地源热泵系统工程勘察规范简介

地源热泵系统工程勘察规范编制简介,徐前建设综合勘察研究设计院,一、编制的背景和必要性二、主要内容,一、编制的背景地源热泵系统的特点，需要专项的勘察规范；作为开采评价浅层地热能的勘察不适合工程的需要；当前的勘察工作针对性不强，市场管理思路不清，相对于其它勘察工作，因为缺少相应规范，审图不易进行；关于岩土体的传热特性，工程使用期间影响温度长期变化的因素及温度变化预测等，还有许多需要研究的问题。而岩土工程师和暖通工程师的沟通不够，我们希望通过勘察规范促进对这些问题的合作研究；需要专门的工程勘察规范指导有关地源热泵系统建设的勘察工作；,二、主要内容1总则2术语及符号3地源热泵系统工程勘察一般要求4勘探、取样及试验5现场试验6地下水7地表水8地源热泵系统的监测9地源热泵系统工程勘察成果报告,1总则目的、适用范围、一般要求。本规范的定位和现有规范的关系：岩土工程勘察规范、地源热泵系统工程技术规范，其它规范,2术语与符号浅层地热能地源热泵系统工程技术规范3.1.1条规定“地源热泵系统方案设计前，应进行工程场地状况调查，并应对浅层地热能资源进行勘察”。在其后续的规定中，没有和“资源”相关的内容或规定，实际上都是和地质环境有关的内容。在地矿部门的有关资料中，都强调了浅层地热能的“典型资源属性”。我们认为就工程层面上来说，地源热泵系统不应被看做“开采”地热资源，而是在利用“工程环境”。所以本规范中将不使用“浅层地热能”或类似的词语。,3地源热泵系统工程勘察的一般要求1基本规定1）地源热泵系统工程勘察宜分阶段进行。拟分为可行性研究阶段和施工图阶段两个阶段。2）地源热泵系统工程勘察应划分不同的勘察等级。勘察等级划分可根据工程重要性、规模和特征及岩土介质复杂程度将地源热泵系统工程勘察划分为甲、乙、丙三个等级。2地源热泵系统工程勘察的技术要求1）可行性研究阶段勘察的技术要求2）施工图阶段勘察的技术要求3）不同类型换热系统在可行性勘察及施工图阶段的勘察技术要求地埋管换热系统勘察技术要求；地下水换热系统勘察技术要求；地表水换热系统勘察技术要求。,3勘察工作量布置1）勘探工作量布置原则勘探点数量及平面布置（与勘察等级相关）勘探点深度及现场试验、测试内容（与地层结构及换热类型有关系）2）勘探取样、现场试验测试方法及要求,4勘探、取样4.1一般规定1明确勘探的目的，钻探、槽探、静力触探、动力触探及地球物理勘探均作为勘察手段的一种。地源热泵工程的勘探，应该有成孔方法的描述（最好多于一种），空壁稳定性的指标，指导以后成孔施工。2实施勘探工作时，应考虑对环境的影响。例如在天然地基底板下，进行地埋管勘察时，应评价成孔工艺对地基土的影响。3.、静力触探、动力触探作为勘探方法时，只能用于确定覆盖层的厚度，并且应有同孔的钻探资料作为类比。钻探、槽探（水平埋管时的）、取样如何布置工作量，什么手段是合适的对于勘察孔深度的规定,4.2钻探1钻探的施工应满足现行国家规范要求，同时要满足地源热泵工程勘察的需要，例如：确定勘探孔的深度及孔径等。2对于各类钻探方法，进行适宜性评估。3制定钻探操作的特殊细则，以满足地源热泵系统的需要。如：在天然地基或复合地基土中的勘察孔或测试孔，在没有套管护壁的情况下，不能使用风动设备成孔。根据地层分布情况和地下赋存状态，确定钻探孔的回填材料及操作细则。对野外记录应该有专门的规定，突出地源热泵勘探的需要。例如：钻孔过程中或完成后，应有孔壁稳定性况的描述；对于无芯钻探，应界定其使用条件，确定出描述细则；对于岩石，除了描述其完整程度外，尚应重点描述其含水情况，为以后进一步确定地下水状态提供依据。,4.3槽探1槽探的主要目的是在不需要了解深部地层的情况，可以比较直观地揭示上部地层。槽探的深度不应低于水平管的埋设深度。2槽探工作量大饿布置。4.4岩土试样的采取1岩土试样应根据扰动不同，进行分级。分级原则上遵循国家现行规范，但在试验内容上有所区别，突出表现在比热、导热系数这两个指标上。2根据不同的试验目的和试样等级，应明确采取试样的工具及方法。3对不同质量等级的试样，在保管和运输是否作出特别细则。4确实岩石试样采取的方法细则，对岩石试样的几何尺寸应有明确的参数。对破碎岩石，尚应有特别的采取方法。,4.5地球物理勘探1地球物理勘探是一种间接的勘探方法，它不能单独应用于地源热泵的勘察，应该是一种极具针对性的勘察手段，主要用于查明地下水的分布情况或间接判明岩体的破碎带。2规范中可能只需要规定该种方法的适用条件及验证方法，不需要另行规定操作细则和判识标准。,5室内试验和现场测试5.1.1土壤鉴别法5.1.1.1室内试验作为岩土热物性传统方法，适用于对岩土热物性的估算。5.1.1.2在所需要测试的地区附近钻井取得样品，应按照试验相关规范妥善保存，防止样品各种物理性状改变。5.1.1.3所获样品应尽快送实验室进行检测，确定井周围土壤和岩土的类别5.1.1.4对确定的类别应根据热物性参数表查取对应的导热系数取值范围。5.1.1.5根据取得样品各类别的土壤和岩土厚度，以及它们对应的导热系数，应加权平均计算出整个试验部分的热物性参数。5.1.1.6同一土壤和岩土的导热系数变化很大，根据热物性参数表计算的结果不能作为设计和施工的依据，宜作为参考。,5.1.2稳态测试法5.1.2.1稳态测试法应是在试验样品上温度分布达到稳定后进行的，测试原理是傅里叶导热定律。5.1.2.2对测试样品应首先取得横截面积和厚度，以恒定的热功率加热，待达到稳定状态后，就可以计算出待测物的导热系数。5.1.2.3测试可采用稳态平板法。5.1.2.4在进行实验室测试时，即使不考虑径向热流损失，也有很大误差。样品的物理性状有所改变。同时获得稳定温差，需要较长时间，测定若干点温度值。因此结果不能作为设计和施工的参数依据，宜作为参考。,5.2现场试验5.2.1岩土热物性测试5.2.1.1应根据建筑物的规模等级、地区经验等，决定是否需要进行岩土热物性测试。5.2.1.2岩土热物性测试的结果应作为设计和施工的技术依据。5.2.1.3岩土热物性测试主要有稳态测试法，实验室取样测试法和现场测试法，其中宜采用现场测试法。5.2.1.4岩土热物性测试时，必须在拟建项目地点进行样品采集或数据采集作业。5.2.1.5岩土热物性测试应委托具有水文地质（水资源）勘察（查）资质的专业队伍承担，编写专项勘察报告，并给出相关参数。,5.2.2岩土热响应测试5.2.2.1在岩土热响应测试前，应根据测试地点的水文地质勘察报告，确定测试孔的数量和测试方案。5.2.2.2地埋管地源热泵系统的应用建筑面积大于或等于10000平方米时，测试孔的数量不应少于2个。对于2个及以上的测试孔测试，其测试结果应取算术平均值。5.2.2.3测试现场应提供稳定的电源，具备可靠的试验条件。目前的仪器设备有多种，测试的流程和标准也不尽相同，拟在地源热泵系统工程技术规范补充的热响应试验规定的基础上，进一步确定标准化的试验规程，以便于过程中数据的采用和对比，以及经验的积累。,5.2.3探针试验5.2.3.1探针试验是利用非稳态法线热源原理的有效测试手段，测试时应将探针插入需要测试的岩土层。5.2.3.2探针试验具有反应速度快，结构简单，制作要求低的特点，宜用于现场小范围岩土热物性的测试。5.2.3.3受到测试探针长度的局限，探针试验测量的岩土热物性数据仅是小范围和深度的数据，不宜作为地源热泵整个换热系统的参考数据。,5.3岩土体初始温度测定岩土体初始温度的测定方法当地下水与地表水联系紧密时，地下水温度随季节变化时，初始温度及岩土热物性参数的测定应如何确定。给出不同季节的温度变化曲线最好，但在一个工程勘察项目中是否能做到。,6地下水6.1一般规定及要求6.1.1根据地源热泵系统工程的要求，应通过现场调查和勘察手段，掌握下列水文地质特征：地下水的类型和赋存状态；主要含水层的分布规律，包括含水层岩性、分布、埋深、厚度、富水性和渗透性等；地下水的水温、水质及分布；区域性气候资料，如年降水量、蒸发量及其变化对地下水位的影响；地下水的补给排泄条件、地表水与地下水的补排关系及其对地下水位的影响；是否存在对地下水和地表水的污染源及其可能的污染程度。6.1.2对缺乏常年地下水位监测资料的地区，在地源热泵系统的初步勘察阶段，宜设置长期观测孔，对有关层位的地下水进行长期观测。,6.2含水层分布及特征、地下水的来源6.2.1通过调查访问、现场钻探等手段，查清工程场地的含水介质、含水层厚度等特征。6.2.2查清工程场地地下水的补给来源，场地附近的江、河、湖泊等分布情况。,6.3水文地质参数的测定及试验方法6.3.1水文地质参数的测定包括地下水位高程、渗透系数的测定。6.3.2地下水位的量测应符合下列规定：1遇地下水时应量测水位；2稳定水位应在初见水位后经一定的稳定时间后量测；3对多层含水层的水位量测，应采取止水措施，将被测含水层与其他含水层隔开。6.3.3初见水位和稳定水位可在钻孔、探井或测压管内直接量测，稳定水位的间隔时间按地层的渗透性确定，对砂土和碎石土不得少于0.5h，对粉土和粘性土不得少于8h，并宜在勘察工作结束后同一量测稳定水位。量测读数至厘米，精度不得低于2cm。6.3.4渗透系数宜采用现场抽水试验测定。,6.4水质分析6.4.1土壤源热泵系统宜采取水样进行水质简分析，水源热泵系统、污水源热泵系统应采取水样进行水质全分析，必要时应采取水样进行专门分析；6.4.2采取的地下水试样必须代表天然条件下的客观水质情况；6.4.3水样采集的数量：进行简分析时，每件试样宜为1000ml；进行全分析时，每件试样宜为3000ml；需进行专门分析时，根据具体分析项目确定；6.4.4水试样应及时试验，清洁水放置时间不宜超过72小时；稍受污染的水不宜超过48小时；受污染的水不宜超过12小时。,6.5地下水径流方向、速度6.5.1地下水径流方向可采用几何法来量测，量测点不应少于呈三角形分布的3个测孔。测点间距按岩土的渗透性、水力梯度和地形坡度确定，宜为50100m。应同时量测各孔内水位，确定地下水的径流流向。6.5.2地下水流速的测定可采用指示剂法或充电法。,6.6抽水试验6.6.1抽水试验应符合以下规定：1抽水试验宜采用三次降深；2水位量测应采用同一方法和仪器，读数对抽水孔为厘米，对观测孔为毫米；3当涌水量与时间关系曲线和动水位与时间的关系曲线，在一定范围内波动，而没有持续上升和下降时，可认为已经稳定；4抽水结束后应量测恢复水位。6.6.2抽水试验的成果整理参照供水水文地质勘察规范（GB500272001）进行。,6.7回灌试验对于地源热泵来说，回灌试验的重要性不亚于抽水试验。鉴于回灌试验缺乏相关的标准规定，我们拟对回灌试验做出明确的规定，为此需要进行一些专题性的研究。该试验应特别强调回灌入抽水层的重要性和试验方法。,7地表水一般规定地表水来源及水位水质水量水温变化水体生态环境,8地源热泵系统的监测（工程项目级别）此处的监测不涉及机房和末端，仅为地质体、地下水、地表水的