5.3地源熱泵系統(tǒng)
5.3.1地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計前,應(yīng)進行工程場地狀況調(diào)查,并應(yīng)對淺層或中深層地?zé)崮苜Y源進行勘察,確定地源熱泵系統(tǒng)實施的可行性與經(jīng)濟性。當(dāng)淺層地埋管地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用建筑面積大于或等于5000m2時,應(yīng)進行現(xiàn)場巖土熱響應(yīng)試驗。
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5.3.1 工程場地狀況及淺層或中深層地?zé)崮苜Y源條件是能否應(yīng)用地源熱泵系統(tǒng)的基礎(chǔ)。地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計前,應(yīng)根據(jù)調(diào)查及勘察情況,選用適合的地源熱泵系統(tǒng)。考慮到系統(tǒng)安全性,當(dāng)淺層地埋管地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用建筑面積在5000m2以上時必須進行巖土熱響應(yīng)試驗,取得巖土熱物性參數(shù)作為地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)參數(shù)。巖土熱物性參數(shù)包括巖土體導(dǎo)熱系數(shù)以及體積比熱容等,由于鉆孔單位延米換熱量是在特定測試工況下得到的數(shù)據(jù),受工況影響較大,不能用于地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計。
工程規(guī)模大,負(fù)荷越大,所需的換熱器布設(shè)場地越大,產(chǎn)生地層和換熱能力變化的可能性就越大,因此測試孔的數(shù)量應(yīng)隨工程建筑規(guī)模的增大而增加,且盡量分散布置,使勘察測試結(jié)果可以代表換熱孔布設(shè)區(qū)域的地質(zhì)條件和換熱條件。當(dāng)建筑面積在1萬m2~5萬m2時,測試孔應(yīng)大于或等于2個;當(dāng)建筑面積大于或等于5萬m2時,測試孔應(yīng)大于或等于4個。
5.3.2淺層地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)進行所負(fù)擔(dān)建筑物全年動態(tài)負(fù)荷及吸、排熱益計算,最小計算周期不應(yīng)小于1年。建筑面積50000m2以上大規(guī)模地埋管地源熱泵系統(tǒng),應(yīng)進行10年以上地源側(cè)熱平衡計算。
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5.3.2 淺層地埋管系統(tǒng)計算周期內(nèi)的吸熱量與排熱量平衡是保證系統(tǒng)長期高效運行的前提。
淺層地埋管地源熱泵全年總吸熱量與總排熱量失調(diào),會導(dǎo)致巖土體溫度持續(xù)升高或降低,從而影響地埋管地源熱泵系統(tǒng)的運行效率,因此,設(shè)計時需要考慮全年冷熱負(fù)荷的影響,確保在一個計算周期內(nèi)巖土體的吸、排熱量平衡,從而保證地埋管地源熱泵系統(tǒng)的運行能效。淺層地埋管地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用在建筑面積50000m2以上的大規(guī)模項目時,地源側(cè)的冷熱平衡對系統(tǒng)的可持續(xù)性和能效水平有決定性影響,因此,采用專業(yè)軟件進行10年以上末端負(fù)荷與淺層地埋管換熱系統(tǒng)的耦合計算,可以從設(shè)計層面為系統(tǒng)的節(jié)能性、安全性提供保障。對存在內(nèi)熱擾動和用能強度隨使用時段顯著變化的大規(guī)模項目,應(yīng)計算內(nèi)熱變化情況對巖土體溫度場平衡影響。在地源熱泵全生命期內(nèi),可能存在功能調(diào)整的大規(guī)模系統(tǒng),地源熱泵系統(tǒng)宜預(yù)留系統(tǒng)冷熱平衡調(diào)節(jié)裝置接口,以保證建筑功能改變后的巖土體熱平衡。
5.3.3地源熱泵機組的能效不應(yīng)低于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水(地)源熱泵機組能效限定值及能效等級》GB30721規(guī)定的節(jié)能評價值。
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5.3.3 作為地源熱泵系統(tǒng)中的核心設(shè)備,水(地)源熱泵機組的能效達到節(jié)能評價值等級,是保證系統(tǒng)節(jié)能性的前提和基礎(chǔ)。
5.3.4地下水換熱系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)勘察資料進行設(shè)計。必須采取可靠回灌措施,確保置換冷量或熱量后的地下水全部回灌到同一含水層,不得對地下水資源造成浪費及污染。
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5.3.4 地下水安全無污染,可靠回灌,是關(guān)系人民生活的大事,為“保護生態(tài)環(huán)境、保障人民生命財產(chǎn)安全、工程安全”,作此條規(guī)定。世界各國在應(yīng)用地下水源熱泵時均對地下水安全問題十分關(guān)注,一般在地方法規(guī)中予以規(guī)定。
可靠回灌措施是指將地下水通過回灌井全部送回原來的取水層的措施,且回灌井要求有持續(xù)的回灌能力。同層回灌可以避免污染含水層和維持統(tǒng)一含水層儲量,保護地?zé)崮苜Y源。熱源井只能用于置換地下冷量或熱量,不得用于取水等其他用途。抽水、回灌過程中應(yīng)采取密閉等措施,不得對地下水造成污染。
5.3.5江河湖水源地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)對地表水體資源和水體環(huán)境進行評價。
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5.3.5 對水體資源環(huán)境進行評估的目的是防止水體溫度變化對其生態(tài)環(huán)境的影響。人為造成的環(huán)境水溫變化應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3838-2002中的規(guī)定:周平均最大溫升不大于1℃,周平均最大溫降不大于2℃。
5.3.6海水源地源熱泵系統(tǒng)與海水接觸的設(shè)備及管道,應(yīng)具有耐海水腐蝕性,應(yīng)采取防止海洋生物附著的措施。
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5.3.6 海水具有一定的腐蝕性,海水接觸到的管道容易附著海洋生物,對海水的輸配和利用有一定影響,為避免腐蝕和生物附著帶來的不利影響,應(yīng)采取一定措施。
為保證海水源熱泵系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定、高效地工作運行,并維持一定的使用壽命,必須保證系統(tǒng)中與海水接觸的設(shè)備及管道的壽命及性能。
5.3.7冬季有凍結(jié)可能的地區(qū),地埋管、閉式地表水和海水換熱系統(tǒng)應(yīng)有防凍措施。
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5.3.7 冬季有可能發(fā)生管道凍結(jié)的場所,應(yīng)采取添加防凍劑等措施來避免因管道凍裂造成系統(tǒng)的無法使用。
5.3.8地源熱泵系統(tǒng)監(jiān)測與控制工程應(yīng)對代表性房間室內(nèi)溫度、系統(tǒng)地源側(cè)與用戶側(cè)進出水溫度和流量、熱泵系統(tǒng)耗電量、地下環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測。
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5.3.8 本條對地源熱泵系統(tǒng)的監(jiān)測和控制提出要求,是保障地源熱泵系統(tǒng)安全高效運行的必要條件。其中的關(guān)鍵參數(shù)包括代表性房間室內(nèi)溫度,系統(tǒng)地源側(cè)與用戶側(cè)進出水溫度和流量,熱泵系統(tǒng)耗電量需要對熱泵主機、輸配水泵及輔助設(shè)備進行分別電量計量。代表性房間面積應(yīng)占總供暖空調(diào)面積的10%以上。