DB32 T 4300-2022 桩基埋管地源热泵系统工程技术规程.pdf
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1、 桩 基埋管 地源 热泵 系 统工 程技术 规程 Technical standard for Ground source heat pump with buried pipe 2022-07-07 发布 2022-08-07 实施 江苏省市 场监督 管 理局 江苏省 住 房和城乡 建设厅发布江苏省地方标准 DB32 DB 32/T4300 2021 ICS 91.060.99 CCS P30/39 DB32/T 4300-2021 I 目 次 前 言.II 1 范围.3 2 规范 性引 用文 件.3 3 术语 和定 义.3 4 勘 察 与 测 试.4 4.1 一 般规 定.4 4.2 工 程
2、勘 察.4 4.3 桩 基埋 管热 响应 测试.5 4.4 荷载-温度联 合测 试.6 5 材 料.6 6 设 计.7 6.1 一 般规 定.7 6.2 埋 管桩 基设 计.7 6.3 桩 基埋 管换 热系 统设 计.8 7 施 工.9 7.1 一 般规 定.9 7.2 预 制空 心桩、钢 管桩 基埋管 施工.9 7.3 混 凝土 灌注 桩基 埋管 施工.9 7.4 环 路集 管施 工.10 8 检 测 与 验 收.10 8.1 一 般规 定.10 8.2 桩 基埋 管管 路水 压试 验.10 8.3 桩 基埋 管换 热系 统的 验 收.11 9 运 行 维 护.11 9.1 一 般规 定.1
3、1 9.2 运 行监 测与 维护.12 附录 A 桩基 埋管 热响 应试 验.12 A.1 一 般 规定.12 A.2 单桩 埋管 热响 应测 试(TRT).12 A.3 单桩 埋管 热响 应试 验 方法及 技术 要求.13 A.4 测试 精度 要求.13 A.5 试验 数据 处理.13 附录 B 荷载-温度联 合测 试方法.14 DB32/T 4300-2021 II 前 言 本规程按 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。请注意 本文 件的 某些 内容 可能涉 及专 利。本文 件的 发布机 构不 承担 识别 专利
4、 的责任。本规程由 江苏省 住 房和 城 乡建设厅 提出 并 归口。本规程起草单位:南京工业大学、南京城镇建筑设计咨询有限公司、昆山建筑工程质量检测中心、上海隧道工程 有限公 司、中 煤 长江基础 建设有 限公司、苏交科集 团股份 有限公 司、上海清 隧工程 科技有 限 公司。本规程主 要起草 人:蒋刚、龚红卫、王 琰、史春 乐、洪鑫、管超、宗宸锋、王振宇、邵 东、王昊、英 旭、徐新丽、张忠宇、周游、李志远、吴倩、赵媛、王 兵、李 福 清、孙 长建。DB32/T 4300-2021 3 桩 基埋管 地源热泵 系统工 程技术规程 1 范围 本标准 规定 了“桩基 埋管 地源热 泵系统”工程 技术
5、 的 工程 勘察、测 试、设计、施工、验 收及 运行 维护 等内容。本规程 适用 于江 苏省 行政 区域内 采用 桩基 埋管 地源 热泵换 热系 统的 建筑 工程。2 规范 性引 用文 件 GB 50007 建筑 地基 基础 设 计规范 GB 50021 岩土 工程 勘察 规 范 GB 50010 混凝 土结 构设 计 规范 GB50011 建 筑抗 震设 计规 范 GB/T 13663 给 水用 聚乙 烯(PE)管材 GB 50366 地源 热泵 系统 工 程技术 规程 GB 50243 通风 与空 调工 程 施工质 量验 收规 范 JGJ/T438 桩基 地热 能利 用 技术标 准 JGJ
6、 94 建 筑桩 基技 术规 范 JGJ 106 建筑 基 桩检 测技 术规范 JGJ 8 建筑 变形 测量 规范 CJJ 101 埋 地聚 乙烯 给水 管道工 程技 术规 程 CJ/T 317 地源 热泵 系统 用 聚乙烯 管材 及管 件 CJ/T31 地 源热 泵系 统用 聚 乙烯管 材及 管件 DGJ 132/TJ89 地源 热泵 系 统工程 技术 规程 DG/TJ08 地 源热 泵系 统工 程技术 规程 DGJ32/TJ1 地源 热泵 系统 运行管 理规 程 3 术语 和定义 下列术 语和 定义 适用 于本 文件。3.1 桩基埋管换热器 Pile foundation buried h
7、eat exchange pipe 埋设于 桩内 的密 闭循 环管 组 构成 的换 热器,根据 管 路安装 型式 不同,常见 的 有垂 直 U 型 桩基 埋管换 热 器、W 型 桩基 埋管换 热器 和 螺 旋型桩 基埋 管换 热器 等。DB32/T 4300-2021 4 3.2 埋管桩基(能源桩)Energy pile 通 过在 建筑 桩基 础中埋 设换 热器 装置(即桩 基埋 管),进行 浅层 低温 地热能 交换,起 到基 础承 载和换热的双重功 能的 桩 基 础,也称 为能源 桩。3.3 桩基埋管换热系统 Heat transfer system of buried pipe pile
8、foundation 传热介 质通 过桩 基埋 管换 热器与 岩土 体进 行热 交换 的地热 能交 换系 统。3.4 热响应测 试 Geo-thermal response test 通过测试仪器,对地埋管 换热器或能源桩 进行一定 时间内的连续加 热或取热,以获得岩土体 或 桩基 埋 管(能源 桩)综合 热物 性参 数的试 验。3.5 荷载-温度联合测试 Mechanical-thermo test for energy pile 在埋管 桩基 静载 试验 同时 进行 一 定时 间内 的连 续加 热或取 热,以 确定 埋管 桩 基单桩 热-力耦合 作用 承 载 力的试验 方法。3.6 岩土综
9、合导热系数 Geothermal comprehensive thermal conductivity parameter of the earth 通过热 响应 测试 得到 的钻 孔埋管 或 埋 管桩 基(能源 桩)穿 越岩 土层 的综 合导 热系数。4 勘 察 与 测 试 4.1 一 般规 定 4.1.1 桩 基埋管地源 热泵 系统方案设计之 前,应对 工程场地状况以 及拟建场 地浅层地热能的 应用条件 展开调查和评 估。4.1.2 工程 场地 状况 与环 境状况 调查 应包 括下 列内 容:1)场地 规划 面积、形 状及 地表平 整度。2)场地 内已 有建 筑物 和规 划建筑 物的 占地
10、 面积 及其 分布,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。3)场地 内已 有树 木植 被、池塘、排 水 沟及 架空 输电 线、电 信电 缆的 分布 及规 划综合 管线 分布。4)附近 类似 工程 地质 条件 场地的 桩基 工程 试桩 资料 和单桩 承载 力设 计参 数。4.1.3 桩基 埋管 地源 热泵 系统应 用条 件评 估的 主要 内容包 括:1)当地 气候 特征 与能 源供 应条件、能 源价 格及 当地 政策。2)拟采 用的 浅层 地热 能类 型、品 质及 其可 利用 热量 与利用 方案。3)浅层 地热 能开 发利 用的 环境、卫生 与安 全评 估。4
11、)建筑 可利 用浅 层地 热能 对需求 的保 证率 及补 充能 源类型。5)浅层 地热 能开 发利 用寿 命周期 维护 成本、节 能量 与节省 的运 行费 用及 增加 投资回 收周 期。4.1.4 在 岩溶、断层 破碎 带等特殊地质条 件地区,应根据场地工程 地质条件 论证桩基埋管地 源热泵系 统 的技术可行 性。4.2 工 程勘 察 4.2.1 桩基 埋管 地源 热泵 系统工 程设 计前,应 进行 工程场 区的 岩土 工程 勘察 和热物 性勘 察。4.2.2 桩基 埋管 地源 热泵 系统工 程 的 岩土 勘察 应同 时满足 岩 土工 程勘 察规 范GB50021 和 建筑 桩 基技 术规范J
12、GJ 94 中相关 规定。4.2.3 桩基 埋管 地源 热泵 系统工 程 热 物性 勘察 应包 括下列 内容:DB32/T 4300-2021 5 1)工程 水文 地质 条件:地 下水类 型、地下 水水 位及 季节性 变化、地 下水 渗流 速度与 方向 等;2)地基 土受 温度 影响 的工 程性质:变 温条 件下 的固 结特性 及强 度等;3)岩土 热物 性试 验和 热响 应测试。4.2.4 桩基 埋管 地源 热泵 系统工 程 的 热物 性勘察 勘 探孔 应 深入 桩端 平面 以下 不小 于 5m,且 数量 应符 合 下列 规定:1)桩基 埋管 区面 积小 于等 于 2500m2 时,勘 探孔
13、 数 量不少 于 1 个;2)桩基 埋管 区面 积大 于 2500m2、小于等 于 10000m2 时,勘 探孔 数量 不少 于 2 个;3)桩基 埋管 区面 积大 于 10000m2 时,每 增加 10000m2 增加 1 个 勘探 孔。4.2.5 热物 性 勘 探孔 数为 1 个时,宜 布置 在桩 基埋 管区的 中部,大 于等 于 2 个时,应根 据桩 基埋 管区 域平 面形态和 场 地 状况 合理 布置。4.2.6 场地 初始 温度 测试 应符合 下列 要求:1)在地 温恢 复后 进行,地 温恢复 时间 不少 于 48h;2)测温 深度 不小 于桩 基与 土壤埋 管埋 设深 度;3)测温
14、 点间 距不 大于 10m;4)测温 允许 误差 为+0.2。4.2.7 桩 基埋 管地 源热 泵 系统换 热能 力的 评估 应符 合地 源热 泵系 统技 术规 程DGJ32/TJ89 中的 规定,可根据式(4.2.7)评 估桩 基埋 管系 统换热 性能:Q=qnh/1000(4.2.7)式中:Q 桩基 埋管 换 热器最 大瞬 时换 热量(kW);q 通过 热响 应试 验计 算 得到的 单位 延米 埋管 桩基 换热量(W/m);n 换热 桩数 量;h 埋管 桩基 的有 效桩 长(m)4.2.8 勘察 报告 应包 括以 下内容:1)项目 概况;2)勘察 工作 概况;3)拟建 工程 场区 场地 条
15、件;4)拟建 工程 场区 地质 条件;5)岩土 热物 性特 征与 参数;6)结论 与建 议。4.3 桩 基埋 管热 响应 测试 4.3.1 桩基 埋管 换热 计算 采用的 热物 性参 数及 换热 性能指标,宜通过 埋 管桩 基的现 场 热 响应 试验 确定。4.3.2 当 地源 热泵 系统(含 桩基与 土壤 埋管)应用 建筑 面积小 于 5000m2时,桩 基埋管 热响 应测 试桩 不应 少于 1个;应用 建筑 面积 大于 等 于 5000m2时,桩 基埋 管热 响应测 试桩 不 应 少于 2 个,测 试桩 的位 置应 考虑 场 地土层分布的 不均 匀性。4.3.3 供暖 和供 冷两 用的 地
16、源热 泵桩 基埋 管工 程,应进行 取热 和排 热两 种条 件下的 热响 应测 试。4.3.4 单桩 埋管 热响 应测 试方法 及要 求应 符合 本规 程附 录 A 规定。4.3.5 埋管 桩基 单桩 的换 热 量 可利用给定 进口温度 和流量条件下的 热响应测 试获得,并 应记 录出口水 温随时间的变 化。单位 延米 埋管 桩基换热 量 按下 式计 算:()w w out inm c t tqh(4.3.5)式中:q 单 位延 米 埋 管 桩基换热 量(W/m);wc 循 环工 质的 热容(/(kg)JK);DB32/T 4300-2021 6 wm 循 环工 质质 量流 量(kg/s);i
17、nt 循 环工 质进 口温 度(K)outt 循 环工 质出 口温 度(K)h 埋管 桩基 的有 效桩 长(m)。4.4 荷载-温度 联合 测试 4.4.1 桩基 设计 等级 为甲 级的 埋 管桩 基,应进 行荷 载-温度联合 测试。4.4.2 为明 确热-力耦 合作 用下埋 管桩 基的 传热 与承 载性能,应 进行 埋管 桩基 的荷载-温度 联合 测试。4.4.3 埋管 桩基 的荷载-温度联合 试验 方 法 按照 本 规 程附 录 B 执行。4.4.4 利 用荷载-温度联合测试方法确定埋 管桩基(能 源桩)承载力,应根据 桩基 设计确定的单桩 承载力特 征值Ra和单 桩竖 向极 限承 载力
18、标准 值 Quk,分 别在 设计 荷 载和极 限荷 载作 用下 进行 荷载-温度联 合测 试。4.4.5 利用 荷载-温度 联合 测试方 法分 析埋 管桩 基-土热力耦 合性 能,应以 桩身 轴线为 中心,沿 桩长 不同 深度,沿径向在桩土界 面和周边 岩土体中安装温 度传感器,结合桩基载荷 试验过程,选择若干级荷 载联合开 展热 响应测试,测 量试 验过 程中 的岩土 体温 度、桩身 温度、桩身 应力(应变)及桩 顶沉 降等变 化。4.4.6 荷载-温度 联合 测试 宜分别 按测 试桩 排热 和取 热两种 工况 进行,桩顶 荷 载应维 持不 变,每 一种 工 况试验持续时 间不 宜小 于 4
19、8h。且 两种 工况 间隔 亦不 宜小 于 48h。5 材 料 5.1.1 桩 基埋管及管 件应 符合设计要求,均应明确 标明其所用材料、公称外 径、壁厚或管材 并确保表 面应无损伤与 划痕,且 应有 生产 厂家合 格证 和第 三方 质量 检验报 告。5.1.2 桩基 埋管 管材 及管 件应符 合以 下规 定:1)桩基 埋管 管材 及管 件应 符合 地 源热 泵系 统用 聚 乙烯管 材及 管件 CJ/T317 相关规 定。管 材宜 采用 PE80或 PE100 的聚 乙烯 管,管 件与管 材应 为相 同材 料。2)管材 的公 称压 力及 使用 温度应 满足 工程 要求,且 管材的 公称 压力
20、不小 于 1.0MPa。桩基 埋管 外径 及壁 厚可按 地源 热泵 系统 工程 技术规 范GB50366 的规 定选用。3)桩基 埋管 管材 及管 路设 计使用 寿命 应满 足地 源热 泵系统 的设 计使 用年 限,且不应 少 于 50 年。4)桩基 埋管 管路 最小 弯曲 半径 应 符合 表 4.1.2 的规 定。表4.1.2 换热 管路 最小 弯曲半 径 安装温度()PE100/PE100RV 管最小弯曲半 径 PE-Xa 管最小半径 20 20d 10d 10 35d 15d 0 50d 25d 注:d 为管 材外 径 5.1.3 管材 运输 前应 包装 并加保 护帽,保 护帽 应在 换
21、热管 和系 统连 接时 去除。5.1.4 换 热管在运送、搬 运及存储过程中 应采用装 卸设备,小心轻 放,采用 柔韧性好的皮带、吊带和 吊绳进行装卸,换 热管 不得 被挤 压、重 摔、拖拽 等。5.1.5 换 热管应储存 在现 场的干燥通风地 段,不得 在阳光下暴 晒,摆放应有 序,管路存放应 有隔离措 施,且不应与 地面 直接 接触 和被 污染。5.1.6 桩基 埋管 内介 质应 以水为 首选,也 可选 用符 合下列 要求 的其 它介 质:1)安全,腐 蚀性 弱,与埋 管管材 无化 学反 应,泄露 不会污 染环 境;2)较低 的冰 点;DB32/T 4300-2021 7 3)良好 的传
22、热特 性,较低 的摩擦 阻力;4)易于 购买、运 输和 储藏。5.1.7 在 有可能冻结 的地 区,传热介质应 添加防冻 剂,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;防 冻液 的选 取应符 合 地源 热泵 系统 工程技 术规 范GB 50366 的规定,桩 基埋 管换 热系 统 的金属部 件应 与防 冻液 兼容。5.1.8 现 场灌 注 桩 混凝 土 设计宜 使用 高导 热的 材料。混凝 土骨 料除 应符 合 混凝土 结构 设计 规范 GB 50010的规定 外,其导 热系 数应 大于 1.5W/(m k)。5.1.9 预制 管桩、钢 管桩 的制作、起 吊、运输、堆
23、 放 按 建筑 桩基 技术 规范 JGJ 94 中 的规 定执行。5.1.10 金 属水 平集 管宜 采 用成品 保温 管材。桩 基埋 管 换热 系统 采用 的金 属管 道内壁 应有 防锈 蚀特 性。6 设 计 6.1 一 般规 定 6.1.1 地 源热泵 桩基 埋管 技术 一般适宜于 钻孔灌注 桩、预制 混凝土 空心桩、钢 制空心 桩等桩 型。预制 混凝土空心桩、钢 制空 心 桩 端部 应选择 闭口 型桩 尖封 闭。5.1.2 埋管 桩基 的结构 设 计应符 合 建筑 桩基 技术 规范JGJ94 中 的规 定。6.2 埋管 桩 基设 计 6.2.1 埋管 桩基结构 设计 应根据桩基设计 条件
24、及上 部荷载要求,进 行承载能 力计算、稳定性 验算、桩 基变形计算及 耐久 性设 计。应符 合 建 筑桩 基技 术规 范JGJ 94 和 建筑 地基 基础 设 计规范 GB50007 的相 关 规定。6.2.2 对设 计等 级为 甲级 的建筑 桩基,应 考虑 荷载-温度的 耦合 效应 对埋管 桩 基结构 的影 响。6.2.3 埋管 桩基 结构 设计 时,采 用的 作用 效应 组合 与相应 的抗 力应 符合 下列 规定:1)确定 桩数 和布 桩时 应 采 用传至 承台 底面 的荷 载效 应标准 组合;相 应的 抗力 应采用 考虑 温度 变化 影响 的基桩或 复合 基桩 承载 力特 征值。2)计
25、算 荷载 作用 下的 桩基 沉降和 水平 位移 时,应采 用荷载 效应 和桩 身温 度作 用效应 准永 久组 合;计算 水平地震 作用、风 载作 用下 的桩基 水平 位移 时,应采 用水平 地震 作用、风 荷效 应标准 组合。3)验算 坡地、岸 边建 筑桩 基的整 体稳 定性 时,应采 用荷载 效应 标准 组合;抗 震设防 区,应采 用地 震作 用效应和 荷载 效应 的标 准组 合,以 及采 用考 虑温 度效 应的岩 土的 抗剪 强度 指标。4)在计 算桩 基结 构承 载力、确定 尺寸 和配 筋时,应 采用传 至承 台顶 面的 荷载 效应和 桩身 温度 作用 效应 基本组合。当 进行 承台 裂
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