DB37-T 4304-2021 場地淺層地?zé)崮芸辈橐?guī)范

ICS27.01037CCSF1537山 東 省 地 方 標 準DB37/T4304—2021場地淺層地?zé)崮芸辈橐?guī)范20212021020220210302山東省市場監(jiān)督管理局發(fā)布目 次前言 II142范引文件 43語定義 446目任務(wù) 6場勘分級 75地層熱勘般規(guī)定 86埋換系場層地能查 8目任務(wù) 8場淺地能查 86.3鉆探 8取及試 9巖熱應(yīng)驗 97下?lián)Q系場層地能查 97.1目任務(wù) 10場淺地能查 10勘井工求 107.4抽試驗 107.5回試驗 107.6水分測試 118查計報編寫 11勘設(shè)編要求 11勘報編要求 11附錄資性算方法 12附錄資性土熱性數(shù) 16附錄資性蝕性結(jié)性價 17附錄規(guī)性查設(shè)編要求 18附錄規(guī)性查報編要求 19附錄資性合成圖 21參考獻 23前言本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由山東省自然資源標準化技術(shù)委員會歸口。場地淺層地?zé)崮芸辈橐?guī)范范圍（GB/T50123土工試驗方法標準DZ/T0148水文水井地質(zhì)鉆探規(guī)程DZ/T0282—2015水文地質(zhì)調(diào)查規(guī)范（1：50000）GB/T50123土工試驗方法標準DZ/T0148水文水井地質(zhì)鉆探規(guī)程DZ/T0282—2015水文地質(zhì)調(diào)查規(guī)范（1：50000）3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1淺層地?zé)崮躶hallowgeothermalenergy20025[來源：NB/T10097—2018，2.1.6]3.2淺層地?zé)釗Q熱功率heatexchangerpower從淺層巖土體、地下水和地表水中單位時間內(nèi)交換的熱量。注：單位為kW。[來源：NB/T10097—2018，2.4.35]3.3巖土體熱導(dǎo)率thermalconductivityofrockandearthmass1注：一般用符號λ表示，單位為W/(m·℃)。巖土體熱導(dǎo)率主要取決于巖土體的礦物組成和結(jié)構(gòu)特點、孔隙度、孔隙填充物及含水量、溫度和壓力等因素，也稱巖土體導(dǎo)熱系數(shù)。[來源：NB/T10097—2018，2.3.3]3.4巖土體熱擴散率thermaldiffusivityofrockandearthmass巖土體在環(huán)境溫度變化時本身的溫度變化速率。注：由熱導(dǎo)率λ除以巖石密度ρ和比熱容c之積而得，即α=λ/(ρc)。3.5地源熱泵系統(tǒng)ground-sourceheatpumpsystem注：根據(jù)地?zé)崮芙粨Q方式，可分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。[來源：NB/T10097—2018，2.5.6]3.6傳熱介質(zhì)（通常為水或者是加入防凍劑的水）通過豎直或水平地埋管換熱器與巖土體進行熱交換的地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)，也稱土壤熱交換系統(tǒng)。注：傳熱介質(zhì)（通常為水或者是加入防凍劑的水）通過豎直或水平地埋管換熱器與巖土體進行熱交換的地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)，也稱土壤熱交換系統(tǒng)。注：主要分為豎直地埋管換熱系統(tǒng)和水平地埋管換熱系統(tǒng)兩種類型。[來源：NB/T10097—2018，2.5.8]3.7地下水換熱系統(tǒng)groundwaterheatexchangesystem注：分為直接地下水換熱系統(tǒng)和間接地下水換熱系統(tǒng)。NB/T10097—2018，2.5.9]3.8回灌試驗reinjectiontestDZ/T0225—2009，3.10]3.9回灌率injectionrate單位回灌量與單位涌水量之比。3.10熱物性測試thermophysicalpropertiestest采用人工或天然熱源對巖土體樣品的熱物理參數(shù)進行的測試。[來源：DZ/T0225—2009，3.12]3.11巖土熱響應(yīng)試驗rock-soilthermalresponsetest[來源：NB/T10097—2018，2.4.32]3.12巖土初始平均溫度initialaveragetemperatureoftherock-soil10m～20NB/T10097—2018，2.4.34]3.13無負荷循環(huán)法non-loadcyclemethod（）3.14采用試驗裝置，向地埋管換熱器提供恒定熱量，通過監(jiān)測地埋管換熱器的進、出水溫度的變化和流量數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)分析處理計算后得到巖土平均熱導(dǎo)率。3.15采用試驗裝置，向地埋管換熱器提供恒定熱量，通過監(jiān)測地埋管換熱器的進、出水溫度的變化和流量數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)分析處理計算后得到巖土平均熱導(dǎo)率。3.15冷負荷試驗coldloadtest采用試驗裝置，向地埋管換熱器提供冷量，在入口溫度恒定的情況下測定地埋管換熱器的換熱量，從而確定每延米地埋管換熱器的吸熱能力。3.16容積熱容量volumeheatcapacity單位體積的物質(zhì)，溫度變化1℃所需吸收或放出的熱量。注：單位J/m3·℃。3.17（）explorationboreholes(wells)4總則4.1目的任務(wù)4.2場地勘查分級熱泵系統(tǒng)建設(shè)項目的規(guī)模根據(jù)供暖/制冷面積確定，供暖制冷面積在同一項目包含不同工程類型子項時，以其中大小分級最高的來確定；場地條件復(fù)雜程度分級可參照表1。依據(jù)場地復(fù)雜程度和工程規(guī)模，淺層地?zé)崮軋龅乜辈榉譃橐?、二、三級，見?。表1場地條件復(fù)雜程度分級換熱系統(tǒng)項目地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度復(fù)雜中等簡單地埋管換熱系統(tǒng)含水層埋管深度范圍內(nèi)同時具有供水意義含水層及其他不具備供水意義的多個含水層淡水含水層且包含當(dāng)?shù)刂饕_發(fā)利用含水層埋管深度范圍內(nèi)，含水層較單一或不含當(dāng)?shù)刂饕_發(fā)利用含水層地層巖性巖性巖相復(fù)雜多樣，巖土體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。嚴重濕陷、膨脹、砂土液化的特殊性巖土體巖性巖相變化較大，巖土體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。除Ⅰ級之外的特殊巖土體巖性巖相變化小，巖土體結(jié)構(gòu)較簡單。無特殊巖土體不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育強發(fā)育中等發(fā)育弱地下水換熱系統(tǒng)地下水資源保護要求水源地保護區(qū)遠離水源地，并利用有供水意義的含水層除農(nóng)業(yè)用水外，未大規(guī)模開發(fā)地下水含水層類型基巖裂隙水或具兩種以上不同含水層上部松散巖類孔隙水，下部巖溶水單一巖溶水或松散巖類孔隙水地下水水位年降幅＞2m1m～2m＜1m不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育強發(fā)育中等發(fā)育弱注：復(fù)雜程度就高不就低。表2場地淺層地?zé)崮芸辈榈燃壉肀?場地淺層地?zé)崮芸辈榈燃壉斫ㄖ再|(zhì)供暖/制冷面積工程規(guī)模場地條件復(fù)雜程度復(fù)雜中等簡單住宅類＞100000m2大型一級一級二級50000m2～100000m2中型一級二級三級＜50000m2小型二級三級三級非住宅類＞50000m2大型一級一級二級10000m2～50000m2中型一級二級三級＜10000m2小型二級三級三級200m200m（查明場地條件，擬利用區(qū)域地質(zhì)條件，獲取相關(guān)參數(shù)，為工程設(shè)計和施工提供依據(jù)。主要任務(wù)有：鉆探鉆探布孔數(shù)量、孔徑、深度、下管及水壓試驗要求如下：表3地埋管換熱系統(tǒng)勘查孔工作量勘查等級一級二級三級勘查孔（個）≥3≥2≥1注：跨多個水文地質(zhì)單元（塊段）時，宜每個單元（塊段）單獨布置。120m；150mmUDE32DE25PE1.5MPa1.5MPa30min0.05MPa取樣及測試內(nèi)容如下：1m5GB50021GB/T50123巖土熱響應(yīng)試驗內(nèi)容如下：48h5～761h151h0.512h；0.5）測試過程中，熱（冷）負荷和流量應(yīng)基本保持恒定（波動范圍在±5），0.2m/s1h124h；（）A；查明場地條件，獲取相關(guān)參數(shù)，為工程設(shè)計和施工提供依據(jù)。主要任務(wù)有：勘查井施工要求如下：表4地下水換熱系統(tǒng)淺層地?zé)崮芸辈楣ぷ髁靠辈榉旨壱患壎壢壙辈榫▊€）≥3≥2≥1回灌試驗（組）≥3≥2≥1注：跨多個水文地質(zhì)單元（塊段）時，宜每個單元（塊段）單獨布置。DZ/T0148DZ/T0282—20158.3.2抽水試驗內(nèi)容如下：DZ/T0282—20158.6.1.2回灌試驗內(nèi)容如下：（組0.01m3；4851/200000（）；水樣分析測試內(nèi)容如下：GB/T14848。設(shè)計編寫前應(yīng)進行現(xiàn)場踏勘，設(shè)計編寫提綱及要求應(yīng)按附錄D執(zhí)行?？辈楣ぷ魍瓿珊?，應(yīng)編寫勘查報告，報告編寫提綱及要求應(yīng)按附錄E執(zhí)行。試驗綜合成果圖繪制參照附錄F執(zhí)行。附錄A（資料性）計算方法（1h0.3根據(jù)線熱源理論，流入與流出地埋管的水溫平均值的計算式為：T

T (A.1)f r2

H b 0 式中：TfQheatλ，W/(m?℃)；am2/s；ts；rm；γ0.5772；Rbm?℃/W；T0m上式可寫為線性形式，即：TfklntmkQheat4Hm

ln4aRTH r2

b 0 繪制Tf隨lnt的變化曲線，求取其斜率，可以計算得到巖土體的平均熱導(dǎo)率。再根據(jù)Tf隨lnt的變化曲線的截距，可計算出單位深度鉆孔總熱阻Rb和熱擴散率a。豎直地埋管換熱器的熱阻計算如下：U(A.21式中：

Rf

.....................................(A.2)diKRf（m·K/W）；di——U（m）；K[W/(m2·K)UR 1 ln

............................(A.3)pe dddp e o i式中：

de

ndo (A.4)Rpe——U（m·K/W）；λP——U[W/(m·K)]；do——U（m）；de——U形管的當(dāng)量直徑（m）；對單U形管，n＝2；對雙U形管，n＝4。50m）：dbR 1 lndb (A.5)db式中：

2b

eRb——鉆孔灌漿回填材料的熱阻（m·K/W）；λb——灌漿材料熱導(dǎo)率[W/(m·K)]；db（m）。R 1 I (A.6)s 2s 1es對于多個鉆孔：

Iu2

ds (A.7)s 1 N Rs2

I2

I2

(A.8)式中：

s

i2

Rs——地層熱阻（m·K/W）；I（A.7）λs[W/(m·K)]；α——巖土體的熱擴散率（m2/s）；br——鉆孔的半徑（m）；bτ——運行時間（s）；ix——為第i個鉆孔與所計算鉆孔之間的距離（m）。i1 r R I b (A.9)psp p式中：

s Rsp（m·K/W）；τp8h。豎直地埋管換熱器鉆孔的長度計算如下：LcRfRpescp1cR1 (A.10c

t

EER /2 (A.11)式中：cLc——冷況，直地管熱所鉆的總度Q ——源泵組額定負（kW）；cEER——水源熱泵機組的制冷性能系數(shù)；tmax——制冷工況下，地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)的設(shè)計平均溫度，通常取37℃；∞t （℃）；∞cFcc1 T Tc1 c2 TTc2 L10cRfRpebshp1hCP1 (A.12h tt COP min /2 (A.13)式中：Lh——供熱工況下，豎直地埋管換熱器所需鉆孔的總長度（m）；Qh——水源熱泵機組的額定熱負荷（kW）；COP——水源熱泵機組的供熱性能系數(shù)；Tmin2℃～5hF hTh1——一個供熱季中水源熱泵機組的運行小時數(shù)，當(dāng)運行時間取一個月時，Th1Th2——一個供熱季中的小時數(shù)。當(dāng)運行時間取一個月時，Th2為最冷月份的小時數(shù)。熱均衡分析如下：Q (A.14)式中：Qin（kJ）；Qout（kJ）；ΔQ——熱儲存量的變化量，單位為千焦（kJ）。附錄B（）表B.1為空氣、水和幾種常見巖土的比熱容、密度、熱導(dǎo)率和熱擴散率。表B.1巖土熱物性參數(shù)表巖石名稱比熱kJ/kg·℃密度kg/m3熱導(dǎo)率w/m·℃熱擴散率m2/d花崗巖0.69126603.3600.899石灰?guī)r0.60525503.6001.303砂巖0.68923802.5171.142干頁巖a0.64～0.860.055～0.074鈣質(zhì)砂(含水率43%)a2.21516700.7120.017干石英砂(中-細粒)a0.79416500.2640.017石英砂(含水率8.3%)a1.00317500.5860.029砂質(zhì)粘土(含水率15%)a1.37917800.9210.032砂（砂礫石）a0.770.039粉砂a1.670.050亞粘土a0.910.042粘土1.27420801.5550.318粉質(zhì)粘土1.22419901.5840.274粉土1.18219701.6860.306砂（飽水）a2.500.079閃長巖0.60826902.4830.486變粒巖0.75927603.0541.470安山巖0.89625001.7321.272空氣(常壓)a1.0031.290.0231.536冰a2.0489202.2190.102水(平均)a4.18010000.5990.012回填膨潤土（含有20%～30%的固體）a0.73～0.75回填混合物（含有20%膨潤土、80%石英砂）a1.47～1.64回填混合物（含有15%膨潤土、85%石英砂）a1.00～1.10回填混合物（含有10%膨潤土、90%石英砂）a2.08～2.42回填混合物（含有30%膨潤土、70%石英砂）a2.08～2.42a（DZ/T0225—2009）B.1實測數(shù)據(jù)匯總。附錄C（資料性）腐蝕性及結(jié)垢性評價可參照工業(yè)上用腐蝕系數(shù)來衡量水的腐蝕性：Kk＞0Kk＜0Kk+0.0503Ca2+＞0Kk＜0Kk+0.0503Ca2+＜03 對性水1.008rHrFe2rMg2rCO2 3 3對堿水1.008rMg2 (C.2)3式中：r——離子含量的每升毫克當(dāng)量（毫摩爾）數(shù)。C.2結(jié)垢性評價C.2結(jié)垢性評價可參照工業(yè)上用鍋垢總量來衡量水的結(jié)垢性：H0＜125H0=125～250H0=250～500H0≥500鍋垢量計：HoC(C.3)式中：S——地?zé)崃黧w中的懸浮物含量（mg/L）；C——膠體含量C=SiO2+Fe2O3+Al2O3（mg/L）；R——離子含量的每升毫克當(dāng)量數(shù)。2322附錄D（）第一章前言（第二章區(qū)域地質(zhì)