一、地源熱泵工程需勘察內(nèi)容
(一)一般規(guī)定
1.地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)前。應(yīng)進(jìn)行工程場(chǎng)地狀況調(diào)查,并應(yīng)對(duì)淺層地?zé)崮苜Y源進(jìn)行勘察。
﹙工程場(chǎng)地狀況及淺層地?zé)崮苜Y源條件是能否應(yīng)用地源熱泵系統(tǒng)的基礎(chǔ)。地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)前,應(yīng)根據(jù)調(diào)查及勘察情況,選擇采用地埋管、地下水或地表水地源熱泵系統(tǒng)。淺層地?zé)崮苜Y源勘察包括地埋管換熱系統(tǒng)勘察、地下水換熱系統(tǒng)勘察及地表水換熱系統(tǒng)勘察﹚。
2.對(duì)已具備水文地質(zhì)資料或附近有水井的地區(qū),應(yīng)通過(guò)調(diào)查獲取水文地質(zhì)資料。﹙在工程場(chǎng)區(qū)內(nèi)或附近有水井的地區(qū),可調(diào)查收集已有工程勘察及水井資料。調(diào)查區(qū)域半徑宜大于擬定換熱區(qū)100一200m。調(diào)查以收集資料為主,除觀(guān)察地形地貌外,應(yīng)調(diào)查已有水井的位置、類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、深度、地層剖面、出水量、水位、水溫及水質(zhì)情況,還應(yīng)了解水井的用途,開(kāi)采方式、年用水量及水位變化情況等﹚。
3.工程勘察應(yīng)由具有勘察資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍承擔(dān)。工程勘察完成后,應(yīng)編寫(xiě)工程勘察報(bào)告,并對(duì)資源可利用情況提出建議。
4.工程場(chǎng)地狀況調(diào)查應(yīng)包括下列內(nèi)容﹙工程場(chǎng)地可利用面積應(yīng)滿(mǎn)足修建地表水抽水構(gòu)筑物(地表水換熱系統(tǒng))或修建地下水抽水井和回灌井(地下水換熱系統(tǒng))或埋設(shè)水平或豎直地埋管換熱器(地埋管換熱系統(tǒng))的需要。同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足置放和操作施工機(jī)具及埋設(shè)室外管網(wǎng)的需要﹚:
(1)場(chǎng)地規(guī)劃面積、形狀及坡度;
(2)場(chǎng)地內(nèi)已有建筑物和規(guī)劃建筑物的占地面積及其分布;
(3)場(chǎng)地內(nèi)樹(shù)木植被、池塘、排水溝及架空輸電線(xiàn)、電信電纜的分布;
(4)場(chǎng)地內(nèi)已有的、計(jì)劃修建的地下管線(xiàn)和地下構(gòu)筑物的分布及其埋深;
(5)場(chǎng)地內(nèi)已有水井的位置;
(二)地埋管換熱系統(tǒng)勘察
1.地埋管地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)前,應(yīng)對(duì)工程場(chǎng)區(qū)內(nèi)巖土體地質(zhì)條件進(jìn)行勘察﹙巖土體地質(zhì)條件勘察可參照《巖土工程勘察規(guī)范》GB-50021及《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》GB- 50027進(jìn)行﹚。
2.地埋管換熱系統(tǒng)勘察應(yīng)包括下列內(nèi)容﹙采用水平地埋管換熱器時(shí),地埋管換熱系統(tǒng)勘察采用槽探、坑探或研探進(jìn)行。槽探是為了了解構(gòu)造線(xiàn)和破碎帶寬度、地層和巖性界限及其延伸方向等在地表挖掘探槽的工程勘察技術(shù)。探槽應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地形狀確定,探槽的深度一般超過(guò)埋管深度1m。采用豎直地埋管換熱器時(shí),地埋管換熱系統(tǒng)勘察采用鉆探進(jìn)行。鉆探方案應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地大小確定,勘探孔深度應(yīng)比鉆孔至少深5m。巖土體熱物性指巖土體的熱物性參數(shù),包括巖土體導(dǎo)熱系數(shù)、密度及比熱等。若埋管區(qū)域已具有權(quán)威部門(mén)認(rèn)可的熱物性參數(shù),可直接采用已有數(shù)據(jù),否則應(yīng)進(jìn)行巖土體導(dǎo)熱系數(shù)、密度及比熱等熱物性測(cè)定。測(cè)定方法可采用實(shí)驗(yàn)室法或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定法﹚:
(1)巖土層的結(jié)構(gòu)(實(shí)驗(yàn)室法:對(duì)勘探孔不同深度的巖土體樣品進(jìn)行測(cè)定,并以其深度加權(quán)平均,計(jì)算該勘探孔的巖土體熱物性參數(shù);對(duì)探槽不同水平長(zhǎng)度的巖土體樣品進(jìn)行測(cè)定,并以其長(zhǎng)度加權(quán)平均,計(jì)算該探槽的巖土體熱物性參數(shù));
(2)巖土體熱物性(現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法:現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試巖土體應(yīng)在測(cè)試埋管狀況穩(wěn)定后進(jìn)行。根據(jù)埋管深度或長(zhǎng)度,測(cè)試一般應(yīng)在測(cè)試埋管安裝完畢72h后進(jìn)行。對(duì)兩個(gè)勘探孔(槽)及兩個(gè)以上勘探孔(槽)的測(cè)試,其測(cè)試結(jié)果取算術(shù)平均值);
(3)巖土體溫度;
(4)地下水靜水位、水溫、水質(zhì)及分布;
(5)地下水徑流方向、速度;
(6)凍土層厚度。
(三)地下水換熱系統(tǒng)勘察
1、地下水地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)前,應(yīng)根據(jù)地源熱泵系統(tǒng)對(duì)水量、水溫和水質(zhì)的要求,對(duì)工程場(chǎng)區(qū)的水文地質(zhì)條件進(jìn)行勘察(水文地質(zhì)條件勘察可參照《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》GB 50027,《供水管井技術(shù)規(guī)范》GB 50296進(jìn)行。通過(guò)勘察,查明擬建熱源井地段的水文地質(zhì)條件,即一個(gè)地區(qū)地下水的分布、埋藏,地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件以及水質(zhì)和水量等特征。對(duì)地水資源作出可靠評(píng)價(jià),提出地下水合理利用方案,并預(yù)測(cè)地下水的動(dòng)態(tài)及其對(duì)環(huán)境的影響,為熱源井設(shè)計(jì)提供依據(jù)。滲透系數(shù)指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位斷面的流量(m/d),一般用來(lái)衡量地下水在含水層中徑流的快慢。水文地質(zhì)勘探孔即為查明水文地質(zhì)條件、地層結(jié)構(gòu),獲取所需的水文地質(zhì)資料,按水文地質(zhì)鉆探要求施工的鉆孔)。
2、地下水換熱系統(tǒng)勘察應(yīng)包括下列內(nèi)容;
(1)地下水類(lèi)型;
(2)含水層巖性、分布、埋深及厚度;
(3)含水層的富水性和滲透性;
(4)地下水徑流方向、速度和水力坡度;
(5)地下水水溫及其分布;
(6)地下水水質(zhì);
(7)地下水水位動(dòng)態(tài)變化。
3、地下水換熱系統(tǒng)勘察應(yīng)進(jìn)行水文地質(zhì)試驗(yàn)。試驗(yàn)應(yīng)包括下列內(nèi)容:
(1)抽水試驗(yàn);
(2)回灌試驗(yàn);
(3)測(cè)量出水水溫;
(4)取分層水樣并化驗(yàn)分析分層水質(zhì);
(5)水流方向試驗(yàn);
(6)滲透系數(shù)計(jì)算。
4、當(dāng)?shù)叵滤畵Q熱系統(tǒng)的勘察結(jié)果符合地源熱泵系統(tǒng)要求時(shí),應(yīng)采用成井技術(shù)將水文地質(zhì)勘探孔完善成熱源井加以利用。成井過(guò)程應(yīng)由水文地質(zhì)專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行監(jiān)理。
(四)地表水換熱系統(tǒng)勘察
1、地表水地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)前,應(yīng)對(duì)工程場(chǎng)區(qū)地表水源的水文狀況進(jìn)行勘察。(地表水水溫、水位及流量勘察應(yīng)包括近20年最高和最低水溫、水位及最大和最小水量;地表水水質(zhì)勘察應(yīng)包括:引起腐蝕與結(jié)垢的主要化學(xué)成分,地表水源中含有的水生物、細(xì)菌類(lèi)、固體含量及鹽堿量等)。
2、地表水換熱系統(tǒng)勘察應(yīng)包括下列內(nèi)容:
地表水水源性質(zhì)、水面用途、深度、面積及其分布;
不同深度的地表水水溫、水位動(dòng)態(tài)變化;
地表水流速和流量動(dòng)態(tài)變化;
地表水水質(zhì)及其動(dòng)態(tài)變化;
地表水利用現(xiàn)狀;
地表水取水和回水的適宜地點(diǎn)及路線(xiàn)。
二、地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
﹙一﹚地下水地源熱泵系統(tǒng)
1.設(shè)計(jì)規(guī)定
﹙1﹚在進(jìn)行地下水地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)前,應(yīng)咨詢(xún)、了解當(dāng)?shù)卣叻ㄒ?guī)是否允許開(kāi)采地下水。采用地下水地源熱泵系統(tǒng)時(shí)應(yīng)不破壞、不污染地下水資源。
﹙2﹚在政策許可的條件下應(yīng)進(jìn)行工程場(chǎng)地狀況調(diào)查,在確定有可利用的地下水資源時(shí),應(yīng)對(duì)工程場(chǎng)地進(jìn)行水文地質(zhì)勘察和水文地質(zhì)試驗(yàn)。
﹙3﹚應(yīng)根據(jù)地下水換熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行地下水地源熱泵系統(tǒng)可行性及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,確定是否采用地下水地源熱泵系統(tǒng)。采用地下水地源熱泵系統(tǒng)時(shí),應(yīng)向當(dāng)?shù)厮Y源行政管理部門(mén)提出申請(qǐng),取得取水許可。
﹙4﹚地下水換熱系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)勘察資料進(jìn)行設(shè)計(jì)。地下水被利用后,應(yīng)采取可靠的回灌措施,將利用后的地下水全部回灌到同一含水層,并不得對(duì)地下水資源造成浪費(fèi)及污染。
﹙5﹚地下水供水管和回灌管均不得與市政管網(wǎng)相連。
2.設(shè)計(jì)原則
﹙1﹚在水溫適宜、水量充足穩(wěn)定、水質(zhì)較好、開(kāi)采方便且不會(huì)造成地質(zhì)災(zāi)害及當(dāng)?shù)卣叻ㄒ?guī)允許的條件下,空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源可優(yōu)先選用地下水地源熱泵系統(tǒng)。
﹙2﹚熱源井的設(shè)計(jì)單位應(yīng)具有水文地質(zhì)勘察資質(zhì),熱源井的設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家《供水管井技術(shù)規(guī)范》GB50296-99的規(guī)定。
﹙3﹚當(dāng)?shù)叵滤畵Q熱系統(tǒng)的勘察結(jié)果符合地下水地源熱泵系統(tǒng)要求時(shí),應(yīng)將勘探孔完善成熱源井。
﹙4﹚為確保地下水地源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,地下水的持續(xù)出水量應(yīng)滿(mǎn)足地下水地源熱泵系統(tǒng)最大放熱量或吸熱量的要求。抽水管和回灌管上應(yīng)設(shè)置計(jì)量裝置,并且對(duì)地下的抽水量、回灌量及其水質(zhì)應(yīng)定期進(jìn)行檢測(cè)。
﹙5﹚地下水地源熱泵機(jī)組性能應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《水源熱泵機(jī)組》GB/T19409—2003的相關(guān)規(guī)定,且滿(mǎn)足地下水地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的要求。
﹙二﹚地埋管地源熱泵系統(tǒng)
1、設(shè)計(jì)規(guī)定
﹙1﹚在進(jìn)行地埋管地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)前,應(yīng)進(jìn)行工程場(chǎng)地狀況調(diào)查,并應(yīng)對(duì)淺層地?zé)崮苜Y源和工程場(chǎng)區(qū)內(nèi)巖土體地質(zhì)條件進(jìn)行勘察。
﹙2﹚地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程勘察應(yīng)包括以下內(nèi)容:巖土層的結(jié)構(gòu)及分布、巖土體的熱物性參數(shù)、巖土體的溫度分布;地下水溫度、靜水位、徑流方向、流速及分布;凍土層的厚度。
﹙3﹚應(yīng)根據(jù)工程勘察結(jié)果評(píng)估地埋管換熱系統(tǒng)實(shí)施的可行性及經(jīng)濟(jì)性。
2、設(shè)計(jì)原則
﹙1﹚當(dāng)有合適的淺層地?zé)崮苜Y源且經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可以利用時(shí),應(yīng)優(yōu)先采用地埋管地源熱泵系統(tǒng)。
﹙2﹚在現(xiàn)場(chǎng)工程勘察結(jié)果的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)可用地表面積、巖土類(lèi)型和熱物性參數(shù)以及鉆孔用費(fèi)用等因素,確定地埋管換熱器采用水平埋管還是豎直埋管方式。
﹙3﹚地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行全年動(dòng)負(fù)荷計(jì)算,最小計(jì)算周期不得小于1年,在此計(jì)數(shù)內(nèi),地源熱泵系統(tǒng)總釋熱量宜與其總吸熱量向平衡。
(三)地表水換熱系統(tǒng)
1、一般規(guī)定
1.1 地表水換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)前,應(yīng)對(duì)地表水地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)水環(huán)境的影響進(jìn)行評(píng)估。
1.2 地表水換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案應(yīng)根據(jù)水面用途,地表水深度、面積,地表水水質(zhì)、水位、水溫情況綜合確定。
1.3 地表水換熱盤(pán)管的換熱量應(yīng)滿(mǎn)足地源熱泵系統(tǒng)最大吸熱量或釋熱量的需要。
2、地表水換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 開(kāi)式地表水換熱系統(tǒng)取水口應(yīng)遠(yuǎn)離回水口,并宜位于回水口上游。取水口應(yīng)設(shè)置污物過(guò)濾裝置
2.2 閉式地表水換熱系統(tǒng)宜為同程系統(tǒng)。每個(gè)環(huán)路集管內(nèi)的換熱環(huán)路數(shù)宜相同,且宜并聯(lián)連接;環(huán)路集管布置應(yīng)與水體形狀相適應(yīng),供、回水管應(yīng)分開(kāi)布置。
2.3 地表水換熱盤(pán)管應(yīng)牢固安裝在水體底部,地表水的最低水位與換熱盤(pán)管距離不應(yīng)小于1. 5m。換熱盤(pán)管設(shè)置處水體的靜壓應(yīng)在換熱盤(pán)管的承壓范圍內(nèi)。
2.4 地表水換熱系統(tǒng)可采用開(kāi)式或閉式兩種形式,水系統(tǒng)宜采用變流量設(shè)計(jì)。
2.5 地表水換熱盤(pán)管管材與傳熱介質(zhì)應(yīng)符合本規(guī)范第4.2節(jié)的規(guī)定。
2.6 當(dāng)?shù)乇硭w為海水時(shí),與海水接觸的所有設(shè)備、部件及管道應(yīng)具有防腐、防生物附著的能力;與海水連通的所有設(shè)備、部件及管道應(yīng)具有過(guò)濾、清理的功能。
3、地表水換熱系統(tǒng)施工
3.1 地表水換熱系統(tǒng)施工前應(yīng)具備地表水換熱系統(tǒng)勘察資料、設(shè)計(jì)文件和施工圖紙,并完成施工組織設(shè)計(jì)。
3.2 地表水換熱盤(pán)管管材及管件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,且具有質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告和生產(chǎn)廠(chǎng)的合格證。換熱盤(pán)管宜按照標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度由廠(chǎng)家做成所需的預(yù)制件,且不應(yīng)有扭曲。
3.3 地表水換熱盤(pán)管固定在水體底部時(shí),換熱盤(pán)管下應(yīng)安裝襯墊物。
3.4 供、回水管進(jìn)入地表水源處應(yīng)設(shè)明顯標(biāo)志。
3.5 地表水換熱系統(tǒng)安裝過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)應(yīng)符合本規(guī)范第6.4.2條的規(guī)定。地表水換熱系統(tǒng)安裝前后應(yīng)對(duì)管道進(jìn)行沖洗。
4、地表水換熱系統(tǒng)檢驗(yàn)與驗(yàn)收
4.1 地表水換熱系統(tǒng)安裝過(guò)程中,應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn),并應(yīng)提供檢驗(yàn)報(bào)告,檢驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1) 管材、管件等材料應(yīng)具有產(chǎn)品合格證和性能檢驗(yàn)報(bào)告;
(2) 換熱盤(pán)管的長(zhǎng)度、布置方式及管溝設(shè)置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求;
(3) 水壓試驗(yàn)應(yīng)合格;
(4) 各環(huán)路流量應(yīng)平衡,且應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求;
(5) 防凍劑和防腐劑的特性及濃度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求;
(6) 循環(huán)水流量及進(jìn)出水溫差應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
4.2 水壓試驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定:
1、閉式地表水換熱系統(tǒng)水壓試驗(yàn)應(yīng)符合以下規(guī)定:
1) 試驗(yàn)壓力: 當(dāng)工作壓力小于等于1.OM Pa時(shí),應(yīng)為工作壓力的1 5倍,且不應(yīng)小于0.6MPa;當(dāng)工作壓力大于l.OMPa 時(shí),應(yīng)為工作壓力加0.5MPa.
2) 水壓試驗(yàn)步驟:換熱盤(pán)管組裝完成后,應(yīng)做第一次水壓試驗(yàn),在試驗(yàn)壓力下,穩(wěn)壓至少15min,穩(wěn)壓后壓力降不應(yīng)大于3 % ,且無(wú)泄漏現(xiàn)象;換熱盤(pán)管與環(huán)路集管裝配完成后,應(yīng)進(jìn)行第二次水壓試驗(yàn),在試驗(yàn)壓力下,穩(wěn)壓至少30 m in, 穩(wěn)壓后壓力降不應(yīng)大于3%,且無(wú)泄漏現(xiàn)象;環(huán)路集管與機(jī)房分集水器連接完成后,應(yīng)進(jìn)行第三次水壓試驗(yàn),在試驗(yàn)壓力下,穩(wěn)壓至少12 h, 穩(wěn)壓后壓力降不應(yīng)大于3%。
2、開(kāi)式地表水換熱系統(tǒng)水壓試驗(yàn)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50243的相關(guān)規(guī)定。