重庆地源热泵系统规程Word文档下载推荐.docx
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本规程主编单位:
重庆大学、重庆市设计院。
目次
1总则1
2术语2
3工程勘察4
3.1一般规定4
3.2工程场地状况调查4
3.3地埋管地源热泵系统勘察4
4地埋管换热系统设计6
4.1一般规定6
4.2地埋管管材与传热介质6
4.3地埋管换热器设计7
5冷热源及室内系统设计10
5.1冷热源设备10
5.2冷热源系统设计10
5.3室内供暖空调系统设计12
6系统计量与监控13
6.1一般规定13
6.2系统运行监测与计量13
6.3传感器14
6.4系统控制14
7工程施工15
7.1基本要求15
7.2地埋管管材及管件15
7.3地埋管换热系统施工16
7.4冷热源系统安装及调试18
8系统调试验收及检测19
8.1一般规定19
8.2整体运转、调试与验收19
附录A岩土热响应试验21
附录B竖直地埋管换热系统设计计算23
附录C地埋管压力损失计算27
附录D地埋管外径及壁厚29
本规程用词说明30
1总则
1.0.1为了使重庆市地埋管地源热泵系统工程的勘察、设计、施工及验收工作,做到经济合理、安全适用、以及更好地发挥其节能效益,制定本规程。
1.0.2本规程适用于重庆市行政区域内新建、改建和扩建的以岩土体为低温热源,以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质,采用蒸汽压缩热泵技术进行供暖、空调及生活热水供应的地埋管地源热泵系统工程的勘察、设计、施工及验收。
1.0.3地源热泵系统工程的设计应包括建筑物内的供暖、空调、生活热水供应系统设计和地下换热系统设计两个部分。
1.0.4重庆市地埋管地源热泵系统工程的勘察、设计、施工及验收除应符合本规程外,尚应符合国家现行有关标准以及重庆市的相关规定。
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暖、空调或生活热水供应系统。
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。
2.0.11含水层aquifer
导水的饱和岩土层。
2.0.12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。
2.0.13岩土热响应试验rock-soilthermalresponsetest
通过测试仪器,对项目所在的厂区内的测试孔进行一定时间的连续加热,获得岩土综合热物性参数及岩土初始平均温度的试验。
2.0.14综合热物性参数parameteroftherock-soilthermalproperties
是指不含回填材料在内的,地埋管换热器深度范围内,岩土的综合导热系数、综合比热容。
2.0.15岩土初始平均温度initialaveragetemperatureofrock-soil
从自然地表下10~20m至竖直地埋管换热器埋设深度范围内,岩土常年恒定的平均温度。
2.0.16测试孔verticaltestingexchanger
按照测试要求和采用的成孔方案,将用于岩土热响应实验的竖直地埋管换热器称为测试孔。
3工程勘察
3.1一般规定
3.1.1地埋管地源热泵系统方案设计前,应进行工程场地状况调查,并应对工程场区内岩土体地质条件进行工程勘察。
3.1.2地源热泵系统工程勘察应在收集气象水文资料、拟建建筑物功能特点、拟建场地岩土工程勘察报告及工程经验的基础上,查明场地工程地质条件,确定岩土参数,作出浅层地热能资源评价。
3.1.3工程勘察工作应根据工程及场地特点,采用工程地质勘探、岩土体热物性测试、监测等方法。
3.1.4工程勘察应由具有相应勘察资质的专业队伍承担。
工程勘察完成后,应绘制工程场区钻孔地质综合柱状图,编写工程勘察报告,并对资源可利用情况提出建议。
3.2工程场地状况调查
3.2.1场地规划面积、形状及地形地貌特征;
3.2.2场地内已有建筑物和规划建筑物的占地面积及其分布、基础型式及埋深;
3.2.3场地内已有树木植被、池塘、排水沟及架空输电线、市政管网、交通设施、历史文化遗迹、电信电缆的分布及规划综合管线分布;
3.2.4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;
3.2.5交通道路状况及施工所需的电源、水源情况。
3.3地埋管地源热泵系统勘察
3.3.1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。
3.3.2地埋管换热系统勘察应包括以下内容:
1岩土体的结构;
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。
3.3.3当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积在3000m2~5000m2时,宜进行岩土热响应试验;
当应用建筑面积大于等于5000m2时,应进行岩土热响应试验;
应用建筑面积大于10000m2时,应至少进行两个测试孔的热响应实验。
3.3.4勘察测试孔应位于埋管范围内,两个或两个以上测试孔,宜选取在岩层特征不同的位置。
3.3.5勘察涉及区域不应小于埋管范围,勘察深度应大于埋管深度5m。
3.3.6应根据勘察报告和工程具体情况,进行浅层地热资源的分析评价。
3.3.7测试方法应符合附录A的规定。
热响应测试应由具有资质的建设工程检测机构完成。
4地埋管换热系统设计
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价地埋管换热器实施的可能性与经济性。
4.1.2地埋管换热器的设计应按场地规划、埋管负荷、地埋管长度设计和水力平衡及承压能力计算步骤进行。
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地埋管应考虑岩土体和地下水的化学性质采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小的塑料管材及管件,如聚乙烯管(PE80或PE100)、聚丁烯管(PB)或PPR管,还有部分采用易弯曲、导热性能好的铝塑管(PAP),不宜采用聚氯乙烯(PVC)管。
管件与管材宜为相同材料。
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1.0MPa,工作温度宜在-20℃~70℃。
3选用管子时应注意管子的外径、内径及厚度,在保证要求的情况下,选择的管材管壁尽量薄。
地埋管外径及壁厚可按本规范附录D的规定选用。
4.2.3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。
4.2.4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。
4.2.5在有冻结可能的管路系统,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。
4.2.6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℃。
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地埋管换热器设计
4.3.1地埋管换热器设计时应明确埋管区域内各种地下管线的种类、位置、深度及埋管区域进出重型设备的车道位置和荷载,并为未来可能的管线施工预留空间。
4.3.2地埋管换热器应避让室外排水设施,宜靠近机房或以地源热泵机房为中心进行设计。
4.3.3地质条件为岩石的埋管区域,应采用竖直埋管换热器形式。
4.3.4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,地埋管地源热泵系统总释热量宜与其总吸热量相平衡。
其差值不宜大于20%。
在经济技术合理时,可采用辅助热源或冷却源与地埋管并用的调峰方式。
4.3.5地埋管换热器长度应通过计算确定。
计算时应考虑负荷特征、管材性质、岩土体及回填材料热物性的影响,宜采用专用软件进行,竖直地埋管换热器设计计算可按照附录B的方法进行。
4.3.6当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积在5000m2以上,或实施了岩土热响应试验的项目,应利用岩土热响应试验结果进行地埋管换热器的设计,且宜符合下列要求:
1夏季运行期间,地埋管换热器出口最高温度宜低于33℃;
2冬季运行期间,不添加防冻剂的地埋管换热器进口最低温度宜高于4℃。
4.3.7热物性测试得到的单位延米换热量应作为初步设计的参考,施工图设计应严格按照动态计算结果确定埋管深度。
4.3.8设计地埋管换热器时,环路集管不应包括在地埋管换热器总长度内。
4.3.9地埋管换热器内传热介质的流态应为紊流,单u流速不宜小于0.6m/s,双u流速不宜小于0.4m/s。
4.3.10地埋管换热系统设计时应根据所选用的传热介质的水力特性进行水力计算,地埋管压力损失可按附录C计算。
在此基础上,合理地确定循环水泵的流量和扬程。
4.3.11地埋管换热系统宜进行分区设计,保证地埋管运行的间歇性和地温的恢复。
4.3.12地埋管换热器应根据可利用地面面积、岩土体地质勘察结果及经济因素确定具体埋管方式,并基于岩土的热物性确定埋管深度与间距。
4.3.13高填方区域50m桩宜先行设置桩基埋管
4.3.14地埋管换热器埋深应在冻土层以下0.4m,埋深宜不小于1.2m。
竖直地埋管换热器埋管深度应大于恒温层深度,重庆市地区宜取50~150m且不应大于150m;
水平连接管的深度宜在距地表1.5m以下;
竖直地埋管间距应大于埋管的热作用半径,并应考虑系统连续运行或间歇运行的特点。
重庆市土质以相邻钻孔中心间距3~6m为宜。
钻孔孔径不宜小于0.11m,。
4.3.15地埋管换热系统应根据水文地质特征确定回填材料。
回填材料的导热系数宜不低于周围岩土体的导热系数。
对桩基埋管换热器,回填材料还应满足桩基强度的要求。
4.3.16竖直地埋管换热器的出水立管宜保温,宜采用自带保温材料的管材。
4.3.17地埋管环路两端应分别与供、回水环路集管相连接,且宜采取同程式布置。
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宜小于0.6m,并应在各分区环路的接口处设置检查井,井内设置相应的阀门。
水平环路集管的坡度应保证系统的排气要求,宜不小于0.002。
4.3.18地埋管换热系统应设定压、自动充液、防冻保护及泄漏报警装置。
4.3.19地埋管的承压能力应满足系统最大承压,若建筑物中系统压力超过地埋管换热器的承压能力时,应设中间换热器与建筑物内系统分开。
4.3.20地埋管换热系统宜具有反冲洗功能,冲洗流量宜为工作流量的2倍。
4.3.21地埋管换热系统宜采用变流量设计。
4.3.22与地埋管换热器连接的水泵、阀门、管道附件等设计与选择应符合国家现行相关规范的要求。
4.3.23对于别墅等小负荷建筑,若埋管区域地质条件为软土或高填方的条件,经技术经济分析后可以采用水平埋管。
4.3.24水平地埋管换热器分为四种形式:
水平直管式、垂直排圈式、水平排圈式、水平螺旋式,设计时可根据不同的地域条件选择其中的一种形式。
4.3.25水平地埋管换热器长度应通过计算确定。
计算时应考虑负荷特征、管材性质、岩土体及回填材料热物性的影响,宜采用专用软件进行。
4.3.26水平地埋管换热器设计前应对现场岩土体热物性进行测定作为设计计算的参考。
4.3.27水平地埋管换热器宜进行分组连接,每组换热器管长不大于5000m,各组换热器形成的地埋管环路两端应分别与供、回水环路集管连接,应采取同程式布置,并应在各环路的总接口处设置检查井,井内设置相应的阀门。
4.3.28水平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1.2m.,可分层埋设,分层间距不小于1m,也可水平管沟埋设,水平管沟间距不小于1.2m。
5冷热源及室内系统设计
5.1冷热源设备
5.1.1地源热泵机组应为获得生产许可证的企业生产,且机组的冷(热)量应在许可证规定的范围内。
5.1.2地源热泵机组按照使用侧换热设备的形式分为冷热风型地源热泵机组和冷热水型地源热泵机组。
5.1.3地埋管地源热泵机组应按照国家标准《GB/T19409-2003水源热泵机组》进行设计、生产、检验和运输,其性能指标应满足该标准规定。
5.1.4节能型地埋管地源热泵机组应符合《CSC/T46-2006水源热泵机组节能产品认证技术要求》或其它相关节能标准规定。
5.1.5带热回收的地埋管地源热泵机组在性能测试时,应分别按照热回收工况和热回收不工作两种工况分别进行。
节能型地埋管地源热泵机组性能参数应为在热回收不工作的情况下机组的运行参数。
5.1.6地源热泵机组应具有能量调节功能。
5.1.7地埋管地源热泵机组的地埋管环路中添加防冻液时,应对采用的地埋管地源热泵机组的制冷量、制热量和换热器阻力进行修正。
机组的蒸发器和冷凝器应具有良好的抗腐蚀能力。
5.1.8制冷工质应遵照国家相关禁用规定
5.1.9地埋管地源热泵机组应具有完善的保护功能。
5.1.10地埋管地源热泵机组出厂时,蒸发器、冷凝器及其它低温管道和部件应做好保温.
5.2冷热源系统设计
5.2.1冷热源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》GB50015-2003的规定。
5.2.2集中布置的大型地埋管地源热泵机组台数的选择,应能适应空气调节负荷全年变化规律,满足季节及部分负荷要求,一般不宜少于2台。
分散布置的小型地埋管地源热泵机组,应选调节性能优良的机器。
5.2.3用于生活热水供应的地埋管地源热泵机组,机组数量不宜少于2台;
选用一台地埋管地源热泵机组时宜采用多压缩机、多制冷回路的多机头热泵机组。
5.2.4热泵机组应按实际运行参数修正制冷量、制热量及电机输入功率。
对温湿度独立控制系统宜选用专用的地源热泵机组。
5.2.5冷热源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。
5.2.6在热泵机组外进行冷、热转换的地源热泵系统应在水系统上易于操作的区域设冬、夏季节的功能转换阀门,并在转换阀门上做出明显标识。
5.2.7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。
热泵系统提供生活热水时,宜采用换热设备间接供给。
5.2.8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。
5.2.9当冬夏季蓄放热不平衡时,宜采用辅助热源或热汇与地埋管换热器并用的调峰形式,并保证地下岩土体温度在全年使用周期内得到有效恢复。
热汇采用冷却塔时应采用闭式冷却塔,如采用开式冷却塔宜加中间换热器。
1对于别墅等小型低密度建筑,宜取冷/热负荷中的高值作为热泵机组的选型依据,可不考虑其他辅助冷热源。
2对于中型建筑,宜取冷/热负荷中的低值作为热泵机组的选型依据。
如热负荷大于冷负荷,冬季采用地源热泵加辅助热源联合供冷;
如冷负荷大于热负荷,夏季采用地源热泵加常规制冷方式联合供冷。
3对于大型建筑,宜采用地源热泵系统承担基本负荷,常规系统承担峰值负荷的复合式系统。
5.2.10大型地埋管系统宜采取分/集水器连接方式,分集水器应有平衡和调节各地埋管环路流量的措施。
各环路宜具备自动控制功能,以实现部分负荷时,室外地下换热器轮流间歇运行,保证其有充足的恢复期,保证系统高效正常运行。
5.2.11应进行水力计算,确定合理的空调冷热水泵的流量和扬程,并选择水泵的设计运行工作点处于高效区。
在确保系统运行安全、可靠的前提下,水泵宜采用变频控制方式。
5.2.12除各子系统阻力损失差距很大时,宜优先考虑一次泵空调水系统。
当冷热水量需求差距较大时,宜分别设置冷热水泵。
5.3室内供暖空调系统设计
5.3.1室内空调系统的设计应符合现行国家标准《供暖通风与空气调节设计规范》GB50019的规定。
5.3.2除方案设计和初步设计阶段外,应对空气调节区进行逐项逐时的冷负荷计算。
当有自控措施时,夏季冷负荷应按各项逐时综合最大值确定。
5.3.3室内空气调节系统应根据使用功能、使用时间、温湿度基数和允许变化范围、洁净度要求、噪声要求、空气中所含易燃易爆物质、等因素划分系统。
5.3.4空间较大、人员较多、温湿度允许波动范围小、噪声或洁净度标准较高的区域宜采用全空气系统,并应考虑过渡季节全新风运行条件。
新回风的控制宜通过新回风的焓值比较实现工况自动转换。
5.3.5空气调节区较多、且各调节区要求单独调节,宜采用风机盘管加独立新风系统。
经处理后的新风应独立送至室内。
5.3.6辐射空调系统宜设置直接利用地埋管换热的措施,当室外气温较低,负荷较小时,可直接利用地下换热器供冷,以延迟热泵机组开启的时间。
5.3.7采用过渡季节全新风运行的全空气系统,应设置机械排风设施。
5.3.8使用大量新风量的区域,应设置机械排风设施,且宜设置热回收装置。
5.3.9室内空调系统应具备室温自动调节装置和水流量自动调节装置。
6系统计量与监控
6.1一般规定
6.1.1地埋管地源热泵系统的监测及控制系统设计应符合现行《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019、《公共建筑节能设计标准》GB50189、《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093等标准的规定。
6.1.2地埋管地源热泵系统应设置监测与控制系统,其内容包括运行参数检测、参数与设备状态显示、用能分项计量等监测功能以及调节与工况转换、设备连锁与自动保护等监控与管理措施等,具体内容应根据建筑功能、相关标淮、系统类型等通过技术经济比较确定。
6.1.3地埋管地源热泵系统宜采用集中监控系统,对建筑面积大于10000m2的全空气调节建筑,宜采用直接数字控制系统;
未采用集中监控系统的,宜采用就地的自动控制系统。
6.2系统运行监测与计量
6.2.1地埋管地源热泵系统应在热泵机房附近设置室外温、湿度传感器,并对传感器进行必要保护。
6.2.2系统在运行中应对地下换热器的分、集水器进行压力和温度监测,应对链接在分集水器上的回水管支路进行温度监测,宜设置温度高(低)限和压力高(低)限报警。
6.2.3系统在运行中应对地下换热器循环水总流量进行监测。
宜对地下换热器各分组循环水流量进行监测。
6.2.4系统在运行过程中宜监测岩土温度的变化,建筑面积超过10000m2的项目,温度监测井不少于2个。
6.2.5系统在运行中宜根据换热器的分组情况选择典型位置换热器,监测地下换热器的运行状态。
6.2.6系统在运行中应对系统耗电量,水源热泵机组输入功率进行计量和监测。
6.2.7对于复合式地埋管地源热泵系统的监测和计量应满足上述条文规定,辅助散热/加热系统应进行压力、温度、流量和用电量的监测,并满足相关规范监测控制的要求。
6.2.8采用集中监控系统时,监控管理系统应能以与现场测量仪表相同的时间间隔和测量精度连续记录各种系统运行参数和设备状态;
应计算和定期统计系统各部分的能量消耗、各台设备连续运行和累计运行时间。
其数据库应能保证记录连续一年以上的运行参数,并可以以多种方式进行查询。
6.3传感器
6.3.1温度传感器的设置应满足测量范围为测定温度范围的1.2~1.5倍,传感器测量范围和精度应与二次仪表匹配,并高于工艺要求的控制可测量精度;
安装位置考虑辐射等可能影响因素,并作保护措施。
6.3.2压力传感器的设置应满足工作压力大于该点可能出现最大压力的1.5倍,量程应为改点压力正常变化范围的1.2~1.3倍;
同一水系统上安装的压力传感器应处于同一标高。
6.3.3流量传感器的设置应满足量程为系统最大工作流量的1.2~1.3倍;
设置位置应满足设备正常运行要求
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- 重庆 源热泵 系统 规程