DB41 T 2118-2021 浅层地热能场地勘查规范.pdf

《DB41 T 2118-2021 浅层地热能场地勘查规范.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DB41 T 2118-2021 浅层地热能场地勘查规范.pdf（15页珍藏版）》请在麦多课文档分享上搜索。

1、 ICS 27.010 CCS F 15 41 河南省 地方 标准 DB41/T 2118 2021 浅层地热能场地勘查规范 2021 - 04 - 12 发布 2021 - 07 - 12 实施 河南省市场监督管理局 发 布 DB41/T 2118 2021 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 勘查分级 . 2 5 地下水换热系统浅层地热能勘查 . 4 6 地埋管换热系统浅层地热能勘查 . 4 7 样品测试与评价 . 5 8 环境影响分析 . 6 9 浅层地热能计算与评价 . 6 10 成果报告编制 . 6 附录 A（资料性）

2、 空气、水和几种常见岩石的比热、密度、热导率和热扩散率 . 8 附录 B（规范性） 浅层地热能场地勘查设计书提纲 . 9 附录 C（规范性） 浅层地热能场地勘查报告编写提纲 . 10 DB41/T 2118 2021 II 前 言 本文件按照 GB/T 1.1 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 河南省 地质矿产勘查开发局 提出并归口。 本文件起草单位： 河南省地质调查院 、 河南省地质科学研究所、 地下清洁能源勘查开发产业技术创 新战略联盟 、河南省城市地质工程技术研究中心。 本文件主要起草人： 田良河、龚晓洁、杨坡、吴青松、王豫飞、冯翔、

3、袁锡泰、田源、李自涛、冯 园、韩亚、王永辉、李志娟、刘沙沙、寇亚飞、唐辉、罗文金、刘洪战 。 DB41/T 2118 2021 1 浅层地热能场地勘查规范 1 范围 本文件规定了浅层地热能场地勘查分级、地下水和地埋管换热系统浅层地热能勘查、浅层地热能资 源计算与评价等要求。 本文件适用于以地下水、岩土体为低温热源，采用热泵技术进行供热、制冷的浅层地热能开发利用 工程的前期场地勘查。 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

4、/T 14848 地下水质量标准 GB 50019 工业建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB 50021 岩土工程 勘察 规范 GB 50027 供水水文地质 勘察 规范 GB 50366 地源热泵系统工程技术规范 DZ/T 0148 水文水井地质钻探规程 DZ/T 0181 水文测井工作 规范 DZ/T 0225 浅层地热能勘查评价规范 CJJ/T 291 地源热泵系统 工程勘察标准 JGJ/T 87 建筑工程地质勘探与取样技术 规程 NB/T 10097 地热能术语 3 术语和定义 GB 50027、 GB 50366、 NB/T 10097界定的术语和定义适用于本文件。 3.1 浅层地热

5、能 从 地表至 地下 200 m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 10097 2018,2.1.6 3.2 地源热泵系统 以岩土体、地下水和地表水为低温热源，由水源热泵机组、浅层地热能换热系统、建筑物内系统组 成的供暖制冷系统。根据地热能交换方式 ，可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。 来源 :NB/T 10097 2018,2.5.6 DB41/T 2118 2021 2 3.3 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

6、统和间接地下水换热系统。 来源 :GB 50366 2009,2.0.10 3.4 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。 来源 :GB 50366 2009,2.0.6 3.5 水文地质勘探孔 为查明 水文地质条件，按水文地质钻探要求施工的钻孔。 来源 :GB 50027 2001,2.1.9 3.6 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 。 来源 :GB 50366 2009,2.0.21 3.7 测试孔 按照测试要求和拟采用的成孔方案 ，将用于岩土热响应试验的竖直地埋管换热器

7、。 来源 :NB/T 10097 2018,2.4.36 3.8 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，也称土壤热交换器。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。 来源 :GB 50366 2009,2.0.7 3.9 岩土热响应试验 利用测试仪器 对项目所在场区的测试孔进行一定时间连续换热，获得岩土综合热物性参数及岩土初 始平均温度的试验。 来源 :NB/T 10097 2018,2.4.32 4 勘查分级 工程规模分级 4.1 根据 应用建筑 面积将 工程规模 分为 五 级 ，工程规模分级 见表 1。 表 1 工程规模分级

8、工程规模 应用建筑 面积 m2 一级 50000 二级 25000 50000 DB41/T 2118 2021 3 表 1 工程规模分级 （续） 工程规模 应用建筑 面积 m2 三级 5000 25000 四级 1000 5000 五级 1000 场地地质环境条件 分级 4.2 地下水换热系统按照 含水层岩性 ， 含水层厚度 ， 地下水位年降幅三个指标 ； 地埋管换热系统按照松 散沉积物厚度 ， 卵石层 、 钙质胶结层总厚度 ， 地层均一性 三个指标，分别划 分为 三个等级 。地质环境条 件分级 见表 2。 表 2 地质环境条件分级 热泵类型 主要地质环境约束条件 地质环境复杂程度分级 级

9、（复杂） 级 （中等） 级 （简单） 地下水换热系统 含水层岩性 以中砂、 中细砂 为主 以粗砂 、 中粗砂 为主 以卵砾石为主 含水层厚度， m 10 10 30 30 地下水位年降幅，（ m/a） 1.0 0.5 1.0 0.5 地埋管换热系统 松散沉积物 厚度 ， m 50 100 100 150 150 卵石层、 钙质胶结层 总厚度 ， m 10 5 10 5 地层均一性 岩性岩相变化大 岩相单一， 岩性变化大 岩性稳定均一 注 1： 至少 两项 指标应符合 ； 注 2： 场地级别从级开始 ，向 、级 推定，以最先满足的为准 ； 注 3： 水源地 等 保护区为禁建区 。 勘查等级 4.

10、3 根据 工程规模 分级 ，结合 地质环境 复杂程度分级 ， 将勘查 等级 分为 五 级 ，勘查等级 分级 见表 3。 表 3 勘查等级分级 勘查等级 工程 规模 地质环境复杂条件 一级 一级 级、级 二级 级 二级 一级 级 二级 级 三级 二级 级 三级 级、级 四级 三级 级 四级 级、级 五级 四级 级 五级 级、级、级 DB41/T 2118 2021 4 5 地下水换热系统浅层地热能勘查 水文地质勘探孔 布置 5.1 5.1.1 水文地质勘探孔工作量应 根据工程 勘查等级 确定 ， 具体 工作量 见表 4。 表 4 水文地质勘探孔 工作量 勘查等级 水文地质勘探孔 数量 个 一级

11、5 二级 3 5 三级 1 3 四级 1 2 五级 0 1 注： 五级工程因规模小 ， 可借用 场地周边资料，并对 参数可用性 加以 论述 。 5.1.2 当工程场地及其附近已有场地勘查资料时，可根据实际情况适当减少 水文地质勘探孔 工作量。 5.1.3 当 勘查结果符合 地下水 地源热泵系统要求时，应采用成井技术将 水文地质勘探孔 作为 热源 井加 以利用，并 考虑 其成为 工程运行监测 井的 可能性。 成井过程 应由水文地质专业人员进行 质量控制 。 勘查工作内容 5.2 5.2.1 勘查工作 应由 具备相应能力 的专业队伍承担。 5.2.2 工程场地调查内容应包括：含水层岩性及空间分布；

12、 地下水径流方向 、速度 、水力坡度 ；地下 水位动态变化；地下水水温；地下水水质。 5.2.3 根据地层条件， 按照 DZ/T 0148 选用适宜的 钻探工艺 ， 钻探 深度应根据场地水文地质条件确定， 宜钻穿有 换热 意义的主要含水层，且不宜超过 200 m，并 应为完整井。 5.2.4 终孔后 应 按照 DZ/T 0181 水文测井 要求 进行 测井。 5.2.5 井管 材质 等的选择应充分考虑到作为回灌井的需求 。 5.2.6 按 GB 50027、 DZ/T 0225 要求 进行抽水 、 回灌试验；一级 、 二级 工程应进行孔组干扰抽水试验。 5.2.7 水样测试项目应满足 DZ/T

13、 0225中 地源热泵 机组循环水 水质 评价及 GB/T 14848中常规指标要求 。 5.2.8 回灌水水质 应 不 劣 于 回灌含水层 地下水水质 质量 类型 ，含砂量不大于 1/20 000（体积比）。 5.2.9 进行地下水换热系统浅层地热能评价，结合工程设计 ，提出 布井方案 、施工方案的建议。 6 地埋管换热系统浅层地热能勘查 测试孔布置 6.1 6.1.1 测试孔工作量应 根据工程 勘查等级 确定 ，具体 工作量 见表 5。 DB41/T 2118 2021 5 表 5 测试孔 工作量 勘查等级 测试孔 数量 个 一级 5 二级 3 5 三级 1 3 四级 1 2 五级 1 注

14、： 五级工程因规模小 ， 仅 施工 1 孔， 但应利用经验值 对单孔参数可用性 加以 论述 。 6.1.2 当工程场地及 周边同一地貌单元 已有场地勘查资料时，可根据实际情况适当减少 测试孔数 量 。 6.1.3 场地地形地貌复杂，岩土种类较多，不均匀，性质变化较大时，应增加 测试孔数量 。 勘查工作内容 6.2 6.2.1 勘查工作 应由 具备相应能力 的专业队伍承担。 6.2.2 工程场地调查内容应包括：岩土层岩性、 厚度、 温度 、 结构 及空间分布 ； 地下水径流方向 、速 度 、水力坡度 ；地下水水温；地下水水质。 6.2.3 测试孔结构设计，应根据 场地 地层特性、测试要求及钻探工

15、艺等因素综合考虑，以能满足获取 热物性参数为宜。 测试孔孔径单 U 不宜大于 150 mm，双 U 不宜大于 200 mm。 6.2.4 测试孔施工 应 按 GB 50021、 JGJ/T 87 相关规定执行。测试 孔深度 应考虑孔内沉淀物的影响，大 于 最深的 埋管深度 2 m 以上，以消除 孔内沉渣的影响， 确保实际埋管深度达到设计值 。 6.2.5 三 级 及 以上工程 ， 单层厚度大于 1 m 的，应 按照 JGJ/T 87 要求 ，采集 不 少于 6 个原状土样 （砂 、 砾石层除外 ）进行样品 测试 ， 测试指标应符合 7.1.1、 7.1.2 的规定 。 6.2.6 按照 DZ/

16、T 0225 要求选择 井管材质、 进行埋管及回填。 6.2.7 岩土热响应试验按照 DZ/T 0225 要求 ，至少 进行大小两个负荷 的试验 。 6.2.8 进行地埋管换热系统浅层地热能评价，根据工程设计 ，提出埋管方式、施工方案的建议。 7 样品测试与评价 岩土样 品 测试与评价 7.1 7.1.1 物理性质 测试 测试原状土样的 天然 密度、 比重、天然含水量 、孔隙率 、 饱和度，并进行岩性定名。 7.1.2 热物理性质 测试 测试 岩土体的热导率、比热容、热扩散率。 主要用于 取得场地岩土热物理参数， 与岩土热响应试验 互为验证补充， 为合理进行工程设计提供依据 。 7.1.3 土

17、的腐蚀性评价 按照 GB 50021要求进行 腐蚀性评价。 地下 水 样品测试与评价 7.2 DB41/T 2118 2021 6 7.2.1 地下水样品测试 测试 指标 应符合 5.2.7的 规定。 7.2.2 地下水水质评价 地下水水质评价应 遵循如下要求： a) 按照 DZ/T 0225 的要求进行地源热泵机组循环水质评价 ； b) 按照 GB/T 14848 对地下水质量进行评价 ； c) 对地下水进行 腐蚀性评价，当 地下水 中氯离子含量 较 低 （ 25%摩尔 当量 ）时 ，参照工业 上用 腐蚀系数 Kk衡量地下水的腐蚀性； 当 地下 水中氯离子含量 高 （超过 25%摩尔 当量）

18、时，采用拉 申（ Larson）腐蚀指数评价。 d) 参照 工业上用锅垢总量 对地下水进行 结垢 性 评价 。 8 环境影响分析 计算替代常规能源量和节能减排量；评价浅层地热能开发对地下温度场的影响；根据地源热泵工8.1 程的换热方式评价相应的生态环境影响； 对勘查项目周边已有工程在运行过程中出现的问题及对周边已 有用户的影响进行调查分析； 提出因浅层地热能开发利用产生不利环境影响的防治措施。 对地下水换热系统应评价回灌水对地下水环境的影响，并对 引发或加剧 地下水位降落漏斗、地面8.2 沉降、地裂缝等地质环境问题进行 预测 。 对地埋管换热系统应评价 地埋 管对地下空间利用的影响，评价循环介

19、质渗漏对地下水及岩土体的8.3 影响。 三级及以上 工程， 在条件具备的情况下， 建议 利用 施工的井（孔）布置 监测设备 ， 建立长期监测8.4 网络 。 对空调机组运行情况 以及 热源井的水质、 水温 、抽水量 及回灌量 ， 测试孔的地温 、 循环 液体 量、 循环 液体温度 、循环液体流速 等 进行 监测 。 对 地源热泵系统运行对地质环境的影响进行安全性评估，并 对资源保证程度进行验证。 9 浅层地热能 计算与 评价 计算 9.1 9.1.1 计算勘查区浅层地热容量 ；在此基础上 ， 结合拟采用设备参数 ， 采用合理的 可利用温差，计算 可利用储存热量 。 9.1.2 地下水换热系统

20、计算换热功率 ；根据工程设计 、 建筑供暖 /制冷 需求，提供 热源 井 设计及布井方 案 ， 提供工程布置建议 ，明确 回灌 水 水质 要求。 9.1.3 地埋管换热系统 计算单孔换热功率 ； 延米换热量 计算建议提取温差按 5 计，可根据 用户 要求 提供不同工况 设计参数；根据工程设计 、 建筑供暖 /制冷 需求， 提供 地埋管换热器设计与布置 方案 ， 提 供工程布置建议 。 9.1.4 按照 DZ/T 0225 的相关要求进行浅层地热能计算。 评价 9.2 根据地源 热泵 工程 的取热量和排热量的热均衡进行 计算，对 浅层地热能取热量的保证程度 进行评价 。 10 成果报告编制 DB

21、41/T 2118 2021 7 按 附录 B的要求进行 设计书 编制 ，按 附录 C的要求进行成果报告编制 ， 具体章节内容 可 结合场地勘查 工作实际情况 调整。 DB41/T 2118 2021 8 A A 附录 A （资料性） 空气、水和几种常见岩石的比热、密度、热导率和热扩散 率 空气、水和几种常见岩石的比热、密度、热导率和热扩散率见表 A.1。 表 A.1 空气、水和几种常见岩石的比热、密度、热导率和热扩散率 岩石名称 比热 容 / J/(kg ) 密度 / (kg/m3) 热导率 / W/(m ) 热扩散率 / (m2/d) 花岗岩 794 2 700 2.721 0.110 石

22、灰岩 920 2 700 2.010 0.070 砂岩 878 2 600 2.596 0.098 湿页岩 - - 1.4 2.4 0.065 0.084 干页岩 - - 0.64 0.86 0.055 0.074 钙质砂 (含水率 43%) 2 215 1 670 0.712 0.017 干石英砂 (中 -细粒 ) 794 1 650 0.264 0.017 石英砂 (含水率 8.3%) 1 003 1 750 0.586 0.029 砂质粘土 (含水率 15%) 1 379 1 780 0.921 0.032 砂（砂砾石） - - 0.77 0.039 粉砂 - - 1.67 0.050

23、亚粘土 - - 0.91 0.042 粘土 - - 1.11 0.046 砂（饱水） - - 2.50 0.079 空气 （ 常压 ） 1 003 1.29 0.023 1.536 冰 2 048 920 2.219 0.102 水 （ 平均 ） 4 180 1 000 0.599 0.012 回填膨润土（含有 20% 30%的固体） - - 0.73 0.75 - 回填混合物（含有 20%膨润土、 80%石英砂） - - 1.47 1.64 - 回填混合物（含有 15%膨润土、 85%石英砂） - - 1.00 1.10 - 回填混合物（含有 10%膨润土、 90%石英砂） - - 2.08

24、 2.42 - 回填混合物（含有 30%膨润土、 70%石英砂） - - 2.08 2.42 - DB41/T 2118 2021 9 B B 附录 B （ 规范 性） 浅层地热能场地勘查设计书提纲 B.1 前言 前言应包括以下内容： a) 项目概况； b) 区域地质环境背景。 B.2 工程场地浅层地热能概况 工程场地浅层地热能概况应包括以下内容： a) 简述场地以往地质、水文地质、 工程地质 、 浅层地热能 等工作程度，对其主要成果和存在问 题予以评述 ； b) 简述场地及其周边浅层地热能工程现状及开发使用过程中的 问题 。 B.3 浅层地热能场地勘查工作内容及技术要求 浅层地热能场地勘查工

25、作内容及技术要求 应包括以下内容： a) 勘查工作内容 ； b) 勘查工作 技术 要求 。 B.4 预期提交的成果 预期提交的成果 应包含以下内容： a) 场地勘查报告章节及主要内容 ； b) 附图 比例尺及名称 ； c) 附表、附件名称 。 B.5 质量控制及管理 B.6 实物工作量（附 工作 布置图） B.7 经费预算 DB41/T 2118 2021 10 C C 附录 C （ 规范 性） 浅层地热能场地勘查报告编写提纲 C.1 序言 序言应包括以下内容： a) 任务来源及要求 ； b) 建设项目规模、主要建筑类型、功能及冷热负荷需求； c) 简要评述调查（勘查）区以往地质工作程度及浅层

26、地热能开发利用现状； d) 简述勘查工作进程及完成的工作量。 C.2 自然地理及地质背景 自然地理及地质背景 应包括以下内容： a) 调查（勘查）区的 地形地貌； b) 气象、水文 特征； c) 地层、水文地质、 工程地质 、 冻土层、 地温场 、 场地稳定性 等 特征。 C.3 场地 地质条件 地质条件 应包括以下内容： a) 对拟建场地地质、水文地质 、 工程地质 条件等结合建设项目需求进行浅层地热能开发利用方 式适宜性评价 ； b) 根据不同开发利用方式对地质条件进行详细论述 ， 地下水换热系统 应 着重叙述含水层空间分布， 地下水水质、水位动态特征及补径排条件等；地埋管换热系统 应 着

27、重叙述地层空间展布 、岩土 热物性特征 等。 C.4 勘查工作 勘查工作 应包括以下内容： a) 论述勘查工作主要内容及 布置原则 ； b) 工作主要成果（ 岩土热响应试验 结果或 水文地质勘探孔 抽水、回灌试验结果 ， 水土 样品测试 结果等） ； c) 勘查工作质量 评述。 注： 四级、五级 工程本章节内容 可并入 序言 。 C.5 勘查区浅层地热能评价 勘查区浅层地热能评价 应包括以下内容： a) 根据现场试验、室内实验及收集资料，计算勘查区浅层地热能容量、浅层地热能 可 利用量 ； b) 对地下水源热泵工程 ： 计算 含水层出水能力 、 回灌能力 ， 评价 水土质量 ， 提出场地布井方

28、案建 议 并明确回灌水质要求； DB41/T 2118 2021 11 c) 对地埋管热泵工程 ： 计算 地层换热能力 ， 评价 水土质量 ，提出场地布孔方案建议 ； d) 进行浅层地热能资源保证程度分析论证 ； e) 预测工程可能引发的地质环境问题，并 提出 防治措施 建议。 C.6 结论和建议 结论和建议 应包括以下内容： a) 对勘查工作进行总结 ，指出在施工中和工程投入运行后 应注意的事项 ； b) 建议 观测网点的设置及要求 ； c) 提出本次工作的不足和存在问题。 C.7 主要附件： 主要附件应包括以下内容： a) 勘查工作平面布置图 ； b) 井孔综合 成果 图 ； c) 浅层地热能工程布置建议图； d) 水土样品测试 成果表 ； e) 现场试验成果表 。 报告编写应做到文、图、表相互呼应；可根据工程具体要求及 勘查等级 对提纲进行合理的增删；论 述应重点突出资源 计算 评价。