【地方标准(DB)】 地埋管地源热泵系统应用技术规程

ICS 03. 220. 20
山銀东國省國地
方标准
DB37/T1215—2010
代替DB37/T1215—2009
地埋管地源热泵系统应用技术规程2010-02-09 发布
山东省质量技术监督局
2010-03-01实施
规范性引用文件
术语和定义
地埋管地源热泵系统
地埋管换热器
工程勘察
地质勘察
水文地质条件
渗透性
岩土体热物性
岩土的初始温度
恒温层
变温层
增温层
护壁套管
埋管冷、热负荷
全年动态负荷
钻孔回填
DB37/T1215—2010
管沟回填
测试孔·．
岩土热响应试验
4总则．
5地埋管换热系统设计
5.1工程勘察
基本要求
工程勘察
5.1.3热响应测试.
5.2负荷计算与机组容量
5.2.1基本要求.1
设计参数
5.2.3地埋管设计负荷计算
5.2.4确定机组容量
5.3地埋管换热器设计
基本要求
5.3.2地埋管换热器设计
6地埋管换热系统施工
6.1基本要求
6.2管材与传热介质
6.2.1地埋管管材应符合以下规定：6.3地埋管换热器施工
6.3.4管道连接应符合以下规定：7地埋管换热系统的检验、调试与验收7.1基本要求
7.2检验．．．．．
7.3调试与验收
8建筑物内系统
9整体运转、调试与验收
附录A（资料性附录）
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）
附录D（资料性附录）
附录E（资料性附录）
岩土热响应试验方法．
浅层地热能计算方法
垂直地埋管换热器的设计计算此内容来自标准下载网
地埋管压力损失计算
地埋管外径及壁厚
DB37/T1215—2010
DB37/T1215—2010
本标准代替《地埋管地源热泵系统应用技术规程》（DB37/T1215-2009），除编辑性修改外主要技术变化如下：
-增加了“5.1.2...工程勘察”标题。原DB37/T1215-2009中无此条。一修改了“岩土的初始温度”、“测试孔”、“岩土热响应试验”的定义。（见DB37/T1215-2009中的3.8，3.18，3、19条。）
本标准附录A、附录B、附录C、附录D、附录E均为资料性附录，本标准由山东省经济和信息化委员会、山东省质量技术监督局提出。本标准由山东能源标准化技术委员会归口。本标准起草单位：青岛理工大学、德州市能源利用监测中心、山东欧错空调科技有限公司、青岛沃富地源热泵工程有限公司、山东富尔达空调设备有限公司、山东亚特尔集团股份有限公司、山东宏力艾尼维尔环境科技集团。
本标准主要起草人：李绪泉、胡松涛、王海英、施志钢、刘国丹、王刚、霍尚龙、高明清、徐峰、张晓兰、郭金山、高、郑良村、于奎明、张长兴、牛西良、范琼文、生晓燕、宋伟、方宗升、吴剑、王帅彬、张彬彬、潘黛岱、孟丹、刘荣向、张莉、张瑜、邢欣、辛岳芝、周昂、梁斌、刘恺。III
1范围
地理管地源热泵系统应用技术规程DB37/T1215—2010
本标准规定了地理管地源热泵系统应用技术规程的术语和定义、总则、地理管换热系统设计、地理管换热系统施工、地埋管换热系统的检验、调试与验收、建筑物内系统和整体运转、调试与验收。本标准适用于以地下岩土体为冷热源，以水或添加防冻剂的水溶液为地下循环介质，利用电驱动蒸气压缩式热泵技术进行供热、供冷或供生活热水的地埋管地源热泵系统工程的设计、施工及验收。：规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是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。给水用聚乙烯(PE)管材
GB/T13663
GB/T19409水源热泵机组
GB/T19473.2冷热水用聚丁烯（PB）管道系统GB50013
GB50015
GB50019
GB50021
GB50027
GB50236
GB50243
GB50268
GB50274
GB50296
GB50366
室外给水设计规范
建筑给水与排水设计规范
采暖通风与空气调节设计规范
岩土工程勘察规范
供水水文地质勘察规范
现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范通风与空调工程施工质量验收规范给水排水管道工程施工及验收规范制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范供水管井技术规范
地源热泵系统工程技术规范
供水水文地质钻探与凿井操作规程CJJ 101
埋地聚乙烯给水管道工程技术规程DBJ14-036
DBJ14-037
3术语和定义
公共建筑节能设计标准
居住建筑节能设计标准
GB50366确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1
地埋管地源热泵系统
DB37/T1215—2010
采用闭路循环，传热介质通过竖直或水平埋设在岩土体中的换热管与土壤进行热交换的地源热泵系统，也称地耦合地源热泵系统。3.2
地埋管换热器
种理设在地下的闭式循环管路，传热介质经管壁与岩土体进行热交换。根据管路理置方式不同：可以分为水平式和竖直式地理管换热器。3.3
工程勘察
根据工程要求，查明、分析、评价建设场地地质环境特征和岩土体工程条件，并编制勘察文件的活动。
地质勘察
对一定地区内的岩石、地层、构造、矿产、地下水、地貌、地质环境等地质情况进行调查研究工作的总称。
水文地质条件
一个地区地下水的分布、埋藏、运动以及水质和水量等特征的总称。3.6
渗透性
含水层多孔介质能够被水或其它液体透过的性质，3.7
岩土体热物性
岩土体的热物理学性质，包括土壤的导热系数、密度、热扩散系数、热容等。3.8
岩土的初始温度
从自然地表下10m20m至竖直地埋管换热器埋设深度范围内，岩土常年恒定的平均温度。3.9
恒温层
地下温度的变化幅度等于零的地带，它的上面是变温层，下面是增温层。3.10
变温层
DB37/T12152010
地下温度明显受到地表大气温度变化影响的地层，即自恒温层向上至地表的地层。3.11
增温层
地下温度不受地表温度变化影响的底层，即自恒温层向下的地层。3.12
护壁套管
下入钻孔中用以保护孔壁的管件。3.13
成孔后为了隔离含水层而进行的止水工作3.14
理管冷、热负荷
向建筑物供冷/供热时，通过地埋管换热器及系统，单位时间内释放到地下或从地下吸收的热量，3.15
全年动态负荷
用来预测在一年内末端空调系统运行所需的能量，是以实际运行工况和典型年室外逐时气象参数取代设计负荷中的设计工况参数，结合逐时负荷进行累计能量的计算，也称能量负荷。3.16
钻孔回填
在竖直地埋管工程中，热交换器管道在钻孔内就位后，用泥浆泵和注浆管将灌注材料从钻孔底部充填到钻孔孔口的施工程序。
管沟回填
在水平地埋管工程中，热交换器管道在管沟内就位后，用砂石土壤材料填充管沟的施工程序。3.18
测试孔
按照测试要求和拟采用的成孔方案，将用于岩土热响应试验的竖直地埋管换热器称为测试孔。3.19
岩土热响应试验
DB37/T1215—2010
通过测试仪器，对项目所在场区的测试孔进行一定时间的连续加热，获得岩土综合热物性参数及岩土初始平均温度的试验。
4总则
4.1地埋管地源热泵系统的建设应基于对所实施项目的资源条件及初步方案进行可行性评估，确定项自是否适用该技术，
4.2地埋管地源热泵系统的设计应符合DBJ14-036和DBJ14-037标准的要求。4.3对于地理管换热系统，应考虑冬夏季冷热负荷的平衡，保证系统的经济性和合理性4.4地埋管换热系统施工、安装完成后，不应对地下管线、地下工程和自然环境造成破坏；不应对埋管所涉及区域的地基土工程稳定性产生不利影响。5地埋管换热系统设计
5.1工程勘察
5.1.1基本要求
5.1.1.1在进行设计之前，应进行工程勘察；工程勘察应由具有相应勘察资质的专业技术单位对工程现场的地质条件、地震活动带、浅层地热能可利用量、储存量和地下管线情况进行勘察，出具详细的勘察报告。
5.1.1.2勘察涉及区域不应小于埋管范围，勘察深度应大于预计埋管深度。5.1.1.3竖直式地埋管换热系统负荷建筑面积小于5000m时，应至少布置1个钻孔；建筑面积5000m~10000m应布置2个钻孔：大于10000m建筑面积时，应至少布置3个钻孔5.1.1.4应根据勘察部门提供的浅层地热能可利用量、储存量和工程具体情况，进行浅层地热资源的分析和方案的技术经济比较。
5.1.2工程勘察
工程勘察包括下列内容：
a）场地勘察
场地规划面积、高程、形状及坡度：一一场地内既有建筑和规划建筑的占地面积及分布；一一场地内树木、池塘、水井、排水沟及既有的或计划修建的架空输电线、电信电缆等线路、地下管路及地下构筑物的分布及埋深。b）岩土地质勘察：
一一设计大型项目的地埋管换热系统前，应对工程区域进行岩土地质勘察；一一对已具备水文地质资料的地区，可通过调查获取已有的水文地质资料；一对不具备水文地质资料的地区，岩土体地质条件勘察可参照GB50021及GB50027进行。浅层地热能资源的勘察
一一测试岩土层的导热性能、换热效率、导热系数、温度，确定恒温带的深度和温度：一应查明冻土层厚度；
一一提供满足设计施工所需的热物性参数，确定岩土层换热能力，预测浅层地热能换热量；4
DB37/T1215—2010
一一若场地较小，或场地条件简单，且场地或附近已有岩土层热物性资料时，可根据实际情况直接引用现有资料；
一一对于利用地埋管地源热泵系统的工程，当总的负荷应用建筑面积在3000m2～5000m时，宜进行岩土热响应试验；当总的负荷应用建筑面积大于等于5000m时，应进行热响应试验，并计算地埋管地源热泵工程的浅层地热能可利用量，具体方法参见附录A、B。5.1.3热响应测试
5.1.3.1测试首次应不开加热器，只开循环泵测试地层初始温度。5.1.3.2现场测试时，应根据试验目的确定加热功率变化的次数，不应少于2次；在同一加热功率下，流量改变次数不应小于2次，且测试时间不宜少于60h。每次加热测试应做停止加热的地温恢复测试。5.1.3.3现场测试岩土体应在测试理管安装完毕至少48h后进行。5.1.3.4用于测试的仪器设备应定期检测和标定，条件允许时，宜在测试孔周围布置观测孔。5.2负荷计算与机组容量
5.2.1基本要求
5.2.1.1地埋管地源热泵系统的负荷计算应包括建筑物设计负荷和地埋管设计负荷。5.2.1.2建筑物设计负荷应按GB50019和DBJ14-036、DBJ14-037确定，生活热水的设计负荷按照GB50016确定。
5.2.2设计参数
对应用建筑面积在5000m以上，或实施了岩土热响应试验的项目，应利用岩土热响应试验结果进行地埋管换热器的设计，且应符合以下要求：夏季运行工况条件下，地埋管换热器侧进水温度宜低于35℃；一一冬季运行工况条件下，添加防冻剂的地埋管换热器侧进水温度宜高于一2℃；不添加防冻剂的地埋管换热器侧进水温度宜高于4℃。5.2.3地埋管设计负荷计算
5.2.3.1应根据建筑物供热、供冷和供生活热水的设计负荷以及全年动态负荷（能量负荷）计算，最小计算周期不得小于1年，在此计算周期内，对岩土层热阻较高的地区，地源热泵系统总释热量应与其总吸热量相平衡。结合技术经济分析，合理确定地埋管设计负荷。5.2.3.2应根据工程所在地的初始地温、地下恒温层土壤温度（一般取当地年平均气温加2℃）、岩土热响应特性、建筑类型、机组工况以及系统长期运行可能引起的地温变化对地埋管实际换热性能的影响进行技术分析。
5.2.4确定机组容量
5.2.4.1选择地埋管热泵系统的具体形式时，应在设计负荷的基础上，根据地下恒温层土壤的温度约高于当年年平均气温2℃条件，且以保证全年地下热平衡为前提，确定采用单一的地源热泵供冷/热或采用与其它冷热源相结合的复合式地源热泵系统，使热泵机组以最佳工况运行。5.2.4.2采用单一的地理管热泵系统供冷、供热时，热泵机组选型容量可在计算冷、热最大负荷的基础上附加5%
5.2.4.3采用与其它冷热源相结合的热泵系统时，热泵机组容量不应再附加。辅助加热或辅助散热装置的选型应符合GB50019的要求。采用开式冷却塔时，宜增设板式换热器，以防污染埋管侧循环介质。5
DB37/T1215—2010
如系统同时供应生活热水，宜优先采用地埋管热泵系统制备（或预热）生活热水，不足部分由其它热源提供。
5.3地埋管换热器设计
5.3.1基本要求
地埋管换热器的设计应按场地规划、埋管负荷、埋管长度、平面布置、系统水力平衡及承压能力验算的步骤进行。
5.3.2地理管换热器设计
5.3.2.1地埋管换热器设计时应明确埋管区域内各种地下管线的种类、位置、深度及埋管区域进出重型设备的车道位置和荷载，并为未来可能的发展预留空间，5.3.2.2地埋管换热器应避开泄洪主干道和交通主干道以及构成破坏隐患的建筑物或构筑物5.3.2.3地埋管换热器宜靠近热泵机房或以机房为中心。5.3.2.4地埋管换热器的计算宜根据现场实测岩土体及回填料的热物性参数、测试井的吸放热能力进行。垂直地理管换热器的设计可按附录C给出的方法进行计算。5.3.2.5当全年累计释热量和吸热量相差不大（小于20%）的工程，应分别按供冷与供热工况进行地埋管换热器的长度计算，并取其较大者确定地埋管换热器的长度；当两者相差较大（大于20%）时，应进行技术经济比较，通过增加辅助冷热源的措施来解决。还可以通过水源热泵机组间歇运行来调节；也可以采用热回收机组
5.3.2.6设计地埋管换热器时，环路集管不应包括在地埋管换热器总长度内。但对于水平埋管较多的竖直埋管系统，水平埋管应折算成适量的地埋管换热器总长度。5.3.2.7竖直埋管换热器埋管深度宜大于20m，钻孔孔径宜大于0.11m；为满足换热需要，钻孔间距应根据热响应试验通过计算确定，一般岩石地区宜为4～6m；砂土地区宜为5～7m。5.3.2.8水平环路集管距地面不宜小于1.5m，且应在冻土层以下0.6m。环路供、回集管的间距不应小于0.6m。在赋存有地下咸水的地区，竖直地埋管底部与咸水层底板间距不宜小于10m。5.3.2.9地埋管换热器内传热介质应保持紊流状态，单U形管不宜小于0.6m/s，双U形管不宜小于0.4m/s，水平环路集管应敷设不小于0.002的坡度，坡向竖直埋管。5.3.2.10大型项目中，竖直地埋管换热器应进行分组连接，每组换热器数目宜相等，且不超过换热器总数的10%。各组换热器形成的地埋管环路两端应分别与供、回水环路集管连接；应采取管网平衡措施，并应在各环路的总接口处设置检查并。5.3.2.11竖直地埋管环路也可采取分、集水器联接的方式，一定数量（一般6～8个）的地埋管环路供、回水管分别接入相应的分、集水器的方式，各分、集水器之间宜有平衡和调节各地理埋管环路流量的措施。
5.3.2.12地理管换热系统应设自动补水定压装置。5.3.2.13需要防冻的地区，应设防冻保护装置。5.3.2.14地埋管换热系统应根据水文、地质特征确定回填材料，回填材料的导热系数不宜低于钻孔外或沟槽外岩土体的导热系数。在建筑的桩基基础之间理设换热器时，回填材料还应满足地基强度的要求，5.3.2.15地埋管换热系统设计时应根据所选用的传热介质的水力特性进行水力计算，地埋管压力损失可按附录D计算。源侧循环水泵的流量，应按水源热泵机组蒸发器和冷凝器额定流量的较大值确定，水泵扬程为管路、管件、地埋管换热系统、热泵机组蒸发器或冷凝器（选取较大值)的阻力之和。5.3.2.16地理管换热系统宜采用变流量设计，并宜采用大温差小流量，以充分降低系统运行能耗。6
DB37/T1215—2010
5.3.2.17与地埋管换热器连接的水泵、阀门、管道附件等设计与选择应符合国家现行相关规范的要求。冬夏转换的蒸发器或冷凝器阀门组应尽可能集中安装，以便使用与调节。5.3.2.18地埋管换热系统应具有反冲洗功能，冲洗流量宜为工作流量的2倍。5.3.2.19在地埋管换热系统设计中应了解当地地下水渗透和流动情况，并确定是否需将地下水渗流对换热的影响考虑到热交换器的设计中去。地下水的渗流或流动有利于地埋管换热器的传热，能够减少地埋管换热器的设计容量，当地下水渗流速度为10-6m/s时，地埋管热交换的能力比无渗流时约增大30%。6地埋理管换热系统施工
6.1基本要求
6.1.1地埋管换热系统施工前应具备地理管区域的工程勘察报告、完备的设计文件、施工图纸和施工组织方案。
6.1.2地理管换热系统施工前，应了解理管场地内已有的地下管线、地下构筑物等准确位置。严禁损坏其它地下管线和地下构筑物。6.1.3地埋管换热系统安装过程中必须进行水压试验，试验合格后方可进入下一步施工工序6.2管材与传热介质
地埋管管材应符合以下规定：
地埋管宜采用高密度聚乙烯管（PE80或PE100）或聚丁烯（PB），不应采用金属管道、金属塑料复合管或聚氯乙烯（PVC）管及管件：一一地埋管质量应符合相应国家现行标准中的各项规定，管材公称压力不应小于1.0OMPa，埋深大于120m时，必须采用公称压力不低于1.6MPa的管材，工作温度应控制在-20℃～40℃范围内；地埋管应按设计长度要求成捆供应，中间不应有机械接口及金属接头：-地埋管外径和壁厚应根据压力及预期寿命可按附录E选择；一传热介质应以水为首选，在可能发生冻结的情况下，以水为主要成分的循环介质中应添加防冻液。防冻剂水溶液的冰点宜比设计最低使用水温低3℃～5℃；同时应综合考虑其对管道的腐蚀性、安全性、经济性及换热性能的影响。6.3地埋管换热器施工
6.3.1地埋管换热器施工前应进行地面清理、整理交通、平整作业面。6.3.2水平支管沟应在竖直钻孔完成后开挖，并应设遮蔽物防止杂物进入钻孔。6.3.3在施工现场应对地埋管系统所用材料进行保护，并应符合以下规定：一一进入现场的管材、管件必须逐件进行外观检查；一一管材和管件存放、搬运和运输过程中，应小心轻放，排列整齐，采用柔韧性好的皮带、吊带或吊绳进行装卸，不得随意抛摔和沿地拖拽；一一夏季施工应预防管道受热发生热变形，未安装的管子应避光存放。6.3.4管道连接应符合以下规定：一一所有埋地管道应采用热熔或电熔连接。管道连接应符合CJJ101的规定；一一壁厚不大于3.5mm的PE、PB塑料管，应该使用活接头连接或承插连接；壁厚大于3.5mm的塑料管，宜采用对接焊接或活接头连接：一一竖直地埋管换热器井内使用的管道，应整根放入，不得拼接：7
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