DB61∕T 1649-2023 浅层地源热泵系统工程勘察技术规范(陕西省).pdf

ICS 07.060 CCS D 14 DB61 陕西省地方标准 DB 61/T 16492023 浅层地源热泵系统工程勘察技术规范 Technical specification for engineering exploration of shallow ground-source heat pump systems 2023-03-15 发布 2023-04-15 实施陕西省市场监督管理局 发 布 DB61/T 16492023 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 基本要求.3 5 勘察.3 6 评价.8 7 勘察方案和勘察报告编写.9 附录 A（资料性）陕西省主要地层岩土热物性参数.10 附录 B（规范性）计算方法.11 附录 C（资料性）勘察方案编写提纲.12 附录 D（资料性）勘察报告编写提纲.13 DB61/T 16492023 II 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由陕西省水工环地质调查中心提出。本文件由陕西省自然资源厅归口。本文件起草单位：陕西省水工环地质调查中心、机械工业勘察设计研究院有限公司、陕西工程勘察研究院有限公司、长安大学。本文件主要起草人：赵智强、王克、邓军涛、齐均让、杨银科、黄建军、滕宏泉、邓红章、周阳、王璐、白小鸟、孟磊。本文件由陕西省自然资源标准化技术委员会负责解释。本文件首次发布。联系信息如下：单位：陕西省地质调查院地质科技处 电话：[phone] 地址：陕西省西安市雁塔区西影路25号 邮编：710054 DB61/T 16492023 1 浅层地源热泵系统工程勘察技术规范 1 范围 本文件规定了浅层地源热泵系统工程勘察的基本要求、勘察、评价、勘察方案和勘察报告编写。本文件适用于浅层地源热泵系统中的地下水地源热泵系统和竖直地埋管地源热泵系统的工程勘察。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 500212001（2009年版）岩土工程勘察规范 GB 500272001 供水水文地质勘察规范 GB 503662005（2009年版）地源热泵系统工程技术规范 GB/T 148482017 地下水质量标准 GB/T 502182014 工程岩体分级标准 DZ/T 02252009 浅层地热能勘查评价规范 DZ/T 02822015 水文地质调查规范（1:50 000）NB/T 100972018 地热能术语 DB61/T 13972021 浅层地热能勘查与评价技术规程 3 术语和定义 GB 503662005（2009年版）、DZ/T 02252009、NB/T 100972018和DB61/T 13972021中界定的及下列术语和定义适用于本文件。3.1 浅层地热能 shallow geothermal energy 从地表至地下200m深度范围内，储存于水体、土体、岩石中的温度低于25，采用热泵技术可提取用于建筑物供热或制冷等的地热能。来源：NB/T 100972018，2.1.6 3.2 浅层地源热泵系统 shallow ground-source heat pump systems 一般指以地表以下200 m深度范围内的岩土体、地下水或地表水为低温热源，由热泵机组、浅层地热能换热系统、建筑物内系统组成的空调系统。根据浅层地热能换热系统形式的不同，浅层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。DB61/T 16492023 2 3.3 浅层地热换热功率 shallow geothermal heat exchanger power 从浅层岩土体、地下水和地表水中单位时间内交换的热量。来源：DZ/T 02252009，3.3 3.4 地下水循环利用量 recycle groundwater circulation 从含水层中抽取利用后，完全回灌到原含水层中的地下水量。来源：DZ/T 02252009，3.4 3.5 竖直地埋管换热器 vertical buried tube heat exchanger 由埋于竖直钻孔内的密闭循环管组构成，用于传热介质与岩土体换热。来源：DB61/T 13972021，3.9 3.6 回灌试验 injection test 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、注水量等水文地质参数的试验。来源：GB 503662005（2009年版），2.0.23 3.7 现场热响应试验 in-situ thermal conductivity test 利用竖直地埋管换热系统采用人工热源向岩土体中连续加热并记录传热介质的温度变化和循环量来测定岩土体热传导性能及岩土体初始平均温度的试验。来源：DB61/T 13972021，3.11 3.8 热物性测试 thermophysical properties test 采用人工或天然热源对岩土体样品的热物理参数进行的测试。来源：DZ/T 02252009，3.12 3.9 岩土综合热物性参数 parameters of the rock-soil thermal properties 是指不含回填材料在内的，竖直地埋管埋设深度范围内，岩土的综合导热系数、综合比热容。来源：GB 503662005（2009年版），2.0.26 3.10 岩土初始平均温度 initial average temperature of the rock-soil 从自然地表下10 m20 m至竖直地埋管换热器埋设深度范围内，岩土常年的平均温度。来源：GB 503662005（2009年版），2.0.27 DB61/T 16492023 3 3.11 灌采比 rate of injection to exploitation 回灌试验中单位回灌量和抽水试验中单位涌水量的比值。来源：DB61/T 13972021，3.18 4 基本要求 4.1 浅层地源热泵系统工程建设前应进行勘察。4.2 建设单位应编制勘察委托书，明确勘察目的、任务。4.3 浅层地源热泵系统工程勘察分为可行性研究阶段勘察和工程设计阶段勘察。可行性研究阶段勘察可参考已有类似工程勘察资料；工程设计阶段勘察应根据工程规模和场地复杂程度确定勘察等级，进行勘察。4.4 勘察单位应编制勘察方案，经建设单位认可后，方可勘察。4.5 浅层地源热泵系统工程勘察中的试验孔（井）应按照探采结合的原则设计、施工，完成勘察任务后，转为生产孔（井）。4.6 勘察工作中，钻探、试验工作完成后，建设单位应组织现场验收。4.7 勘察工作结束后，勘察单位应编制勘察报告和相关图件，报送建设单位组织审查。5 勘察 5.1 勘察阶段 5.1.1 可行性研究阶段勘察 5.1.1.1 可行性研究阶段勘察应基本查明拟建场地浅层地热能开发利用条件，对拟建工程开发利用浅层地热能的方式做出适宜性评价，估算单孔（井）换热能力。5.1.1.2 可行性研究阶段勘察以资料收集和分析为主，开展场地调查，宜布置少量勘探和测试工作。5.1.1.3 资料收集主要包括以下方面：a)区域地质、场地岩土工程勘察、浅层地热能调查评价成果，气象水文、地形地貌、周边浅层地热能开发利用现状；b)地下水地源热泵工程应重点收集场区周边水文地质条件、地下水补径排条件、动态特征、抽水试验、回灌试验成果等资料；c)竖直地埋管地源热泵工程应重点收集场地地层岩性、周边岩土物理性质及热物性参数，岩土热响应试验成果、地温梯度等资料。岩土热物性参数可参照附录 A。5.1.1.4 场地调查应包括以下主要内容：a)场地面积、形状、坡度；b)场地内已有建筑物及拟建建筑物分布、基础形式和地基处理方式等；c)场地内植被、排水沟（渠）、输电线、电信电缆等分布情况；d)场地内已有及拟建地下管线分布及埋藏情况；e)场地内已有水井分布、用途、开采层段、运行状况等。5.1.1.5 当需要布置勘探和测试工作时，应按照本文件 5.2 和 5.3 执行。DB61/T 16492023 4 5.1.2 工程设计阶段勘察 5.1.2.1 工程设计阶段勘察应通过钻探、岩土水样测试、抽水试验、回灌试验、现场热响应试验等措施，查明拟建工程场地浅层地热能开发利用条件，提供岩土热物性参数、水文地质参数、单井涌水量和回灌量、单孔换热量等参数。5.1.2.2 工程设计阶段勘察应在场地调查的基础上，根据可行性研究阶段确定的浅层地热能开发利用方式，选用合理的勘察方法进行勘察。5.1.2.3 工程设计阶段勘察根据工程规模和场地复杂程度，划分为一级、二级和三级三个勘察等级，勘察等级划分依据见表 1。表1 勘察等级划分表 项目 勘察等级 场地复杂程度 复杂 中等 简单 大型 一级 一级 二级 中型 一级 二级 三级 工程规模 小型 二级 三级 三级 5.1.2.4 场地复杂程度划分为复杂场地、中等复杂场地和简单场地，场地复杂程度应按场地条件、岩土体结构、水文地质条件复杂程度的就高原则确定。场地复杂程度划分标准见表 2。表2 场地复杂程度划分表 场地复杂程度 项目 复杂 中等复杂 简单 场地条件 地面建筑物、地下构筑物占地面积达到场地面积 2/3（含）以上。地面建筑物、地下构筑物占地面积在场地面积的 1/3（含）2/3 之间。地面建筑物、地下构筑物占地面积小于场地面积的 1/3。岩土体结构 岩土种类多，岩性差异大，分布不均匀；严重湿陷、膨胀等特殊岩土。岩土种类较多，岩性差异较大，分布较均匀；中等程度湿陷、膨胀等特殊岩土。岩土种类较单一，岩性差异较小，分布均匀；无特殊岩土。水文地质条件 复杂 中等 简单 注：水文地质条件复杂程度应依据DZ/T 02822015确定。5.1.2.5 工程规模划分为大型、中型和小型规模，工程规模划分标准见表 3。表3 工程规模划分表 工程规模 大型 中型 小型 应用建筑面积（S）S50000 m2 10000 m2S50000 m2 S100 30 三项指标均应满足 较适宜区 30 或 50100 510 1030 不符合适宜区和不适宜区条件 不适宜区 3050 10 10 至少二项指标应符合 注：软质岩等级的划分按现行国家标准工程岩体分级标准（GB/T 502182014）执行。6.2 工程设计阶段勘察评价 6.2.1 场地浅层地热能评价的内容包括计算单孔换热功率，单井出水量和回灌量，根据冷热负荷需求，评价其资源保证程度。6.2.2 评价面积为拟建场地内可供利用的实际面积。6.2.3 计算深度可根据当地浅层地热能利用深度确定，宜为地表以下 200 m 深度以内。6.2.4 地下水换热功率计算时，应根据抽水及回灌试验数据，确定满足技术、经济和环境约束的地下水循环利用量和井间距，并按照附录 B 计算单井换热功率和评价区地下水换热功率，评价资源保证程度。6.2.5 按照附录 B 计算地埋管单孔换热功率和评价区地埋管换热功率，评价资源保证程度。6.2.6 水源侧水质评价应包括腐蚀评价和结垢评价，评价方法应按照 GB/T 148482017 执行。7 勘察方案和勘察报告编写 7.1 勘察方案编写 编写勘察方案前应进行现场踏勘，勘察方案编写提纲及要求可参考附录C。7.2 勘察报告编写 勘察工作完成后，应编写勘察报告，勘察报告编写提纲及要求可参考附录D。DB61/T 16492023 10 A A 附 录 A（资料性）陕西省主要地层岩土热物性参数 主要地层岩土热物性参数见表A.1。表A.1 主要地层岩土热物性参数表 区域位置 岩土名称 密度(kg/m3)热扩散率(m2/h)热导率 w/(m)比热容 kJ/(kg)粘性土 1984.7 0.00327 1.44 1.19 粉土 2027.2 0.00263 1.61 1.10 黄土 1984.5 0.00230 1.50 1.20 粉细砂 1941.9 0.00309 1.69 1.04 中粗砂 1951.7 0.00319 1.67 0.98 砂岩 2303.1 0.00347 1.99 0.92 关中地区 泥岩 2151.2 0.00253 1.64 1.10 粘性土 2043.5 0.00235 1.50 1.15 粉土 1951.9 0.00258 1.46 1.04 黄土 1933.4 0.00236 1.40 1.13 粉细砂 1952.3 0.00276 1.55 1.08 中粗砂 1915.8 0.00208 1.63 1.17 砂岩 2340.6 0.00411 2.29 0.88 泥岩 2341.5 0.00311 1.79 0.91 陕北地区 页岩 2581.2 0.00339 2.10 0.89 粘性土 1969.8 0.00207 1.38 1.24 粉土 1965.1 0.00263 1.55 1.11 粉砂 1976.2 0.00351 2.04 1.07 细砂 2158.2 0.00191 1.46 1.26 中砂 1901.7 0.00300 1.74 1.11 粗砂 1977.6 0.00319 1.92 1.12 砂岩 2630.6 0.00317 2.37 1.03 泥岩 2561.22 0.00193 1.47 1.07 陕南地区 千枚岩 2646.4 0.00434 2.55 0.81 花岗岩 2700 0.00458 2.721 0.794 石灰岩 2700 0.00292 2.010 0.920 空气（常压）1.29 0.064 0.023 1.003 冰 920 0.00425 2.219 2.048 水（平均）1000 0.00050 0.599 4.180 回填膨润土(含有 20%30%的固体)/0.730.75/回填混合物(20%膨润土、80%石英砂)/1.471.64/回填混合物(15%膨润土、85%石英砂)/1.001.10/回填混合物(10%膨润土、90%石英砂)/2.082.42/引自 浅层地热能勘查规范(DZT 0225-2009)回填混合物(30%膨润土、70%石英砂)/2.082.42/DB61/T 16492023 11 B B 附 录 B（规范性）计算方法 B.1 地下水方式换热功率计算 适用于取得地下水循环利用量后，计算换热功率，公式如下：=nhqQQ.(B.1)5WWWh1016.1=CTqQ.(B.2)式中：Qq为评价区地下水换热功率，单位为千瓦（kW）；Qh为单井换热功率，单位为千瓦（kW）；n为计算面积内可钻孔数量；为土地利用率；qw地下水循环利用量，单位为立方米每天（m3/d）；T地下水利用温差，单位为摄氏度（）；w水的密度，取1000kg/m3；Cw水的比热容，取4.2kJ/kg。B.2 地埋管方式换热功率计算 B.2.1 利用现场热响应试验结果，按照GB 503662005（2009年版）4.3.5中的地埋管换热器出口温度限值或设计工况温度计算地埋管单孔换热功率。B.2.2 根据地埋管单孔换热功率，计算评价区换热功率。3h10nD=Q.(B.3)式中：Qh换热功率，单位为千瓦（kW）；D单孔换热功率，单位为瓦（W）；n计算面积内换热孔数。DB61/T 16492023 12 C C 附 录 C（资料性）勘察方案编写提纲 C.1 提纲 C.1.1 第一章 前言 C.1.2 第二章 工程场地浅层地热能概况 C.1.3 第三章 浅层地热能勘察及技术要求 C.1.4 第四章 预期成果 C.1.5 第五章 人员编制和管理 C.1.6 第六章 实物工作量 C.1.7 第七章 经费预算 C.2 要求要求 C.2.1 第一章 简述工程概况、项目来源、任务、工作起止时间及有关要求；工作区地理位置、行政区划、自然地理、气候、交通等（附工作区交通位置图）。C.2.2 第二章 简述场地以往区域地质、水文地质等工作程度，并对其主要成果和存在问题予以评述，简述场地及其周边浅层地热能利用现状，并根据地质条件和利用情况决定勘察工作方向。C.2.3 第三章 根据项目规模和勘察工作方向确定、部署勘察工作，选用的勘察技术方法及质量要求，现场测试及试样的采取、送样要求。C.2.4 第四章 预期成果。C.2.5 第五章 人员编制和管理。C.2.6 第六章 实物工作量，应附勘察孔布置图及进度安排。C.2.7 第七章 经费预算，按照有关要求编制。DB61/T 16492023 13 D D 附 录 D（资料性）勘察报告编写提纲 D.1 提纲 D.1.1 第一章 前言 D.1.2 第二章 自然地理及地质概况 D.1.3 第三章 勘察工作 D.1.4 第四章 浅层地热能评价 D.1.5 第五章 结论和建议 D.1.6 主要附件：a)勘察工作平面布置图；b)地质图及其剖面图；c)钻孔综合柱状图、测井曲线、抽水试验综合图；d)分析成果表。D.2 要求 D.2.1 第一章 说明任务的来源及要求、建设项目的规模、功能及冷热需求；简要评述勘察区以往地质工作的程度及浅层地热能开发利用的现状；简述勘察工作的进程以及完成的工作量。D.2.2 第二章 概述勘察区的自然地理条件；简述气象和水文特征、区域地质条件、地层分布特征；叙述含水层（带）的空间分布、地下水的水质、水位动态特征及补给、径流、排泄条件。D.2.3 第三章 论述勘察主要内容及其布置，工作的主要成果。D.2.4 第四章 根据现场热响应试验结果或地下水源井抽水、回灌试验结果，计算浅层地热能单井换热量，根据保护资源、合理开发的原则，提出相应的利用方式，论证其保证程度。D.2.5 第五章 简述浅层地热能的资源条件；提出拟建换热系统的方式；建议换热系统的初步方案；指出本次工作的不足和存在的问题。注：编写报告时，宜根据勘察阶段和勘察等级不同，对本提纲的内容进行合理的增、删。_