GB 50366-2005 地源热泵系统工程技术规范.pdf

'UDC中华人民共和国国家标准督冒GB50366一2005地源热泵系统工程技术规范Technicalcodeforground-sourceheatpumpsystem2005一11一30发布2006一01一01实施中华人民共和国建设部联合发布中华人民共和国国家质t监督检验检疫总局 中华人民共和国国家标准地源热泵系统工程技术规范Technicalcodeforground-sourceheatpumpsystemGB50366一2005主编部门:中华人民共和国建设部批准部门:中华人民共和国建设部施行日期:2006年1月1日 中华人民共和国建设部公告第386号建设部关于发布国家标准《地源热泵系统工程技术规范》的公告现批准《地源热泵系统工程技术规范》为国家标准，编号为GB50366一2005，自2006年1月1日起实施。其中，第3.1.1,5.1.1条为强制性条文，必须严格执行。本规范由建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。中华人民共和国建设部2005年11月30日 前言根据建设部建标[2003]104号文件和建标标便(2005)28号文件的要求，由中国建筑科学研究院会同有关单位共同编制了本规范在规范编制过程中，编制组进行了1’一泛深人的调查研究，认真总结了当前地源热泵系统应用的实践经验，吸收r发达国家相关标准和先进技术经验，并在广泛征求意见的基础上，通过反复讨论、修改与完善，制定了本规范。本规范共分8章和2个附录。主要内容是:总则，术语，工程勘察，地埋管换热系统，地下水换热系统，地表水换热系统，建筑物内系统及整体运转、调试与验收本规范中用黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释，中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中，请各单位注意总结经验，积累资料，随时将有关意见和建议反馈给中国建筑科学研究院(地址:北京市北三环东路30号;邮政编码100013)，以供今后修订时参考。本规范主编单位:中国建筑科学研究院本规范参编单位:山东建筑工程学院、际高集团有限公司、北京计科地源热泵科技有限公司、北京恒有源科技发展有限公司、清华同方人工环境有限公司、北京市地质勘察技术院、山东富尔达空调设备有限公司、湖北风神净化空调设备工程有限公司、河北工程学院、克莱门特捷联制冷 设备(上海)有限公司、武汉金牛经济发展有限公司、广州从化中宇冷气科技发展有限公司、湖南凌天科技有限公司本规范主要起草人:徐伟邹瑜刁乃仁丛旭日李元普孙骥于卫平冉伟彦冯晓梅高缈郁松涛王侃宏王付立朱剑锋魏艳萍覃志成林宣军 目次1总则·······························································⋯⋯12术语·····。··············，··········································⋯⋯23工程勘察...............................................................53.1一般规定····。·····。·····。·····································⋯⋯53.2地埋管换热系统勘察··········································⋯⋯53.3地下水换热系统勘察······································⋯⋯63.4地表水换热系统勘察···········，······························⋯⋯64地埋管换热系统···············································⋯⋯‘84.1一般规定··········。·····。·······················...................84.2地埋管管材与传热介质···，·····，······，、··，，·····，······、，··、··⋯84.3地埋管换热系统设计·········································⋯⋯’94.4地埋管换热系统施工··········。··························⋯⋯104.5地埋管换热系统的检验与验收·····························⋯⋯H5地下水换热系统··。·······。··················。··················⋯⋯145.1一般规定·····。·············································⋯⋯145.2地F水换热系统设计··································，····⋯⋯145.3地下水换热系统施工······································⋯⋯155.4地下水换热系统检验与验收································⋯⋯156地表水换热系统··············································。·⋯⋯176.1一般规定·······························。···一·············⋯⋯176.2地表水换热系统设计1洲6.3地表水换热系统施工1口的6.4地表水换热系统检验与验收2门建筑物内系统2门7.1建筑物内系统设计7 7.2建筑物内系统施工、检验与验收···························⋯⋯218整体运转、调试与验收·······································⋯⋯22附录A地埋管外径及壁厚····································⋯⋯23附录B竖直地埋管换热器的设计计算·····················⋯⋯25本规范用词说明····································。·············.⋯⋯28条文说明····························································⋯⋯29 1总则1.0.1为使地源热泵系统工程设计、施工及验收，做到技术先进、经济合理、安全适用，保证工程质量，制定本规范。1.0.2本规范适用于以岩土体、地下水、地表水为低温热源，以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质，采用蒸气压缩热泵技术进行供热、空调或加热生活热水的系统工程的设计、施工及验收。1.0.3地源热泵系统工程设计、施工及验收除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2术语2.0.1地源热泵系统ground-sourceheatpumpsystem以岩土体、地下水或地表水为低温热源，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。2.0.2水源热泵机组water-sourceheatpumpunit以水或添加防冻剂的水溶液为低温热源的热泵。通常有水/水热泵、水/空气热泵等形式2.0.3地热能交换系统geothermalexchangesystem将浅层地热能资源加以利用的热交换系统。2.0.4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。2.0.5传热介质heat-transferfluid地源热泵系统中，通过换热管与岩土体、地下水或地表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。2.0.6地埋管换热系统groundheatexchangersystem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，又称土壤热交换系统。2.0.7地埋管换热器groundheatexchanger供传热介质与岩土体换热用的，由埋于地下的密闭循环管组构成的换热器，又称土壤热交换器。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。2.0.8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，又称水平土壤热交换器。 2.0.9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，又称竖直土壤热交换器。2.0.10地下水换热系统groundwatersystem与地下水进行热交换的地热能交换系统，分为直接地下水换热系统和间接地下水换热系统。2.0.11直接地下水换热系统directclosed-loopgroundwatersystem由抽水井取出的地下水，经处理后直接流经水源热泵机组热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。2.0.12间接地下水换热系统indirectclosed-loopgroundwatersystem由抽水井取出的地下水经中间换热器热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。2.0.13地表水换热系统surfacewatersystem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2.0.14开式地表水换热系统open-loopsurfacewatersystem地表水在循环泵的驱动下，经处理直接流经水源热泵机组或通过中间换热器进行热交换的系统。2.0.15闭式地表水换热系统closed-loopsurfacewatersystem将封闭的换热盘管按照特定的排列方法放人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。2.0.16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。2.0.17含水层aquifer导水的饱和岩土层。2.0.18井身结构wellstructure 构成钻孔柱状剖面技术要素的总称，包括钻孔结构、井壁管、过滤管、沉淀管、管外滤料及止水封井段的位置等。2.0.19抽水井productionwell用于从地下含水层中取水的井。2.0.20回灌井injectionwell用于向含水层灌注回水的井。2.0.21热源井heatsourcewell用于从地下含水层中取水或向含水层灌注回水的井，是抽水井和回灌井的统称。2.0.22抽水试验pumpingtest一种在井中进行计时计量抽取地下水，并测量水位变化的过程，目的是了解含水层富水性，并获取水文地质参数。2.0.23回灌试验injectiontest一种向井中连续注水，使井内保持一定水位，或计量注水、记录水位变化来测定含水层渗透性、注水量和水文地质参数的试验。2.0.24岩土体rock-soilbody岩石和松散沉积物的集合体，如砂岩、砂砾石、土壤等。 3工程勘察3.1一般规定3.1.1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。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场地内树木植被、池塘、排水沟及架空输电线、电信电缆的分布;4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;5场加内曰右)k井的价晋_3.2地埋管换热系统勘察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;2岩土体热物性;3岩土体温度;4地下水静水位、水温、水质及分布;5地下水径流方向、速度; 6冻土层厚度。3.3地下水换热系统勘察3.3.1地下水地源热泵系统方案设计前，应根据地源热泵系统对水量、水温和水质的要求，对工程场区的水文地质条件进行勘察。3.3.2地下水换热系统勘察应包括下列内容:1地下水类型;2含水层岩性、分布、埋深及厚度;3含水层的富水性和渗透性;4地下水径流方向、速度和水力坡度;5地下水水温及其分布;6地下水水质;7地下水水位动态变化。3.3.3地下水换热系统勘察应进行水文地质试验。试验应包括下列内容:1抽水试验;2回灌试验;3测量出水水温;4取分层水样并化验分析分层水质;5水流方向试验;6渗透系数计算。3.3.4当地下水换热系统的勘察结果符合地源热泵系统要求时，应采用成井技术将水文地质勘探孔完善成热源井加以利用。成井过程应由水文地质专业人员进行监理。3.4地表水换热系统勘察3.4.1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。3.4.2地表水换热系统勘察应包括下列内容: JI地表水水源性质、水面用途、深度、面积及其分布;，‘不同深度的地表水水温、水位动态变化;门﹂地表水流速和流量动态变化;地表水水质及其动态变化;地表水利用现状;地表水取水和回水的适宜地点及路线。 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，应根据工程勘察结果评估地埋管换热系统实施的可行性及经济性。4.1.2地埋管换热系统施工时，严禁损坏既有地下管线及构筑物4.1.3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。4.2地埋管管材与传热介质4.2.1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。4.2.2地埋管管材及管件应符合下列规定: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，宜采用聚乙烯管(PE80或PE100)或聚丁烯管(PB)，不宜采用聚氯乙烯(PVC)管。管件与管材应为相同材料2地埋管质量应符合国家现行标准中的各项规定。管材的公称压力及使用温度应满足设计要求，且管材的公称压力不应小于1.OMPa。地埋管外径及壁厚可按本规范附录A的规定选用4.2.3传热介质应以水为首选，也可选用符合下列要求的其他介质:1安全，腐蚀性弱，与地埋管管材无化学反应;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、运输和储藏。 4.2.4在有可能冻结的地区，传热介质应添加防冻剂。防冻剂的类型、浓度及有效期应在充注阀处注明。4.2.5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3-5"C。选择防冻剂时，应同时考虑防冻剂对管道与管件的腐蚀性，防冻剂的安全性、经济性及其对换热的影响。4.3地埋管换热系统设计4.3.1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，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。4.3.2地埋管换热系统设计应进行全年动态负荷计算，最小计算周期宜为1年。计算周期内，地源热泵系统总释热量宜与其总吸热量相平衡。4.3.3地埋管换热器换热量应满足地源热泵系统最大吸热量或释热量的要求。在技术经济合理时，可采用辅助热源或冷却源与地埋管换热器并用的调峰形式。4.3.4地埋管换热器应根据可使用地面面积、工程勘察结果及挖掘成本等因素确定埋管方式。4.3.5地埋管换热器设计计算宜根据现场实测岩土体及回填料热物性参数，采用专用软件进行。竖直地埋管换热器的设计也可按本规范附录B的方法进行计算。4.3.6地埋管换热器设计计算时，环路集管不应包括在地埋管换热器长度内。4.3.7水平地埋管换热器可不设坡度。最上层埋管顶部应在冻土层以下0.4m，且距地面不宜小于0.8m,4.3.8竖直地埋管换热器埋管深度宜大于20m，钻孔孔径不宜小于0.llm，钻孔间距应满足换热需要，间距宜为3一6m。水平连接管的深度应在冻土层以下。.6m，且距地面不宜小于1.5mo4.3.，地埋管换热器管内流体应保持紊流流态，水平环路集管 坡度宜为。.。。2。4.3.10地埋管环路两端应分别与供、回水环路集管相连接，且宜同程布置。每对供、回水环路集管连接的地埋管环路数宜相等。供、回水环路集管的间距不应小于。.6mo4.3.11地埋管换热器安装位置应远离水井及室外排水设施，并宜靠近机房或以机房为中心设置。4.3.12地埋管换热系统应设白动充液及泄漏报警系统。需要防冻的地区，应设防冻保护装置。4.3.13地埋管换热系统应根据地质特征确定回填料配方，回填料的导热系数不应低于钻孔外或沟槽外岩土体的导热系数。4.3.14地埋管换热系统设计时应根据实际选用的传热介质的水力特性进行水力计算。4.3.15地埋管换热系统宜采用变流量设计4.3.16地埋管换热系统设计时应考虑地埋管换热器的承压能力，若建筑物内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。4.3.17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。4.4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，平整地面。4.4.3地埋管换热系统施工过程中，应严格检查并做好管材保护工作。4.4.4管道连接应符合下列规定:1埋地管道应采用热熔或电熔连接。聚乙烯管道连接应符合国家现行标准《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》CIJ101 的有关规定;2竖直地埋管换热器的U形弯管接头，宜选用定型的U形弯头成品件，不宜采用直管道偎制弯头;3竖直地埋管换热器U形管的组对长度应能满足插人钻孔后与环路集管连接的要求，组对好的U形管的两开口端部，应及时密封。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砂。水平地埋管换热器安装时，应防止石块等重物撞击管身。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竖直地埋管换热器U形管安装应在钻孔钻好且孔壁固化后立即进行。当钻孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等导致成孔困难时，应设护壁套管。下管过程中，U形管内宜充满水，并宜采取措施使U形管两支管处于分开状态。4.4.8竖直地埋管换热器U形管安装完毕后，应立即灌浆回填封孔。当埋管深度超过40M时，灌浆回填应在周围临近钻孔均钻凿完毕后进行。4.4.9竖直地埋管换热器灌浆回填料宜采用膨润土和细砂(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，宜采用水泥基料灌浆回填。4.4.10地埋管换热器安装前后均应对管道进行冲洗。4.4.11当室外环境温度低于。℃时，不宜进行地埋管换热器的施工。4.5地埋管换热系统的检验与验收4.5.1地埋管换热系统安装过程中，应进行现场检验，并应提供检验报告。检验内容应符合下列规定:11 1管材、管件等材料应符合国家现行标准的规定;2钻孔、水平埋管的位置和深度、地埋管的直径、壁厚及长度均应符合设计要求;3回填料及其配比应符合设计要求;4水压试验应合格;5各环路流量应平衡，且应满足设计要求;6防冻剂和防腐剂的特性及浓度应符合设计要求;7循环水流量及进出水温差均应符合设计要求。4.5.2水压试验应符合下列规定:1试验压力:当工作压力小于等于1.OMPa时，应为工作压力的1.5倍，且不应小于。.6MPa;当工作压力大于1.OMPa时，应为工作压力加0.5MPao2水压试验步骤:1)竖直地埋管换热器插人钻孔前，应做第一次水压试验。在试验压力下，稳压至少15min,稳压后压力降不应大于3%，且无泄漏现象;将其密封后，在有压状态下插人钻孔，完成灌浆之后保压lh。水平地埋管换热器放人沟槽前，应做第一次水压试验。在试验压力下，稳压至少15min,稳压后压力降不应大于3%，且无泄漏现象。2)竖直或水平地埋管换热器与环路集管装配完成后，回填前应进行第二次水压试验。在试验压力下，稳压至少30min,稳压后压力降不应大于3%，且无泄漏现象。3)环路集管与机房分集水器连接完成后，回填前应进行第三次水压试验。在试验压力下，稳压至少2h,且无泄漏现象。4)地埋管换热系统全部安装完毕，且冲洗、排气及回填完成后，应进行第四次水压试验。在试验压力下，稳压至少12h,稳压后压力降不应大于3%} 3水压试验宜采用手动泵缓慢升压，升压过程中应随时观察与检查，不得有渗漏;不得以气压试验代替水压试验4.5.3回填过程的检验应与安装地埋管换热器同步进行。 5地下水换热系统5.1一般规定5.1.1地下水换热系统应根据水文地质勘察资料进行设计。必须采取可靠回灌措施，确保置换冷量或热t后的地下水全部回灌到同一含水层，并不得对地下水资源造成浪费及污染。系统投入运行后，应对抽水2、回灌f及其水质进行定期监测。5.1.2地下水的持续出水量应满足地源热泵系统最大吸热量或释热量的要求5.1.3地下水供水管、回灌管不得与市政管道连接。5.2地下水换热系统设计5.2.1热源井的设计单位应具有水文地质勘察资质。5.2.2热源井设计应符合现行国家标准《供水管井技术规范》GB50296的相关规定，并应包括下列内容:1热源井抽水量和回灌量、水温和水质;2热源井数量、井位分布及取水层位;3井管配置及管材选用，抽灌设备选择;4井身结构、填砾位置、滤料规格及止水材料;5抽水试验和回灌试验要求及措施;6井口装置及附属设施。5.2.3热源井设计时应采取减少空气侵人的措施。5.2.4抽水井与回灌井宜能相互转换，其间应设排气装置。抽水管和回灌管上均应设置水样采集口及监测口。5.2.5热源井数目应满足持续出水量和完全回灌的需求5.2.6热源井位的设置应避开有污染的地面或地层。热源井井H应严格封闭，井内装置应使用对地下水无污染的材料。 5.2.7热源井井口处应设检查井。井口之上若有构筑物，应留有检修用的足够高度或在构筑物上留有检修口。5.2.8地下水换热系统应根据水源水质条件采用直接或间接系统;水系统宜采用变流量设计;地下水供水管道宜保温。5.3地下水换热系统施工5.3.1热源井的施工队伍应具有相应的施工资质。5.3.2地下水换热系统施工前应具备热源井及其周围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。5.3.3热源井施工过程中应同时绘制地层钻孔柱状剖面图。5.3.4热源井施工应符合现行国家标准《供水管井技术规范》GB50296的规定。5.3.5热源井在成井后应及时洗并。洗井结束后应进行抽水试验和回灌试验。5.3.6抽水试验应稳定延续12h，出水量不应小于设计出水量，降深不应大于5m;回灌试验应稳定延续36h以上，回灌量应大于设计回灌量5.4地下水换热系统检验与验收5.4.1热源井应单独进行验收，且应符合现行国家标准《供水管井技术规范》GB50296及《供水水文地质钻探与凿井操作规程》CJJ13的规定。5.4.2热源井持续出水量和回灌量应稳定，并应满足设计要求。持续出水量和回灌量应符合本规范第5.3.6条的规定。5.4.3抽水试验结束前应采集水样，进行水质测定和含砂量测定。经处理后的水质应满足系统设备的使用要求。5.4.4地下水换热系统验收后，施工单位应提交热源井成井报告。报告应包括管井综合柱状图，洗井、抽水和回灌试验、水质检验及验收资料15 5.4.5输水管网设计、施工及验收应符合现行国家标准(室外给水设计规范》GB50013及《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268的规定。 6地表水换热系统6.1一般规定6.1.1地表水换热系统设计前，应对地表水地源热泵系统运行对水环境的影响进行评估。6.1.2地表水换热系统设计方案应根据水面用途，地表水深度、面积，地表水水质、水位、水温情况综合确定。6.1.3地表水换热盘管的换热量应满足地源热泵系统最大吸热量或释热量的需要。6.2地表水换热系统设计6.2.1开式地表水换热系统取水口应远离回水口，并宜位于回水口上游。取水口应设置污物过滤装置6.2.2闭式地表水换热系统宜为同程系统。每个环路集管内的换热环路数宜相同，且宜并联连接;环路集管布置应与水体形状相适应，供、回水管应分开布置。6.2.3地表水换热盘管应牢固安装在水体底部，地表水的最低水位与换热盘管距离不应小于1.5m。换热盘管设置处水体的静压应在换热盘管的承压范围内。6.2.4地表水换热系统可采用开式或闭式两种形式，水系统宜采用变流量设计。6.2.5地表水换热盘管管材与传热介质应符合本规范第4.2节的规定。6.2.6当地表水体为海水时，与海水接触的所有设备、部件及管道应具有防腐、防生物附着的能力;与海水连通的所有设备、部件及管道应具有过滤、清理的功能。 6.3地表水换热系统施工6.3.1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。6.3.2地表水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。6.3.3地表水换热盘管固定在水体底部时，换热盘管下应安装衬垫物。6.3.4供、回水管进入地表水源处应设明显标志。6.3.5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范第6.4.2条的规定。地表水换热系统安装前后应对管道进行冲洗。6.4地表水换热系统检验与验收6.4.1地表水换热系统安装过程中，应进行现场检验，并应提供检验报告，检验内容应符合下列规定:1管材、管件等材料应具有产品合格证和性能检验报告;2换热盘管的长度、布置方式及管沟设置应符合设计要求;3水压试验应合格;4各环路流量应平衡，且应满足设计要求;5防冻剂和防腐剂的特性及浓度应符合设计要求;6循环水流量及进出水温差应符合设计要求。6.4.2水压试验应符合下列规定:1闭式地表水换热系统水压试验应符合以下规定:1)试验压力:当工作压力小于等于1.OMPa时，应为工作压力的15倍，且不应小于。6MPa;当工作压力大于l.OMPa时，应为工作压力加。.5MPa.2)水压试验步骤:换热盘管组装完成后，应做第一次水压试验，在试验压力下，稳压至少15min,稳压后压1召 力降不应大于3%，且无泄漏现象;换热盘管与环路集管装配完成后，应进行第二次水压试验，在试验压力下，稳压至少30min,稳压后压力降不应大于3%,且无泄漏现象;环路集管与机房分集水器连接完成后，应进行第三次水压试验，在试验压力下，稳压至少12h,稳压后压力降不应大于3%02开式地表水换热系统水压试验应符合现行国家标准《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243的相关规定。 7建筑物内系统7.1建筑物内系统设计7.1.1建筑物内系统的设计应符合现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019的规定。其中，涉及生活热水或其他热水供应部分，应符合现行国家标准《建筑给水排水设计规范》GB500工5的规定。7.1.2水源热泵机组性能应符合现行国家标准《水源热泵机组》GB/T19409的相关规定，且应满足地源热泵系统运行参数的要求。7.1.3水源热泵机组应具备能量调节功能，且其蒸发器出口应设防冻保护装置。7.1.4水源热泵机组及末端设备应按实际运行参数选型。7.1.5建筑物内系统应根据建筑的特点及使用功能确定水源热泵机组的设置方式及末端空调系统形式。7.1.6在水源热泵机组外进行冷、热转换的地源热泵系统应在水系统上设冬、夏季节的功能转换阀门，并在转换阀门上作出明显标识。地下水或地表水直接流经水源热泵机组的系统应在水系统上预留机组清洗用旁通管。7.1.7地源热泵系统在具备供热、供冷功能的同时，宜优先采用地源热泵系统提供(或预热)生活热水，不足部分由其他方式解决。水源热泵系统提供生活热水时，应采用换热设备间接供给7.1.8建筑物内系统设计时，应通过技术经济比较后，增设辅助热源、蓄热(冷)装置或其他节能设施。 7.2建筑物内系统施工、检验与验收7.2.1水源热泵机组、附属设备、管道、管件及阀门的型号、规格、性能及技术参数等应符合设计要求，并具备产品合格证书、产品性能检验报告及产品说明书等文件。7.2.2水源热泵机组及建筑物内系统安装应符合现行国家标准《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》GB50274及《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243的规定。 8整体运转、调试与验收8.0.1地源热泵系统交付使用前，应进行整体运转、调试与验收。8.0.2地源热泵系统整体运转与调试应符合下列规定:1整体运转与调试前应制定整体运转与调试方案，并报送专业监理工程师审核批准;2水源热泵机组试运转前应进行水系统及风系统平衡调试，确定系统循环总流量、各分支流量及各末端设备流量均达到设计要求;3水力平衡调试完成后，应进行水源热泵机组的试运转，并填写运转记录，运行数据应达到设备技术要求;4水源热泵机组试运转正常后，应进行连续24h的系统试运转，并填写运转记录;5地源热泵系统调试应分冬、夏两季进行，且调试结果应达到设计要求。调试完成后应编写调试报告及运行操作规程，并提交甲方确认后存档。8.0.3地源热泵系统整体验收前，应进行冬、夏两季运行测试，并对地源热泵系统的实测性能作出评价。8.0.4地源热泵系统整体运转、调试与验收除应符合本规范规定外，还应符合现行国家标准《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243和《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》GB50274的相关规定。 附录A地埋管外径及壁厚A.0.1聚乙烯(PE)管外径及公称壁厚应符合表A.0.1的规定表A.0.1聚乙烯(PE)管外径及公称壁厚(mm)公称外径平均外径公称壁厚/材料等9do最小最大公称压力1.OMPa1.25MPa1.6MPa2020.0一20.32525.025.32.3".s/PESO3232.032.33.0+a5/PESO3.O+o.5/PE1004040.040.43.710s/PE803.7+0.s/PE1005050.050.54.6+0.7/PE804.6T0.7/PE1006363.063.64.7+0R/PE804.7+0.a/PE1005.8+o.s/PE1007575.075.74.5+0.7/PE1005.6十00/PE7006.8+""/PE1009090.090.95.4+0.s/PE1006.7-"/PE1008.2""/PE100110110.0111.06.6+1"/PE1008.1+""/PE10010.0+"3/PE100125125.0126.27.4+".3/PE1009.2+"-4/PEI0011.4+"d/PE100140140.0141.38.3""/PE10010.3+1"0/PE10012.7"0/PEI00160160.0161.59.5+1,s/PEI0011.811"/PE10014.6""-"/PE100180180.0181.710.7+1.7/PE10013.3+x,0/PE10016.4"""/PE100200200.0201.811.91""/PE10014.7+z,a/PE10018.2_3.0/PEI00225225.0227.113."+a-1/PE10016.6-"/PE10020.5+ao/PE700250250.0252.314.8+e.3/PE10018.4"3"/PEI0022.7.".s/PE100280280.0282.616.6-s/PE10020.6+4"/PE10025.4十5.0/PE100315315.0317.918.7-"/PE10023.2十4.6/PE10028.6"s.7/pE100355355.0358.221.J-.2/PE10026.1"5.2/PE10032.2"4/PE100」一、00.0{r403.623.7+a"/PE100}一29.4十“/PE100一36.3"-/PE10023 A.0.2聚丁烯(PB)管外径及公称壁厚应符合表A.0.2的规定。表A.0.2聚丁烯(PS)管外径及公称壁厚(wrt)公称外径平均外径公称壁厚do最小最大2O20.020.31.9一口汗2525.02532.3一。43232.032.32.9占。44040.040.437十比35049.950.546斗。66363.063.65807757307576.8"0.e9090.090.98.2+.0110110.0111.010.0""125125.0126.211.4-3140140.0141.312.7-i,n160160.0161.514.6rl624 附录B竖直地埋管换热器的设计计算B.0.1竖直地埋管换热器的热阻计算宜符合下列要求:1传热介质与U形管内壁的对流换热热阻可按下式计算:R;一I(B.0.1一1)兀ai人式中R,—传热介质与U形管内壁的对流换热热阻(m·K/W);d;-U形管的内径(m);K—传热介质与U形管内壁的对流换热系数[W/(m"·K)]o2U形管的管壁热阻可按下列公式计算:R，一_2n1ilIn了d，-一(dde。一d.)、(B.0.1一2)de=侃(B.0.1一3)式中R,-U形管的管壁热阻(m·K/W);礼-U形管导热系数「W/(m·K)];战—U形管的外径(m);矶—U形管的当量直径(m);对单U形管，n=2;对双U形管，n=4,3钻孔灌浆回填材料的热阻可按下式计算:。1，Id,x,幸二‘-:-in1~下(B.0.1-4)乙nnbsae式中Rb—钻孔灌浆回填材料的热阻(m·K/W);Ab—灌浆材料导热系数〔W/(m·K门;db—钻孔的直径(m).4地层热阻，即从孔壁到无穷远处的热阻可按下列公式训 算对于单个钻孔:R,2rzLlsl(B.0.1-5)2月a7灭叮ds(B.0.1-6)‘(·，一告丁“s对于多个钻孔:*5一岚2-,A,,rLI(2rna7))+Y;-2，I(2x,a7`/I,JI(。。·，一7)式中R,—地层热阻(m"K/W);I—指数积分公式，可按公式(B.0.1-6)计算;人一一岩土体的平均导热系数[W/(m·K)];a—岩土体的热扩散率(rr}/s);r。一一钻孔的半径(。);7—运行时间(s);X,—第i个钻孔与所计算钻孔之间的距离(m)o5短期连续脉冲负荷引起的附加热阻可按下式计算:R=、一1.I共b(B.0.1-8)GunsL,/arp/式中R,p短期连续脉冲负荷引起的附加热阻(m"K/W);Cp一一短期脉冲负荷连续运行的时间，例如8hoB.0.2竖直地埋管换热器钻孔的长度计算宜符合下列要求:1制冷工况下，竖直地埋管换热器钻孔的长度可按下列公式计算:1000Q,[R;+R,+R,+R,XF.+R。X(1一F)〕(EFR、(t==、一t-)七上"KI(B.0.2-1)F,=Ta/Td(B.0.2-2)式中L,—制冷工况下，竖直地埋管换热器所需钻孔的总长度(m); Qc—水源热泵机组的额定冷负荷(kW);EER—水源热泵机组的制冷性能系数;t-—制冷工况下，地埋管换热器中传热介质的设计平均温度，通常取37℃;‘—埋管区域岩土体的初始温度(℃);F,—制冷运行份额;T,—一个制冷季中水源热泵机组的运行小时数，当运行时间取一个月时，Ta为最热月份水源热泵机组的运行小时数;Ta—一个制冷季中的小时数，当运行时间取一个月时，Ta为最热月份的小时数。2供热工况下，竖直地埋管换热器钻孔的长度可按下列公式计算:1000Q,[R,+Rpe+Rb+R,XFh+R,pX(1一Fh)]C口尸一1(t二一t-,.)COP(B.0.2-3)Fh=Th,/Thz(B.0.2-4)式中Lh—供热工况下，竖直地埋管换热器所需钻孔的总长度(m);认—水源热泵机组的额定热负荷(kW);COP一水源热泵机组的供热性能系数;t-—供热工况下，地埋管换热器中传热介质的设计平均温度，通常取一2-5℃;F,—供热运行份额;Fhl—一个供热季中水源热泵机组的运行小时数;当运行时间取一个月时，Th为最冷月份水源热泵机组的运行小时数;Th2—一个供热季中的小时数;当运行时间取一个月时，丁为最冷月份的小时数。 本规范用词说明1为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下:1)表示很严格，非这样做不可的:正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”;2)表示严格，在正常情况下均应这样做的:正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”;3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的:正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”;表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合⋯⋯的规定”或“应按⋯⋯执行”。 中华人民共和国国家标准地源热泵系统工程技术规范GB50366一2005条文说明 目次1总则··························。····································⋯⋯322术语·······························································⋯⋯333工程勘察··················································。····。···一343.1一般规定···············································⋯⋯343.2地埋管换热系统勘察······································⋯⋯343.3地下水换热系统勘察······································⋯⋯353.4地表水换热系统勘察·······································⋯⋯354地埋管换热系统················································⋯⋯374.1一般规定···················································⋯⋯374.2地埋管管材与传热介质···································一374.3地埋管换热系统设计···································，··⋯⋯384.4地埋管换热系统施工···，·········，························⋯⋯444.5地埋管换热系统的检验与验收······························⋯⋯455地下水换热系统·...............................................·一515.1一般规定··················································⋯⋯515.2地下水换热系统设计·····································⋯⋯515.3地下水换热系统施工·······································⋯⋯525.牛地下水换热系统检验与验收··············。··················⋯⋯526地表水换热系统··、·······························⋯⋯’二’·⋯536.1一般规定···········。·······································⋯⋯536.2地表水换热系统设计·······································⋯⋯536.3地表水换热系统施工·······································⋯⋯537建筑物内系统················································⋯⋯’·‘547.1建筑物内系统设计··································，········。二5430 二亡8整体运转、调试与验收··········⋯⋯刁曰或丹附录A地埋管外径及壁厚·······⋯⋯口/一﹂0附录B竖直地埋管换热器的设计计算刁门 1总则1.0.1制定本规范的宗旨。地源热泵系统可利用浅层地热能资源进行供热与空调，具有良好的节能与环境效益，近年来在国内得到了日益广泛的应用。但由于缺乏相应规范的约束，地源热泵系统的推广呈现出很大的盲目性。许多项目在没有对当地资源状况进行充分评估的条件下，就匆匆上马，造成了地源热泵系统工作不正常，影响了地源热泵系统的进一步推)、一与应用。为了规范地源热泵系统的设计、施工及验收，确保地源热泵系统安全可靠地运行以及更好地发挥其节能效益，特制定本规范。本规范侧重于地热能交换系统部分的规定，对建筑物内系统仅作简要规定1.0.2规定了本规范的适用范围。地表水包括河流、湖泊、海水、中水或达到国家排放标准的污水、废水等。1.0.3本规范为地源热泵系统工程的专业性全国通用技术规范根据国家主管部门有关编制和修订工程建设标准、规范等的统一规定，为了精简规范内容，凡其他全国性标准、规范等已有明确规定的内容，除确有必要者以外，本规范均不再另设条文。本条文的目的是强调在执行本规范的同时，还应注意贯彻执行相关标准、规范等的有关规定。 2术语2.0.1地源热泵系统通常还被称为地热热泵系统(geothermalheatpumpsystem)，地能系统(earthenergysystem)，地源系统(ground-sourcesystem)等，后来，由ASHRAE统一为标准术语即地源热泵系统(ground-sourceheatpumpsystem)。其中地埋管地源热泵系统，也称地祸合系统(closed-loopground-coupledheatpumpsystem)或土壤源地源热泵系统，考虑实际应用中人们的称呼习惯，同时便于理解，本规范定义为地埋管地源热泵系统。2.0.21本规范中抽水井和回灌井均用作地源热泵系统的低温热源，故将抽水井和回灌井统称为热源井。 3工程勘察3.1一般规定3.1.1工程场地状况及浅层地热能资源条件是能否应用地源热泵系统的基础。地源热泵系统方案设计前，应根据调查及勘察情况，选择采用地埋管、地下水或地表水地源热泵系统。浅层地热能资源勘察包括地埋管换热系统勘察、地下水换热系统勘察及地表水换热系统勘察。3.1.2在工程场区内或附近有水井的地区，可调查收集已有工程勘察及水井资料。调查区域半径宜大于拟定换热区100一200m。调查以收集资料为主，除观察地形地貌外，应调查已有水井的位置、类型、结构、深度、地层剖面、出水量、水位、水温及水质情况，还应了解水井的用途，开采方式、年用水量及水位变化情况等。3.1.4工程场地可利用面积应满足修建地表水抽水构筑物(地表水换热系统)或修建地下水抽水井和回灌井(地下水换热系统)或埋设水平或竖直地埋管换热器(地埋管换热系统)的需要。同时应满足置放和操作施工机具及埋设室外管网的需要。3.2地埋管换热系统勘察3.2.1岩土体地质条件勘察可参照《岩土工程勘察规范》GB50021及《供水水文地质勘察规范》GB50027进行。3.2.2采用水平地埋管换热器时，地埋管换热系统勘察采用槽探、坑探或研探进行。槽探是为了了解构造线和破碎带宽度、地层和岩性界限及其延伸方向等在地表挖掘探槽的工程勘察技术。探槽应根据场地形状确定，探槽的深度一般超过埋管深度 lm。采用竖直地埋管换热器时，地埋管换热系统勘察采用钻探进行。钻探方案应根据场地大小确定，勘探孔深度应比钻孔至少深5m.岩土体热物性指岩土体的热物性参数，包括岩土体导热系数、密度及比热等。若埋管区域已具有权威部门认可的热物性参数，可直接采用已有数据，否则应进行岩土体导热系数、密度及比热等热物性测定。测定方法可采用实验室法或现场测定法。1实验室法:对勘探孔不同深度的岩土体样品进行测定，并以其深度加权平均，计算该勘探孔的岩土体热物性参数;对探槽不同水平长度的岩土体样品进行测定，并以其长度加权平均，计算该探槽的岩土体热物性参数。2现场测试法:现场测试岩土体应在测试埋管状况稳定后进行。根据埋管深度或长度，测试一般应在测试埋管安装完毕72h后进行。对两个勘探孔(槽)及两个以上勘探孔(槽)的测试，其测试结果取算术平均值。3.3地下水换热系统勘察3.3.1水文地质条件勘察可参照《供水水文地质勘察规范》GB50027,《供水管井技术规范》GB50296进行。通过勘察，查明拟建热源井地段的水文地质条件，即一个地区地下水的分布、埋藏，地下水的补给、径流、排泄条件以及水质和水量等特征。对地下水资源作出可靠评价，提出地下水合理利用方案，并预测地下水的动态及其对环境的影响，为热源井设计提供依据。3.3.3渗透系数指单位时间内通过单位断面的流量(m/d)，一般用来衡量地下水在含水层中径流的快慢。3.3.4水文地质勘探孔即为查明水文地质条件、地层结构，获取所需的水文地质资料，按水文地质钻探要求施工的钻孔。3.4地表水换热系统勘察3.4.2地表水水温、水位及流量勘察应包括近20年最高和最低 水温、水位及最大和最小水量;地表水水质勘察应包括:引起腐蚀与结垢的主要化学成分，地表水源中含有的水生物、细菌类、固体含量及盐碱量等。 4地埋管换热系统4.1一般规定4.1.1岩土体的特性对地埋管换热器施工进度和初投资有很大影响。坚硬的岩土体将增加施工难度及初投资，而松软岩土体的地质变形对地埋管换热器也会产生不利影响。为此，工程勘察完成后，应对地埋管换热系统实施的可行性及经济性进行评估。4.1.2管沟开挖施工中遇有管道、电缆、地下构筑物或文物古迹时，应予以保护，并及时与有关部门联系协同处理。4.1.3理管区域不应以树木、灌太、花园等作去标识4.2地埋管管材与传热介质4.2.2聚乙烯管应符合《给水用聚乙烯(PE)管材》GB/T13663的要求。聚丁烯管应符合《冷热水用聚丁烯(PB)管道系统》GB/T19473.2的要求。4.2.3传热介质的安全性包括毒性、易燃性及腐蚀性;良好的传热特性和较低的摩擦阻力是指传热介质具有较大的导热系数和较低的钻度。可采用的其他传热介质包括氯化钠溶液、氯化钙溶液、乙二醇溶液、丙醇溶液、丙二醇溶液、甲醇溶液、乙醇溶液、醋酸钾溶液及碳酸钾溶液口4.2.4可选择防冻剂包括:1盐类:氯化钙和氯化钠;2乙二醇:乙烯基乙二醇和丙烯基乙二醇;3酒精:甲醇，异丙基，乙醛;4钾盐溶液:醋酸钾和碳酸钾。4.2.5添加防冻剂后的传热介质的冰点宜比设计最低使用水温低3-50C，是为了防止出现结冰现象。 地埋管换热系统的金属部件应与防冻剂兼容。这些金属部件包括循环泵及其法兰、金属管道、传感部件等与防冻剂接触的所有金属部件。4.3地埋管换热系统设计4.3.2全年冷、热负荷平衡失调，将导致地埋管区域岩土体温度持续升高或降低，从而影响地埋管换热器的换热性能，降低地埋管换热系统的运行效率。因此，地埋管换热系统设计应考虑全年冷热负荷的影响。4.3.3地源热泵系统最大释热量与建筑设计冷负荷相对应。包括:各空调分区内水源热泵机组释放到循环水中的热量(空调负荷和机组压缩机耗功)、循环水在输送过程中得到的热量、水泵释放到循环水中的热量。将上述三项热量相加就可得到供冷工况下释放到循环水的总热量。即:最大释热量=E「空调分区冷负荷X(1+1/EER)]+E输送过程得热量+乏水泵释放热量地源热泵系统最大吸热量与建筑设计热负荷相对应。包括:各空调分区内热泵机组从循环水中的吸热量(空调热负荷，并扣除机组压缩机耗功)、循环水在输送过程失去的热量并扣除水泵释放到循环水中的热量。将上述前二项热量相加并扣除第三项就可得到供热工况下循环水的总吸热量。即:最大吸热量=E[空调分区热负荷X(1一1/COP)]+Y-输送过程失热量一E水泵释放热量最大吸热量和最大释热量相差不大的工程，应分别计算供热与供冷工况下地埋管换热器的长度，取其大者，确定地埋管换热器;当两者相差较大时，宜通过技术经济比较，采用辅助散热(增加冷却塔)或辅助供热的方式来解决，一方面经济性较好，同时，也可避免因吸热与释热不平衡引起岩土体温度的降低或升高。4.3.4地埋管换热器有水平和竖直两种埋管方式。当可利用地 表面积较大，浅层岩土体的温度及热物性受气候、雨水、埋设深度影响较小时，宜采用水平地埋管换热器。否则，宜采用竖直地埋管换热器。图1为常见的水平地埋管换热器形式，图2为新近开发的水平地埋管换热器形式，图3为竖直地埋管换热器形式。在没有合适的室外用地时，竖直地埋管换热器还可以利用建筑物的混凝土基桩埋设，即将U形管捆扎在基桩的钢筋网架上，然后浇灌混凝土，使U形管固定在基桩内。」}口{」(a)(b)(c)图1几种常见的水平地埋管换热器形式三或六环路少少洲下L,-}J,LOJ(b)(c)图2几种新近开发的水平地埋管换热器形式(a)垂直排圈式;(b)水平排圈式;(c)水平螺旋式 八︵羊丫十||.一1.eses一一0-一图3竖直地埋管换热器形式Ca)单U形管;(b)双U形管;(c)小直径螺旋盘管;(d)大直径螺旋盘管;()1柱状;(D蜘蛛状;(H)套管式4.3.5地埋管换热器设计计算是地源热泵系统设计所特有的内容，由于地埋管换热器换热效果受岩土体热物性及地下水流动情况等地质条件影响非常大，使得不同地区，甚至同一地区不同区域岩土体的换热特性差别都很大。为保证地埋管换热器设计符合实际，满足使用要求，通常，设计前需要对现场岩土体热物性进行测定，并根据实测数据进行计算。此外建筑物全年动态负荷、岩土体温度的变化、地埋管及传热介质特性等因素都会影响地埋管换热器的换热效果。因此，考虑地埋管换热器设计计算的特殊性及复杂性，宜采用专用软件进行计算。该软件应具有以下功育E: 1能计算或输人建筑物全年动态负荷;2能计算当地岩土体平均温度及地表温度波幅;3能模拟岩土体与换热管间的热传递及岩土体长期储热效果;4能计算岩土体、传热介质及换热管的热物性;5能对所设计系统的地埋管换热器的结构进行模拟，(如钻孔直径、换热器类型、灌浆情况等)。目前，在国际上比较认可的地埋管换热器的计算核心为瑞典隆德大学开发的gfunctions算法。根据程序界面的不同主要有:瑞典隆德Lund大学开发的EED程序;美国威斯康星Wiscon-sin-Madison大学SolarEnergy实验室(SEL)开发的TRNSYS程序;美国俄克拉何马州()klahoma大学开发的GLHEPRO程序。在国内，许多大专院校也曾对地埋管换热器的计算进行过研究并编制了计算软件。4.3.6引自加拿大地源热泵系统设计安装标准《DesignandIn-stallationofEarthEnergySystemsforCommercialandInstitu-tionalBuildings))CAN/CSA-C448.to4.3.8为避免换热短路，钻孔间距应通过计算确定。岩土体吸、释热量平衡时，宜取小值;反之，宜取大值。4.3.9目的为确保系统及时排气和加强换热。地埋管换热器内管道推荐流速:双U形埋管不宜小于。.4m/s，单U形埋管不宜小于0.6m/so4.3.10利于水力平衡及降低压力损失。供、回水环路集管的间距不小于0.6m，是为了减少供回水管间的热传递。4.3.11地埋管换热器远离水井及室外排水设施，是为了减少水井及室外排水设施的影响。靠近机房或以机房为中心设置是为了缩短供、回水集管的长度。4.3.12目的在于增加系统的安全性、可靠性。便于系统充液，一般在分水器或集水器上预留充液管。连接地埋管换热器系统的室内送、回液联管上要安装闭式膨胀箱、充放液设施、压力表、 温度计等基本仪器与部件。4.3.13保证地下埋管的导热效果，但对于地质情况多为岩石的区域，回填料导热系数可低于岩土体导热系数。4.3.14传热介质不同，其摩擦阻力也不同，水力计算应按选用的传热介质的水力特性进行训算。国内已有塑料管比摩阻均是针对水而言，对添加防冻剂的水溶液，目前尚无相应数据，为此，地埋管压力损失可参照以下方法进行计算。该方法引自《地源热泵Z程技术指南》(Ground-sourceheatpumpengineeringmanu-at).1确定管内流体的流量、公称直径和流体特性2根据公称直径，确定地埋管的内径。3计算她理管的断而而AQA,A一晋Xd,(1)式中A-一地埋管的断面面积(m2);d;—地埋管的内径(m),4计算管内流体的流速V;G(2)3600XA式中V=一一管内流体的流速(m/s);G—管内流体的流量(m3/h),5计算管内流体的雷诺数Re,R。应该大于2300以确保紊流:Re_亡丛鲤(3)P式中Re-管内流体的雷诺数;P一-管内流体的密度(kg/rn"),P-管内流体的动力勃度(N·s/m2)a6计算管段的沿程阻力尸，:Pa=0.158X洲75X尸25X司2sXVI.7s尸，=几XL{:: 式中P,—计算管段的沿程阻力(Pa);Pd—计算管段单位管长的沿程阻力(Pa/m);儿—计算管段的长度(m)o7计算管段的局部阻力尸」:尸」=PdXL;(6)式中尸—计算管段的局部阻力(Pa);L」一一计算管段管件的当量长度(m),管件的当量长度可按表1计算。表1管件当t长度表S计算管段的总阻力尸，:尸:=尸，+尸(7)43 式中Pz—计算管段的总阻力(pa).4.3.15地埋管换热系统根据建筑负荷变化进行流量调节，可以节省运行电耗。4.3.17目的在于防止地埋管换热系统堵塞。4.4地埋管换热系统施工4.4.3地埋管的质量对地埋管换热系统至关重要。进人现场的地埋管及管件应逐件进行外观检查，破损和不合格产品严禁使用。不得采用出厂已久的管材，宜采用刚制造出的管材。聚乙烯管应符合《给水用聚乙烯(PE)管材》GB/T13663的要求;聚丁烯管应符合《冷热水用聚丁烯(PB)管道系统》GB/T19473.2的要求。地埋管运抵工地后，应用空气试压进行检漏试验。地埋管及管件存放时，不得在阳光「曝晒。搬运和运输时，应小L轻放，采用柔韧性好的皮带、吊带或吊绳进行装卸，不应抛摔和沿地拖曳。4.4.6回填料应采用网孔不大于15mmX15mm的筛进行过筛，保证回填料不含有尖利的岩石块和其他碎石。为保证回填均匀且回填料与管道紧密接触，回填应在管道两侧同步进行，同一沟槽中有双排或多排管道时，管道之间的回填压实应与管道和槽壁之间的回填压实对称进行。各压实面的高差不宜超过30cm。管腋部采用人工回填，确保塞严、捣实。分层管道回填时，应重点做好每一管道层上方15cm范围内的回填。管道两侧和管顶以上50cm范围内，应采用轻夯实，严禁压实机具直接作用在管道上，使管道受损。4.4.7护壁套管为下人钻孔中用以保护钻孔孔壁的套管。钻孔前，护壁套管应预先组装好，施钻完毕应尽快将套管放人钻孔中，并立即将水充满套管，以防孔内积水使套管脱离孔底上浮，达不到预定埋设深度。下管时，可采用每隔2-4m设一弹簧卡(或固定支卡)的方式将U形管两支管分开，以提高换热效果。 4.4.8U形管安装完毕后，应立即灌浆回填封孔，隔离含水层。灌浆即使用泥浆泵通过灌浆管将混合浆灌人钻孔中的过程。泥浆泵的泵压足以使孔底的泥浆上返至地表，当上返泥浆密度与灌注材料的密度相等时，认为灌浆过程结束。灌浆时，应保证灌浆的连续性，应根据机械灌浆的速度将灌浆管逐渐抽出，使灌浆液自下而上灌注封孔，确保钻孔灌浆密实，无空腔，否则会降低传热效果，影响工程质量。当埋管深度超过40m时，灌浆回填宜在周围邻近钻孔均钻凿完毕后进行，目的在于一旦孔斜将相邻的U形管钻伤，便于更换。4.4.，灌浆回填料一般为膨润土和细砂(或水泥)的混合浆或其他专用灌浆材料。膨润土的比例宜占4写-6%。钻孔时取出的泥砂浆凝固后如收缩很小时，也可用作灌浆材料。如果地埋管换热器设在非常密实或坚硬的岩土体或岩石情况下，宜采用水泥基料灌浆，以防止孔隙水因冻结膨胀损坏膨润土灌浆材料而导致管道被挤压节流。4.4.10系统冲洗是保证地埋管换热系统可靠运行的必须步骤，在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热系统全部安装完成后均应对管道系统进行冲洗。4.4.11室外环境温度低于。℃时，塑料地埋管物理力学性能将有所降低，容易造成地埋管的损害，故当室外环境温度低于。℃时，尽量避免地埋管换热器的施工。4.5地埋管换热系统的检验与验收4.5.2地埋管换热系统多采用聚乙烯(PE)管。聚乙烯(PE)管是一种热塑性材料，管材本身具有受压发生蠕变和应力松弛的特性，与钢管不同。因此，对聚乙烯(PE)管水压试验期间压力降值的理解应更全面些，充分考虑到压力下降并不一定意味着管道有泄漏。1国内现有规范对水压试验的规定: 《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243中规定:1)冷热水、冷却水系统的试验压力，当工作压力小于等于l.OMPa时，为1.5倍工作压力，但最低不小于。.6MPa;当工作压力大于1.OMPa时，为工作压力加0.5MPa,2)系统试压:在各分区管道与系统主、干管全部连通后，对整个系统的管道进行系统的试压。试验压力以最低点的压力为准，但最低点的压力不得超过管道与组成件的承受压力。压力试验升至试验压力后，稳压lOmin，压力下降不得大于。.02MPa，再将系统压力降至工作压力，外观检查无渗漏为合格。3)各类耐压塑料管的强度试验压力为1.5倍工作压力，严密性工作压力为1.15倍的设计工作压力。《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242中规定:低温热水地板辐射采暖系统:1)试验压力为工作压力的1.5倍，但不小于。.6MPa.2)检验方法:在试验压力下稳压1h，压力降不大于0.05MPa且不渗不漏。采暖系统:1)使用塑料管及复合管的热水采暖系统，应以系统顶点工作压力加。.2MPa做水压试验，同时在系统顶点的试验压力不小于。.4MPa,2)检验方法:使用塑料管的采暖系统应在试验压力下1h内压力降不大于。.05MPa，然后降压至工作压力的1.15倍，稳压3h，压力降不大于0.03MPa，同时各连接处不渗、不漏。《建筑给水聚乙烯类管道工程技术规程》CJJ/T98中规定:1)试验压力应为管道系统设计工作压力的1.5倍，但不得小于0.6MPao 2)水压试验应按下列步骤进行:将试压管段各配水点封堵，缓慢注水，同时将管内空气排出;管道充满水后，进行水密封性检查;对系统加压，应缓慢升压，升压时间不应小于10min;升压至规定的试验压力后，停止加压，稳压1h，压力降不得超过。.05MPa;在工作压力的1.15倍状态下稳压2h，压力降不得超过0.03MPa，同时检查各连接处，不得渗漏。《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》CJJ101中规定:1)试验压力:水压试验静水压力不应小于管道工作压力的1.5倍，且试验压力不应低于0.8MPa，不得以气压试验代替水压试验。2)管道水压试验应分预试验阶段与主试验阶段两个阶段进行。3)预试验阶段，应按如下步骤，并符合下列规定:步骤1:将试压管道内的水压降至大气压，并持续60min。期间应确保空气不进人管道。步骤2:缓慢将管道内水压升至试验压力并稳压30min，期间如有压力下降可注水补压，但不得高于试验压力。检查管道接口、配件等处有无渗漏现象。当有渗漏现象时应中止试压，并查明原因采取相应措施后重新组织试压。步骤3:停止注水补压并稳定60min。当60min后压力下降不超过试验压力的70%时，则预试验阶段的工作结束。当60min后压力下降到低于试验压力的70%时，应停止试压，并应查明原因采取相应措施后再组织试压。4)主试验阶段，应按如下步骤，并符合下列规定: 步骤1:在预试验阶段结束后，迅速将管道泄水降压，降压量为试验压力的100-15%,期间应准确计量降压所泄出的水量，设为△V(L)o按照下式计算允许泄出的最大水量AV_(1_);V-=1.2VAP{1/EW十d,/(e.E,)}(8)式中V一试压管段总容积(L);pP—降压量(MPa);EW—水的体积模量，不同水温时EW.值可按表2采用;肠—管材弹性模量(MPa)，与水温及试压时间有关;d;-一管材内径(m);e=—管材公称壁厚(m)当△V大于AV-，应停止试压。泄压后应排除管内过量空气，再从预试验阶段的“步骤2”开始重新试验。表2温度与体积模.关系温度(0c>体积模量(M】a)温度(℃)体积模量(WO匕一2080一2170102110}{25}152140}2230步骤2:每隔3min记录一次管道剩余压力，应记录30min。当30min内管道剩余压力有上升趋势时，则水压试验结果合格。步骤3;30min内管道剩余压力无上升趋势时，则应再持续观察60min。当整个90min内压力下降不超过。.02MPa，则水压试验结果合格。步骤4:当主试验阶段上述两条均不能满足时，则水压试验结果不合格。应查明原因并采取相应措施后再组织试压。2国外地埋管换热系统水压试验标准及方法加拿大地源热泵系统设计安装标准(Designandinstallationofearthenergysystemsforcommercialandinstitutionalbuild- ings))CAN/CSA-C448.1(简称加拿大标准)中水压试验方法如下:试压分四个阶段:(1)竖直地埋管换热器插人钻孔前，应充水进行水压试验后再封堵。试验压力大于等于690kPa,稳压15min,没有明显压力降低或泄漏。该压力应保持到回填后lh(2)竖直或水平地埋管换热器与环路集管装配完成后，回填前应进行水压试验。(3)各环路集管与机房分集水器连接完成后，回填前应充水进行水压试验。试验压力应大于等于690kPa，且系统最低点压力应小于管材破裂压力。试压持续至少21,，期间应无泄漏现象。(4)地埋管换热系统全部安装完毕，且冲洗、排气完成并回填后应充水进行水压试验。试验压力应大于等于690kPa，且系统最低点压力应小于管材破裂压力。试压持续至少12h，期间压力降没有明显变化(应不大于3%)0分别进行(3),(4)两阶段水压试验的目的是为了保证水压试验结果的正确性。因为系统进行第(3)阶段试压时，地埋管环路可能会发生膨胀现象，一段时间后将导致压力有所下降，容易造成系统有泄漏的假象，故需要进行第(4)阶段水压试验。美国地埋管地源热泵系统设计与安装标准《Closed一工oop/GeothermalHeatPumpSystems-DesignandInstallationStandards)1997(简称美国标准)中水压试验方法如下:(1)所有地埋管安装前均应做压力试验，地埋管换热器所有部件回填前均应做压力试验。(2)压力试验应为水压试验，试验压力至少为管材设计压力的1.5倍或系统运行压力的3倍。(3)试验时间30min，期间应无泄漏现象。3国内地埋管换热系统应用时间不长，在水压试验方法上缺乏试验与实践数据。《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》 cii101适用于埋地聚乙烯给水管道工程，但其水压试验方法与地埋管换热系统工程应用实践有较大差距，也不宜直接采用。加拿大标准与美国标准相比，前者步骤清晰与目前地埋管换热系统工程应用实践相一致，故本规范水压试验方法是建立在加拿大标准基础上，在试验压力上考虑了与国内相关标准的一致性。4.5.3回填过程的检验内容包括回填料配比、混合程序、灌浆及封孔的检验。 5地下水换热系统5.1一般规定5.1.1可靠回灌措施是指将地下水通过回灌井全部送回原来的取水层的措施，要求从哪层取水必须再灌回哪层，且回灌井要具有持续回灌能力。同层回灌可避免污染含水层和维持同一含水层储量，保护地热能资源。热源井只能用于置换地下冷量或热量，不得用于取水等其他用途。抽水、回灌过程中应采取密闭等措施，不得对地下水造成污染。5.1.2地源热泵系统最大吸热量或释热量按本规范第4.3.3条条文说明的规定计算。5.1.3地下水供水管不得与市政管道连接是为了避免污染市政供水和使用自来水取热;地下水回灌管不得与市政管道连接，是为了避免回灌水排人下水，保护水资源不被浪费。5.2地下水换热系统设计5.2.3氧气会与水井内存在的低价铁离子反应形成铁的氧化物，也能产生气体勃合物，引起回灌井阻塞，为此，热源井设计时应采取有效措施消除空气侵人现象。5.2.4抽水井与回灌井相互转换以利于开采、洗井、岩土体和含水层的热平衡。抽水井具有长时间抽水和回灌的双重功能，要求不出砂又保持通畅。抽水井与回灌井间设排气装置，可避免将空气带人含水层5.2.5一般为了保证回灌效果，抽水井与回灌井比例不小于1，2。5.2.6为了避免污染地下水。5.2.8从保障地下水安全回灌及水源热泵机组正常运行的角度， 地下水尽可能不直接进人水源热泵机组。直接进人水源热泵机组的地下水水质应满足以下要求(引自《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019第7.3.3条条文说明):含砂量小于1/200000,pH值为6.5一8.5,CaO小于200mg/I，矿化度小于3g八，CI一小于100mg/L,SO,"一小于200mg/L,Fez+小于lmg/L,H2S小于0.5mg/Lo当水质达不到要求时，应进行水处理。经过处理后仍达不到规定时，应在地下水与水源热泵机组之间加设中间换热器。对于腐蚀性及硬度高的水源，应设置抗腐蚀的不锈钢换热器或钦板换热器。在使用海水时，建议在进人换热器前增加氯气处理装置以防止藻类在换热器内部滋生。当水温不能满足水源热泵机组使用要求时，可通过混水或设置中间换热器进行调节，以满足机组对温度的要求。变流量系统设计可降低地下水换热系统的运行费用，且进人地源热泵系统的地下水水量越少，对地下水环境的影响也越小5.3地下水换热系统施工5.3.2热源井及其周围区域的工程勘察资料包括施工场区内地下水换热系统勘察资料及其他专业的管线布置图等。5.4地下水换热系统检验与验收5.4.3水质要求符合本规范第5.2.8条条文说明的规定。 6地表水换热系统6.1一般规定6.1.1目的是减小对地表水体及其水生态环境和行船等的影响。6.1.2地表水体应具有一定的深度和面积，具体大小应根据当地气象条件、水体流速、建筑负荷等因素综合确定。6.1.3地源热泵系统最大吸热量或释热量按本规范第4.3.3条条文说明的规定计算。6.2地表水换热系统设计6.2.1取水口应远离回水口，目的是避免热交换短路。6.2.2有利于水力平衡。6.2.3为了防止风浪、结冰及船舶可能对其造成的损害，要求地表水的最低水位与换热盘管距离不应小于l.5m。最低水位指近20年每年最低水位的平均值。6.2.4地表水换热系统采用开式系统时，从保障水源热泵机组正常运行的角度，地表水尽可能不直接进人水源热泵机组。直接进入水源热泵机组的地表水水质应符合本规范第5.2.8条条文说明的规定。水系统采用变流量设计有利于降低输送能耗。6.3地表水换热系统施工6.3.2换热盘管任何扭曲部分均应切除，未受损部分熔接后须经压力测试合格后才可使用。换热盘管存放时，不得在阳光下曝晒。6.3.3换热盘管一般固定在排架上，并在下部安装衬垫物，衬垫物可采用轮胎等 7建筑物内系统7.1建筑物内系统设计7.1.2水源热泵机组应符合《水踪热泵机组))U13/119409的要求。水源热泵机组正常工作的冷(热)源温度范围(引自《水源热泵机组》GB/T19409):水环热泵系统20-400C(制冷)15300C(制热)地下水热泵系统10-250C(制冷)10-25"C(制热)地埋管热泵系统10-400C(制冷)-5-250C(制热)7.1.3当水温达到设定温度时，水源热泵机组应能减载或停机。用于供热时，水源热泵机组应保证足够的流量以防止机组出口端结冰。7.1.4不同地区岩土体、地下水或地表水水温差别较大，设计时应按实际水温参数进行设备选型。末端设备选择时应适合水源热泵机组供、回水温度的特点，保证地源热泵系统的应用效果，提高系统节能率。7.1.5根据水源热泵机组的设置方式不同，分为集中、水环和分体热泵系统。水环热泵系统是小型水/空气热泵的一种应用方式，即用水环路将小型水/空气热泵机组并联在一起，构成以回收建筑物内部余热为主要特征的热泵供热、供冷的系统。水环热泵系统机组的进风温度不应低于10℃或高于32.2-C,当进风温度低于10℃时，应进行预热处理。对于冬季间歇使用的建筑物，宜采用分体热泵系统，以防止停止使用时设备冻损。末端空调系统可采用风机盘管系统、冷暖顶/地板辐射系统或全空气系统。7.1.6夏季运行时，空调水进人机组蒸发器，冷源水进人机组冷凝器。冬季运行时，空调水进人机组冷凝器，热源水进人机组 蒸发器。冬、夏季节的功能转换阀门应性能可靠，严密不漏。7.1.7当采用地源热泵系统提供(或预热)生活热水较其他方式提供生活热水经济性更好时，宜优先采用地源热泵提供生活热水，不足部分由辅助热源解决。生活热水的制备可以采用水路加热的方式或制冷剂环路加热两种方式7.1.8为达到节能目的，可采用水侧或风侧节能器，且根据实际情况设置蓄能水箱。对于平均水温低于10℃的地区，由于供热量大，地埋管换热器出水温度较低，为节省热量，此时宜在水侧或风侧设置热回收装置对排热进行回收;或根据室外气象条件及系统特点采用过渡季增大新风量等节能措施 8整体运转、调试与验收8.0.2地源热泵系统试运转需测定与调整的主要内容包括:1系统的压力、温度、流量等各项技术数据应符合有关技术文件的规定;2系统连续运行应达到正常平稳;水泵的压力和水泵电机的电流不应出现大幅波动;3各种自动计量检测元件和执行机构的工作应正常，满足建筑设备自动化系统对被测定参数进行监测和控制的要求;4控制和检测设备应能与系统的检测元件和执行机构正常沟通，系统的状态参数应能正确显示，设备连锁、自动调节、自动保护应能正确动作。调试报告应包括调试前的准备记录、水力平衡、机组及系统试运转的全部测试数据。8.0.3地源热泵系统的冬、夏两季运行测试包括室内空气参数及系统运行能耗的测定。系统运行能耗包括所有水源热泵机组、水泵和末端设备的能耗。 附录A地埋管外径及壁厚A.0.1表中数值引自《给水用聚乙烯(PE)管材》GB/T136630A.0.2表中数值引自《冷热水用聚丁烯(PB)管道系统》GB/T19473.2 附录B竖直地埋管换热器的设计计算B.0.1为了便于工程计算，几种典型土壤、岩石及回填料的热物性可参考表3确定。表3引自《2003ASHRAEHANDBOOKHVACApplications》中GeothermalEnergy一章。表3几种典型土坡、岩石及回速料的热物性又，以P导热系数扩散率密度一一一W/(m·K)10-em2/s魄/m"致密猫土(含水量15%)一1.4-1.9}一。49-0.71}一致密勃土(含水量5%)一1.0-1.4}一0.54-0.71}一轻质薪土(含水量15%)一。.7^l。}一0.54-0.64}一轻质a土(含水量5%)一0.5-0.90.651285土壤致密砂土(含水量15%)一2.8--3.80.97--1.271925致密砂土(含水量5%)一2卜2.3一1.10-1.621925轻质砂土(含水量15%)一，.。一2.1一0.54--1.08一轻质砂土(含水量5%)一0.9一，.。一。6、一1.39一花岗岩一2.3-3.7一0.97-1.5，一石灰石一2.43.8一。.97--1.51一2400-2800岩石砂岩21--3.5一。75-1.27一25702730MA岩一}1.4-2.、一。75-0.97一干血岩，0-2.1一0.64-0.86一膨润土o.73-U.75(含有20%-30%的固体)含有20%膨润土、s0%Sich1.47-1.64砂子的棍合物含有15%膨润土、ss%Si02回填料1.00-1.10砂子的混合物含有1o%膨润土、90%S1022.08-2.42砂子的混合物含有30%混凝土、70%Si022.08-2.42砂子的混合物厅R'