DB11T 2038-2022 中深层地热供热技术规范 井下换热

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—2022I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.............................................................................25DB11/T2038—2022II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。DB11/T2038—20221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。3.2DB11/T2038—20222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；DB11/T2038—20223c)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。()cpvTTAHCQ-=×0.2/100...............................(1)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)；A——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(m2)；H——中深层地热井下换热器对应热储层深度，单位为米(m)；vC——热储的体积比热容，单位为焦耳每立方米每摄氏度［J/(m3・℃)］；pT——热储层平均温度，单位为摄氏度(℃)；cT——基准温度，建议取为当地全年平均气温，单位为摄氏度(℃)。2RAp=........................................(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；DB11/T2038—20224l)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