地源热泵技术规范

1、1.土壤源热泵系统工程技术规范，广东建筑科学研究院，2006年5月，第2期。地源热泵诞生于20世纪80年代中期。根据美国过去10年的统计数据，地源热泵(供暖)的运行成本比耗电空调低22%，比燃油和燃煤锅炉低40%。该系统的平均寿命估计为1518年，开式循环系统的平均寿命为30年，闭式循环系统的平均寿命估计为50年。地源热泵技术是一项值得大面积推广的建筑能源供应技术。地源热泵(GSHP)是一种新型的中央空调系统，它利用浅层和深层的土壤能量，包括土壤、地下水、地表水和其他天然气能量作为冬季热源和夏季冷源，然后利用热泵机组向建筑物供热供冷。泵送地下水源热泵，但由于技术限制，难以完全回灌，难以监督实施

2、，容易造成地下水污染。目前，地埋管地源热泵技术在国外得到广泛应用，是充分利用浅层地热能的最佳技术途径。目前，地埋管地源热泵已在欧美国家广泛应用，并被充分证明是一项成熟可行的技术。在中国，建设部和一些省市已经明确提出要在建筑节能政策中推广使用地源热泵。(常用于欧美别墅，冬季供暖夏季空调地区)，地源热泵系统简介，6，7，主要内容，1总则，2术语，3工程勘察，4地埋管换热系统，5地下水换热系统，6地表水换热系统，7建筑系统，8整体运行，调试及验收，9，1.0.1附录，为使地源热泵系统工程设计，施工及验收，达到技术先进，经济合理。1.0.2本规范适用于以岩土、地下水和地表水为低温热源，以防冻液为传热介

3、质的水或水溶液，以及用于采暖、空调或采暖生活热水的蒸汽压缩热泵技术的系统工程的设计、施工和验收。1.0.3地源热泵系统的工程设计、施工和验收不仅应符合本规范，还应符合国家现行相关标准。1总则、主要内容、1总则、2条款、3工程勘察、4地下管道换热系统、5地下水换热系统、6地表水换热系统、7建筑内系统、8整体运行、调试及验收、9附录、11、2.0.1地源热泵系统是以岩土、地下水或地表水为低温热源的采暖空调系统，由水源热泵机组、地热换热系统和建筑内系统组成。根据地热能交换系统的不同形式，地源热泵系统可分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。对于制冷而言，地源热泵与传统冷水机组

4、的最大区别在于空调系统的冷却水变成了地下水或土壤冷却。有几种方法可以冷却地下水或土壤。地下管道换热系统或地下水换热系统，地下水换热系统可分为直接换热和间接换热等。2条款，12，2.0.2水源热泵机组以水或添加防冻剂的水溶液作为低温热源的热泵。通常有水-水热泵和水-空气热泵。2.0.3地热能交换系统地热能交换系统是一种利用浅层地热能资源的热交换系统。2.0.4浅层地热资源浅层地热资源是储存在浅层岩土、地下水或地表水中的热资源。2.0.5地源热泵系统中的传热流体，通过换热管与岩土、地下水或地表水进行热交换的液体。通常，它是水或加入防冻剂的水溶液。2项，13，2.0.6接地根据管道埋置方式的不同，可

5、分为水平埋管换热器和垂直埋管换热器。2.0.8水平地埋管换热器换热管埋在水平管沟内的水平地埋管换热器也称为水平土壤换热器。14、2.0.9垂直地埋管换热器埋在垂直钻孔中的垂直地埋管换热器也称为垂直土壤换热器。2.0.10地下水热交换系统与地下水进行热交换的地热能交换系统分为直接地下水热交换系统和间接地下水热交换系统。2.0.11地下水直接换热系统由抽水井抽取的地下水经处理后，直接流经水源热泵机组进行换热，然后返回地下同一含水层的地下水换热系统。间接地下水热交换系统从抽水井抽取的地下水经中间热交换器热交换后，返回同一含水层的地下水热交换系统。2.0.13用于地表水和地表水之间热交换的地热能交换系

6、统分为开式地表水热交换系统和闭式地表水热交换系统。2.0.14开式地表水热交换系统由循环泵驱动的地表水直接流经水源热泵机组或中间热交换器进行热交换。2.0.15闭式地表水换热系统是将闭式换热盘管按照特定的布置方式置于一定深度的地表水中，传热介质通过换热管壁与地表水进行换热的系统。2个术语、16、2.0。16回路集管与每个并联回路的集管相连，通常用于确保每个并联回路的流量相等。2.0.17含水层导向的含水层饱和岩土层。2.0.18井身结构是井身柱状剖面技术要素的总称，包括井身结构、套管、过滤管、沉淀管、管外过滤材料、水封剖面位置等。2.0.19抽水井生产井是从地下含水层取水的井。2.0.20注水

7、井用于将回水注入含水层。2术语，17，2.0.21热源井是从地下含水层取水或将回水注入含水层的井，是抽水井和回灌井的总称。2.0.22抽水试验抽水试验是一个定时测量井内地下水和测量水位变化的过程，目的是了解含水层的富水性和获得水文地质参数。2.0.23注水试验是一种连续向井中注水以保持井内一定水位的试验，或测量注水量并记录水位变化以确定含水层渗透率、注水量和水文地质参数的试验。2.0.24岩土体岩石和松散沉积物，如砂岩、砾石和土壤。2术语、主要内容、1通用2术语3工程勘察4地下管道换热系统5地下水换热系统6地表水换热系统7建筑物内系统8整体运行、调试和验收9附录19、3.1.1地源热泵系统方案

8、设计前，应调查工程场地条件，并调查浅层地热能资源。(这是强制性规定，本标准中有2条强制性规定。3.1.2对于有水文地质资料的地区或附近的井，应通过调查获得水文地质资料。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，应编制工程勘察报告，并就资源的可利用性提出建议。3.1总则20、3.1.4工程现场条件调查应包括以下内容：1 .场地的规划面积、形状和坡度；(是否满足钻井或埋管的面积和位置要求)2场地内现有建筑和规划建筑的面积和分布；3.现场树木植被、池塘、排水沟、架空输电线路和通信电缆的分布；4拟建场地现有地下管线和构筑物的分布及埋深；5.现场现有油井的位置。3.1一般规定，2

9、1，3.2.1之前3.2.2埋管换热系统的调查应包括以下内容：1 .岩土层结构；2.岩石和土壤的热物理性质；3.岩石和土壤温度；4地下水静态水位、水温、水质及分布；5.地下水径流的方向和速度；6冻土层厚度。3.2 22.3.3.1地下换热系统调查在地下水地源热泵系统方案设计前，应根据地源热泵系统的水量、水温和水质要求，调查项目所在地的水文地质条件。3.3.2地下水换热系统的调查应包括以下内容：1 .地下水的类型；2 .含水层的岩性、分布、埋深和厚度；3.含水层的富水性和渗透性；4地下水径流方向、速度和水力梯度；5地下水温度及其分布；6地下水质量；7.地下水位的动态变化。3.3地下水换热系统的调

10、查、23、3.3.3地下水换热系统的调查应通过水文地质试验进行。测试应包括以下内容：1 .泵送试验；2.充电测试；3.测量出水温度；4采集分层水样，分析分层水质；5水流方向试验；6渗透系数的计算。3.3.4当当地污水换热系统的调查结果满足地源热泵系统的要求时，应采用完井技术将水文地质勘探孔改造成热源井。完井过程应由水文地质专业人员监督。3.3地下水换热系统调查24、3.4.1地表水水源热泵系统方案设计前，应调查项目所在地地表水水源的水文状况。3.4.2地表水换热系统的调查应包括以下内容：1 .地表水源的性质、水面用途、深度、面积及其分布；2.不同深度表层水温和水位的动态变化；3.地表水流速和流

11、量的动态变化；4.地表水水质及其动态变化；5.地表水利用现状；6地表水取水和回水的合适位置和路线。3.4地表水换热系统调查，主要内容，1总则，2条款，3工程调查，4地下换热系统，5地下水换热系统，6地表水换热系统，7建筑物内系统，8整体运行，调试和验收，9附录，26，4.1.1在设计地下换热系统之前，应根据工程调查结果评估实施地下换热系统的可行性和经济性。4.1.2地下换热系统施工过程中，严禁损坏现有地下管线和构筑物。4.1.3埋管换热器安装完成后，应在埋管区域或管道定位区做好标记，并采用两个永久性目标进行定位。4.1一般规定、27、4.2.1埋地管道和配件应符合设计要求，并应有质量检验报告和

12、制造商证书。4.2.2埋地管道的管材和管件应符合下列要求：1 .埋地管道应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流阻小的塑料管和管件，用聚乙烯管(PE80或PE100)或聚丁烯管(PB)代替聚氯乙烯管。管件和管道应采用相同的材料。2.埋地管道的质量应符合现行国家标准的规定。管道的公称压力和使用温度应符合设计要求，管道的公称压力不应小于1.0兆帕。埋地管道的外径和壁厚可根据本规范附录a进行选择。4.2埋地管道和传热介质、28、4.2.3水应是传热介质的首选，也可选择满足下列要求的其它介质：1。安全，腐蚀性弱，不与埋地管道和材料发生化学反应；2较低的冰点；良好的传热特性和低摩擦阻力；4易于购买、运

13、输和储存。4.2.4在可能结冰的区域，防冻剂4.3.2埋管换热系统的设计应进行年动态负荷计算，最小计算周期为一年。在计算期内，地源热泵系统的总释热应与其总吸热相平衡。4.3.3地埋管换热器的换热能力应满足地源热泵系统最大吸热或放热的要求。在技术和经济合理的情况下，可采用辅助热源或冷源与埋管换热器相结合的调峰形式。4.3.4埋管换热器应根据可利用的地面面积、工程测量结果和开挖费用确定。4.3地下换热器系统的设计、30、4.3.5地下换热器的设计和计算应由专用软件(瑞典隆德大学的EED、美国太阳能实验室的TRNSYS等)进行。)根据现场测得的岩土和回填土的热物理参数。垂直埋地换热器的设计也可根据本

14、规范附录B中的方法进行计算。4.3.6在设计和计算地下换热器时，回路集管不应包括在地下换热器的长度中。4.3.7水平埋管换热器不得有坡度。最上面的埋管顶部应低于冻土层0.4米，离地面不小于0.8米。4.3.8立式埋地换热器的埋深应大于20m，孔径不应小于0.11米，孔间距应满足换热需要，间距为36m。水平连接管的深度应在冻土层以下0.6m，离地面不小于1.5m。4.3.9埋管换热器管内的流体应保持湍流，水平回路集管的坡度应为0.002。4.3地下管道换热系统设计、31、4.3.10地下管道回路的两端应分别与给水回路和回水回路的联箱连接，并应同时布置。每对供水和回水回路集管连接的埋管回路数量应相等。4.3.11埋管换热器的安装位置应远离水井和室外排水设施，并应靠近机房或以机房为中心。4.3.12地下换热系统应配备自动充液和泄漏报警系统。需要防冻的区域应设置防冻保护装置。4.3.13回填的配方应根据埋管换热系统的地质特点确定，回填的导热系数不应低于钻孔或沟槽外的岩土的导热系数。4.3地下换热器系统的设计、32、4.3.14应根据实际选择的传热介质的水力特性进行水力计算。4.3.15埋管换热系统应采用变流量设计。4.3.16设计埋地换热器系统时，应考虑埋地换热器的承载能力