地源热泵系统工程技术规范

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。

术语

2.0.1  地源热泵系统

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。对于制冷来说，地源热泵与常规冷水机组最大的区别是：空调系统的冷却水冷却变为地下水或土壤冷却。地下水或土壤冷却，又有若干种方式。地埋管换热系统或地下水换热系统，地下水换热系统又分为直接和间接换热等等。

2.0.2  水源热泵机组

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

将封闭的换热盘管按照特定的排列方法放入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

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

导水的饱和岩土层。

2.0.18  井身结构

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

用于从地下含水层中取水的井。

2.0.20  回灌井

用于向含水层灌注回水的井。

2.0.21  热源井

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

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

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

岩石和松散沉积物的集合体，如砂岩、砂砾石、土壤等。

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。（此为强制性条文，本标准共2个强制性条文）

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；（是否满足打井或埋管面积和位置要求）

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  场地内已有水井的位置。

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。

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：

1  地表水水源性质、水面用途、深度、面积及其分布；

2  不同深度的地表水水温、水位动态变化；

3  地表水流速和流量动态变化；

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适宜地点及路线。

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1.0MPa。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℃。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（瑞典隆德大学EED、美国Solar Energy 实验室TRNSYS等）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0.11m，钻孔间距应满足换热需要，间距宜为3～6m。水平连接管的深度应在冻土层以下0.6m，且距地面不宜小于1.5m。

4.3.9 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0.002。

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0.6m。

4.3.11 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自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》CJJ101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，不宜采用直管道煨制弯头；

3 竖直地埋管换热器U形管的组对长度应能满足插入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。

4.5  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：

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1.0MPa时，应为工作压力的1.5倍，且不应小于0.6MPa；当工作压力大于1.0MPa时，应为工作压力加

0.5MPa。

2  水压试验步骤：

1）竖直地埋管换热器插入钻孔前，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，在有压状态下插入钻孔，完成灌浆之后保压lh。水平地埋管换热器放入沟槽前，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。

本文为地源热泵工程技术部整理编辑的全部内容，仅供地源热泵技术参考交流，不作为任何依据，实际工作以现场工作需求为标准，地源热泵技术问题请咨询技术员。
作者：地源热泵技术员
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