附錄A巖土熱響應(yīng)試驗 A.1一般規(guī)定A.1.1本標(biāo)準(zhǔn)適用于豎直地埋管地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計計算，試驗孔深度應(yīng)與項目實際地埋井深度一致。A.1.2在巖土熱響應(yīng)試驗前，應(yīng)進(jìn)行實地勘察，并根據(jù)試驗地點的地質(zhì)條件、建筑面積和建筑負(fù)荷確定測試孔數(shù)量和測試方案。對于2個及以上試驗孔的試驗，應(yīng)取其算術(shù)平方值。A.1.3在巖土熱響應(yīng)試驗前，應(yīng)進(jìn)行鉆孔地質(zhì)勘察并繪制項目區(qū)鉆孔地質(zhì)綜合柱狀圖。A.1.4巖土熱響應(yīng)試驗應(yīng)在勘查孔施工完成后且周圍巖土溫度恢復(fù)后進(jìn)行，勘查孔施工完成后一般應(yīng)放置2d以上；對于灌注水泥砂漿的回填方式，應(yīng)放置10d以上。A.1.5試驗儀器與試驗孔連接的管道長度宜不大于2m，應(yīng)減少彎頭和變徑，連接管外露部分應(yīng)做保溫層，保溫層厚度不應(yīng)小于20mm。A.1.6巖土熱響應(yīng)試驗全過程應(yīng)遵守國家和地方關(guān)于安全、防火、環(huán)境保護(hù)等有關(guān)規(guī)定。A.2試驗儀器要求A.2.1應(yīng)配備與試驗儀器相匹配的電源穩(wěn)壓器。A.2.2在電壓穩(wěn)定的情況下，試驗加熱功率測量誤差不應(yīng)大于1%。A.2.3溫度測量偏差不應(yīng)大于±0.2℃。A.2.4流量測量偏差不應(yīng)大于±1%。A.2.5溫度傳感器應(yīng)不低于A級，流量計應(yīng)不低于0.25級，壓力傳感器應(yīng)不低于0.5級。A.2.6儀器的傳感器應(yīng)由專業(yè)機(jī)構(gòu)定期進(jìn)行標(biāo)定。A.3試驗內(nèi)容A.3.1巖土體初始平均溫度試驗。A.3.2不同試驗工況下地埋管換熱器循環(huán)水的進(jìn)出口溫度、流量以及試驗儀器向地埋管換熱器施加的加熱功率。A.4巖土熱響應(yīng)試驗報告內(nèi)容A.4.1項目概況。A.4.2試驗?zāi)康娜蝿?wù)。A.4.3參考技術(shù)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。A.4.4場地氣象條件和地層條件（含巖土柱狀圖）。A.4.5試驗方法和方案。A.4.6試驗過程中參數(shù)的連續(xù)記錄，應(yīng)包括：試驗時間、地埋管循環(huán)水進(jìn)出口溫度、循環(huán)水流量、試驗儀器加熱功率、試驗電壓。A.4.7巖土熱物性參數(shù)，應(yīng)包括：巖土導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、熱擴(kuò)散系數(shù)、鉆孔熱阻等。A.4.8試驗條件下，試驗孔地埋管換熱量參考值。A.5巖土熱響應(yīng)試驗方法及技術(shù)要求A.5.1巖土熱響應(yīng)試驗應(yīng)遵循以下步驟：a）制作試驗孔；b）測試巖土初始平均溫度（埋設(shè)溫度傳感器法、水溫平衡法）；c）平衡試驗場地，提供水、電接駁點；d）試驗儀器與試驗孔管道連接；e）水、電等外部設(shè)備連接完畢后，對試驗設(shè)備及外圍設(shè)備的連接進(jìn)行檢查；f）啟動水泵等試驗設(shè)備，進(jìn)行巖土初始平均溫度試驗（無功率循環(huán)法）；g）啟動電加熱、水泵等試驗設(shè)備，待設(shè)備運轉(zhuǎn)穩(wěn)定后開始讀取記錄試驗數(shù)據(jù)；h）巖土熱響應(yīng)試驗過程中，應(yīng)做好對試驗設(shè)備的保護(hù)工作；i）提取試驗數(shù)據(jù)，分析和計算得出巖土綜合熱物性參數(shù)和地埋管換熱量參考值；j）試驗結(jié)束后，做好試驗孔的保護(hù)工作和場地恢復(fù)工作。A.5.2巖土熱響應(yīng)試驗應(yīng)符合以下要求：a）巖土熱響應(yīng)試驗期間，應(yīng)連續(xù)不中斷；b）地埋管換熱器內(nèi)傳熱介質(zhì)流態(tài)應(yīng)保持紊流，單U型（dn32）地埋管流速不應(yīng)低于0.4m/s，雙U型（dn32）地埋管流速不應(yīng)低于0.2m/s；c）選擇“無功率循環(huán)法”進(jìn)行巖土初始平均溫度試驗時，建議溫度穩(wěn)定（地埋管出水溫度連續(xù)1h變化不大于0.5℃）后，持續(xù)時間不應(yīng)少于2h；d）選擇穩(wěn)定熱流法試驗時，宜進(jìn)行兩次不同負(fù)荷的試驗，建議小負(fù)荷采用25～35W/m，大負(fù)荷采用40～60W/m；選擇穩(wěn)定工況法試驗時，設(shè)定工況應(yīng)為系統(tǒng)的設(shè)計運行工況。建議地埋管換熱器進(jìn)口溫度為：夏季釋熱工況下宜低于33℃，冬季吸熱工況下宜高于5℃。試驗期間，加熱功率或進(jìn)水溫度應(yīng)保持恒定；e）巖土熱響應(yīng)試驗持續(xù)時間不宜少于48h，選擇穩(wěn)定熱流法試驗時，溫度穩(wěn)定（地埋管換熱器出水溫度連續(xù)12h變化不大于1℃）后，持續(xù)時間不宜小于24h；選擇穩(wěn)定工況法試驗時，溫度穩(wěn)定（地埋管換熱器出水溫度連續(xù)12h變化不大于0.5℃）后，持續(xù)時間不宜小于24h；f）地埋管換熱器的出口水溫穩(wěn)定后，該溫度宜與巖土初始平均溫度相差5℃以上，且持續(xù)時間不應(yīng)少于12h；g）試驗采集數(shù)據(jù)應(yīng)包括試驗時間、地埋管循環(huán)水進(jìn)出口溫度、循環(huán)水流量、加熱功率、試驗電壓。數(shù)據(jù)采集時間間隔不應(yīng)大于10min；h）穩(wěn)定熱流法試驗中，實際加熱功率的平均值與設(shè)定加熱功率值的偏差應(yīng)不大于±0.2kW；穩(wěn)定工況法試驗中，實際供水溫度平均值與設(shè)定供水溫度值的偏差不應(yīng)大于0.2℃；i）應(yīng)對現(xiàn)場試驗資料進(jìn)行綜合分析，剔除因試驗條件如氣溫變化等造成的異常數(shù)據(jù)。A.6試驗數(shù)據(jù)處理A.6.1巖土熱物性參數(shù)計算本標(biāo)準(zhǔn)給出兩種基于線熱源計算模型的巖土熱物性參數(shù)計算方法，該計算方法僅適用于穩(wěn)定熱流試驗法。1反推法在恒定加熱功率下，當(dāng)進(jìn)行時間較長時，有如下公式：（A.6.1-1）（A.6.1-2）QUOTE式中：Tf——地埋管換熱器進(jìn)出水平均溫度，℃；Tff——巖土初始平均溫度，℃；q1——單位長度埋管釋放的熱流量，W/m；Rb——測試孔熱阻，m?K/W；db——測試孔直徑，m；ρscs——埋管周圍巖土的平均體積比熱容，J/m3·℃；τ——時間，s；di——埋管內(nèi)徑，m；do——埋管外徑，m；λp——埋管管壁導(dǎo)熱系數(shù)，W/m·K；λb——測試孔回填材料導(dǎo)熱系數(shù)，W/m·K；λs——埋管周圍巖土的導(dǎo)熱系數(shù)，W/m·K；h——循環(huán)水與管壁之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/㎡·K。式（A.6.1-1）中有2個未知參數(shù)，周圍巖土導(dǎo)熱系數(shù)λs和容積比熱容ρscs，利用式（A.6.1-1）、（A.6.1-2），結(jié)合試驗的流量、溫度以及鉆孔尺寸、回填材料、埋管材料、埋管形式等，通過反推法，當(dāng)計算值與實測值的取最小值時，通過傳熱模型調(diào)整后的熱物性參數(shù)即是所求結(jié)果。2斜率法假設(shè)鉆孔周圍巖土體傳熱為一維純傳導(dǎo)方式，巖土體為各向同性的均質(zhì)體，當(dāng)系統(tǒng)加熱功率恒定時，載熱流體平均溫度可表示為：（A.6.1-3）式中：——載熱流體的瞬時平均溫度，℃；t——加熱時間，s；ql——單位長度鉆孔加熱量，ql=Q/HW/m;λs——巖土綜合導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)；αs——熱擴(kuò)散率，㎡/s；αs=λs/ρCs，ρ為土壤密度，kg/m3；Cs為巖土體平均比熱容，kJ/（kg?℃）；rb——鉆孔半徑，m；γ——歐拉常數(shù)，0.5772；Rb——鉆孔熱阻，℃/(W/m)；T∞——埋管區(qū)域巖土體的初始溫度，℃。——加熱功率恒定時，式（A.6.1-1）可簡化為一個二元一次線性方程：（A.6.1-4）則由線熱源計算模型的斜率計算法可得：（A.6.1-5）（A.6.1-6）由式（A.6.1-3）和式（A.6.1-4）可得出鉆孔巖土體的綜合導(dǎo)熱系數(shù)、鉆孔熱阻、巖土體熱擴(kuò)散率或比熱容等巖土體熱物性參數(shù)。A.6.2地埋管換熱器換熱量參考值計算本計算方法僅作為試驗井地埋管夏季釋熱量/冬季吸熱量的參考值。在地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計時，建議采用數(shù)值模擬的方式，對項目運行狀況以及地溫場的影響進(jìn)行預(yù)測分析，一般宜進(jìn)行2年以上的模擬預(yù)測分析；對建筑供能面積在1萬㎡及以上地源熱泵工程，宜進(jìn)行10年以上的模擬預(yù)測分析；必要時采用數(shù)值模擬軟件進(jìn)行地埋管換熱熱影響半徑模擬，從而優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，提升地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計的合理性和科學(xué)性。1夏季釋熱量參考值可按下式計算：（A.6.2-1）式中：qc——夏季釋熱量參考值，W/m；Qc——夏季建筑物制冷負(fù)荷，kW；t——加熱時間，s；EER——水源熱泵機(jī)組的制冷性能系數(shù)；Lc——制冷工況下，地埋管換熱器總長度，m；tmax——制冷工況下，地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)的設(shè)計平均溫度，通常取33～36℃；t∞——埋管區(qū)域巖土體的初始溫度，℃；Rf——傳熱介質(zhì)與U型管內(nèi)壁的對流換熱熱阻，（m·K/W）；Rpe——U型管的管壁熱阻，（m·K/W）；Rbg——鉆孔灌漿回填材料的熱阻，（m·K/W）；Rs——地層熱阻，（m·K/W）；Rsp——短期連續(xù)脈沖負(fù)荷引起的附加熱阻，（m·K/W）；Fc——制冷運行份額。2冬季吸熱量參考值可按下式計算：（A.6.2-2）式中：qh——冬季吸熱量參考值，W/m；Qh——冬季建筑物制熱負(fù)荷，kW；COP——水源熱泵機(jī)組的制熱性能系數(shù)；Lh——制熱工況下，地埋管換熱器總長度，m；tmax——制熱工況下，地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)的設(shè)計平均溫度，通常取﹣2～6℃；Fh——制熱運行份額。附錄B地埋管外徑及壁厚B.0.1聚乙烯（PE）管外徑及公稱壁厚應(yīng)符合表B.0.1的規(guī)定。表B.0.SEQ表_A.0.\*ARABIC1聚乙烯（PE）管外徑及公稱壁厚（mm）公稱外徑De平均外徑公稱壁厚/材料等級最小最大公稱壓力1.0MPa1.25MPa1.6MPa2525.025.3-2.3+0.5/PE80-3232.032.3-3.0+0.5/PE803.0+0.5/PE1004040.040.4-3.7+0.6/PE803.7+0.6/PE1005050.050.5-4.6+0.7/PE804.6+0.7/PE1006363.063.64.7+0.8/PE804.7+0.8/PE1005.8+0.9/PE1007575.075.74.5+0.7/PE1005.6+0.9/PE1006.8+1.1/PE1009090.090.95.4+0.9/PE1006.7+1.1/PE1008.2+1.3/PE100110110.0111.06.6+1.1/PE1008.1+1.3/PE10010.0+1.5/PE100125125.0126.27.4+1.2/PE1009.2+1.4/PE10011.4+1.8/PE100140140.0141.38.3+1.3/PE10010.3+1.6/PE10012.7+2.0/PE100160160.0161.59.5+1.5/PE10011.8+1.8/PE10014.6+2.2/PE100180180.0181.710.7+1.7/PE10013.3+2.0/PE10016.4+3.2/PE100200200.0201.811.9+1.8/PE10014.7+2.3/PE10018.2+3.6/PE100225225.0227.113.4+2.1/PE10016.6+3.3/PE10020.5+4.0/PE100250250.0252.314.8+2.3/PE10018.4+3.6/PE10022.7+4.5/PE100280280.0282.616.6+3.3/PE10020.6+4.1/PE10025.4+5.0/PE100315315.0317.918.7+3.7/PE10023.2+4.6/PE10028.6+5.7/PE100355355.0358.221.1+4.2/PE10026.1+5.2/PE10032.2+6.4/PE100400400.0403.623.7+4.7/PE10029.4+5.8/PE10036.3+7.2/PE100B.0.2聚丁烯（PB）管外徑及公稱壁厚應(yīng)符合表B.0.2的規(guī)定。表B.0.SEQ表_A.0.\*ARABIC2聚丁烯（PB）管外徑及公稱壁厚（mm）公稱外徑De平均外徑公稱壁厚最小最大2525.025.32.3+0.43232.032.32.9+0.44040.040.43.7+0.55050.050.54.6+0.66363.063.65.8+0.77575.075.76.8+0.89090.090.98.2+1.0110110.0111.010.0+1.1125125.0126.211.4+1.3140140.0141.312.7+1.4160160.0161.514.6+1.6附錄C太陽能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)集熱器面積計算方法太陽能是不穩(wěn)定熱源，為提高計算準(zhǔn)確度，實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，宜利用計算軟件，通過動態(tài)模擬確定太陽能集熱器總面積，采用簡化計算方法時，應(yīng)按照下式進(jìn)行計算：式中:Ac,s——太陽能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)集熱器總面積（m2）；Qs——蓄熱量（J），累積排熱量與釋熱量的差值；f——太陽能保證率（%），對于太陽能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)，太陽能保證率應(yīng)為100%；Ds——當(dāng)?shù)胤遣膳谔鞌?shù)（d）；Ja——當(dāng)?shù)丶療崞鞑晒饷嫔系哪昶骄仗栞椪樟浚↗/(㎡·d)）；ηcd——集熱器平均集熱效率（%）；ηL——管路及貯熱裝置熱損失率，可取10%～15%；ηs——跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)效率，可取0.7～0.9。附錄D豎直地埋管換熱器的設(shè)計計算D.0.1豎直地埋管換熱器的熱阻計算宜符合下列要求：1傳熱介質(zhì)與U形管內(nèi)壁的對流換熱熱阻可按下式計算：QUOTEQUOTE(D.0.1-1)式中:Rf——傳熱介質(zhì)與U形管內(nèi)壁的對流換熱熱阻(m·K/W)；di——U形管的內(nèi)徑（m）;K——傳熱介質(zhì)與U形管內(nèi)壁的對流換熱系數(shù)[W/(m2?K)]。2U形管的管壁熱阻可按下列公式計算：QUOTE(D.0.1-2)QUOTE(D.0.1-3)式中:Rpe——U形管的管壁熱阻（m·K/W）;λp——U形管導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)];d0——U形管的外徑(m);de——U形管的當(dāng)量直徑（m）;對單U形管，n=2；對雙U形管，n=4。3鉆孔灌漿回填材料的熱阻可按下式計算：QUOTE(D.0.1-4)式中:Rb——鉆孔灌漿回填材料的熱阻(m·K/W)；λb——灌漿材料導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)]；db——鉆孔的直徑(m)。4地層熱阻，即從孔壁到無窮遠(yuǎn)處的熱阻可按下列公式計算：對于單個鉆孔：QUOTE(D.0.1-5)QUOTE(D.0.1-6)對于多個鉆孔：QUOTE(D.0.1-7)式中:Rs——地層熱阻(m·K/W)；I——指數(shù)積分公式，可按公式(B.0.1-6)計算；λs——巖土體的平均導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)]；α——巖土體的熱擴(kuò)散率(m2/s)；rb——鉆孔的半徑(m)；τ——運行時間(s)；xi——第i個鉆孔與所計算鉆孔之間的距離(m)。表D.0.1河北省主要巖土的熱物性參數(shù)序號巖土名稱天然含水量(%)密度(kg/m3)導(dǎo)熱系數(shù)(W/m.K)導(dǎo)溫系數(shù)(m2/h)比熱容(kJ/kg.K)1粉土16.315900.630.001291.112粉土22.919201.260.001581.53粉土26.921301.790.002641.154粉土25.318501.450.001781.595粉土2619301.610.002221.356粘性土26.319901.410.001641.567粘性土1920001.20.001521.428粘性土29.820501.660.001711.719粘性土30.121101.630.001971.4110粘性土2721701.550.001831.4111粘性土2920201.690.001841.6412粘性土31.421401.850.002231.413粘性土2020901.190.001361.5114細(xì)砂22.118001.60.002091.5315細(xì)砂11.115700.730.001651.0216細(xì)砂5.513100.640.00176117細(xì)砂814200.650.001960.8418細(xì)砂16.114600.860.00211.0119中砂714900.790.002010.9520中砂13.815101.060.002550.9921粗砂12.412601.060.002851.0622礫砂8.919501.410.002810.9323礫砂5.316001.040.00280.8424粗礫砂23.321301.880.002281.3925粗礫砂21.922001.750.001881.5226圓礫9.518601.440.003180.8827圓礫10.518300.940.001980.9328卵石+砂9.818401.620.003580.8929砂巖－22501.840.00350.8430石灰?guī)r－27003.140.00460.9131石灰?guī)r－22501.280.002450.8432石灰?guī)r－20001.160.002270.9233石灰?guī)r－17000.930.002140.9234大理石+花崗巖－30003.60.005170.8435大理石+花崗巖－28003.450.004870.9136花崗巖－27003.140.00460.9137石灰質(zhì)凝灰?guī)r－13000.520.001570.9238灰質(zhì)頁巖－17600.830.001661.025短期連續(xù)脈沖負(fù)荷引起的附加熱阻可按下式計算：QUOTE(D.0.1-8)式中:Rsp——短期連續(xù)脈沖負(fù)荷引起的附加熱阻(m·K/W)；τp——短期脈沖負(fù)荷連續(xù)運行的時間，例如8h。D.0.2豎直地埋管換熱器鉆孔的長度計算宜符合下列要求：1制冷工況下，豎直地埋管換熱器鉆孔的長度可按下式計算：QUOTE(D.0.2-1)QUOTE(D.0.2-2)式中:Lc——制冷工況下，豎直地埋管換熱器所需鉆孔的總長度(m)；Qc——水源熱泵機(jī)組的額定冷負(fù)荷(kW)；tmax——制冷工況下，地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)的設(shè)計平均溫度，通常取33~36℃；t∞——埋管區(qū)域巖土體的初始溫度，℃；Fc——制冷運行份額；Tc1——一個制冷季中水源熱泵機(jī)組的運行小時數(shù)，當(dāng)運行時間取一個月時，為最熱月份水源熱泵機(jī)組的運行小時數(shù)；Tc2——一個制冷季中的小時數(shù)，當(dāng)運行時間取一個月時，為最熱月份的小時數(shù)。2供熱工況下，豎直地埋管換熱器鉆孔的長度可按下式計算：QUOTE(D.0.2-3)QUOTE(D.0.2-4)式中:Lh——供熱工況下，豎直地埋管換熱器所需鉆孔的總長度(m)；Qh——水源熱泵機(jī)組的額定熱負(fù)荷(kW)；COP——水源熱泵機(jī)組的供熱性能系數(shù)；tmin——供熱工況下，地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)的設(shè)計平均溫度，通常取-2~6℃；Fh——供熱運行份額；Th1——一個供熱季中水源熱泵機(jī)組的運行小時數(shù)；當(dāng)運行時間取一個月時，為最冷月份水源熱泵機(jī)組的運行小時數(shù)；Th2——一個供熱季中的小時數(shù)；當(dāng)運行時間取一個月時，為最冷月份的小時數(shù)。附錄E地埋管壓力損失設(shè)計計算E.0.1確定管內(nèi)流體的流量、公稱直徑和流體特性。E.0.2根據(jù)公稱直徑，確定地埋管的內(nèi)徑。E.0.3計算地埋管的斷面面積A:QUOTEQUOTE(E.0.3)式中:A——地埋管的斷面面積（m2）；dj——地埋管的內(nèi)徑(m)。E.0.4計算管內(nèi)流體的流速V：QUOTEQUOTE(E.0.4)式中:V——管內(nèi)流體的流速(m/s)；G——管內(nèi)流體的流量(m3/h)。E.0.5計算管內(nèi)流體的雷諾數(shù)Re，Re應(yīng)該大于2300以確保紊流：QUOTEQ