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 935 2012 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 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 935 2012 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 935 2012 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 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 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 935 2012 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 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 Threads)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 935 2012 2 4 设计 4.1 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。dD 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 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 935 2012 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）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 935 2012 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；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 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 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 935 2012 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；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 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（m3/h）；2 地 能 采 集井的出水 温度，单位 为 摄氏 度（0C）；1 地 能 采 集井的 回 水 温度，单位 为 摄氏 度（0C）；（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 935 2012 6 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 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 6.1 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 935 2012 7 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 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 _