上饶三清山机场航站楼地源热泵系统场区地埋管测试

1、 TOC o 1-5 h z 一、项目来源2二、编制依据2三、实施过程 3勘察方法3.测试孔测试5.室内工作1.四、测试设备7五、地层岩性8六、测试数据分析8岩土平均初始温度测试 8.单U稳定热流测试 9.双U稳定热流测试 .12七结论及建议15结论.15建议.15、项目来源上饶三清山机场航站楼规划建筑物的占地面积为147.50X 45.00mm , 总应用建筑面积13275.00r2i,坐落于上饶市信州区南面，与市中区直线距 离约8kmq行政上属上饶市茅家岭乡、尊桥乡管辖，土地未征用之前权属归 后门塘塔水村徐家、夏家和上黄坞等自然村所有。有乡村公路与上饶市信州区城区相连接，交通较为便利。由

2、.上隼市网遹第陕聿儿Jr_ :EDr四南瓯.匾背.上搐集中1葡K海图走名胜区/ y/ F阎田村/ /嚼丹湛科里外山/石渊OrM JV厘K鼐石村r ,、1 ,上黄坦上曜旷4公罩，和公国坐上说电文王自北村拟建场区何第图1.上饶三清山机场航站楼地理位置示意图为进一步优化能源结构，促进多能互补及城市可持续发展，提高 能源利用效率，上饶三清山机场航站楼拟采用地源热泵系统为建筑提 供冷、热源，通过与末端系统相结合为建筑冬季供暖、夏季供冷。地源热泵系统设计的一个重点就是地埋管换热器设计，一旦地埋 管换热器设计不好，很容易造成系统工作效率下降，甚至导致热泵主 机无法正常工作，或者地埋管系统设计过大，浪费初投资

3、，不同的回填料、埋管方式对换热都有影响。为充分了解该项目区域内地层热物 性参数、测试孔的换热能力，以便为地源热泵空调系统设计提供依据， 上饶三清山机场有限公司委托中材地质工程勘查研究院有限公司在 项目区域内进行地埋管换热能力测试工作。二、编制依据(1)地源热泵系统工程技术规范(GB 50366-2009)(2)水文测井工作规范(DZ/T 01811997)(3)岩土工程勘察规范(GB 50021-2001) (2009版)(4)建筑工程地质勘探与取样技术规程(JGJ/T 87-2012)(5)浅层地热能勘查评价技术规范(DZ/T0225-2009)(6)供水水文地质勘察规范(GB 50027-

4、2001)(7)给水用聚乙烯(PE)管材(GB/T 13663-2000)(8)埋地聚乙烯给水管道工程技术规程(CJJ 101-2004(9)岩土工程基本术语标准(GB/T50279-98)(10)土的分类标准(GB145-90)(11)工程岩体分级标准(GB50218-94)(12)原状土取样技术标准(JGJ89-92)三、实施过程3.1勘察方法据勘察任务书以及相关规范要求，在收集临近场地工程地质资料 的基础上，我院编制了 “上饶三清山机场航站楼地源热泵系统场区地 埋管”勘察方案，布置了相应的勘察工作量。本次勘察采用了钻探、 室内岩、土、水测试分析及现场孔内温度测试等手段。具体如下：1、钻探

5、（1）钻孔平面布置及深度控制：根据浅层地热能勘查评价规范（DZ/T0225-2009） 6.2.2表3确定，详见表1。表1探梢及勘查孔工作量埋管方式工程热负荷q/kw探槽、勘查孔数量水平QK 251 （探槽）Q 252 （探槽）竖直QK 2501 （孔）250QK 100012 （孔）1000 q 53 ? 34 4rrrT6 6）6）6）6）6 21!1!1!1!372- 9 41-fi-00TO20234461-631-63163 1004.11 51 Ru -3TO2彳 9 51-fi-00TO2图12.双U测试孔稳定热流测试电热热功率及流量曲线 （9KW）一平均-流速对数(平均)8-A

6、- -31028-A- -31028-A- -31028-A- -31028-A- -310290- 9 8l-A-_3T9-24- 6 8-A- -3T9-51- 4 8-A- -3T9- 84-1 8 -A- -3T9- _/l-A- -3102_/l-A- -3102_/l-A- -31027-A- -3102403530252015105 0图13.双U测试孔稳定热流测试地埋管换热器进出水平均温度及对数拟合曲线(6KW)一平均温度-流量对数(平均温度) 49- 2 5 -R-3TO2 -27- 8 IO-6-07- 4 IO-6 IC-QNo IO-6 IC-QN02 4 -R-3TO

7、261 4 -R-3TO22 4 -R-3TO2-O1- 8 41-31QZ4 41-31QZO 41-31QZ02 3 -R-3TO2-2U- 61 3 -R-3TO2 OO- 2 3 -R-3TO2 o图14.双U测试孔稳定热流测试地埋管换热器进出水平均温度及对数拟合曲 线(9KW)IGSHPA线源模型是目前普遍采用的地埋管换热器计算模型，具 表达式为： TOC o 1-5 h z qi . 4a Tf t inq Rb To(1)4r式中：Tf t 随时间变化的地埋管换热器进出水平均温度，C； ql 单位延米地埋管测试孔换热量，W/m;岩土体导热系数，W/m , K;a 岩土体导温系数，

8、m2/s; r钻孔半径，m;常数，0.5772; 钻孔内热阻，m K / W;,地层初始温度，C。根据上式可推导利用恒热流模拟试验数据计算岩土体导热系数的 公式和方法， TOC o 1-5 h z Tf t k In t mk六将恒热流模拟试验的试验数据做成曲线图，并将其拟合为式2的形式，通过曲线拟合结果可计算系数 k,将k代入式(2)可计算岩土 体导热系数。根据曲线拟合结果，单U系数k=2.2905 (6kw) 2.3.0518 (9kw), 将k带入式(3)计算岩土体导热系数 为1.992.06W/m K;双U 系数 k=2.3814 (6KW) 2.8244(9kw),将 k 带入式(3

9、)计算岩土体 导热系数 为2.052.28W/m K。七结论及建议结论1、项目区第四系最大厚度约 6米，为残坡积地层，岩性为粉质 粘土层，下伏基岩，地层可钻性一般。2、测试数据结论(1)项目区100米以浅地层平均初始温度为20.34C; 150米以浅 地层平均初始温度为20.0721.4 C。(2)单U岩土体导热系数 为1.992.06W/m K;双U岩土体导 热系数为2.052.28W/m K。综上所述，项目地的岩土导热系数较高，实测的地埋管换热器 换热能力很好。建议系统建成启动后，测试孔区域地层温度会发生变化， 对周围地层 的温度场会产生影响，为了系统运行的安全和稳定，建议设置12个地质环境观测孔，记录测试孔区域及周围地层温度场的变化情况。系统运行过程中，管理人员应做好机组运行记录，并随时注意观测地 质环境监测孔内的温度变化情况。附录术语定义浅层地热能：从地表向下到达一定深度（常温层），一般为30米左右，其温度 就不受外界气温的变化而改变。常温层与外界气温间之差存在的能量 就叫做浅层地温能。浅岩土平均初始温度：浅层地温能应用范围内延着深度方向的岩土平均温度称为岩土平 均初始温度。地埋管测试孔：钻凿测试孔、下入PE管并回填后包括测试孔、HDPE管、回填料 及周围换热作用范围内的岩土