（高清版）DB1310∕T 355-2024 地热单孔循环取热系统技术规程

地热单孔循环取热系统技术规程2024-11-20发布2024-12-20实施本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由廊坊市自然资源和规划局提出。本文件起草单位：河北省地球物理勘查有限公司、河北省地球物理勘查院(河北省浅层地热能研究中心)、河北省地质矿产勘查开发局第一地质大队(河北省清洁能源应用技术中心)。本文件主要起草人：关鉴、韩伟鹏、梅新忠、李聚刚、张馨予、张计东、楚福录、孙卫东、王杰、王楠、王海敏、刘艳丽、张红波、王子珑、李晨晶、王姬丽、杜一、王仁霞、李贵栋、任淑芝、李嘉、李想、宋超、韩贺利、李京津、张千、高峰、辛升华、张艳男、阮鹏、岳永。地热单孔循环取热系统技术规程本文件规定了地热单孔循环取热系统的地热地质调查与评价、循环取热系统、监测与控制系统、系统调试、质量验收及运行维护等技术内容。本文件适用于指导地热单孔循环取热系统的建设。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T11615地热资源地质勘查规范GB50019工业建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50052供配电系统设计规范GB50054低压配电设计规范GB50243通风与空调工程施工质量验收规范GB50264工业设备及管道绝热工程设计规范GB50366地源热泵系统工程技术规范GB50411建筑节能工程质量验收标准GB50736民用建筑供暖通风与空气调节设计规范CJJ/T34城镇供热管网设计标准NB/TNB/TNB/T绿色地质勘查工作规范地热能术语地热井钻井工程设计规范地热井钻井地质设计规范地热井录井技术规范地热测井技术规范DB13/T2571地热井施工技术规程3术语和定义NB/T1009、GB/T11615和GB50366界定的以及下列术语和定义适用于本文件。地热能Geothermalenergy赋存于地球内部岩土体、流体和岩浆体中，能够为人类开发和利用的热能。[来源：NB/T10097]地热单孔循环取热系统Geothermalsingle-holecirculationheatextractionsystem2以岩土体和热储层为热源，由地热单孔循环取热系统提取并结合水源热泵机组共同向建筑供热的系统，主要由孔内换热系统、水源热泵系统、建筑室内供热系统以及监测与控制系统组成。一体式孔内换热系统Integratedin-holeheattransfersystem由潜水泵、封闭泵室、内管和回水管等组成，潜水泵置于泵室内。由潜水泵、上部开放式泵室、内管和回水管等组成，潜水泵置于泵室内。地热孔成孔时下入，可分为封闭式和开放式两种。封闭式外管全部为井壁管，开放式外管在热储层部位为滤水管，供地热水进出，其它部位为实管。用于将经过循环换热后的热水从孔底提升至孔口板式换热器。用于安装潜水泵，并隔绝循环回水的装置。热源侧循环水Circulatingwaterontheheatsourceside循环水通过孔内换热系统与地热能循环进行热交换。在外管封闭的孔内换热系统中，循环水一般为清水。在外管开放的孔内换热系统中，循环水为热储层中的地热水。由传感器、传输线、数据采集设备和监测软件等构成，可实时采集系统运行过程中的各项参数，如温度、压力、流量、能耗等。4地热地质调查与评价4.1一般规定4.1.1在新建地热孔中建设地热单孔循环换热系统工程时，实施前应按照GB/T11615中相关要求进行拟开发地段地热地质调查。4.1.2地热地质调查是以供热为目的，确定地热孔的取热能力，并查明拟开发地段的地形地貌特征，地层和岩性特征、构造特征，明确主要热储类型、分布、埋藏条件、地温特征、岩土体热导率、施工场地工程地质条件、地质灾害分布特征、水文地质特征，为合理设计地热孔的孔位、孔深、孔结构和孔间距提供依据。4.2地热地质条件调查4.2.1地质条件调查宜包括地形地貌调查、地层岩性调查、地质构造调查、不良工程地质问题调查和水文地质条件调查等。4.2.2地热地质条件调查宜包括以下内容：3a)资料搜集与分析：全面搜集区域地热地质研究报告、相邻地段和相近条件的无干扰钻孔或水热型地热孔成孔报告，并进行综合分析；b)热储结构调查：以资料收集为主，结合地质条件调查结果，分析拟开发地段热储地质结构，查明恒温带深度、热储盖层分布以及各热储的岩性、厚度、埋深、分布、相互关系及其边界条件；c)地温梯度调查：以资料收集为主，结合热红外遥感解译、浅表层测温、地球物理勘探、氡气测量等手段，分析地温增温梯度和不同深度的地温变化，查明拟开发地段热储层的温度及地温场特征；d)热储参数调查：以资料收集为主，结合地质条件调查结果，依据相邻地段和相近条件的地热孔参数分析拟开发地段各热储情况，综合确定各热储的密度、比热容、导热系数等参数；e)地热地质勘探：在地热地质资料匮乏和地热地质条件不清楚的空白区，应开展地热地质勘探。勘探宜在地面物探的基础上，进行钻探和物探测井。钻探及物探测井要求见本文件4.3.2。4.3岩土测试与原位试验4.3.1岩土测试与原位试验在勘探孔及地热单孔循环取热孔中进行。4.3.2地热地质资料不充分区域应开展地热地质勘探，并最少选1个钻孔作为地热单孔循环取热孔。岩土测试与原位试验宜包括以下内容：a)样品采集与测试：对勘探孔及地热单孔循环取热孔取热段每个热储层应采取1个~3个岩心，并进行岩心样密度、孔隙度、导热系数、热扩散系数、比热容等测试；b)物探测井：地热单孔循环取热孔物探测孔宜进行全孔测孔，测孔参数应包括不同深度的视电阻率、自然电位、孔温，条件允许时可选择自然伽玛、密度、孔径、孔斜、孔隙度、磁化率、能谱等测量数据；c)采热试验：地热单孔循环取热孔完成后，宜进行单孔、多孔或群孔采热试验，按照非稳定流要求，观测取热孔热交换量、孔口温度和取热段温度及观测孔温度。有条件场地，可在下管时安置分布式光纤监测系统，实时监测不同深度地下岩土温度变化；d)长期监测：对于已建成的代表性地热孔，宜持续观测热交换量和孔口温度，定期采用深孔测温仪测量不同深度的孔温。4.4地热资源及取热能力评价4.4.1地热资源评价按照GB/T11615中所述方法计算地热孔可采资源量，以其可满足循环换热系统取热需求为依据确定合理的孔间距。通过钻孔测量获得地层分层数据的地热孔，分层计算热储层的体积比热容及热储量，叠加获得总热储量。4.4.2地热孔取热能力测试地热孔建成后应进行取热能力测试，宜进行三次不同流量试验，每次试验的延续时间不少于72h,通过测试取得地热孔进出口水温度、流量等参数，绘制进出口温度、流量和时间的关系曲线，评价地热孔的合理取热能力。5循环取热系统5.1一般规定5.1.1循环取热系统应以地热地质调查结果为依据进行设计。4Qi=(17.61×1×ks+49.2×F-2.23×ks)×000-8.63×F×ks-61.93T—地温梯度(℃/100m)55.3.1地热开采孔的钻孔地质编录、测孔、完孔实验与地质资料收集整理除按成孔技术要求实施外，还应按地质勘查要求，准确、全面获取各项地热地质资料。5.3.2地热钻孔设计应按下列要求进行：a)地热钻孔的设计应包括钻孔用途、用户要求、孔身结构、平面布置。孔位应布置在建筑物场地周边，与建(构)筑物、市政管网设施的距离不得小于10m,并应满足小区总体规划的要求；对于一个场地内需施工多个地热钻孔的，可采用丛式孔布置，地面孔口位置设计以满足场地及施工要求为原则，孔底应保证大于100m间距以便有足够的地热资源量，从而满足地热孔长期b)钻孔设计的必备资料包括区域地热资源勘查资料，场地地热地质情况预测分析报告；c)钻孔设计应在满足取热需求的同时考虑减少浅部的散热损失，增加深部取热效率。并应考虑环保因素以防止地下水串层污染，防止污染浅层地下水。5.3.3钻孔施工应按下列要求进行：a)施工场地宽度应大于15m~20m,长度应大于35m~40m,场地坡度小于3‰;b)为保证施工质量及项目运行安全，施工前应做好以下准备工作：整理分析项目区域的地热地质资料，综合设计文件和施工图纸，编制施工组织设计；掌握循环取热系统地下所有管线及构筑物的功能及准确位置，由被施工方和施工方共同标记，并严禁损坏原有管线及构筑物；平整、清理施工场地地面，铲除杂草、杂物和浮土；c)地热孔钻孔设备和设施应保证在钻孔施工过程中各项污染物排放达到DZ/T0374及其它相关国家和地方标准要求。5.3.4地质观测与编录应按下列要求进行：a)钻进时捞取岩屑孔深位置及取样间距依据地质设计要求进行，宜为2m~5m,取样宜在振动筛下固定位置捞取，取样重量不少于500g。捞取后立即清洗干净，去掉杂物和掉块，及时进行深度标识、干燥后装袋。每100m测量一次岩屑迟到时间，确保岩屑的真实性和代表性。采集的岩屑或岩心样品，应仔细观测记录其颜色、矿物成分、结构、不同成分岩屑所占比例及其随钻进深度的变化，判定地层的岩石名称及变层的深度并保留代表性样品；b)在钻进至目的层段后，应注意观测钻孔液性能及漏失量变化、记录钻进过程中的涌水、井喷、漏水、涌砂、逸气、掉块、塌孔、放空、缩径等现象及出现时的孔深和层位，测定涌水、井喷的高度、涌水量、温度及冲洗液的漏失量等；c)孔口钻孔液出口和入口的温度变化应进行系统测定并做好记录，对储、盖层界面进行判断。5.3.5测井参数按本文件4.3.2中b)项执行。5.3.6开放式换热系统的外管安装技术和固井作业按照DB13/T2571执行。5.3.7完孔工程应做好孔口保护，完善孔口装置，包括控制阀门、温度计、压力计、流量计等的安装。5.3.8钻孔验收应按下列要求进行：a)换热孔的实物验收在现场进行，并应符合以下规定：钻孔结构应符合设计要求；施工单位提供相应的钻孔施工记录、套管购买及下入记录以便验证钻孔实际深度；孔口地面封闭硬化，按设计安装孔口装置及相应的测量仪表；b)钻孔验收结束后，提交验收报告；c)换热孔工程应提交钻孔成孔报告，报告文字说明包括设计与合同的工程要求、钻孔结构、钻遇地层概况、热储层情况、成孔质量、套管、换热器管材、施工说明等，报告内容应客观、详实，数据要真实、准确，应全面反映钻孔施工和地质情况。报告附件应有钻孔平面位置图、综合柱状图，钻孔班报表，钻孔岩屑记录表、钻孔泥浆进出口测温记录表，测孔曲线以及工程管理文件。5.3.9地热井设计、施工和测井要求和参数按照NB/T10266、NB/T10267、NB/T10268、NB/T102696和DB13/T2571执行。5.4孔内换热系统5.4.1在地热单孔循环取热系统中，循环水通过孔内换热系统，经外管与岩土体、热储层进行热传导，再通过板式换热器将热能输出到热泵机组。孔内换热系统一般分为一体式孔内换热系统和分体式孔内换热系统，系统结构见附录A。5.4.2孔内换热系统的外管管材及管件应采用相同材料，且应具有化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小等特性，一般采用可耐压的特制钢管，导热系数不宜小于90W/m·℃,抗拉伸强度不应小于1.5MPa,承压系数应高于16MPa。5.4.3孔内换热系统的内管宜采用纤维增强复合管材，导热系数应不大于0.4W/m·℃,长期耐温应高于80℃,承压系数应大于1.5MPa;内管间连接应采用嵌接式连接，接口强度应大于管材强度，连接管件应采用不锈钢材质。5.4.4孔内换热系统内管下部的花管和配重应采用不锈钢材质，配重应大于50kg。5.4.5孔内换热系统的泵室管应采用钢管，抗拉伸强度不应小于1.5MPa,承压系数应高于16MPa。泵室管应做防腐隔热处理。5.5地上供热系统设计5.5.1地上供热系统设计前期应进行可行性研究及初步设计，可通过估算法确定循环取热系统取热量。5.5.2设计施工图或实施阶段，应按实际测试对地热供热系统供热量进行修正。5.5.3应按负荷需求特点(时间、峰谷)确定换热孔的运行模式和参数，优化换热孔数量；依据负荷特点和一次能源价格，合理选用蓄能、削峰等技术。5.5.4换热孔系统宜与供热末端系统分开设置，共用水系统时应有防护措施。5.5.5换热孔系统宜采用大温差小流量的模式。5.5.6系统设计应考虑换热孔直接(非直供)供热的可能，以节省热泵耗电。5.5.7系统换热孔与水泵宜一对一设置。5.5.8各换热孔系统应独立设置温度、流量、压力等测试装置。5.6设备选型和安装5.6.1热泵机组宜选择高效常温型或高温型水源热泵机组，热源侧进水温度区间为15℃~55℃。5.6.2设备与辅助配件的材料与承压应按孔内换热系统与供热末端系统要求选用。5.6.3孔内换热系统应在出水管路单独设置大于等于80目的过滤器。5.6.4热泵应按设计工况进行选取，水泵应配合孔内换热系统或供热末端系统要求分别选用，宜优先选用具有变频调节功能的水泵。5.6.5供热末端系统安装与调试应符合GB50736要求。5.6.6循环取热系统安装应按照本文件5.4的要求进行。5.6.7热泵机组与水泵应根据周围环境要求，设置相应的隔振与消音装置。5.7机房系统5.7.1机房供热系统设计应符合GB50736、GB50019及相关标准规定。5.7.2热泵机组选型及参数确定：a)应根据建筑使用功能、供暖系统形式、建筑热负荷，确定相适应机组的相关参数。b)机组宜选用变频机组或模块化多联机组。c)机组用户侧循环流量应按机组的供热量及用户侧供回水温差计算确定。75.7.3循环取热系统宜采用大温差小流量系统。循环取热系统的换热温差，宜结合循环取热系统的取热效率、热损失情况、热泵机组一次水侧水温要求等因素综合确定。5.7.4循环取热系统循环阻力，应结合换热装置选型、流通截面、孔内换热系统内外管道材质及粗糙度、热泵机组热源侧水阻等因素计算确定，并作为换热系统水泵选型依据。5.7.5供热系统一次注水及补水应采用软化水，末端水循环系统采用带压闭式系统，并且供热管道及设备非采暖期应满水保养。5.7.6机房供配电系统设计和配置应符合GB50052和GB50054的有关规定。5.7.7集中供暖系统末端侧水泵输配比应满足GB50736要求。5.7.8应有良好的通风设施，地下层机房应设置机械通风，必要时应设置事故通风装置。5.7.9应预留安装洞及运输通道。5.7.10应设电话及事故照明装置，照度不宜小于3001x,测量仪表集中处应设局部照明。5.7.11机房内的地面和设备机座应采用易于清洗的面层；机房内应设置给水与排水设施，并应满足水系统冲洗、排污要求。5.7.12机组与墙之间的净距不宜小于1m,与配电柜的距离不宜小于1.5m。5.7.13机组与机组或其他设备之间的净距不宜小于1.2m,应留有适当的维修距离。5.7.14机组与其上方管道、烟道或电缆桥架的净距不宜小于1m。5.7.15机房主要通道的宽度不宜小于1.5m。5.8绝热与防腐5.8.1循环取热系统绝热防腐应符合GB50264和其它相关国家、行业标准。5.8.2供热管道及设备在敷设保温层前应采取防腐措施。管道及设备表面应先除锈和清洁，后刷防锈漆两道，对于软化水箱、高位膨胀水箱、蓄热水箱(罐)内壁应刷防腐涂料。5.8.3供、回水管道均须保温，保温材料可选用岩棉、离心玻璃棉、橡塑发泡、聚氨酯发泡、硅酸盐制品等，对于冷热共用管道宜选用橡塑发泡等闭孔材料。5.8.4管道保温材料性能和厚度等应符合CJJ/T34的要求。6监测与控制系统6.1一般规定6.1.1热源侧水泵和用户侧水泵应采用变频控制装置。6.1.2应在便于观察的现场位置设置流量、温度、压力等监测仪表。6.1.3流量、温度、压力传感器的测量范围和精度应与二次仪表匹配。6.2监测与运行控制6.2.1循环取热系统应采用智能控制，实现对循环取热系统主要设备的监测与控制，以及对设备仪表的信息采集和处理。6.2.2现场控制器宜在脱离主控或分控计算机控制后仍能维持掉线前的控制状态，并独立完成各种控制及监测工作。6.2.3宜建设监控中心，包括监测系统和控制系统。6.2.4监测系统主要包括监测设备与数据采集仪。监测数据传输至监控中心。6.2.5监控中心宜具备以下基本功能：8a)控制系统可根据运行状态预设，并根据系统实际制热量、温度、水量等需要对循环取热系统进行调节，实现与运营区域相关设备的控制和管理。b)控制系统应具备24h实时监控功能。6.2.6循环取热系统各种机电设备控制柜应给自动控制系统预留硬连接接口，并提供强电二次回路需预留的监视和控制接点。地热热泵机组应在厂家成套控制柜内预留通信接口；各种水泵控制柜强电二次回路预留水泵运行状态、故障状态、手自动状态和远程启停等接点接口。6.2.7各系统分级控制器宜采用冗余设计。7系统调试、质量验收及运行维护7.1一般规定7.1.1循环取热系统交付使用前应进行完整的系统调试、试运行与验收。系统调试、试运行与验收除应符合本文件规定外，还应符合GB50243、GB50411及相关标准的有关规定。7.1.2循环取热系统的调试、验收与运行维护应按GB50243和其它国家标准或行业标准要求填写相关表格，并留档保存。7.2系统调试7.2.1系统运行调试前，应制定重要设备和整体运行调试方案，并由专业工程师审核批准。7.2.2系统调试完成后还应连续进行不少于24h的试运行，运行数据应能达到设计要求和设备技术要7.2.3系统调试应填写调试、试运行记录，编写调试报告及运行操作规程，并提交甲方确认存档。系统换热能力测试及运行测试记录见附录B、附录C。7.3质量验收7.3.1循环取热系统的验收由建设单位组织开展，并按要求向主管部门备案。7.3.2循环取热系统整体验收前，应在典型供暖日进行运行测试，连续测试时间不少于24h,并通过测试对循环取热系统的实际性能做出全面、客观、合理的评价。7.3.3系统的短期测试的时间应不少于3d,并且在短期测试期间，系统能效比的测定工况应尽量接近系统的设计工况，系统