DB11∕T 2038-2022 中深层地热供热技术规范 井下换热(北京市).pdf

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ICS27.010CCSP45DB11北京市地方标准DB11/T2038—2022中深层地热供热技术规范井下换热Technicalspecificationsformedium-deepgeothermalheatingsystemHeatexchangerinborehole2022-12-27发布2023-04-01实施北京市市场监督管理局发布 DB11/T2038—2022目次前言.................................................................................II1范围...............................................................................12规范性引用文件.....................................................................13术语和定义.........................................................................14基本规定...........................................................................25勘查与评估.........................................................................26系统设计...........................................................................47施工安装...........................................................................78调试与验收.........................................................................89智能监控..........................................................................10附录A（资料性）井下同轴换热器传热分析模型.......................................14附录B（资料性）井下同轴换热器管道水力计算方法...................................16附录C（资料性）中深层地热井下换热供热工程质量检查验收记录表.....................17参考文献.............................................................................25I DB11/T2038—2022前言本文件按照GB/T1.1—2020《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。本文件由北京市发展和改革委员会提出并归口。本文件由北京市发展和改革委员会组织实施。本文件起草单位：清华大学、北京节能环保中心、北京市市政工程设计研究总院有限公司、北京清华同衡规划设计研究院有限公司、清华大学建筑设计研究院有限公司、北京城市副中心站综合枢纽建设管理有限公司、北京市建筑设计研究院有限公司、北京市标准化研究院、中国中元国际工程有限公司、北京市热力工程设计有限责任公司、中国石油勘探开发研究院新能源研究中心、中国石化集团新星石油有限责任公司、自然资源部浅层地热能重点实验室、北京市工程地质研究所、北京市地质工程勘察院、建科环能科技有限公司、北京建筑大学、中国石油大学（北京）、北京市工程咨询有限公司、陕西西咸新区沣西新城能源发展有限公司、中国石油华北(北京)新能源有限公司、煤炭科学研究总院有限公司、北京市华清地热开发集团有限公司。本文件主要起草人：魏庆芃、孙干、陈向春、邓杰文、魏本平、张辉、刘加根、李科、刘立军、王娟、刘少敏、张进平、张文秀、韩敏霞、李海东、王刚、单天红、王文学、王卓卓、张登科、马静晨、李文峰、韩东梅、杜林芳、刘宁、杨彩青、江绍辉、石英、方朝合、向烨、马琳、李海泉、王治、杨亚军、王立志、杨灵艳、郝学军、张宇宁、白景辉、李海军、强聪望、李敏、刘洪涛、贾卿、陈大野、付昌鸿、刘振晓、王成、张威。II DB11/T2038—2022中深层地热供热技术规范井下换热1范围本文件规定了中深层地热井下换热供热系统工程（简称地热工程）的基本规定、勘查与评估、系统设计、施工安装、工程调试与验收、智能监控等技术要求。本文件适用于以地下3000米内中深层岩体为低温热源、采用井下同轴换热器换热的地热工程建设和运行。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/T11615地热资源地质勘查规范GB/T14848地下水质量标准GB50194建设工程施工现场供用电安全规范GB50243通风与空调工程施工质量验收规范GB50274制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范GB50366地源热泵系统工程技术规范GB55015建筑节能与可再生能源利用通用规范CJJ/T34城镇供热管网设计标准DZ/T0260地热钻探技术规程JGJ33建筑机械使用安全技术规程JGJ46施工现场临时用电安全技术规范JGJ59建筑施工安全检查标准NB/T10266地热井钻井工程设计规范SY/T5374.1固井作业规程第1部分：常规固井SY/T6592固井质量评价方法DB11/T852有限空间作业安全技术规范DB11/1066供热计量设计技术规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1地热换热井boreholeforgeothermalheatexchange全井封闭（包含底端），可安装换热器与周围地层、岩体或构造带进行换热的井状结构。3.21 DB11/T2038—2022井下同轴换热器coaxialheatexchangerinborehole以高导热性质坚固材料为外管、高保温性质材料为内管、内外管同心轴方式安装在地热换热井内的换热器。3.3井下换热循环工质circulatingmediaofheatsourceside井下同轴换热器中循环流动的与周围地层、岩体或构造带进行热交换的液体。中深层地热井下换热系统medium-deepgeothermalboreholeheatexchangersystem利用安装在中深层地热井内的封闭换热器，经过换热器管内循环工质对流热交换、管外壁与周边地下岩体换热从而提取地热能的换热系统。3.4中深层地热井下换热供热系统medium-deepgeothermalborehole-styleheatexchangerwithheatpumpsystemforspaceheating利用中深层地热井下换热系统持续提取热量，经换热或热泵机组提温后，向建筑物持续稳定供热的系统。4基本规定4.1地热工程前期策划应与能源规划、清洁供热规划、可再生能源规划等相协调。4.2地热工程承担单位在勘查、设计、施工安装、运维等方面应具有相应的技术能力。4.3地热工程设计方案应符合安全可靠、绿色低碳、高效节能、经济合理、精细智慧的要求。4.4地热工程应选用兼高效节能设备和绿色环保材料。4.5地热工程施工前应进行工程场地状况调查和中深层地热勘查。5勘查与评估5.1一般规定5.1.1地热资源勘查应符合GB/T11615的规定，收集建设场地及周边一定范围内地质、水文地质等方面的基本资料，查明场地地层及岩性特征、地质构造、地温场特征，核算地温梯度，编制地热资源勘查评估报告。5.1.2应综合分析建设场地及周边一定范围内中深层地热资源条件、地温梯度、岩层热导率等，提出合理可行的中深层地热供热方式。5.1.3地热换热井底岩体温度宜不低于60℃，地温梯度宜不小于2.0℃/100m。5.2场地与资源调查5.2.1地热工程场地调查应包括建设区域内场地状况、热泵机房及配套设施的建筑空间条件。5.2.2场地状况调查应包括下列内容：a)场地内可供开发利用的中深层地热容量、地质构造、地层特征、岩性特征和地温场特征；b)场地附近如果已有中深层地热水热型供热系统，需了解其位置、用途、类型、结构、深度、地层分布、出水量、年用水量、水位及变化、水温和水质情况；2 DB11/T2038—2022c)场地内已有或规划范围内的地面建筑物位置分布、占地面积、建筑面积、建筑物功能和建筑热负荷情况；d)场地内地热换热井施工的条件。5.2.3地热地质资料不充分区域宜采用数值模拟方法预测中深层地热取热容量，或开展地热地质勘查，选1个钻孔作为探采结合井，并包括以下勘查测试内容：a)样品采集与测试：对探采结合井取热段每个热储层取1~3组岩心，并进行岩心样密度、孔隙度、导热系数、热扩散系数和比热容参数测试，取岩心的位置、数量和质量符合GB/T11615的要求；b)对探采结合井进行全井段测温，获取岩体温度和地热增温率；c)热泵供热机房与井下换热场地、管线路由情况；d)热泵供热机房和配套设施建筑空间所需面积、层高、承重、抗震、隔音和防水性能需求。5.3资源评估5.3.1应从能量平衡的角度对建设场地内中深层地热可利用资源容量进行计算和评估，计算方法可参考GB/T11615，按照运行100年、消耗20%地热储热量，根据公式（1）计算单个井下换热器每年最大可利用的累积取热量。Q=AHC(T-T)×0.2/100...............................(1)vpc式中：Q——换热器每年最大可利用的累积取热量，单位为焦耳(J)；2A——中深层地热井下换热器釆热影响面积，按公式（2）计算，单位为平方米(m)；H——中深层地热井下换热器对应热储层深度，单位为米(m)；C——热储的体积比热容，单位为焦耳每立方米每摄氏度［J/(m3・℃)］；vT——热储层平均温度，单位为摄氏度(℃)；pT——基准温度，建议取为当地全年平均气温，单位为摄氏度(℃)。c2A=pR........................................(2)式中：R——中深层地热井下换热器取热影响半径，建议值为50，单位为米(m)。5.3.2对于具有多套热储层的中深层地热井下换热器，可分层计算各层热储的体积比热容及地热储量，叠加获得总地热储量。5.3.3勘查评估报告内容宜包括：a)项目概况；b)自然地理条件；c)场地调查工作概况；d)供热工程场区供暖期气象条件；e)供热建筑物的用能需求及特征；f)工程场区场地条件；g)工程场区地质条件；h)地温场特征；i)中深层地热可利用容量；j)井下换热器换热能力及供热能力分析评价：对中深层地热取热量和建筑供热量之间进行长期热平衡分析，长期热平衡分析的计算周期不少于25年；k)地质环境影响及安全性评价；3 DB11/T2038—2022l)可行性分析与可靠性评价；m)换热井钻探建议方法和成本估算；n)结论与建议。6系统设计6.1一般规定6.1.1井下换热系统设计应充分结合项目工程场地与资源调查、地热资源评估和钻井成本等因素综合考虑。6.1.2供热系统设计应符合GB55015的要求，宜采用市政热力、空气源热泵、蓄能等辅助热源优化系统设计，提高系统全生命周期运行的经济性。6.1.3宜进行建筑动态负荷计算，并对换热井取热量进行数值模拟计算，根据计算结果开展中深层地热供热系统设计。6.1.4换热井位置宜靠近热泵机房和供热建筑；当设有多个地热井时，应依据地质条件和场地条件对排布方式与井间距进行评估与设计。6.2井下换热系统设计6.2.1设计范围应包括中深层地热井下换热器和井下换热侧循环工质管路及设备。6.2.2井下换热系统取热量的确定应考虑以下因素：a)单个地热换热井连续供热运行时的设计取热功率、供热季设计累积取热量；b)地热换热井数量，以及多个换热井间距、排布方式，对单井实际取热量的影响；c)井下同轴换热器埋深宜为2000m~3000m，根据建筑负荷、场地条件和地温梯度确定井下同轴换热器的安装深度。6.2.3单个井下同轴换热器供热系统依据地温梯度、岩石导热系数和安装深度设计取热功率，按照公式（3）进行计算（井下同轴换热器传热分析模型见附录A）。Q=(17.61´T´K+49.2´T-2.23´K)´H-8.63´T´K-61.93´T-7.92..............(3)isss1000式中：Q——单个中深层地热井下换热器取热功率，单位为千瓦（kW）；iH——中深层地热井下换热器安装深度，单位为米（m）；T——地温梯度，单位为摄氏度每百米（°C/100m）；K——岩土导热系数，单位为瓦每米每摄氏度[W/(m·°C)]。s注1：设计取热功率计算公式中对应井下换热器结构为：外管管径φ177.8*9.19mm，内管径φ110*10mm同轴套管换热器。注2：设计取热功率计算公式对应的计算工况为：24小时连续供热运行，换热器进水温度10℃，循环流量28m³/h。注3：实际工程设计时，可根据实际地质条件、换热器结构尺寸及材料物性、进水温度和循环流量，进行数值模拟，计算得到更准确的单个井下同轴换热器在连续供热运行时的设计取热功率。6.2.4多个井下同轴换热器供热系统宜根据公式（1）、公式（2）、公式（3）计算单个换热器供热季最大可利用的累积取热量和设计取热功率，并根据建筑设计供热负荷、供热季累积耗热量设计值、井群布置形式及衰减情况等，进行全生命周期技术经济分析测算，合理确定井下同轴换热器数量和排布。相邻地热换热井间距不宜小于50米。6.2.5井下同轴换热器的运行宜满足以下要求：a)入口温度在10°C~25°C进行调节，不应低于4℃；4 DB11/T2038—2022b)介质循环采用大温差、变流量运行工况设计。循环工质的具体设计流量和设计进出口温差，根据实际地质条件按公式（3）计算后，参考建筑设计供热负荷、供热季累积耗热量设计值等进行确定，设计流量取值为20m³/h~30m³/h，循环工质进出口设计温差取值为10℃~15℃；c)井下同轴换热器确定设计循环流量后，宜根据设计循环流量进行井下同轴换热器和管道水力计算，确定循环水泵扬程、功率。井下同轴换热器管道水力计算方法见附录B。6.2.6管材与循环工质性能宜满足以下要求：a)井下同轴换热器应采用化学性稳定、耐腐蚀、承压强和流动阻力小的管材及管件；b)井下同轴换热器外管的管材宜采用导热系数大、承压能力强的特质钢套管或石油钢套管；c)井下同轴换热器内管采用高热阻管材，导热系数不大于0.4W/(m·°C)，且其强度、耐温性及耐久性满足设计和使用要求，并具有温差补偿措施；d)管材进行拉伸强度和应力验算，满足设备安装、运行和恢复期间的安全运行要求；e)循环工质可使用不低于GB/T14848中规定的II类水质量标准的水，水中不得加注乙二醇等对环境产生危害的添加剂。6.3钻井工程设计6.3.1地热换热井钻井工程设计应符合DZ/T0260、NB/T10266的要求，并作为钻井施工组织管理和完井验收的依据。6.3.2钻井工程设计宜包括：地质概况、设计依据、质量要求、井身结构、钻进方法、钻井设备、钻具组合与强度校核、钻井参数设计、取芯设计、钻井液设计、裂隙堵漏设计、含水层保护要求、固井设计、钻井施工重点技术要求、测试要求、井口装置、钻井资料收集要求、钻井进度计划和相关表格等。6.3.3应根据场地地质特征确定固井方式：a)固井材料的导热系数不低于岩土体的导热系数；b)当地热换热井穿透含水层时，采取止水措施防止地下水串层。6.3.4井下换热系统的钻孔孔径不宜小于200mm。6.4供热工程设计6.4.1应确定中深层地热在建筑供热负荷中的比例、供热系统流程、建筑内供热末端系统形式以及不同供热负荷时的调节、保障手段等。6.4.2中深层地热取热功率与供热系统经热泵机组提升温度后的供热功率应满足公式（4）、公式（5）：Q=Q+W+W...................................(4)sqhphQ=Q´N......................................(5)qi式中：Q——热泵机组输出的供热功率，单位为千瓦（kW）；sQ——中深层地热取热功率，单位为千瓦（kW）；qQ——单个地热换热井取热功率，单位为千瓦（kW）；iW——热泵机组压缩机轴功率，单位为千瓦（kWp）；hpW——井下换热循环水泵轴功率，单位为千瓦（kWp）；hN——中深层地热换热井数量。6.4.3中深层地热不能全部满足建筑物供热需求时，应考虑辅助供热，宜优先选用清洁能源，并满足以下要求：5 DB11/T2038—2022a)中深层地热的供热量满足建筑物冬季采暖需求的基础负荷，辅助供热作为调峰使用；b)多能耦合供热方案应能保障建筑物不同供热需求，并满足经济性要求；c)辅助热源不应对中深层地热系统正常运行时的压力、流量、温度及水质产生影响；d)辅助热源与中深层地热供热之间避免直接混水，根据建筑实际供热需求采用串联、并联混水等设计方案及调节策略。6.4.4供热系统可根据项目应用电价政策和场地条件，设置蓄热设施，节约运行成本，并具备与电网进行需求侧响应的能力。6.4.5供热管线应做好有效防冻措施，避免故障停机和运维检修时出现水管冻结的风险。6.4.6供热系统配电设计应满足不间断供电要求，停开机时需缓慢降速或增速运行，避免因流量或压力突变造成井内管路不可逆的形变及影响。6.4.7消防安全设计应符合以下规定：a)供热机房内水路系统管道保温、电气系统导线护套等采用耐火阻燃材料；b)供热机房内不得堆放易燃易爆危险品；c)供热机房内设置灭火器、消火栓等消防设施，设置起火自动报警和自动灭火装置；d)供热机房内设置防火门、疏散通道、安全出口，且划定和设置其他设施时不得占用和堵塞；e)在出入口、电梯口、防火门等醒目位置设置提示安全逃生路线、安全出口、消防设施器材使用方法的明显标志和警示标语。6.5热泵机组及辅助设备6.5.1热泵机组容量及高效运行工作区，应综合建筑尖峰供热工况、部分负荷工况下需求的供回水温度及流量等进行选择。6.5.2热泵机组应具备负荷调节功能，满足热负荷变化时的调节要求，宜采用变频压缩机。6.5.3热泵机组一般不宜少于2台,当一台故障或维修时，剩余机组供热能力不应低于设计总供热能力的65%。6.5.4热泵机组蒸发器取热侧设计进水温度宜为30℃。热泵机组蒸发器进出水温差不宜大于10℃。6.5.5热泵机组冷凝器供水温度设计值宜为45℃，运行调节时可在40℃~60℃范围内调节，热泵机组冷凝侧进出水温差不宜大于10℃。6.5.6热泵机组的制热性能系数可按公式（6）进行计算：QsCOP=.......................................(6)Whp式中：COP——热泵机组制热性能系数；Q——热泵机组供热输出热量功率，单位为千瓦（kW）；sW——热泵机组输入电功率，单位为千瓦（kWp）。hp6.5.7热泵机组制热性能系数：不宜低于5.0。6.6供热输配系统及供热末端6.6.1供热输配系统及设备应满足以下要求：a)供热管道采取可靠的保温措施，并计算热损；b)地热换热井出口至热泵侧的管网热损失率指标不大于1%；热泵至末端供热管网的热损失率指标符合CJJ/T34相关要求；c)井下换热系统独立设置定压与补水系统，补水水箱可与其他系统共用；6 DB11/T2038—2022d)井下换热系统板换及阀门附件承压不低于1.6MPa；当井下同轴换热器与热泵机组直接连接时，井下换热系统热泵机组蒸发器的管道设备及附件承压不低于1.6MPa。6.6.2供热系统应结合系统能效、末端供热与空调系统方案综合确定供水温度，热泵直接供热供水温度不宜高于60℃。6.6.3供热末端设备宜优先采用辐射供暖、风机盘管、钢制板型散热器等低温供热末端，其中辐射地板、钢制板型散热器设计供回水温度为45/35℃、毛细管辐射末端设计供回水温度为40/35℃、风机盘管设计供回水温度为45/40℃。6.6.4供热系统循环水泵应具有变频调节功能。7施工安装7.1一般规定7.1.1应根据项目建设场地评估报告、设计文件和相关图纸编制详细的施工组织方案，制定安全生产实施细则。7.1.2应对钻井工程、井下换热系统安装、热泵供热机房安装等主要施工过程进行视频监控。视频监控资料应齐全、连续，宜可远程查看视频监控。施工过程视频监控资料应作为工程竣工验收资料之一存档。7.1.3施工过程主要材料、配件、部件和设备进场时应遵守下列规定：a)对主要材料、配件、部件和设备的品种、规格、包装、外观和尺寸等进行检查验收，并经建设单位代表确认，形成相应的记录；b)对主要材料、配件、部件和设备的质量证明文件进行核查，并经建设单位代表确认，纳入工程技术档案。系统主要组成材料、配件、部件和设备均具有产品合格证、出厂检测报告、产品说明书及产品性能检测报告；定型产品和成套技术有检验报告，进口材料和设备按规定进行出入境商品检验。7.1.4施工安全应满足以下规定：a)施工企业按规定实行安全资格认证，并依法取得安全生产许可证；b)施工企业负责人按国家规定经过安全卫生管理资格培训合格；c)专职管理人员培训合格，取得上岗资格；d)特种作业人员经培训考核取得特种作业人员操作证后持证上岗。7.2钻井工程及井下换热系统施工与安全生产要求7.2.1井下换热系统施工前，应预留未来地下管线所需埋管空间及埋管区域进出重型设备的车道位置，严禁损坏地下既有管线和构筑物。井下换热系统施工后，应在埋管区域标明管线的定位。7.2.2钻井施工工作宜符合下列要求：a)场地要求：施工场地宽度大于15m，长度大于35m，场地平整；b)施工前掌握地热换热系统地下所有管线及构筑物的功能和准确位置，由建设单位和施工单位共同标记，确保既有管线及建（构）筑物安全；c)施工前由建设单位和施工单位组织安全生产专项教育和培训，并严格执行安全施工和安全生产各项规定；d)钻井施工设备污染物排放达到国家和地方相关环保标准要求；平整、清理施工场地地面、空中施工障碍；e)施工人员、机械设备、材料已经进场，机械试运行正常，特种设备已在相关部门备案并通过了质量安全检查验收；f)钻井施工可参考DZ/T0260。7 DB11/T2038—20227.2.3固井应符合下列要求：a)固井作业符合SY/T5374.1及SY/T6592的要求；b)井下换热系统进行严格固井，可采用延迟水泥固井技术，封固套管外部环形空间。延迟固井水泥选用无毒、稠化时间长且流动性好的材料；c)固井作业在钻孔作业结束后24h之内完成，防止施工过程中出现地下水串层现象。7.3供热系统热泵机房及供热管线安装7.3.1热泵机房等建筑物内系统安装应符合GB50243、GB50274及GB50366的规定。7.3.2供热管线定线测量宜符合下列规定：a)按照主管线、支干线、支线的次序进行，主管线起点、终点、中间各转角点及其它特征点在地面上定位，支干线、支线可按主干线方法定位；b)直线段上中线桩位的间距不大于50m，管线中线量距可用全站仪、电磁波测距仪或检定过的钢尺丈量；c)管线中的固定支架、地上构筑物、检查室、阀门可在管线定位后，用钢尺丈量方法定位；d)管线转角点可在附近永久性建筑物或构筑物上标志点位，当附近没有永久性工程时，可埋设标石。7.3.3供热管线管沟工程应符合下列规定：a)施工前对开槽范围内的地上地下障碍物进行现场核查，逐项查清障碍物的构造情况以及与工程的相对位置；b)槽底不得受水浸泡或受冻，槽壁平整，边坡坡度和槽底高程、位置、宽度、坡度符合设计要求。7.4施工安全7.4.1建筑工程施工安全应符合JGJ33、JGJ59的规定。7.4.2电气安装施工安全应符合GB50194、JGJ46的规定。7.4.3有限空间作业安全应符合DB11/T852的要求。8调试与验收8.1一般规定8.1.1地热工程交付使用前，应进行整体冲洗、运转、检验、调试与验收。8.1.2系统分项工程验收应包括：井下换热系统工程验收、供热系统热泵机房工程验收。8.1.3井下换热系统包括地热换热井、井下同轴换热器、地面连接的管线、井口装置、监测和控制装置、补水装置等，可独立作为分项工程验收。井下换热系统作为供热工程分项验收，需填写工程验收记录（见附录C），验收资料应单独组卷，合格后出具验收报告。8.1.4系统调试过程中需对运行过程中突发暴雨、内涝、泥石流、地陷等对地下换热井和有限空间造成重大影响的灾害设置专门预案并模拟演练。8.2钻井工程完井验收8.2.1完井应做好井口保护，完善井口装置，包括：安装控制阀门、进水口及出水口的流量计、温度计、压力计等，并对换热井井位及直埋管线进行定位测量并在地面标识。8.2.2完井后应及时整理钻井过程中的各项资料，分类组卷装订，验收通过按时归档。8.2.3完井验收应符合以下要求：8 DB11/T2038—2022a)现场进行地热井的实物验收，并符合以下规定：钻井结构符合设计要求；施工单位提供相应的钻井施工记录、套管购买及下入记录以便验证钻井实际深度；井口地面封闭硬化，按设计要求安装井口装置及相应的测量仪表；b)钻井验收结束后，提交验收报告，报告文字说明包括设计与合同的工程要求、钻井结构、钻遇地层概况、成井质量、套管、换热器管材、施工说明等。报告内容客观、详实，数据真实、准确，全面反映钻井施工和地质情况。报告附件包括钻孔平面位置图、综合柱状图、钻井班报表、钻井岩屑记录表、钻井泥浆进出口测温记录表，测井曲线以及工程管理文件等。8.3井下换热系统调试与验收8.3.1调试前应检查以下内容以满足调试要求：a)现场安全防护措施可靠，接地系统完整并符合规范要求，供电、供水、排水等配套条件满足调试要求；b)自控系统与系统调试同步进行；c)相关设备及管路冲洗、严密性试验已完成且符合要求；d)相关电气系统和设备安全性、供电稳定性符合试运转要求；e)排气阀能正常工作，可及时排出管道内的气体；f)系统安全阀安装前经过校验，并按要求整定压力并铅封；g)管道上的阀门、过滤器、软连接等附件正确安装、功能正常；h)水系统压力表、温度计、流量计等仪表正确安装、读数正常。8.3.2在缺少地下3000m地勘资料的地区首次建设中深层地热井下换热供热的项目，验收时应选择至少1个代表性井下换热器进行取热能力测试。8.3.3井下换热系统取热能力测试宜包括：a)测试井下换热器不同流量、不同进水温度条件下，井下换热器出口温度、取热量等参数。绘制进出口温度、流量、取热量和时间的关系曲线；b)开展最大稳定取热能力测试，延续时间不少于14天；c)进行至少三种不同循环流量、进水温度工况测试，每种工况的延续时间不少于72h，评价换热井的取热能力；d)有条件场地，可在下管时安置分布式光纤监测系统，实时监测不同深度井内循环介质温度变化。8.4热泵供热系统调试与验收8.4.1热泵供热系统调试与试运行应符合下列要求：a)联动试运行前制定系统调试与运行方案，并报送设计专业工程师审核批准；b)试运行过程按调试方案建立相应的组织，对操作人员进行交底或培训合格后上线操作，重要设备生产成套单位或供应商单位有相应的运保人员在场监护和技术指导；c)有水系统平衡调试要求的项目进行水系统平衡调试，确保系统循环流量、分支流量达到设计要求；d)系统联动试运行填写运行记录，运行数据达到设备技术要求；e)系统联动试运行不小于48h，并填写运转记录；f)负荷试运行阶段平均负荷率不小于设计值的50%并连续运行72h；g)系统的试运行达到设计要求后，编写调试报告及运行操作规程，确认存档。8.4.2热泵供热系统试运行期间的测试与调整应符合下列规定：a)系统井下换热侧的换热工质压力、流量、温度、换热量等技术参数符合设计要求；b)系统蒸发器侧工质压力、温度、流量、换热量等技术参数符合设计要求；c)系统冷凝器侧工质压力、温度、流量、换热量等技术参数符合设计要求。9 DB11/T2038—20228.4.3用于逻辑控制与运行状态监测的系统传感器和执行器应工作正常、通讯正常、响应及时，满足对中深层地热井下换热供热系统进行监测和控制的设计要求，并能正确显示监测结果，实现设备联动、自动调节、自动保护等功能。8.4.4供热系统性能测试与验收应符合下列要求，并出具验收报告：a)供热系统性能测试验收选择在采暖季，测试周期不小于20天，宜选择供暖季12月20日后的最大负荷需求阶段；b)系统的性能测试在系统负荷率达到70%以上进行；c)测试系统的井下换热侧温度和流量、负荷侧温度和流量、热泵机组的用电量、循环水泵的流量、频率和用电量等；d)热泵机房设备的各项参数记录宜同步进行，记录间隔不大于600s。9智能监控9.1一般规定9.1.1控制监测系统应遵循简洁有效的原则，具备运行工况实时分析、参数报警、能耗能效数据分析、存储、导出等基本功能。控制监控系统数据应实时传输并显示，数据报表的记录周期不大于10分钟/次。9.1.2用于计量的设备和传感器选型及安装应符合国家标准或行业规范要求，现场设置传感器测量的范围和精度应与二次仪表匹配。供热计量应符合DB11/1066的规定。9.1.3控制监测系统的仪表应定期进行标定，监测系统所采集的数据宜进行在线能量平衡校核，发现较大误差或错误时应采取必要的更正和报警措施。9.1.4能耗能效监测评估系统除具备本地、本系统的能耗能效监测评估功能外，还应预留数据上传接口。9.1.5对于供热规模大于20万平方米或地热换热井数量大于10口时，宜考虑设置不少于1个地下换热井内沿程温度监测系统。9.2运行监测系统要求9.2.1井下换热侧系统和设备应监控的内容包括：a)单井循环流量、进出口温度、进出口压力、取热量；b)井下换热侧设备流量，进出口温度，进出口压力或压降；c)井下换热侧水泵耗电量、运行状态、运行频率。9.2.2热泵及附属设备应监控的内容包括：a)设备运行状态,开启或停止、手动或自动；b)设备的故障报警；c)设备变频器工作状态，手动或自动，变频器控制频率和反馈频率；d)机组蒸发器饱和温度、压力，冷凝器饱和温度、压力；e)蒸发器、冷凝器两侧供回水温度、循环流量以及热量；f)主要设备运行电流、电功率、累计耗电量以及热泵机组能效比；g)用户侧供热干管及主要支路的流量、回水温度、压力、供热量；h)用户侧末端换热器的流量、进出口温度、压力。9.2.3当供热系统中包含辅助供热时，应包含如下监控内容：a)热泵供热侧系统热媒流量、温度、压力；e)辅助供热侧系统热媒流量、温度、压力；f)耦合后最终的热媒流量、温度、压力。10 DB11/T2038—20229.2.4其他宜监控的系统和设备运行基本状态包括：a)供热站出口、最远端供热末端换热器或建筑物入口供回水温度；b)电动阀门开关状态，连续调节阀门开度；c)水处理及定压补水装置开关状态、补水水量和补水漏水报警、超压报警、低温报警等故障报警信息。9.3控制管理系统要求9.3.1控制系统宜具备以下基本功能：a)系统设备具备平台级、站级和就地级三级监控功能；b)可根据不同场景下的负荷预测结果，对中深层地热供热（井下换热）系统实际制热量、温度、水量等进行调节，并实现与用户侧相关设备的控制和管理；c)根据运营需求实现碳排放控制策略、经济最优控制策略等策略选择；d)控制系统可根据历史运行数据，结合预设气象等参数，自主选择最优运行策略；e)满足井群或多个分布式能源站间的能量平衡及能源调度；f)实现主机群控、泵组控制等功能。9.3.2供热系统各机电设备控制柜应具备与建筑自动控制系统匹配的通讯或控制的数据接口，应满足如下要求：a)系统各种机电设备控制柜给自动控制系统预留硬连接接口，并提供电气二次回路需预留的监视和控制接点；b)热泵机组在厂家成套控制柜内预留RS485硬连接通信接口，通信协议采用市场主流的MODBUSRTU或BACnetMSTP通信协议；c)各种水泵控制柜电气二次回路预留水泵运行状态、故障状态、手动/自动状态和远程启停干接点接口；变频泵提供变频控制及频率反馈接口。9.3.3各系统分级控制器宜采用冗余设计。现场控制器宜在脱离主控或分控计算机控制后仍能维持掉线前的控制状态，并独立完成各种控制及监测工作。9.4运行管理9.4.1供热系统在供暖季开始前，应对管道系统进行压力和流量测试，对电气设备和线路进行安全检查，对机械转动类型设备进行润滑保养，对自控系统通信功能进行状态测试。9.4.2供热期和地温恢复期，宜对井下换热系统的换热能力和地温变化进行监测，通过数值模拟分析评估其换热能力的变化以及供热能力的变化，评价地热能取热系统对地下温度场的影响。9.4.3运行管理可采用人工或管理系统进行，管理系统宜具备以下基本功能：a)供热系统及设备运行状况分析、系统及设备故障报警功能、诊断功能、能耗及能效分析功能、碳排放计算及评估功能，并将数据工单进行存储、统计和打印；b)具备多级操作权限的级别设置和用户口令，经过授权的操作人员可进行系统有关程序和运行参数的增删和修改；c)功能包括但不限于：运行系统、数据库管理、通信控制、操作人员接口、程序调度、时间与联锁程序等内容。工作站提供彩色动态图像显示，实时显示设备的运行状态，发生故障，立即报警，便于运营人员日常管理维护；d)提供在线缴费、在线报装、在线报修、工单和维保计划等在线功能；e)提供系统、设备、能耗和故障等预评价、后评估功能；f)提供设备定位导航系统。9.4.4运行管理系统宜具备通过数字孪生技术实现负荷预测、仿真模拟、在线演练、场景展示、运行评估等功能。11 DB11/T2038—20229.5评价指标9.5.1运行能耗能效评价指标应包括以下内容。a)井下换热系统瞬时取热量，如果有多个换热井，包括每个井的取热量和多个井的总取热量；井下换热系统累积取热量，包括小时累积量、日累积量、月累积量、投入使用以来累积量。b)系统供热时的热泵机组、井下换热侧循环水泵、用户供热侧循环水泵等设备瞬时电功率和累积耗电量，包括小时累积量、日累积量、月累积量、投入使用以来累积量。c)供热系统向建筑物瞬时供热量和累积供热量，包括小时累积量、日累积量、月累积量、投入使用以来累积量。d)供热系统能效比EER，包含瞬时值及一个时间段平均值，为供热功率与热泵机组、井下换热sys侧循环水泵、用户供热侧循环水泵各设备耗电量之比，按照公式（7）计算：QsEER=......................................(7)sysWs式中：EER——供热系统能效比；sysQ——供热系统热泵机组向建筑物供热功率，单位为千瓦(kW)；sW——热泵供热系统各设备的功率之和，包括热泵机组压缩机功率、井下换热侧循环水泵及用户s供热侧循环水泵的功率，单位为千瓦（kW）。e)热泵机组制热性能系数COP，包含瞬时值及一个时间段平均值，为供热功率与热泵机组耗电hp量之比，按照公式（8）计算：QsCOPhp=.......................................(8)Whp式中：COP——供热泵机组制热性能系数；hpQ——供热系统热泵机组向建筑物供热功率，单位为千瓦(kW)；sW——中热泵机组功率，单位为千瓦(kW)。hpf)用户供热侧循环水泵输送系数WTF，包含瞬时值及一个时间段平均值，为供热功率与用户供u热侧循环水泵耗电量之比，按照公式（9）计算：QsWTF=.......................................(9)uWu式中：WTF——用户侧水泵输送系数；uQ——供热系统热泵机组向建筑物供热功率，单位为千瓦(kW)；sW——用户侧水泵功率，单位为千瓦(kW)。ug)井下换热侧循环水泵输送系数WTF，包含瞬时值及一个时间段平均值，为地热取热系统取BHEX热功率与井下换热侧循环水泵耗电量之比，按照公式（10）计算：12 DB11/T2038—2022QBHEXWTF=....................................(10)BHEXWBHEX式中：WTF——井下换热侧循环水泵输送系数；BHEXQ——井下换热系统取热功率，单位为千瓦(kW)；BHEXW——井下换热侧循环水泵功率，单位为千瓦(kW)。BHEX13 DB11/T2038—2022附录A（资料性）井下同轴换热器传热分析模型针对同轴套管式中深层地埋管换热器，热源循环水通常在循环水泵的驱动下，从外管向下流动，通过外管管壁与周围土壤进行换热，同时通过内管管壁与内管水进行换热。热源水到达管底后从内管向上流动，通过内管管壁与外管水进行换热。在明确上述流动和传热过程后，对各控制体能量变化给出数学表达式。a)对于内管流体，其在内管自下而上的流动过程中，热量不断通过内管壁向外管水传递，由此得到内管流体控制方程如公式（A.1）所示。¶t¶(u´t)K´-()ttf,ininf,inif,,ofin+=······························(A.1)¶tr¶z´´CFffinb)而在外套管中自上而下流动的流体，通过外管壁与周围土壤换热，同时通过内管壁与内管水换热，由此得到外套管流体控制方程如公式（A.2）所示。¶T¶(u´t)K´(t-t)K´-()ttf,oof,oif,inf,,oogroutfo+=+······················(A.2)¶t¶zrr´C´F´´CFffoffoc)对于回填材料和土壤，内部仅考虑半径方向和轴向（深度方向）导热过程，以土壤为例，计算公式如（A.3）所示。¶tg1¶¶æö¶¶ttggr´Cr´=´ç÷´ll´+´()·······················(A.3)gggg¶tr¶rèø¶r¶¶zzd)内管流体与外管流体之间单位长度换热系数计算公式如（A.4）所示。111rioK=p/(++ln)······························(A.4)i2´h´r22´lr´´hr12iiiniiioe)外管流体与钻孔壁之间单位长度换热系数计算公式如（A.5）所示。11rooKR=p/(++ln)···································(A.5)oc22´h´´rrl3oiooi式中：tf,in——井下同轴换热器内管水温，℃；tf,o——井下同轴换热器外管水温，℃；tgrout——回填材料温度，℃；tg——土壤温度，℃；ρf——热源水密度，kg/m³；ρg——土壤密度，kg/m³；Cf——热源水比热容，kJ/(kg·℃)；Cg——土壤比热容，kJ/(kg·℃)；λg——土壤导热系数，W/(m·℃)；14 DB11/T2038—2022λin——内管管壁导热系数，W/(m·℃)；λo——外管管壁导热系数，W/(m·℃)；rii——内管内壁面半径，m；rio——内管外壁面半径，m；roi——外套管内壁面半径，m；roo——外套管外壁面半径，m；2Fin——内管横截面积，m；2Fo——外套管横截面积，m；uin——井下同轴换热器内管流速，m/s；uo——井下同轴换热器外管流速，m/s；τ——时间，s；z——轴向坐标，m；h1——内管内壁面对流换热系数，W/(㎡·℃)；h2——内管外壁面对流换热系数，W/(㎡·℃)；h3——外管内壁面对流换热系数，W/(㎡·℃)；Rc——外管与回填材料接触热阻，(㎡·℃)/W。条款6.2.3中公式（3）针对基准工况（外管径φ177.8*9.19mm，内管径φ110*10mm）井下同轴换热器的设计取热功率进行计算，若采用其他管径可参考表A.1进行调整。表A.1不同管径组合的中深层井下同轴换热器设计取热功率调整系数外管径内管径mmmmφ177.8*9.19φ193.7*8.33φ244.5*10.3φ90*8.21.051.121.16φ110*1011.091.1415 DB11/T2038—2022附录B（资料性）井下同轴换热器管道水力计算方法井下同轴换热器阻力特性直接影响到热源侧输送系统的运行性能，关系到热源侧运行调控策略，因此需要明确井下同轴换热器和管道水力计算方法。以实际项目为研究对象，分别对2000米和2500米井下同轴换热器进出口压力、循环水量进行连续监测。图B.1显示了一个供热季连续运行情况下两根不同深度井下同轴换热器循环压降随循环流量的变化情况。图B.1井下同轴换热器循环压降实测结果对于井下同轴换热器，循环压降由沿程阻力与局部阻力组成，主要以沿程阻力为主，其中局部阻力仅考虑地埋管底部折返过程的压力损失，可近似取为沿程阻力的0.02倍。由此井下同轴换热器管道水力计算方法如公式（B.1）~公式（B.3）所示2HuDPP=1.02´=D´1.02l··········································(B.1)effdg2bl=aR····························································(B.2)feudR=·····························································(B.3)ev式中：ΔPe——井下同轴换热器循环压降，kPa；ΔPf——井下同轴换热器循环沿程压降，kPa；d——井下同轴换热器等效直径，m；2g——重力常数，9.8m/s；u——井下同轴换热器循环流速，m/s。结合实际运行数据，拟合得到系数a，b，由此得到井下同轴换热器管道水力计算如公式（B.4）所示。该表达式可以较为准确的描述中深层取热孔压降随取热孔深度H，管径D，流速u的变化规律，可以应用于系统整体建模分析。2-0.229HuDPR=1.02´´0.3627··········································(B.4)eedg216 DB11/T2038—2022AA附录C（资料性）中深层地热井下换热供热工程质量检查验收记录表C.1中深层地热井下换热供热工程施工质量检验批验收记录中深层地热井下换热供热工程施工质量检验批验收记录，宜在施工企业质量自检的基础上，由建设单位项目专业技术负责人组织会同项目施工员及质量员等对该批次工程质量的验收过程与结果进行填写。验收批验收的范围、内容划分，宜由工程项目的专业质量员确定，抽样检验及合格评定宜按照GB50243的要求进行填写与申报，验收通过后，宜有建设单位项目专业技术负责人的签字。工程施工质量检验批次的划分宜与工程的特性相结合，不应漏项。C.2中深层地热井下换热供热工程的主要设备与材料进场记录中深层地热井下换热供热工程的主要设备与材料进场记录，宜由工程项目的专职材料员按表C.1的要求进行填写与申报，并由建设单位项目负责人组织施工单位专业技术负责人、专业质量员等进行验收。C.3中深层地热井下换热供热工程的检验批质量验收记录中深层地热井下换热供热工程的检验批质量验收记录，宜由工程项目的专职质量员按表C.2的要求进行填写与申报，并由建设单位项目专业技术负责人组织施工员和专业质量员等进行验收。C.4中深层地热井下换热供热工程质量验收中深层地热井下换热供热工程质量验收由建设单位项目专业技术负责人组织项目专业质量员、项目工程师与项目经理等共同进行，分项工程质量验收记录宜按表C.3进行填写，分部工程质量验收记录宜按表C.4进行填写。C.5中深层地热井下换热供热系统相关性能的评价及验收中深层地热井下换热供热系统相关性能的评价及验收由建设单位项目负责人组织施工单位项目专业质量员、项目工程师与项目经理等共同进行，供暖系统性能测试记录宜按表C.5进行填写，系统运行基本参数测试记录宜按表C.6进行填写，工程竣工验收报告宜按表C.7进行填写。17 DB11/T2038—2022表C.1主要设备与材料进场记录编号：分项工程名工程名称称施工单位项目经理技术负责人序号设备、材料名称规格型号单位计划数量进场数量质量文件12345678910施工单位自查结论：建设单位验收结论：项目技术负责人：项目负责人：项目技术负责人联系方式项目负责人联系方式：年月日年月日18 DB11/T2038—2022表C.2检验批验收质量记录编号：单位分部分项工程名称工程名称工程名称检验批施工单位项目负责人容量检验批部位施工依据验收依据建设单位验收记录施工单项抽样单项或设计要求及单位检验单项检验样本汇总评质量验收规范质量批产抽样批汇汇总抽样检判备的规定评定品数样本总数梳理验不合结注记录量N数n量ƩNƩn格数量果主控项目一般项目施工单位专业工长：检查结果评定项目专业质量检查员：年月日建设单位项目负责人：验收结论项目负责人联系方式：年月日19 DB11/T2038—2022表C.3分项工程质量验收记录（分项工程）编号：单位分部工程名称工程名称分项工程数量检验批数量项目技术施工单位项目负责人负责人检验批检验批施工单位监理单位序号部位/区段名称数量检查结果验收结论1234……说明：施工单位检查结果项目专业技术负责人：项目专业技术负责人联系方式：年月日建设单位验收结论项目专业负责人：项目专业负责人联系方式：年月日20 DB11/T2038—2022表C.4分部工程质量验收记录（分项工程）编号：单位工程分部工程分项名称系统数量工程数量施工技术单位项目负责人负责人施工依据验收依据分项检验批施工单位序号工程名称数量检查结果建设单位验收结论1234...质量控制资料安全和功能检验结果观感质量检验结果验收结论施工单位项目负责人：项目负责人联系方式：年月日验收单位项目专业负责人：建设单位项目专业负责人联系方式：年月日21 DB11/T2038—2022表C.5供暖系统性能测试记录表工程名称：施工单位：机组名称：机组编号：测试日期：第测试周期测试持续时间：热媒流量/（m³/h）热媒温度/℃制热量/kW时间设计值实测值进口温度出口温度设计值实测值测试期间平均值测试人：记录人：核查人：22 DB11/T2038—2022表C.6系统运行基本参数测试记录表工程名称：施工单位：机组名称：机组编号：第测试周期测试日期：测试持续时间：用户侧流量用户侧进口工质用户侧出口工质用户侧进出口工质时间/（m³/h）温度/°C温度/°C温差/°C测试期间平均值测试期间机组累计消耗电量/kWh测试期间水泵累计消耗电量/kWh测试人：记录人：核查人：23 DB11/T2038—2022表C.7工程竣工验收报告项目名称施工地点施工单位监理单位勘察设计单位建设单位验收时间验收项目摘要验收记录签字（章）：施工单位自检意见年月日签字（章）：监理单位验收意见年月日签字（章）：勘察设计单位验收意见年月日建设单位签字（章）：验收意见年月日备注：24 DB11/T2038—2022参考文献[1]NB/T10097地热能术语[2]NB/T10269地热测井技术规范_________________________________25