DB61T 1649-2023 淺層地源熱泵系統(tǒng)工程勘察技術(shù)規(guī)范

ICS07.060CCSD14

DB61發(fā)布發(fā)布陜西省市場(chǎng)監(jiān)督管理局2023041520230315陜 西 省 地 方 標(biāo) 準(zhǔn)DB61/T1649—2023淺層地源熱泵系統(tǒng)工程勘察技術(shù)規(guī)范Technicalspecificationforengineeringexplorationofshallowground-sourceheatpumpsystemsDB61/T1649DB61/T1649—2023DB61/T1649DB61/T1649—2023II目 次前言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語(yǔ)和定義 1基本要求 3勘察 3評(píng)價(jià) 8勘察方案和勘察報(bào)告編寫(xiě) 9附錄A（資料性）陜西省主要地層巖土熱物性參數(shù) 10附錄B（規(guī)范性）計(jì)算方法 附錄C（資料性）勘察方案編寫(xiě)提綱 12附錄D（資料性）勘察報(bào)告編寫(xiě)提綱 13IIII郵編：710054前 言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)起草。本文件由陜西省水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中心提出。本文件由陜西省自然資源廳歸口。研究院有限公司、長(zhǎng)安大學(xué)。王璐、白小鳥(niǎo)、孟磊。本文件首次發(fā)布。聯(lián)系信息如下：?jiǎn)挝唬宏兾魇〉刭|(zhì)調(diào)查院地質(zhì)科技處電話址：陜西省西安市雁塔區(qū)西影路25號(hào)淺層地源熱泵系統(tǒng)工程勘察技術(shù)規(guī)范范圍本文件規(guī)定了淺層地源熱泵系統(tǒng)工程勘察的基本要求、勘察、評(píng)價(jià)、勘察方案和勘察報(bào)告編寫(xiě)。規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB50021—2001（2009年版） 巖土工程勘察規(guī)范GB50027—2001 供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范GB50366—2005（2009年版） 地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范GB/T14848—2017 地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T50218—2014 工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)DZ/T0225—2009 淺層地?zé)崮芸辈樵u(píng)價(jià)規(guī)范DZ/T0282—2015 水文地質(zhì)調(diào)查規(guī)范（1:50NB/T10097—2018 地?zé)崮苄g(shù)語(yǔ)DB61/T1397—2021 淺層地?zé)崮芸辈榕c評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程術(shù)語(yǔ)和定義GB50366—2005（2009年版）、DZ/T0225—2009、NB/T10097—2018和DB61/T1397—2021中界定的及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。淺層地?zé)崮?shallowgeothermalenergy從地表至地下200m深度范圍內(nèi)，儲(chǔ)存于水體、土體、巖石中的溫度低于25℃，采用熱泵技術(shù)可提取用于建筑物供熱或制冷等的地?zé)崮?。[來(lái)源：NB/T10097—2018，2.1.6]淺層地源熱泵系統(tǒng) shallowground-sourceheatpumpsystems一般指以地表以下200m統(tǒng)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)。1223.7現(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)試驗(yàn) in-situthermalconductivitytest利用豎直地埋管換熱系統(tǒng)采用人工熱源向巖土體中連續(xù)加熱并記錄傳熱介質(zhì)的溫度變化和循環(huán)量來(lái)測(cè)定巖土體熱傳導(dǎo)性能及巖土體初始平均溫度的試驗(yàn)。[來(lái)源：DB61/T1397—2021，3.11]3.8熱物性測(cè)試 thermophysicalpropertiestest采用人工或天然熱源對(duì)巖土體樣品的熱物理參數(shù)進(jìn)行的測(cè)試。[來(lái)源：DZ/T0225—2009，3.12]3.9巖土綜合熱物性參數(shù) parametersoftherock-soilthermalproperties是指不含回填材料在內(nèi)的，豎直地埋管埋設(shè)深度范圍內(nèi)，巖土的綜合導(dǎo)熱系數(shù)、綜合比熱容。[來(lái)源：GB50366—2005（2009年版），2.0.26]3.10巖土初始平均溫度 initialaveragetemperatureoftherock-soil從自然地表下10m～20m至豎直地埋管換熱器埋設(shè)深度范圍內(nèi)，巖土常年的平均溫度。[來(lái)源：GB50366—2005（2009年版），2.0.27]淺層地?zé)釗Q熱功率 shallowgeothermalheatexchangerpower從淺層巖土體、地下水和地表水中單位時(shí)間內(nèi)交換的熱量。[來(lái)源：DZ/T0225—2009，3.3]地下水循環(huán)利用量 recyclegroundwatercirculation從含水層中抽取利用后，完全回灌到原含水層中的地下水量。[來(lái)源：DZ/T0225—2009，3.4]豎直地埋管換熱器 verticalburiedtubeheatexchanger由埋于豎直鉆孔內(nèi)的密閉循環(huán)管組構(gòu)成，用于傳熱介質(zhì)與巖土體換熱。[來(lái)源：DB61/T1397—2021，3.9]回灌試驗(yàn) injectiontest水量等水文地質(zhì)參數(shù)的試驗(yàn)。[來(lái)源：GB50366—2005（2009年版），2.0.23]3.11灌采比 rateofinjectiontoexploitation回灌試驗(yàn)中單位回灌量和抽水試驗(yàn)中單位涌水量的比值。[來(lái)源：DB61/T1397—2021，3.18]基本要求淺層地源熱泵系統(tǒng)工程建設(shè)前應(yīng)進(jìn)行勘察。建設(shè)單位應(yīng)編制勘察委托書(shū)，明確勘察目的、任務(wù)。淺層地源熱泵系統(tǒng)工程勘察分為可行性研究階段勘察和工程設(shè)計(jì)階段勘察。可行性研究階段勘察勘察?？辈靻挝粦?yīng)編制勘察方案，經(jīng)建設(shè)單位認(rèn)可后，方可勘察。淺層地源熱泵系統(tǒng)工程勘察中的試驗(yàn)孔（井）后，轉(zhuǎn)為生產(chǎn)孔（井）?？辈旃ぷ髦校@探、試驗(yàn)工作完成后，建設(shè)單位應(yīng)組織現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收?？辈旃ぷ鹘Y(jié)束后，勘察單位應(yīng)編制勘察報(bào)告和相關(guān)圖件，報(bào)送建設(shè)單位組織審查?？辈炜辈祀A段可行性研究階段勘察層地?zé)崮艿姆绞阶龀鲞m宜性評(píng)價(jià)，估算單孔（井）換熱能力?？尚行匝芯侩A段勘察以資料收集和分析為主，開(kāi)展場(chǎng)地調(diào)查，宜布置少量勘探和測(cè)試工作。資料收集主要包括以下方面：熱能開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀；試驗(yàn)、回灌試驗(yàn)成果等資料；A。場(chǎng)地調(diào)查應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：場(chǎng)地面積、形狀、坡度；場(chǎng)地內(nèi)已有建筑物及擬建建筑物分布、基礎(chǔ)形式和地基處理方式等；場(chǎng)地內(nèi)植被、排水溝（渠）、輸電線、電信電纜等分布情況；場(chǎng)地內(nèi)已有及擬建地下管線分布及埋藏情況；場(chǎng)地內(nèi)已有水井分布、用途、開(kāi)采層段、運(yùn)行狀況等。5.25.3執(zhí)行。344勘察內(nèi)容勘察范圍以地源熱泵系統(tǒng)工程建設(shè)場(chǎng)地為主，適當(dāng)外延。5.1.2.5 3。表3 工程規(guī)模劃分表工程設(shè)計(jì)階段勘察工程設(shè)計(jì)階段勘察應(yīng)通過(guò)鉆探、巖土水樣測(cè)試、抽水試驗(yàn)、回灌試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)試驗(yàn)等措回灌量、單孔換熱量等參數(shù)。方式，選用合理的勘察方法進(jìn)行勘察。1。表1 勘察等級(jí)劃分表項(xiàng)目勘察等級(jí)場(chǎng)地復(fù)雜程度復(fù)雜中等簡(jiǎn)單工程規(guī)模大型一級(jí)一級(jí)二級(jí)中型一級(jí)二級(jí)三級(jí)小型二級(jí)三級(jí)三級(jí)2。表2 場(chǎng)地復(fù)雜程度劃分表項(xiàng)目場(chǎng)地復(fù)雜程度復(fù)雜中等復(fù)雜簡(jiǎn)單場(chǎng)地條件地面建筑物、地下構(gòu)筑物占地面積達(dá)到場(chǎng)地面積2/3（含）以上。1/（含～2/3地面建筑物、地下構(gòu)筑物占地面積小于場(chǎng)地面積的1/3。巖土體結(jié)構(gòu)巖土種類多，巖性差異大，分布不均勻；嚴(yán)重濕陷、膨脹等特殊巖土。巖土種類較多，巖性差異較大，分布較均勻；中等程度濕陷、膨脹等特殊巖土。巖土種類較單一，巖性差異較小，分布均勻；無(wú)特殊巖土。水文地質(zhì)條件復(fù)雜中等簡(jiǎn)單注：水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度應(yīng)依據(jù)DZ/T0282—2015確定。工程規(guī)模大型中型小型應(yīng)用建筑面積（S）S≥50000m210000m2≤S<50000m2S<10000m255勘察方法及技術(shù)要求鉆探在資料收集、場(chǎng)地調(diào)查的基礎(chǔ)上布置鉆探勘探線和鉆孔位置，應(yīng)編制鉆孔設(shè)計(jì)書(shū)?？碧骄€應(yīng)垂直地貌單元、地質(zhì)構(gòu)造和地層界線布置，每個(gè)地貌單元內(nèi)均應(yīng)布置鉆孔。地下水地源熱泵工程勘察鉆探工作應(yīng)符合以下要求：查明含水層(組)的數(shù)量、埋藏深度、厚度、巖性；地形地貌、凍土層厚度；地質(zhì)構(gòu)造、巖土層結(jié)構(gòu)、巖土物理性質(zhì)及熱物理性質(zhì)；地下水靜水位、徑流方向；開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)試驗(yàn)，查明巖土初始平均溫度、巖土綜合導(dǎo)熱系數(shù)；孔深、換熱量，進(jìn)行地埋側(cè)冷熱平衡分析，提出解決冷熱不平衡的技術(shù)措施。5.2.6 5確定：表5 豎直地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程勘察工作量布置表確定。地下水地源熱泵工程勘察內(nèi)容應(yīng)包括以下方面：地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性結(jié)構(gòu)；地下水類型、含水巖組特征，地下水補(bǔ)徑排條件及與地表水的水力聯(lián)系；地下水水溫、水質(zhì)特征，地下水動(dòng)態(tài)變化特征；評(píng)價(jià)地下水、巖土體對(duì)地下管道的腐蝕性；開(kāi)展抽水回灌試驗(yàn)，查明含水層出水能力和回灌能力；量，地下水抽、灌井距。4確定：表4 地下水地源熱泵系統(tǒng)工程勘察工作量布置表勘察等級(jí)勘察井/個(gè)抽水試驗(yàn)/處回灌試驗(yàn)/處水樣/件一級(jí)≥3≥3≥2≥3二級(jí)221～22三級(jí)1111注：可行性研究階段勘察工作量可參照該標(biāo)準(zhǔn)酌情減少。豎直地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程勘察內(nèi)容應(yīng)包括以下方面：勘察等級(jí)勘探孔/個(gè)現(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)試驗(yàn)/處巖土樣/件一級(jí)≥4≥4單層厚度大于1m的巖土層，每層應(yīng)取樣。二級(jí)≥2≥2單層厚度大于1m的巖土層，每層應(yīng)取樣。三級(jí)11單層厚度大于1m的巖土層，每層宜取樣。注：可行性研究階段勘察工作量可參照該標(biāo)準(zhǔn)酌情減少。查明換熱深度范圍內(nèi)地下水水溫、出水量、水質(zhì)；GB50027—20015章的相關(guān)要求；原始資料在內(nèi)的地質(zhì)成果，并應(yīng)編制鉆孔綜合成果圖及成井報(bào)告。豎直地埋管地源熱泵工程勘察鉆探工作應(yīng)符合以下要求：查明淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)，確定地層、巖性、埋藏深度、厚度；查明含水層(組)的數(shù)量、埋藏深度、厚度、巖性；110mm5m；80%60；鉆進(jìn)方法宜采用巖芯鉆進(jìn)，地下水位以上宜干鉆；f) GB50021—2001（2009年版）9.2的相關(guān)要求；g) 等原始資料在內(nèi)的地質(zhì)成果。抽水及回灌試驗(yàn)抽水試驗(yàn)可采用單孔或群孔抽水試驗(yàn)，宜布置觀測(cè)孔。GB50027—20016章的要求?；毓嘣囼?yàn)應(yīng)符合以下要求：回灌試驗(yàn)井間距應(yīng)大于影響半徑；回灌試驗(yàn)的回灌層位應(yīng)與抽水試驗(yàn)的抽水層位為相同含水層；1/20000(體積比)；1cm0.11mm；24值后的水位波動(dòng)范圍應(yīng)在±10cm以內(nèi)；回灌試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)對(duì)井內(nèi)沉淀物進(jìn)行處理。GB50027—2001計(jì)算水文地質(zhì)參數(shù)、灌采比、抽水量，分析回灌井影響半徑?，F(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)試驗(yàn)GB年版4.2GB50366—2005（2009年版）4.5.2的相關(guān)要求進(jìn)行水壓試驗(yàn)。GB50366—2005（2009年版）4.4的相關(guān)要求。48h后進(jìn)行。熱功率，計(jì)算確定巖土的綜合導(dǎo)熱系數(shù)。穩(wěn)定(12h0.5℃)24h。6U型地埋管換熱器管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)流速不應(yīng)小于0.4m/s，雙U型地埋管換熱器管內(nèi)循環(huán)介質(zhì)流速不應(yīng)小于0.2m/s。穩(wěn)定熱流測(cè)試法應(yīng)符合以下要求：±5%以內(nèi)；50W/m30W/m；在溫度穩(wěn)定（12h1℃）24h。每次試驗(yàn)停止后，應(yīng)繼續(xù)觀測(cè)地埋管的進(jìn)出口溫度，至溫度穩(wěn)定（12h0.5℃）12h要求?？稍谠囼?yàn)孔周圍布置地溫觀測(cè)孔，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)確定地埋管換熱孔合理間距?，F(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理前應(yīng)進(jìn)行綜合分析，剔除因試驗(yàn)條件（如氣溫等）成的異常數(shù)據(jù)。巖土的綜合導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)根據(jù)線熱源理論，按照公式（1）～公式（5）計(jì)算。TQheat

?ln4at?Qheat

T (1)式中：

f ? r

? b 0?H??HTf——埋管內(nèi)流體平均溫度(取入口與出口的平均值)，單位為攝氏度（℃）；Qheat——加熱功率，單位為瓦（W）；λ——巖土的綜合導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米攝氏度［W/(m·℃)］；H——鉆孔深度，單位為米（m）；α——熱擴(kuò)散率，單位為平方米每秒（㎡/s）；t——測(cè)試時(shí)間，單位為秒（s）；r——鉆孔半徑，單位為米（m）；γ——?dú)W拉常數(shù)，取0.5772；Rb——鉆孔熱阻，單位為米攝氏度每瓦（m·℃/W）；T0——巖土遠(yuǎn)處未受擾動(dòng)的溫度，單位為攝氏度（℃）；公式（1）可寫(xiě)為線性形式，即：klntm (2)kQheat4H

.......................................(3)mQheat?1

?ln4a?R?

...........................(4)H?? r2

? b? 0? ? ? ?c

a (5)式中：k——擬合線性方程的斜率；mc——巖土的體積比熱容，單位為焦耳每立方米開(kāi)[J/(m3·K)]；788可行性勘察階段應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、換熱方式，進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，宜分為：適宜、較適宜和不適宜。適宜性評(píng)價(jià)應(yīng)分別對(duì)地下水換熱方式和地埋管換熱方式進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)方法宜采用指標(biāo)法。采用指標(biāo)法進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)應(yīng)從以下方面綜合評(píng)判：6；7。表6 地下水換熱方式適宜性分區(qū)Tflntk，根據(jù)公式（3）λ，根據(jù)公式（5）計(jì)算得到熱擴(kuò)散率α，再根據(jù)公式（4）Rb。巖土水樣采集測(cè)試巖土樣采集與測(cè)試一般應(yīng)符合以下要求：1m代表性巖土樣。砂土采取擾動(dòng)樣，其他巖土樣應(yīng)采取原狀樣；巖土樣質(zhì)量等級(jí)應(yīng)不低于ⅡGB50021—2001（2009年版）9.4的相關(guān)要求；密度、天然含水量、含水率、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散率等；GB/T50123—2019的規(guī)定執(zhí)行。水樣采集與測(cè)試一般應(yīng)符合以下要求：應(yīng)采集鉆孔中水樣，水樣應(yīng)代表天然狀態(tài)下的客觀水質(zhì)情況；DZ/T0282—20158.7.1.2的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。評(píng)價(jià)可行性階段勘察評(píng)價(jià)分區(qū)單項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)單位涌水量/[m3/(d·m)]單位回灌量/單位涌水量地下水位年變幅/m特殊地區(qū)適宜＞500＞80%＜0.8/三項(xiàng)指標(biāo)均符合較適宜300～50050%～80%0.8～1.5/除適宜區(qū)和不適宜區(qū)以外的其他地區(qū)不適宜＜300＜50%＞1.5重要水源地保護(hù)區(qū)、地面沉降嚴(yán)重區(qū)任一項(xiàng)指標(biāo)符合注：?jiǎn)挝挥克坑?jì)算時(shí)，按照統(tǒng)一管徑273mm進(jìn)行計(jì)算。99勘察方案編寫(xiě)編寫(xiě)勘察方案前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘，勘察方案編寫(xiě)提綱及要求可參考附錄C?？辈靾?bào)告編寫(xiě)勘察工作完成后，應(yīng)編寫(xiě)勘察報(bào)告，勘察報(bào)告編寫(xiě)提綱及要求可參考附錄D。7 勘察方案和勘察報(bào)告編寫(xiě)表7 豎直地埋管換熱方式適宜性分區(qū)分區(qū)分區(qū)指標(biāo)（地表以下200m范圍內(nèi)）綜合評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)松散層與軟質(zhì)巖厚度/m卵石層厚度/m含水層總厚度/m適宜區(qū)>100<5>30三項(xiàng)指標(biāo)均應(yīng)滿足較適宜區(qū)＜30或50~1005~1010~30不符合適宜區(qū)和不適宜區(qū)條件不適宜區(qū)30~50>10<10至少二項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合注：軟質(zhì)巖等級(jí)的劃分按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50218—2014）執(zhí)行。工程設(shè)計(jì)階段勘察評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)其資源保證程度。評(píng)價(jià)面積為擬建場(chǎng)地內(nèi)可供利用的實(shí)際面積。200m深度以內(nèi)。B計(jì)算單井換熱功率和評(píng)價(jià)區(qū)地下水換熱功率，評(píng)價(jià)資源保證程度。B計(jì)算地埋管單孔換熱功率和評(píng)價(jià)區(qū)地埋管換熱功率，評(píng)價(jià)資源保證程度。GB/T14848—2017執(zhí)行。1010附 錄 A（資料性）陜西省主要地層巖土熱物性參數(shù)主要地層巖土熱物性參數(shù)見(jiàn)表A.1。表A.1 主要地層巖土熱物性參數(shù)表區(qū)域位置巖土名稱密度(kg/m3)熱擴(kuò)散率(m2/h)熱導(dǎo)率[w/(m·℃)]比熱容[kJ/(kg·℃)]關(guān)中地區(qū)粘性土1984.70.003271.441.19粉土2027.20.002631.611.10黃土1984.50.002301.501.20粉細(xì)砂1941.90.003091.691.04中粗砂1951.70.003191.670.98砂巖2303.10.003471.990.92泥巖2151.20.002531.641.10陜北地區(qū)粘性土2043.50.002351.501.15粉土1951.90.002581.461.04黃土1933.40.002361.401.13粉細(xì)砂1952.30.002761.551.08中粗砂1915.80.002081.631.17砂巖2340.60.004112.290.88泥巖2341.50.003111.790.91頁(yè)巖2581.20.003392.100.89陜南地區(qū)粘性土1969.80.002071.381.24粉土1965.10.002631.551.11粉砂1976.20.003512.041.07細(xì)砂2158.20.001911.461.26中砂1901.70.003001.741.11粗砂1977.60.003191.921.12砂巖2630.60.003172.371.03泥巖2561.220.001931.471.07千枚巖2646.40.004342.550.81引自《淺層地?zé)崮芸辈橐?guī)范》(DZT0225-2009)花崗巖27000.004582.7210.794石灰?guī)r27000.002922.0100.920空氣（常壓）1.290.0640.0231.003冰9200.004252.2192.048水（平均）10000.000500.5994.180回填膨潤(rùn)土(含有20%～30%的固體)//0.73～0.75/回填混合物(20%膨潤(rùn)土、80%石英砂)//1.47～1.64/回填混合物(15%膨潤(rùn)土、85%石英砂)//1.00～1.10/回填混合物(10%膨潤(rùn)土、90%石英砂)//2.08～2.42/回填混合物(30%膨潤(rùn)土、70%石英砂)//2.08～2.42/附 錄 B（規(guī)范性計(jì)算方法B.1 地下水方式換熱功率計(jì)算適用于取得地下水循環(huán)利用量后，計(jì)算換熱功率，公式如下：QqQhn

..........................................................................(B.1)式中：

QhqW

T

WCW

1.16105 (B.2)11式中：Qh——換熱功率，單位為千瓦（kW）；D—單孔換熱功率，單位為瓦（W）；11式中：Qh——換熱功率，單位為千瓦（kW）；D—單孔換熱功率，單位為瓦（W）；n——計(jì)算面積內(nèi)換熱孔數(shù)。hQDn103 (B.3)GB50366—2005（2009年版中的地埋管換熱器出口溫度限值或設(shè)計(jì)工況溫度計(jì)算地埋管單孔換熱功率。根據(jù)地埋管單孔換熱功率，計(jì)算評(píng)價(jià)區(qū)換熱功率。ρw——水的密度，取1000kg/m3；Cw——水的比熱容，取4.2kJ/kg·℃。B