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文档简介
江苏省地方标准DB32
JXXXXX—202XDB32/TXXXX—202X
地源热泵系统工程技术规程
TechnicaIspecificationforground-source
Heatpumpsystem
(征求意见稿)
刖5
根据《省住房城乡建设厅关于下达(2022年度江苏省建设系统科
技项目和工程建设标准编制修订项目〉的通知》(苏建科(2022)145
号)要求,规程修编组综合近年来大量的科研创新成果,按照国家发
布技术性文件的要求,结合工程实践,在广泛征求各方意见的基础上,
经多次研讨和修编了本规程。
本规程于202X年XX月XX日经主管部门批准发布,自202X
年XX月XX日起实施,并替代《地源热泵系统工程技术规程》DGJ32/T
89-2009o
本规程共10章,主要技术内容包括:1总则;2术语;3地源热
泵系统工程勘察与评估;4地埋管换热系统;5地表淡水换热系统;
6污水换热系统;7海水换热系统;8建筑物内系统;9检测与验
收;10运行管理;附录A-附录E。
本规程主要修订内容:1.删除原第三章“地源热泵系统”;2.新
增第八章“建筑物内系统”;3.其他章节部分条款作了修改、完善。
本规程由江苏省住房和城乡建设厅负责管理,由南京长江都市建
筑设计股份有限公司(地址:南京市秦淮区卡子门大街19号紫云智
慧广场4号楼;邮政编码:210022)负责具体技术内容的解释。各单
位在执行过程中若有修改意见或建议,请反馈至江苏省工程建设标准
站(地址:南京市草场门大街88号江苏建设大夏8楼;邮政编码:
210036)o
木标准/规程主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:
主编单位:南京长江都市建筑设计股份有限公司
南京工业大学
参编单位:东南大学……
主要起草人:张建忠龚延风李舒宏朱加庆……
主要审查人:……
目次
1总则..................................................1
2术语..................................................2
3地源热泵系统工程勘察与评估............................6
3.1一般规定...........................................6
3.2地埋管换热系统勘察与评估...........................7
3.3地表淡水换热系统勘察与评估........................8
3.4污水换热系统勘察与评估............................10
3.5海水换热系统勘察与评估...........................11
4地埋管换热系统........................................13
4.1一般规定.........................................13
4.2地埋管换热系统设计...............................13
4.3系统设备与材料...................................17
4.4地埋管换热系统施工...............................18
5地表淡水换热系统......................................20
5.1一般规定........................................20
5.2地表淡水换热系统类型...........................20
5.3地表淡水换热系统设计............................20
5.4地表淡水换热系统设备与材料......................23
5.5地表淡水换热系统施工............................23
6污水换热系统..........................................25
6.1一般规定........................................25
6.2污水换热系统....................................25
6.3污水换热系统设计.................................25
6.4污水换热系统设备与材料..........................27
6.5污水换热系统施工.................................27
7海水换热系统..........................................29
7.1一般规定.........................................29
7.2海水换热系统设计.................................29
7.3海水换热系统设备与材料...........................31
7.4海水换热系统施工.................................31
8建筑物内系统..........................................33
8.1一般规定.........................................33
8.2地热能交换系统与辅助冷热源......................33
8.3水源热泵机组.....................................34
8.4循环水泵.........................................36
8.5空调系统.........................................36
8.6系统监测与控制...................................37
9检测与验收............................................40
9.1一般规定........................................40
9.2系统工程质量检测.................................40
9.3竣工验收.........................................44
10运行管理.............................................46
10.1一般规定.......................................46
10.2土壤源热泵的监测与运行控制....................47
10.3土壤热平衡控制.................................48
10.4土壤源热泵系统节能管理.........................48
10.5地表淡水源、海水源热泵的监测与运行管理........49
10.6污水源热泵的监测与运行管理.....................50
附录A岩土热响应试验方法...............................51
附录B竖直地埋管换热器的设计计算......................55
附录C常用塑料管材及其规格.............................58
附录D常见土壤、岩石及回填料的热物性对照表............60
附录E地源热泵系统工程检验项目表......................61
本标准用词说明...........................................62
引用标准名录.............................................63
条文说明..............................................64
1总则
1.0.1为规范我省地源热泵系统可行性分析、工程设计、施工、验
收及运行管理等技术工作,并使地源热泵系统做到技术先进、经济合
理、性能安全可靠及节能环保,制定本规程。
1.0.2本规程适用于以岩土体、地表淡水、海水及城市污水为低位
热源,采用热泵技术进行供暖、空调、提供生活热水的可行性研究、
工程设计、施工与验收及运行管理。
1.0.3地源热泵系统工程除应符合本规程的规定外,尚应符合国家
和江苏省现行标准的规定。
1
2术语
2.0.1地源热泵系统ground-sourceheatpumpsystem
以岩土体、地下水、地表水(含地表淡水、海水及城市污水)为
低位热源,由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的
供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同,地源热泵系统分为
地埋管热泵系统、地下水热泵系统、地表水热泵系统。
2.0.2复合地源热泵系统hybridground-sourceheatpumpsystem
利用土壤源、地下水源、地表淡水源、海水源、污水源、空气源、
太阳能中两种以上低位热源的地源热泵系统。
2.0.3水源热泵机组water-sourceheatpumpunit
以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质的热泵机组。
按加热或冷却介质不同,水源热泵机组可以分为冷热风型(如水
环热泵、水源型多联空调等)、冷热水型与生活热水型。
按制冷制热工况切换方式不同,水源热泵机组可以分为冷剂侧工
况切换型与水侧工况切换型。
2.0.4地热能交换系统geothermalexchangesystem
地热能交换系统是低位热能采集系统,从岩土体、地下水、地表
淡水、海水、城市污水中取热或释热,为地源热泵系统提供低品位冷
热量的热交换系统。可分为地埋管换热系统、地下水换热系统、地表
水换热系统。地表水换热系统又分地表淡水换热系统、海水换热系统
与污水换热系统。地表淡水包括江水、河水、湖水与工业冷却水等。
污水包括生活污水与工业废水等。
2.0.5浅层地热能资源shallowgeothermalresources
蕴藏在浅层岩土体、地下水或地表水中的热能资源。
2.0.6传热介质heat-transfermedium
地源热泵系统中,通过换热管与岩土体、地表水、地下水进行热
交换的一种液体。一般为水或添加防冻剂的水溶液。
2
2.0.7地埋管换热系统groundheatexchangesystem
传热介质通过竖直或水平地埋管换热器与岩土体进行热交换的
地热能交换系统,又称岩土热交换系统。
2.0.8地埋管换热器groundheatexchanger
供传热介质与岩土体换热使用、由埋于地下的密闭循环管组构成
的换热器。根据管路埋置方式不同,分为水平地埋管换热器和竖直地
埋管换热器。
2.0.9水平地埋管换热器horizontalgroundheatexchanger
换热管路埋置在水平管沟内的地埋管换热器。
2.0.10竖直地埋管换热器verticalgroundheatexchanger
换热管路埋置在竖直钻孔内的地埋管换热器。
2.0.11地表水换热系统surfacewaterheatexchangesystem
与地表水进行热交换的地热能交换系统,分为开式地表水换热系
统和闭式地表水换热系统。
2.0.12开式地表水换热系统open-loopsurfacewaterheatexchange
system
地表水在循环泵的驱动下,经处理直接流经水源热泵机组(直接
式)或通过中间换热器(间接式)进行热交换的系统。
2.0.13闭式地表水换热系统closed-loopsurfacewaterheat
exchangesystem
将封闭的换热盘管按照特定的排列方法放入具有一定深度的地
表水体中,传热介质通过换热管管壁与地表水进行热交换的系统。
2.0.14环路集管circuitheader
连接各并联环路的集合管,通常用来保证各并联环路流量相等。
2.0.15含水层aquifer
导水的饱和岩土层。
2.0.16岩土体rock-soilbody
3
岩石和松散沉积物的集合体,如砂岩、砂砾石、土壤等。
2.0.17污水换热系统sewageheatexchangesystem
与城市污水进行热交换的热能交换系统,根据热泵机组是否与污
水接触可分为直接式污水换热系统和间接式污水换热系统。
2.0.18直接式污水换热系统directsewageheatexchangesystem
污水经过水处理直接进入热泵机组换热器进行换热的热交换系
统。
2.0.19间接式污水换热系统indirectsewageheatexchangesystem
污水经过水处理进入中间换热器与水源热泵机组实现间接换热
的换热系统。
2.0.20海水换热系统seawaterheatexchangesystem
与海水进行热交换的热能交换系统。分为直接式海水换热系统与
间接式海水换热系统
2.0.21直接式海水换热系统directseawaterheatexchangesystem
海水经过水处理直接进入热泵机组换热器进行换热的热交换系
统。
2.0.22间接式海水换热系统indirectseawaterheatexchange
system
海水经过水处理进入中间换热器与水源热泵机组实现间接换热
的换热系统。
2.0.23复合式换热系统combinedheatexchangesystem
利用土壤、地下水、地表淡水、海水、污水、空气、太阳能等两
种以上低位热源进行热交换的热能交换系统。包括地埋管与冷却塔复
合的换热系统、地埋管与地表水复合的换热系统、地埋管与地表水、
冷却塔复合的换热系统、地埋管与太阳能集热装置复合的换热系统及
污水与地表水、冷却塔复合的换热系统等。
2.0.24岩土热响应试验rock-soilthermalresponsetest
4
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
热或冷却,获得岩土综合热物性参数及岩土初始平均温度的试验。
2.0.25岩土热物性参数parameteroftherock-soilthermalproperties
在地埋管换热器深度范围内的岩土综合导热系数、综合比热容。
2.0.26岩土初始平均温度initialaveragetemperatureoftherock-soil
竖直地埋管换热器埋设深度范围内,岩土常年怛定的平均温度。
2.0.27测试孔verticaltestingexchanger
按照测试要求和拟采用的成孔方案,用于岩土热响应试验的竖直
地埋管换热孔。
5
3地源热泵系统工程勘察与评估
3.1一般规定
3.1.1地源热泵系统方案设计之前,应进行工程场地状况调查,并
对浅层地热能进行勘察和应用条件评估。地源热泵系统勘察工作应符
合现行国家标准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB
55015-2021第5.3节的要求。
3.1.2对已具备水文地质资料或附近有水井的地区,应通过调查获
取水文地质资料。
3.1.3工程勘察应由具有勘察资质的专业队伍承担。工程勘察完成
后,应编写工程勘察报告,并对资源可利用情况提出建议。
3.1.4工程场地状况调查应包括下列内容:
1场地规划面积、形状及坡度;
2场地内已有建筑物和规划建筑物的占地面积及其分布;
3场地内已有的、计划修建的地下管线和地下构筑物的分布及
其埋深;
4场地内已有水井的位置;
5水源的水温、水质、水量;水源地与建筑之间的距离以及其
间地面建筑分布、构筑物分布、地形状况。
3.1.5浅层地热能应用条件评估的主要内容包括:
1当地气候特征与能源供应条件、能源价格及当地政策;
2拟采用的浅层地热能类型、品质及其可利用热量与利用方案;
3浅层地热能开发利用的环境、卫生与安全评估;
4建筑可利用浅层地热能对需求的保证率及补充能源类型;
5浅层地热能开发利用难度、工期、成本;
6浅层地热能开发利用寿命周期维护成本,寿命周期节能量与
节省的运行费用及增量投资回收周期;
7在以上多因素分析基础上,给出项目浅层地热能的适用性与
6
可行性结论及浅层地热能开发利用方案。
3.1.6勘察报告应包括下列内容:
1项目概况;
2勘察工作概况;
3拟建工程场区场地条件;
4拟建工程场区水文地质条件;
5地源侧换热系统换热能力分析及综合评价;
6结论与建议。
3.2地埋管换热系统勘察与评估
3.2.1地埋管地源热泵系统方案设计前,应对工程场区内岩土体地
质条件进行勘察。
3.2.2地埋管换热系统勘察应包括下列内容:
1岩土层的结构与分布;
2岩土体热物性参数;
3岩土体温度分布及岩土体平均温度;
4地下水静水位、水温;
5冻土层厚度。
3.2.3当地埋管地源热泵系统应用建筑面积在3000m2-5000m2范
围时,宜进行岩土热响应试验;应用建筑面积大于等于5000n?时,
应进行热响应试验。应用建筑面积大于10000n?时至少应进行两个测
试孔的热响应试验。
3.2.4岩土热响应试验应符合本规程附录A的规定。
3.2.5地埋管系统换热能力应按下式进行计算:
Q=qnh/lOOO(3.2.5)
式中:0—地埋管换热器最大瞬时换热量,kW;
9—通过热响应试验计算得到的单位延米换热井换热量
7
(取热量或释热量),W/m;
〃一换热井数量,可以用可用地面积除以20〜30估算;
力一换热井有效深度,m
3.2.6浅层地埋管地源热泵系统勘察工作应按下列规定进行:
1竖直地埋管地源热泵系统工程场地勘察应采用钻探进行,测
试孔的深度宜超过设计钻孔深度2m以上,测试孔施工应按现行国家
标准《岩土工程勘察规范》GB50021的规定执行;
2当工程场地内地层岩性差异较小时,槽探和测试孔数量应根
据浅层地埋管系统应用的建筑面积确定,且应符合表3.2.6的规定。
当工程场地地层岩性差异较大时,宜根据场地内地质条件增加测试孔
数量;
3应根据工程场地内地质条件差异和换热孔分布情况布设测试
孔,且宜在待埋管区域分散布设;
4竖直地埋管地源热泵系统测试孔宜进行岩芯编录或测井划分
地层结构,岩土层单层厚度大于1m的,每层宜取代表性的原状样品
(砂、砾石层除外),细砂粒径以上可取扰动样;
5测试孔的地埋管换热器设置方式和回填方式应与拟建设的工
程换热孔一致。
表3.2.6槽探和测试孔数量
埋管方式系统应用建筑面积A(m2)槽探、测试孔数量(个)
5OOO^A<1OOOO21(孔)
竖直1OOOOWAV5O(X)()22(孔)
5OOOOWA24(孔)
3.3地表淡水换热系统勘察与评估
3.3.1地表水地源热泵系统方案设计前,应对工程场区地表水源的
水文状况进行勘察与评估。
8
3.3.2地表淡水勘察应包括下列内容:
1地表水水源性质、水面用途、面积、深度分布、水体体积,
水体与建筑物的距离;
2冬夏两季不同深度的地表水水温、水位动态变化;
3地表水体水流速和流量动态变化;
4地表水含砂量、PH值、CaO>矿化度、CL-、S02-、Fe2+、
112s等水质及其动态变化;
5地表水利用现状与规划,特别是上游热利用现状、规划与影
响;
6航运情况、附近取排水构筑物情况;
7枯水期、丰水期及其水位;
8地表水取水和回水的适宜地点及路线或地表水换热器布置适
宜区域及干管路线。
3.3.3换热能力评估
1根据《地表水质量标准》GB3838允许的水体温升标准和冬
夏季水体总量,分别评估冬夏季水体最大换热能力;
1)对流动水体:
最大瞬时换热能力估算如下:
Q=pVCP\t(3.3.3-1)
式中Q—流动水体最大瞬时换热量,kW
0—水体密度,依/M
丫一水体流量,-s
金一水的定压比热,4.18kJ/(kg•℃)
△,一区域水体总体允许温升(降),℃
2)对静止水体
最大瞬时换热能力估算如下:,
0_pVCpM/
“一/T(3.3.3-2)
9
式中Q一静止水体最大瞬时换热量,kW
夕一水体密度,依/加
V—设计利用范围内的水体总体积,疝
G一水的定压比热,4.18kJ/(kg•℃)
丁一每周运行时间,S
△,一总体允许温(降)升,C,取1C,
2根据冬季水体温度和热泵机组的允许最低进水温度,计算冬
季热泵机组工作的保证时间与供热量;
对闭式地表水换热系统,热泵机组允许最低进水温度与水体温度
差可设定为2.5C;
对采用中间换热器的开式系统,热泵机组允许最低进水温度与水
体温度差可设定为1.5℃;
对直接取水进热泵机组的开式系统,热泵机组允许最低进水温度
与水体温度差可设定为0.5℃;
循环系统加防冻液时,热泵机组允许最低进水温度宜高于溶液的
冰点温度2.0℃。
3.3.4蓄水电站等地表水体应以蓄水后的水温、水质和水文勘探部
门所提供的水位变化数据作为方案设计基础数据。
3.4污水换热系统勘察与评估
3.4.1污水源地源热泵系统方案设计前,应对污水源利用条件、利
用方式进行勘察。
3.4.2利用的污水未达到《城市污水再生利用工业用水水质》GB/T
19923或《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920等标准
时,应对污水利用方案进行环保、卫生与防疫等内容的评估。
3.4.3污水换热系统的勘察应包括以下内容:
1污水性质与具体水质条件,应包括pH值、污染物成份、污染
10
物尺寸与含量等;
2污水冬夏季流量及其分布,瞬时最小流量,污水处理厂维修
规律与影响;
3污水的冬夏季温度分布;
4污水处理厂或利用污水源位置与建筑物的距离、取回水点标
高、污水取水与I口I水的适宜路线与方式等。
3.4.4应根据可利用污水换热量进行评估,污水换热量可采用下式
估算:
Q=pCPV\t(3.4.4)
式中。一可利用的污水换热量,kw
。一污水水体密度,依/加
Cp一污水的定压比热,可取4.18kJ/(kg•℃)
V—可利用的污水流量,〃
△,一可利用的污水温升(降),℃
3.5海水换热系统勘察与评估
3.5.1海水源热泵系统方案设计前,应对工程场区的海水源状况进
行勘察与评估。
3.5.2海水源换热系统勘察应包括以下内容:
1海水水温分布及其动态变化;
2海水水质(包括:1用、SO/、Cl\含砂量、微生物类型与
含量)及其动态变化;
3海水水位、海床高度及其动态变化;包括冬夏季节变化与潮
汐水位变化规律;
4已有的海工设施,如防波堤、码头、水产养殖场等;
5沿岸地质状况;
6取、排水口或换热器布置的适宜地点及敷设路线。
11
3.5.3通过海水岸井抽取海水的换热系统,应开凿勘测井,开凿时
应取样分析,掌握相关数据,包括:岩石组成、地下水深度、水平面
高度、物理特性以及不同深度处水温。
3.5.4海水助测井应满足以下要求:
1勘测井能连续产生清洁、没有沉淀物的水;
2勘测井都应进行不少于24h的抽水测试,确定勘测井的再生
能力;
3在抽水测试的过程中测量海水的温度,并且收集水样进行化
学和微生物的分析。
3.5.5应用条件评估应符合下列要求:
1对海流流速超过0.3m/s的海区,瞬时最大换热能力评估同
式3.3.3-1,此时,的为海水定压比热。其中允许温升由环评报告确
定;
2对海流流速低于0.3m/s的海区,瞬时最大换热能力同式
3.3.3-2,此时,酊为海水定压比热。其中海水体积为参与换热区域
的海水体积,温升为环评报告允许总体温升;
3根据冬季海水温度和机组的允许最低进水温度,计算冬季热
泵机组工作的不保证时间。
12
4地埋管换热系统
4.1一般规定
4.1.1地埋管换热系统设计前,应根据工程勘察与地热资源条件分
析结果,评估地埋管换热系统的可行性与经济性,确定系统方案和换
热系统形式。
4.1.2地埋管换热系统施工时,应调研现场情况,严禁损坏既有地
下管线及构筑物。
4.1.3地埋管换热器施工过程中,应细化检测与保护措施。地埋管
换热器安装完成后,应在埋管区域做出标志或标明管线的定位带,并
应采用2个现场的永久目标进行定位,同时应建立地埋管换热器定位
坐标、实际深度的数据档案。
4.1.4当利用桩基埋管或在建筑物的底板基础下埋管时,应结合基
础沉降、土建截桩、安全及施工工艺等因素与有关专业协调衔接,当
管路穿越建筑侧壁或底板时,应采取严格的防水措施。
4.2地埋管换热系统设计
4.2.1地埋管换热系统设计前应明确待埋管区域内各种地下管线的
种类、位置及深度。设计应考虑其他地下管线的布置,预留未来地下
管线所需的埋管空间及埋管区域进出重型设备的车道位置。
4.2.2按冬季设计热负荷确定的地埋管换热系统取热量可按下式计
算:
Qo=Qh-N\—N?(4.2.2)
式中Q。一地埋管换热系统取热量(kW);
Q一建筑设计热负荷,或由地埋管地源热泵系统承担的热
负荷(kW);
M—水源热泵机组消耗功率(kW);
13
M一地埋管系统循环水泵轴功率(即)。
4.2.3按夏季设计冷负荷确定的地埋管换热系统释热量可按下式计
算:
Q-Q+M+M(4.2.3)
式中Q—地埋管换热系统释热量(kW);
Q,一建筑设计冷负荷,或由地埋管热泵系统承担的冷负荷
(kW);
M—水源热泵机组消耗功率(kW);
M一地埋管系统循环水泵轴功率(kW)。
4.2.4应计算建筑物全年动态负荷,并对土壤做热平衡分析,计算
应符合现行国家标准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB
55015的要求,地埋管换热系统总释热量与总取热量应基本平衡c
4.2.5地埋管换热系统全年取热量和释热量相差不大于10%的系统,
地埋管换热器的长度宜同时满足设计取热量与释热量要求;当大于
10%时,应增设辅助热源或冷却塔等满足建筑空调与供热需求。
4.2.6地埋管换热系统宜按建筑冬季热负荷设计确定,并采用复合
式换热系统满足建筑夏季冷负荷要求。
4.2.7地埋管换热系统方案应根据设计换热量大小、场地条件、造
价等因素,通过经济技术比较确定。
4.2.8地埋管换热器宜根据现场岩土热物性试验结果,采用专用软
件设计。竖直地埋管换热器的设计也可按本规程附录B的方法进行计
算。
4.2.9按冬季工况确定的地埋管换热器(或换热井)数量,可用实
测方法得到的设计工况换热器延米取热量按照下式计算:
N=KXX)(1+£)Q。(%。/)(4.2.9)
式中N—地埋管换热器(或换热井)数量(个);
Q一地埋管换热系统设计取热量(kW);
14
a一换热器管群附加修正系数,取值范围从0.8飞.95。井
间距较小、换热器管群规模较大取较小值,反之取较
大值;
4。一每延米换热器(井)的取然量(实测法数值)(W/m);
/一换热器(井)的有效深度(m);
夕一安全裕量系数,取5随10%。
4.2.10按夏季工况确定的地埋管换热器(或换热井)数量,可用下
式计算:
N=1000(1+尸)。&(%/)(4.2.10)
式中N—地坦管换热器(或换热井)数量(个);
Q一地埋管换热系统设计释热量(kW);
a一换热器管群附加修正系数,取值范围从0.8~0.95。井间
距较小、换热器管群规模较大取较小值,反之取较大值;
十一每延米换热器(井)的释热量(实测法数值)(W/m);
/一换热器(井)的有效深度(m);
夕一安全裕量系数,取5%〜10%。
4.2.11换热系统用地面积可按下式计算:
F=ABN(4.2.11)
式中产一换热系统用地面积(m2);
A一换然器(井)之间一个方向的距离(m);
B一换然器(井)之间另一个垂直方向的距离(m);
N一地埋管换热器(或换热井)数量(个)。
4.2.12设计计算地埋管换热器时\环路集管不应包括在地埋管换热
器长度内。
4.2.13水平地埋管换热器可不设坡度,最上层埋管顶部应距冻土层
不小于0.4m,且距地面不宜小于0.8m。单层管埋深宜为1.2m~2.0m,
管沟间距1.2m〜1.5m。双层管埋深宜为1.6m〜2.4m,管沟间距
15
1.8m~2.lmo
4.2.14竖直地埋管换热器埋管深度宜大于20m,小于120m。钻孔孔
径不宜小于110mm,间距应满足换热需要,宜为4.5m〜8m。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。
4.2.15地埋管换热器管内流体应保持紊流流态,单U形管内流速不
宜小于0.6m/s,双U形管不宜小于0.4m/s,水平环路集管敷设坡度
不应小于0.2%,以满足地埋管换热器排气与强化换热要求。
4.2.16竖直地埋管环路两端应分别与供、回水环路集管(或中间分
集水器)相连接,且应符合下列规定:
1环路集管宜同程布置。当集水器处回水环路集管设置平衡调
节阀且满足各支路水力平衡时,水平集管可异程布置;
2每对供、回水环路集管(或分集水器)连接的地埋管环路数
宜相等;
3供、回水环路集管的间距不应小于0.6ni,当间距小于0.6m
时,集管应采取保温措施;
4每组供、回水集管连接的竖直地埋管井数量宜为2〜4个,不
宜超过8个或管井总数量的1%;
5大规模的地埋管系统宜分区、分级设置分、集水器,各区所
有回路连接的地埋管换热器数量、埋管深度宜保持一致。
4.2.17连接中间分、集水器的地埋管环路接管或水平环路集管,应
在近分、集水器处设关断阀。
4.2.18应考虑中间分、集水器的维护条件,且宜设于窗井内。
4.2.19设于窗井内的管道、阀门、分集水器应有可靠的保温措施,
窗井内应设集水井及排水装置。
4.2.20地埋管换热系统宜结合热泵机组与循环水泵的数量对应分
设若干系统,各系统间应有可靠的水力平衡措施。
4.2.21地埋管换热系统应根据地质特征确定回填料配方,回填料的
16
导热系数不宜低于钻孔外或沟槽外岩土体的导热系数。
4.2.22应根据实际选用的循环介质与管材的水力特性进行地埋管
换热系统水力计算。
4.2.23地埋管换热系统宜采用变水量运行方式,并采取相应措施,
保证变水量运行条件下的换热效率。
4.2.24当地埋管换热系统向室内直接供冷、供热,设计时应考虑地
埋管换热器的承压能力,若建筑物内供冷、供热水系统压力超过地埋
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。
4.2.25地埋管换热系统宜设置反冲洗系统,冲洗流量宜为工作流量
的2倍。
4.2.26地埋管换热系统应有排气、定压、膨胀、自动补水装置,补
水宜作专项计量。进入地埋管换热系统的介质应经可靠的过滤处理。
4.2.27地埋管换热器的环路平均比摩阻宜控制在100Pa/m〜300
Pa/m,最大不应超过500Pa/mo
4.3系统设备与材料
4.3.1地埋管及管件应符合设计要求,且应具有质量检验报告和生
产厂的合格证。
4.3.2地埋管管材及管件应符合以下规定:
1地埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻
力小的塑料管材及管件。管件与管材应为相同材料,质量应符合国家
现行标准中的各项规定;
2管材的公称压力及使用温度应满足设计要求。管材的公称压
力不应小于1.OMPao地埋管外径及壁厚可按本规程附录C的规定选
用。
4.3.3地埋管内介质应以水为首选,也可选用符合下列要求的其它
17
介质:
1安全,腐蚀性弱,与地埋管管材无化学反应,泄露不会污染
环境;
2较低的冰点;
3良好的传热特性,较低的摩擦阻力;
4易于购买、运输和储臧。
4.3.4在有可能冻结的地区,传热介质应添加防冻剂。防冻措施应
符合现行国家标准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB55015
的要求,防冻剂的类型、浓度及有效期应在充注阀处注明。
4.3.5添加防冻剂后的传热介质的冰点宜比设计最低运行水温低
3c〜5℃。选择防冻剂时;应同时兼顾防冻剂对管道、管件的腐蚀性,
防冻剂的安全性、经济性及其对换热的影响。
4.3.6金属水平集管宜采用成品保温地埋管。换热系统采用的金属
管道内壁应有防锈蚀特性。
4.4地埋管换热系统施工
4.4.1地埋管换热系统施工前,应具备埋管区域的工程勘察资料、
设计文件和施工图纸,并完成施工组织设计。
4.4.2地埋管换热系统施工前,应了解埋管场地内已有地下管线、
其他地下构筑物的功能及其准确位置,并应进行地面清理,铲除地面
杂草、杂物和浮土,平整地面。
4.4.3施工过程中,应严格检查并做好管材保护工作。
4.4.4管道连接应符合现行国家标准《建筑节能与可再生能源利用
通用规范》GB55015的要求,且竖直地埋管换热器使用的管道,应
组对整根放入,不得拼接。
4.4.5水平地埋管换热器铺设前,沟槽底部应先铺设相当于管径厚
度的细沙。水平地埋管换热器安装时,应防止石块等重物撞击管身。
18
管道不应有折断、扭结等问题,转弯处应光滑,且应采取固定措施。
4.4.6水平地埋管换热器回填料应细小、松散、均匀,且不应含石
块及土块。回填压实过程应均匀,回填料应与管道接触紧密,且不得
损伤管道。
4.4.7已完工孔壁固化后应立即安装竖直地埋管换热器U型管。当
孔壁不牢固或者存在地卜孔洞、洞穴时、应设护壁套管。卜管过程中,
U型管内宜充满水,并宜采取措施,使U型管两支管处于分开状态。
4.4.8U型管安装完毕后,应立即灌浆回填封孔。当埋管深度超过
40nl时,灌浆回填宜在周边钻孔完工后进行。
4.4.9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。当地埋管换热器设在密实或坚硬的岩土体中时丁宜采用水
泥基料灌浆回填。回填材料应与周围岩土相适应,宜具有良好的导热
性能和密封低渗透性能。常见土壤、岩石及回填料的热物性可参考本
规程附录D。
4.4.10地埋管换热器安装前、地埋管换热器与环路集管装配完成后
及地埋管换系统全部安装完成后,都应对管道进行冲洗。
4.4.11利用桩基础安装地埋管换热器时,换热器应放置钢筋笼内
侧,顺主筋扎紧扎烦;在管内注满水,充压(不小于0.69MPa)后灌注
混凝土。
4.4.12当室外环境温度低于0℃时,不宜进行地埋管换热器的施工。
19
5地表淡水换热系统
5.1一般规定
5.1.1地表水换热系统设计前,应根据工程勘察与应用条件评估结
果进一步分析评估地表水换热系统的可行性、经济性。可行性分析内
容应包括其对航运、渔业和防汛防洪、水环境可能造成的影响。
5.1.2应根据工程勘察资料,结合地表水体条件、水质与水环境保
护与评估要求、系统节能效果、投入与维护的经济性,经技术经济比
较,确定地表水换热系统实施方案。
5.1.3地表淡水换热系统设计换热量宜同时满足夏季最大释热量与
冬季最大取热量要求C
5.1.4冬季地表水体温度较低时,应分析其对冬季换热量的影响,
并设置相应的补热措施。
5.2地表淡水换热系统类型
5.2.1水体水质较好,水体环境评估允许,宜采用开式地表淡水换
热系统。
5.2.2闭式地表水换热系统不宜用于水深小于3m的地表淡水水体。
5.2.3水体深度大于4m,不妨碍水面与水下活动时,宜采用闭式地
表淡水换热系统。
5.3地表淡水换热系统设计
5.3.1地表淡水换热系统设计取热量与设计释热量可按本规程第
4.2.2条、第4.2.3条的规定执行。
5.3.2应根据水体允许温升与温降及冬季最低水温验算地表淡水换
热系统实际最大释热量与取热量。实际最大释热量不能满足要求时,
可以利用冷却塔冷却系统作为辅助冷源。实际最大取热量不能满足要
20
求时,可利用地埋管换热系统或锅炉、热网等组成复合式热源。
5.3.3开式地表水换热系统取排水口位置宜按照深取浅排、近取远
排的原则设置。取水口应选择水质较好的位置,且位于回水口的上游,
远离回水口,避免取水与回水短路。取水匚(或取水口附近一定范围)
应设置污物初步过滤装置及防生物附着装置。取水口距水体底部不宜
小于1.5m,水流速度不宜大于0.2m/s〜0.5m/s。有条件时,需要全
天运行的系统宜设2个取水口。
5.3.4开式地表水换热系统应根据水质条件有相应的沉淀、过滤等
除泥、除砂、除藻等水处理措施。
5.3.5水质较差时,开式地表水换热系统宜采用间接式系统。水处
理后,悬浮物颗粒粒径小于1.5mm时;宜选用板式换热器;悬浮物颗
粒粒经大于1.5mm时,宜选用壳管式换热器。
5.3.6开式地表水换热系统中间换热器选用板式换热器时,设计接
近温度(进换热器的地表水温度与出换热器的热泵侧循环水温度之
差)不应大于1.5C;选用壳管式换热器时,设计接近温度不应大于
3℃o中间换热器阻力宜为0.05MPa〜0.07MPa,不应大于0.IMPa。
5.3.7开式地表水换热系统中间换热器或热泵机组地表水侧应设反
冲洗装置。
5.3.8开式地表水换热系统循环水泵的安装高度应满足水泵允许吸
水高度要求,水力计算时应结合水质条件对比摩阻进行修正,同时应
考虑取回水口落差。
5.3.9闭式地表水换热器单元形式的应根据设计换热量、河(湖)
床的形状、河(湖)的深度、可利用的地表水面积等比较确定。水体
面积较大时,可选用U型等舒展性好的换热器单元形式。
5.3.10闭式地表水换热系统换热器单元的换热特性与规格应通过
计算或试验确定。
5.3.11闭式地表水换热器选择计算时,夏季工况换热器的接近温度
21
(换热器出水温度与水体温差值)宜取2℃〜10℃,冬季工况换热器
接近温度宜为1.5C-6C,设计工况换热器出水温度夏季不应高于
32℃,冬季不宜低于7℃。夏季地表水换热器设计进出水温差不应小
于5℃o
5.3.12当地表水换热系统有低于0℃运行的可能性时,应符合本规
程4.3.4条的规定。
5.3.13闭式地表水换热器内介质(水、20%乙烯乙二醇溶液等)流
速宜控制在0.5m/s〜1.0m/So
5.3.14闭式地表水换热器底部与水体底部的距离不应小于0.2m,
与水面的距离不应小于3mo换热器单元间应保持一定的距离。闭式
换热器组应有固定措施,以克服浮力。
5.3.15闭式地表水换热系统地表水换热器单元的阻力不宜大于
80kPa,各组换热器单元(组)的环路集管应采用同程布置形式。环路
集管规格按比摩阻不大于150Pa/m,流速不大于1.5m/s确定。系统
供回水管水流速度宜为1.0m/s-3.Om/s,比摩阻不宜大于200Pa/m。
5.3.16地表水换热系统供、回水集管应分开布置,水中间距不小于
1.5m,直埋时间距不小于1.0mo
5.3.17水系统宜采用变流量设计,变流量范围应与水源热泵机组相
适应。
5.3.18闭式地表水换热系统设计时应考虑换热器的承压能力,换热
器工作压力不宜超过1.0MPao
5.3.19闭式地表水换热系统宜设置反冲洗系统,冲洗流量宜为工作
流量的2倍。
5.3.20闭式地表水换热系统应有排气、定压、膨胀、自动补水装置,
补水管宜设计量水表与漏水报警装置。进入地表水换热系统的介质应
经可靠的过滤处理。
22
5.4地表淡水换热系统设备与材料
5.4.1开式地表淡水水源热泵系统宜采用中间换热器,在水质较好、
没有结垢风险、对机组没有腐蚀作用的情况下,地表水可以直接进热
泵机组。
5.4.2开式地表淡水换热系统换热器材质应适应水质要求。
5.4.3开式取水宜采用压力流,也可以采用自流管(渠),可选用的
材料为钢管、铸铁管、钢筋混凝土管和高密度聚乙烯管。管(渠)根
数应根据取水量、管材、施工条件、操作运转要求等因素计算确定。
5.4.4闭式地表淡水换热器管材及管件应符合本规程第4.3.2条的
规定。
5.4.5换热器换热管的管径由换热器单元换热量、设计温差计算确
7EO
5.4.6中间换热器或水源热泵机组换热器材质应具有与地表水成分
相应的耐腐蚀能力。
5.4.7直接式地表水地源热泵系统宜选用四通阀式水源热泵机组。
5.5地表淡水换热系统施工
5.5.1地表水换热系统施工前应具备地表水换热系统勘察资料、设
计文件和施工图纸,并完成施工组织设计。
5.5.2大型开式地表淡水换热系统的取排水口及管网宜由具有专业
水利施工资质的企业进行施工。
5.5.3地表淡水开式取排水系统的施工建设应报请水务等相关部门
批准,不得对渔业、航运、防汛等造成影响。
5.5.4换热盘管管材及管件应符合设计要求,且具有质量检验报告
和生产厂的合格证。换热盘管宜按照标准长度由厂家做成所需的预制
件,且不应有扭曲。
5.5.5换热盘管固定在水体底部时,换热盘管下应安装衬垫物。
23
5.5.6供、回水管进入地表水源处应设明显标志。
5.5.7地表水换热系统安装过程中应进行水压试验。水压试验应符
合本规程第5.6.2条的规定。地表水换热系统安装前后应对管道进行
冲洗。
24
6污水换热系统
6.1一般规定
6.1.1用污水作为低位热源时,引入水源热泵机组或中间换热器的
“污水”应满足《城市污水再生利用工业用水水质》GB/T19923或
《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920等标准的要求。
6.1.2直接将污水引入水源热泵机组或中间换热器时,应作环境与
卫生防疫安全评估。
6.1.3直接利用原生污水时,应评估热能利用对后续污水处理工艺
的影响。
6.2污水换热系统
6.2.1污水水质符合本规程第6.1.1条规定时,宜采用直接式污水
换热系统。
6.2.2对于水质较差或未经处理的原生污水,宜采用间接式污水换
热系统。
6.2.3负荷相对较小的场合,宜采用闭式污水换热系统或浸没式污
水换热器。
6.3污水换热系统设计
6.3.1污水换热系统设计取热量与设计释热量可按本规程第4.2.2
条、第4.2.3条的规定执行。
6.3.2应根据污水体条件验算地表淡水换热系统实际最大释热量
(夏季)与取热量(冬季)。
6.3.3污水换热系统最大释热量(取热量)不能满足要求,或污水
处理厂检修期不能保证污水换热系统连续运行时,应有冷却塔冷却系
统、锅炉、热网等设施满足建筑空调供热需要。
6.3.4建筑供热负荷与空调冷负荷相差较大,夏季污水温度不具备
25
明显优势时,宜按建筑供热负荷要求,计算确定污水换热系统大小,
并采用与冷却塔等复合的方式满足夏季空调需要。
6.3.5污水换热系统应满足水源热泵机组夏季冷凝器进水温度不高
于32C,冬季蒸发器进水温度不低于9c的要求。
6.3.6污水设计流量可按下式计算:
G=0.860/4(6.3.6)
式中,G---污水设计流量(m3/h);
Q一一污水换热系统设计释热量Q或设计取热量。。(kW);
2——污水设计温差(℃),夏季不应小于5℃,冬季不宜小
于3℃。
6.3.7原生污水取水口应有粗效过滤与防淤、清淤措施。
6.3.8间接式污水换热系统应根据污水水质选用板式换热器、壳管
式换热器与套管式换热器等。
6.3.9壳管式换热器污水应走管程,中间换热介质或制冷剂应走壳
程。
6.3.10壳管式换热器换热对数温差不宜小于2℃,换热管内流速不
宜小于1.5m/So
6.3.11循环系统应在循环泵与换热器前设置连续反冲洗防堵装置,
通过连续反冲洗防堵装置的污水进水流速宜小于0.5m/s,排水流速
宜大于2.0m/So
6.3.12污水过滤器、热交换器污水侧进出水管应设置压力表,宜设
压差远传与报警装置。
6.3.13污水换热系统循环水泵的安装高度应满足水泵允许吸水高
度要求,确定水泵扬程时,应考虑取回水口落差,并在水力计算时应
结合水质条件对比摩阻进行修正,在没有试验数据时,其比摩阻可取
清水的2〜4倍。循环泵的输送能效比不宜大于0.024。
6.3.14污水换热系统宜设置过渡季清水保护措施。
26
6.4污水换热系统设备与材料
6.4.1根据污水水质及其腐蚀性选用相应的防腐材料与涂层,污水
腐蚀性较强时,在满足环保要求的前提下,加入适当的缓蚀剂,减缓
设备与材料的腐蚀。
6.4.2应根据污水水质选择确定中间换热器或热泵机组污水侧换热
器的材料。
6.4.3污水腐蚀性较强的系统,技术经济比较合理时,可采用非金
属类污水换热器。
6.4.4污水换热系统换热器结构应尽可能简单,并应留有清洗开口
或拆卸端头,便于清洗、更换管件等日常维护。
6.4.5污水直接进入热泵机组时,应选用满液式蒸发器和四通阀工
况切换式水源热泵机组。机组污水侧换热器的材料应能适应水质条
件。
6.5污水换热系统施工
6.5.1污水换热系统施工前应具备污水换热系统勘察资料、设计文
件和施工图纸,并完成施工组织设计。
6.5.2采用沉浸式(浸没式)换热器的系统,其污水侧换热盘管应
符合下列要求:
1换热盘管管材及管件应符合设计要求,且具有质量检验报告
和生产厂的合格证。换热盘管宜按照标准长度由厂家做成所需的预制
件,且不应有扭曲;
2供、回水管进入污水源处应设明显标志;
3塑料材质污水换热器管道应采用热熔或电熔连接。聚乙烯管
道连接应符合《埋地塑料给水管道工程技术规程》CJJ101的有关规
定。
6.5.3污水换热系统安装前后应对管道进行冲洗,充液前应进行排
27
气。
28
7海水换热系统
7.1一般规定
7.1.1海水换热系统设计前,应根据工程勘察与应用条件评估结果,
进一步分析评估海水换热系统的可行性、经济性。
7.1.2应根据工程勘察资料,结合建筑空调与供热负荷特点、系统
节能效果、建设与维护的经济性,经技术经济比较,确定海水换热系
统实施方案。
7.1.3海水换热系统设计换热量宜同时满足夏季最大释热量与冬季
最大取热量的要求。
7.1.4海水接触的设备、部件及管道应具有防腐和防牛物附着的特
性;海水连通的设备、部件及管道应考虑反冲洗措施。
7.2海水换热系统设计
7.2.1区域性或规模较大的海水源热泵空调供热工程,宜采用直接
抽取海水的系统形式。岸边、沙滩或临海地区渗滤井取排水比较容易、
建筑较分散场合宜采用渗滤井取水的系统形式。
7.2.2项目规模较大、海水温度合适,宜采用间接式海水换热系统。
换热站宜靠近取水口设置。
7.2.3海水换热系统设计取热量与设计释热量可按本规程第4.2.2
条、第4.2.3条的规定执行。
7.2.4海水换热系统海水设计流量可按下式计算:
6=0.862/Ar(7.2.4)
式中,G—海水设计流量,a?/h;
Q—海水换热系统设计释热量Q或设计取热量Qo(kW);
一海水设计温差(℃),夏季不应小于6℃,冬季不宜小于4℃o
7.2.5海水取水口设计:取水口的位置应考虑潮汐、航运、渔业等
29
影响因素;取水口应置于最低潮位水面以下21n〜4m,且距海底泥面
小宜于1.5m,且泥面变化不宜较陡处。取水口应选择水流畅通地段。
7.2.6取水口处应设置拦污条隔栅以及杀菌、防生物附着装置,取
水口宜多面取水,取水面海水流速宜小于0.2m/s。
7.2.7海洋生物会危及取水安全和影响净水效果,选择取水构筑物
应采取必要的防护措施。
7.2.8自流管(渠)内的正常流速宜设计为初期投产流速
不宜低于0.6m/so
7.2.9自流取水有虹吸段时,虹吸高度应由计算确定,并应考虑水
中带气、地面高程及水温等因素对虹吸管内真空的影响。
7.2.10虹吸管根数不宜小于两根,每根虹吸管应有单独的抽真空管
路。真空管路上的阀门宜采用明杆式,以便于判断其启闭状态;虹吸
管上应安装真空信号装置。
7.2.11地面下海水取水设施设计应满足以下要求:
1集水井上部的操作平台应安装用以吊起闸门、隔栅及滤网等
设备的装置;
2进水室宜用隔墙分成可独立工作的若干分格,一般不少于2
个。进水分格数还应按水泵台数和容量大小及滤网类型确定,每个分
格宜布置一根进水管或一个进水口;
3采用轴流泵或混流泵取水时,进水室应结合水泵前池设计要
求进行布置;
4进水墙孔可做成渐变形状,进水端与隔栅大小相符,过隔栅
后可逐渐缩小至与闸门尺寸形状一致;在进水孔口前应设置隔栅及闸
门槽;
5吸水室内可设置若干高压水喷嘴,以冲洗底部沉积的泥沙,
小型取水构筑物可用水龙带冲洗;
6集水井宜设压力冲洗管或设冲洗水泵以冲洗滤网,冲洗水量
30
7。3海水换热系统设备与材料
7。4海水换热系统施工
53
下0.5叱靠近进水头部的一段,应采用抛石或桩架来支撑固定。
7.4.4地形条件适宜时,自流管(渠)也可采用明敷。
32
8建筑物内系统
8.1一般规定
8.1.1应根据项目使用要求、负荷特点、场地与资源条件、节能减
碳目标、环境影响,经技术与经济比较,确定复合热泵系统与辅助冷
热源方式及室内空调、供热系统形式。
8.1.2热泵机房、换热机房、新风机房等设备用房宜靠近负荷中心,
与噪音敏感建筑或房间保持足够距离,不得与住宅、客房等对噪音、
振动敏感房间贴邻。
8.1.3所有设备应满足国家及地方相关节能标准规定,并不低于2
级能效标准°热泵机房设计全年制热性能系数不应低干3.5
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