DB11 T 935-2012 单井循环换热地能采集井工程技术规范.pdf

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1、ICS 17.200.01 F15 备案号： 36109-2013 DB11 北京市地方标准 DB11/T 935 2012 单井循环换热地能采集井 工程技术规范 Technical Code for Single Well of Geothermal Energy Collection with Circulation Heat Exchange 2012 - 12 - 12发布 2013 - 04 - 01实施 北京市质量技术监督局 发布DB11/T 9352012 I 目 次 前言 . II 引言 III 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 设计 .

2、 2 5 施工 . 5 6 工程验收 . 6 附录 A（规范性附录）井用水胎密封装置和应用该装置的集热井 7 DB11/T 9352012 II 前 言 本标准按照 GB/T1.1-2009给出的规则起草。 本标准由北京市水务局提出并归口。 本标准由北京市水务局组织实施。 本标准起草单位：北京节能环保促进会、中国节能环保集团公司、恒有源科技发展有限公司。 本标准主要起草人：柴晓钟、郑起宇、徐伟、 陈怀 伟、吴 文桂 、胡淑彦 、徐 生恒、 李大秋 。 DB11/T 9352012 III 引 言 为规范和 指导地 能热 泵系统 单井 循环 换热 地能 采集井（ 以下简称地 能采 集井）工程的

3、建设 ，编制 本 标准。 单井循 环换 热地 能采 集井技术是一项我 国原创 的先 进的适 用于多种地质条 件的 浅层地 能采 集技 术。 它以循 环水 为介质采集 浅层地下 的温度低于 25 C的热能 ，可以 实现地下水 就地同层全部回灌 。 不 消耗也不污染地下 水，对地下水 是安全 的。单井 循环 换 热地 能采 集井技术自 2000年推 出以来，在我 国 各省市 自治区 和直辖 市已推广应用 浅层地 能为建筑物供暖超过 800万平方米，每年可 实现 用浅层地 能替 代传统供暖 能源 约 7.2万吨 标 煤。 我市有 许多 重要工程 都 采用 了单井 循环 换热 地能采 集井技术 供暖

4、和制 冷。现在 这种 技术 已走 出国 门 ，在 美国 等国 外的 示范工程 也已 投入运行 。 本文件的发 布机构 提请注意 ， 声明符合 本文件 时，可 能 涉及到 发明专利 ZL200610002239.8“ 井用 水胎密封装置和应用该装置的集热井 ”相关 的专利 的使用。 本文件的发 布机构 对于 该专利的 真实性、有 效性和范围无任何立场 。 该专利权 人已 向本文件的发 布机构声明 ，放弃因 实施本文件 而产 生的 专利号 为 ZL200610002239.8 “ 井用水胎密封装置和应用该装置的集热井 ” 的 专利权 。该 专利权 人的 声明 已在本文件的发 布机构备案 。 请注意

5、除上述专利外 ，本文件的 某些内容仍 可能 涉及专利 。本文件的发 布机构 不 承担识别这些专 利的责任 。 DB11/T 9352012 1 单井循环换热地能采集井工程技术规范 1 范围 本标准规定 了单井 循环 换热 地 能采 集井的设计、施工、验收 等技术要 求。 本标准 适用 于为建筑物供暖 、 制冷 和提 供生 活热水的 地 能热 泵系统 的单井 循环 换 热地 能采 集井工程。 2 规范性引用文件 下列文件 对于 本文件的应用 是 必不可 少的。 凡是 注明日期 的引用文件 ， 仅所注日期 的版 本适 用于 本文 件。凡 是未注明日期 的引用文件 ，其最新版 本（ 包括所有的 修改

6、 单） 适用 于本文件。 GB/T 13663-2000 给水用 聚乙烯 （PE ）管材 GB 50296 供水 管井技术规范 GB 50366-2009地源热 泵系统工程技术规范 API SPEC 5CT-2005套管 和油管 规范 (Specification for casing and tubing) API SPEC 5B-2008套管 、 油管和 管线管螺纹 的加 工、 测量 和检 验规范 (Specification for Threading, Gauging and Thread Inspection of Casing ,Tubing and Line Pipe Threa

7、ds) 3 术语和定义 下列术语和定义 适用 于本文件。 3.1 地能采集井壁 Geothermal Energy Collection Borehole wall 凿 井 过程 形成 的圆柱形表面 。 3.2 导流板 Distributing plate 优化水 流分 布的环 状盘 。 3.3 蓄能颗粒 Accumulator ball 当 温度 变化 时吸 收或 放出热 量的 球形体 。 3.4 地能采集井群 Geothermal Energy Collection well group 功 能 相同 或相 似的 地能 采集井的集 合。 DB11/T 9352012 2 4 设计 4.1

8、一般规定 4.1.1 地能 采集井按 结构分 为 ： a) 有 蓄能 颗粒 采集井 ， 见图 1。 循 环水由置 于隔 热管底 部 抽水 区的 潜水 泵抽 出， 进入 热泵 机组 放 热或 吸 热 后 ， 由热泵 机组 返回进 入地能 采集井的 上部 加压 回水区 内。水 流在有 蓄能 颗粒的环 形空间 内 向 下 流动至抽 水区， 透过 隔热管 下部 的花 管部 分进 入隔热 管， 再由 潜水 泵抽 出。 d D图 1 有蓄能颗粒地能采集井示意图 b) 单 一水 层无 蓄能 颗粒 地 能采集井， 见图 2。密封装置 结 构及 安装 见附录 A。井水由置 于隔 热管 底部 抽 水 区的 潜水

9、泵抽 出， 进入 热 泵机 组放 热或吸 热后 ，由热 泵机 组返 回进 入隔 热管上 部的 加压 回水DB11/T 9352012 3 区，通 过花 管流 出地 能采 集井外 与周 围岩土体 进行 热交换 后， 通过 隔热 管下部 的 花管 进入 隔热 管 内 再 由潜 水泵 抽出。 上述 抽水区 和加压 回水 区应 在同一水 层内 ，实 现同层回灌 。 C） 多 水层 无 蓄能 颗粒 地能采 集井 ， 见图 3。密封装置 结 构及 安装 见附录 A。 在多水 层地质 结构 的地区 可采用 两个或 多个 井上 下叠加的 结构 。 d d图 2单一水层无蓄能颗粒地能采集井示意图 图 3多水层无

10、蓄能颗粒地能采集井示意图 4.1.2 地能 采集井设计应包括下 列内容 ： a） 搜集 拟建地 能采 集井（井群 ）地区 的水文 地质 资料， 进行 现场 踏勘； b） 确定 地能 采集井的 类别 ：有 蓄能 颗粒 地能 采集井 或 无蓄 能颗粒 采集井 ； c） 地能 采集井 区的范围、 确 定地 能采 集井的 数量 和位置 ； d） 确 定地 能采 集井的 结构 ； e） 确定 循环水 量、 供热（ 冷 ）功率 。 4.1.3 地能 采集井位置应根据拟 建地 能采 集井 区的 地质和水文 地质条 件确 定并应符合 下列 要求 ： a) 靠近 机房； b) 地 能采 集井位 与建 （构 ）

11、筑物 应保 持足够 的距离 ，以 保 证 建筑物 的安全 和地能 采集井的 正常 工 作； DB11/T 9352012 4 c) 相 邻两 口有 蓄能 颗粒 地能采 集井的 距离 不宜小 于 8m， 相 邻两 口无 蓄能 颗粒 地 能采 集井的 距离 不宜 小于 10m； d） 对于地 能采 集井 群， 应最大 限度地 保持 地能 采集井的中 心连 线的 方向 与当 地地下 水流 方向垂直。 4.1.4 地能 采集井 结构 设计 宜 包括 下列内容 ： a) 地 能采 集井 直径 和深 度； b) 蓄 能颗粒 材料 种类 、规 格 和数量； c) 隔离膜 和阻 水换 热壁 的结构 、性能 ；

12、 d) 导 流板 的结 构和位置。 4.2 地能采集井的结构设计 4.2.1 对于不同的 地质条件 ，宜参考表 1、 表 2确 定 地能 采 集井 结构和 相关参数 。其中供 热功率 适用于供 暖工况 。制 冷工 况的 供冷 功率宜 按供 热功率 的1.3 倍 -1.5倍 计算 。 表 1 有蓄能颗粒地能采集井参数表 地层岩性 地能采集井钻 孔直径(D) mm 地 能 采 集井 深 m 隔 热 管 直 径 (d) Mm 供 热 功率 kW 粗砂、砾石 245-500 60-100 159-245或 DN150-DN250 250-500 岩 石 311-500 40-100 108-245或

13、DN100-DN250 30-320 粉砂、细砂 500-1200 40-100 DN100-DN250 30-250 粘 土 500-1200 40-100 DN100-DN250 30-150 表 2 无蓄能颗粒地能采集井参数表 地层岩性 地能采集井钻孔直径(D) mm 地 能 采 集井深 m 井 管 直 径 (d) Mm 供 热 功率 kW 粗砂、砾石 108-245 60-100 108-245 15-500 4.2.2 有蓄 能颗粒 地能 采 集井应 符合 下列 要求 ： a) 蓄 能 颗粒宜 采用 直径 10mm 100mm的 球形体 ，强 度应 大于 C50。组 成的环 形空间

14、的渗 透系 数应大于 原地质 结构 的20 倍以 上； b) 隔离膜 的厚 度宜小于 3mm， 孔隙 率宜小 于5% ， 有足够 的抗拉 和抗 压强 度， 材质 应该 符合 饮 用水 管件 的 相关 标准 ； c) 阻 水换 热壁宜 采用 低渗透 系 数材 料， 渗透 系数宜 不大于 0.001m/d； d) 沉淀段长 度宜 不小 于 1m。 DB11/T 9352012 5 4.2.3 无蓄 能颗粒 地能 采 集井应 符合 下列 要求 ： a) 井 管宜 选用 化学 性能 稳 定、耐腐蚀 、导 热性 强、 流动阻 力小 的材 料，可 参考 API Spec 5CT或 GB/T 13663选用

15、 ； b) 井管内 径应 大于 潜 水泵标定的 最小 井管内 径； c) 花 管 孔隙 率宜 为2% 30%,井 管 联接宜 采用 焊接 、螺纹 联接 或其 他强度相 当的 连接方 式； 螺纹连接 应符合 API Spec5B； d) 宜 采用 混凝 土封井 ，封井 厚 度为 150mm-300mm； e) 沉淀段长 度宜 不小 于 3m； f) 地能 采集井 钻孔 深 度不应 超过 当地 水行 政主 管部门 允许 的最 大钻 井深 度。 4.2.4 密封装置应 符合 下 列要求 ： a) 工 作时 应与 相对 应的井管内壁 保持 紧密 接触 ，有 足够的 剩余 压力 ； b) 应能有 效地

16、阻隔 循环水在 井 管内上 下贯 通。 4.3 地能采集井功率 4.3.1 夏季 运行期 间地能采 集井循 环水的出口 最 高 温度 宜 低于 33； 冬季运行期 间 地能 采 集井 循环水的 进口最 低温度 宜高 于4 。 4.3.2 地能 采集井的设计循 环水 量按 下表确 定 表 3 设计循环水量表 4.3.3 地能 采集井 额定 供 热（冷 ）功率 按公 式（ 1）计 算 ： 1.16 2- 1 (1) 式 中： 额 定供 热（ 冷） 功率， 单位 为千瓦 （kW） ； 1.16-单位 换算 系数； 循 环水 量， 单位 为立方米每 小时 （m 3 /h）； 2 地能 采集井的出水 温

17、度，单位 为摄氏 度（ 0 C）； 1 地能 采集井的 回水 温度，单位 为摄氏 度（ 0 C）； （ 2 1）0 时为制 热，否 则为制 冷。 地层岩性 地能采集井钻孔直径(D) mm 隔 热 管 直 径 (d) mm 循 环水量 m /h 粗砂、砾石 60-100 168-245或 DN150-DN250 5-130 岩 石 60-100 168-245或 DN150-DN250 5-80 粉砂、细砂 60-100 DN150-DN250或 De180-De250 5-60 粘 土 60-100 DN150-DN250或 De180-De250 5-40 DB11/T 9352012 6

18、5 施工 5.1 一般规定 5.1.1 施工前应进 行现 场 踏勘， 根据 施工 条件 ，编制 施工组织设计。 5.1.2 施工组织设计 包括下 列内容 ： a) 工程 任务 及施工 安全 要求； b) 施工技术 措施 ； c) 主要设 备、人 员、 材料 、 费用和施工进 度。 5.2 有蓄能颗粒地能采集井施工 5.2.1 阻水 换热 壁施工应能保证 地能 采集井 成孔 设计要求 。 5.2.2 施工 过程中 确保 隔离膜完好 。 5.2.3 隔热 管安 装前 ，应做好下 列准 备工 作： a) 应进 行地 能采 集井的井 深 探测 并记 录， 保证 设计 深 度内无 杂物 ； b) 根据隔

19、 热管 结构 设计 ，进行 配管 。 5.2.4 隔热 管应 座落牢固。 隔 热管 安装 过程中应进 行围挡 保证 施工 安全 。 5.3 无蓄能颗粒地能采集井施工 5.3.1 井管 连接 过程中应保 持 井管外 壁光滑 ，不 应有 突 变。 5.3.2 井管 安装应 与钻 井 过程同 步进 行。 5.3.3 根据 不同 的地质条件 选择 适宜 的钻 井工 艺， 保证井 管与 地能 采集井 壁紧 密 接触 。 5.3.4 密封装置应 与地能采 集井内 潜水泵和 地能采集井 内管线等同时 安装。密封装置的 安 装 深度 应 符合 设计要 求， 深度 误差 应在 0.5m以 内。 6 工程验收 6

20、.1 隐蔽 工程施工 记录应齐 全， 且有 全程录 像， 并已 通 过相 应的 质量检 验。 6.2 水压 试验应 符合 GB50366。 6.3 施工单位应提 交成 井 报告。 报告 应包括 地能 采集井的 综合 柱状图 等资料 ，无蓄 能颗粒 地能 采集井应 包括水 质检测资料 。 6.4 成井 后应 结合 地能 采 集井内 装置和 供热（ 冷） 系统，对采 集井的 供热（ 冷）功率 进行 测试 ，得 出采 集井的实 际供 热（ 冷） 功率 。 采集井的实 际供 热（ 冷）功率 应不低于 设计 值。 DB11/T 9352012 7 附 录 A （规范性附录） 井用水胎密封装置和应用该装置

21、的集热井专利号 ZL 2006 1 0002239.8 井用水胎密封装置和应用该装置的集热井的结构如图 A.1。 井用水胎密封装置 19包括上 密封部 6、下密封 部10 、 充 水 管 1、 平 衡 管 2以 及 水胎本 体 9， 上 密封 部6 和 下密封 部10 分别 密封 地固 定在集热井中 吸水 管8 的外壁 上 ，水胎本 体9 由橡胶 制 成，呈 两端开 口的 腰鼓 形， 其外径 从中 间向上 下两 端逐渐减 少， 水胎本 体9 的上端 口和 下端 口分 别密封 在上 密封 部6 和下 密封 部10 中 ， 充水管 1和 平衡 管2贯 穿地 固定在 上密封 部6 上并 与水胎本体

22、9、 上 密封 部6、 下 密封部 10以 及吸 水管 8外 壁 所 围成 的空腔相 通。其中 上密封 部6和 下密封部 10分别包括 法兰4 、法兰压盘 5、和紧固 螺 钉3 ， 法兰 4密封地 固定在 吸水 管8 的外 壁上， 法兰压盘 5通 过坚 固螺 钉 3固 定 在法兰 上， 水胎本 体 9的 上 端口和 下端 口设有环状 密封垫 7， 环状 密封 垫7被 压紧于 法兰 4和 法兰 压盘5 之间 ， 起 到密封 作 用。 为了 保 护水胎密封装置 19不 被损 坏， 法兰4 的直 径应 略大于水胎本 体9 未膨胀 时最 大的外 径。密封装置进入 设计 深度之 后 ， 通 过调节 充水 管 1和平 衡管2 的阀 门的 压力 ，使水胎本 体9 膨胀 与井 管内 壁 保持 紧密 接触 。 图 A.1 密封装置详图 _