤源热泵系统的应用建筑面积规定了岩土热响在当地执行分时电价，且空调冷(热)负荷峰值的发生时刻与电力峰值的发生时刻接近、电网低谷时段的冷(热)负荷较小同运行模式下蓄冷(热)装置与机组的进出水温度。蓄冷(热)时，蓄冷时段内应储存充足的冷(热)量；释冷时应输出足够的冷(热)量，且释冷(热)速率应能满足空调系统的用冷(热)温差，蓄冷温差不宜小于7℃;蓄热温差应根据系统形式、热源泵的吸入压头应为正值；蓄能和释能时，蓄能池的进水温度宜水蓄冷(热)系统设计时，蓄能池设置应符合下列规定：单水蓄冷(热)系统设计时，布水器设计应符合下列规定：采(热)蓄能池内水斜温层宜为0.3m-0.8m。大时，宜通过技术经济比较，采用辅助散热(增加冷却塔)或辅最大释热量=Z[空调分区冷负荷×(1+1/EER)]+∑输送工程得热量+2水泵释放热量最大释热量=Z[空调分区冷负荷×(1+1/EER)]+最大吸热量=Σ[空调分区热负荷×(1-1/COP)]+∑水泵释放热量+2输送工程损失热量3能模拟岩土体与换热管间的热传递及岩土体长期储热效果；Lund大学开发的EED程序；美国威斯康星WisconsinMa学SolarEnergy实验室(SEL)开发的TRNSYS程序；美国俄克2竖直埋管换热器可以布置为单U型深小于25m),中埋(25～60m),深埋(埋深大于60m);5.2.17埋换热管的承压能力薄弱点在孔内最低点熔连接处的承压值约为1.0MPa,电熔连接处的承压值约为5.3.1在实际项目中，建议最多8个～10个地源井为一组。容量不应超出要求负荷的10%。5.5.9为使热泵机组在全年负荷与各种工况下都具有良好的效须再次参照构(建)筑物资料、工程水文地质资料，明确埋管场