《樁基地熱能利用技術標準+JGJT+438-2018》詳細解讀

《樁基地熱能利用技術標準JGJ/T438-2018》詳細解讀目錄1總則2術語和符號3基本規(guī)定4專項勘察5能源樁傳熱性能測試6能源樁構造和材料目錄7樁基地熱能利用系統(tǒng)設計計算8能源樁結構設計計算9能源樁施工與檢測10施工質量驗收11運行與維護附錄A巖土體熱物性參數(shù)參考值附錄B能源樁熱響應測試要求目錄附錄C能源樁熱負荷-結構荷載耦合試驗要求本標準用詞說明引用標準名錄編制說明011總則123為確保樁基地熱能利用工程在設計、施工、驗收等各個環(huán)節(jié)的技術要求統(tǒng)一，提高工程質量。統(tǒng)一樁基地熱能利用技術標準通過制定技術標準，推動樁基地熱能利用技術的研發(fā)、創(chuàng)新和應用，提高能源利用效率。促進樁基地熱能利用技術發(fā)展明確樁基地熱能利用工程的安全要求，確保工程在實施過程中不會對人員、設備、環(huán)境等造成危害。保障工程安全1.1編制目的本標準適用于采用樁基地熱能利用技術的建筑工程，包括住宅、公共建筑、工業(yè)建筑等。適用對象本標準適用于樁基地熱能利用工程的設計、施工、驗收等各個階段。適用階段本標準適用于全國范圍內的樁基地熱能利用工程。地域范圍1.2適用范圍03國內外先進經驗和技術成果借鑒國內外在樁基地熱能利用技術方面的先進經驗和技術成果，提高標準的科學性和先進性。01國家相關政策法規(guī)包括《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《中華人民共和國可再生能源法》等。02相關技術標準規(guī)范包括《地熱能利用技術標準》、《建筑工程施工質量驗收規(guī)范》等。1.3編制依據(jù)指利用樁基作為地熱能交換器，通過樁基與周圍土壤的熱交換作用，實現(xiàn)建筑物的供暖和制冷。樁基地熱能由樁基、地熱能交換器、水泵、管路、控制系統(tǒng)等組成的用于建筑物供暖和制冷的系統(tǒng)。樁基地熱能利用系統(tǒng)在樁基地熱能利用系統(tǒng)設計前，通過模擬實際運行工況進行的熱交換性能測試，以確定系統(tǒng)的熱交換效率和設計參數(shù)。熱響應測試1.4術語和定義022術語和符號指利用樁基作為地熱換熱器，通過循環(huán)介質在樁基與地層之間進行熱交換，從而提取或釋放地層中的熱能。樁基地熱能一種用于在地層與循環(huán)介質之間進行熱交換的設備，通常由管道、泵和控制系統(tǒng)等組成。地熱換熱器在地熱換熱器中循環(huán)流動的工質，用于傳遞熱量，常用的有水、防凍液等。循環(huán)介質一種利用少量高品位能源（如電能）將低溫熱源中的熱能轉移到高溫熱源的節(jié)能裝置。熱泵2.1術語Q表示熱流量，單位為W或kW。K表示地層導熱系數(shù)，單位為W/(m·K)。t表示時間，單位為s、min或h。2.2符號L表示樁基長度或地熱換熱器深度，單位為m。D表示樁基直徑或地熱換熱器管道外徑，單位為m。U表示地熱換熱器的總體傳熱系數(shù)，單位為W/(m2·K)。2.2符號表示循環(huán)介質進出口溫差，單位為℃。表示熱泵的制熱系數(shù)或制冷系數(shù)。ΔTη2.2符號033基本規(guī)定03樁基地熱能利用應充分考慮地質條件、氣候條件、水資源狀況等因素，因地制宜地選擇合理的利用方式。01本標準適用于樁基地熱能利用工程的設計、施工、驗收及運行維護。02樁基地熱能利用應遵循安全、節(jié)能、環(huán)保的原則，確保工程的可持續(xù)性。3.1一般規(guī)定樁基地熱能利用工程應進行詳細的地質勘察，了解地層結構、巖土性質、地下水狀況等。地質勘察應評估地熱資源的可利用性和開發(fā)潛力，為工程設計提供可靠依據(jù)。對于特殊地質條件，如斷層、破碎帶等，應采取相應的工程措施確保施工安全和地熱資源的有效利用。3.2地質條件與勘察要求樁基地熱能利用工程的設計應遵循國家相關標準和規(guī)范，確保工程的安全性和可靠性。施工過程中應嚴格控制施工質量，確保各項施工指標符合設計要求。對于隱蔽工程，應進行嚴格的驗收和質量評估，確保工程質量符合要求。3.3工程設計與施工要求定期對工程進行巡視檢查，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患。建立地熱資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測地熱資源的變化情況，為工程的優(yōu)化運行提供依據(jù)。樁基地熱能利用工程應建立完善的運行維護制度，確保工程的長期穩(wěn)定運行。3.4運行維護與監(jiān)測要求044專項勘察明確勘察目的和任務根據(jù)工程需求，確定勘察目的和任務，包括查明地質條件、熱儲特征、地熱資源量等。遵循相關規(guī)范和標準勘察過程中應遵循國家及地方相關規(guī)范和標準，確?？辈熨|量和安全。合理布置勘察工作量根據(jù)工程規(guī)模、地質條件復雜程度等因素，合理布置勘察工作量，確?？辈旖Y果的準確性和可靠性。4.1一般規(guī)定對采集的土樣進行熱物性測試，包括導熱系數(shù)、比熱容、熱擴散系數(shù)等，為地熱利用提供基礎數(shù)據(jù)。土樣熱物性測試對采集的巖石樣品進行熱物性測試，分析巖石的導熱性能、熱穩(wěn)定性等，為地熱資源評價提供依據(jù)。巖石熱物性測試對地熱水進行水質全分析，包括常規(guī)離子、微量元素、放射性元素等，評估地熱水的利用價值和潛在風險。水質全分析4.2專項室內試驗明確原位熱響應測試的目的和方法，包括測試原理、測試設備、測試步驟等。測試目的和方法數(shù)據(jù)采集與處理結果分析與評價對測試過程中采集的數(shù)據(jù)進行實時記錄和處理，分析地層的熱響應特征和地熱資源潛力。根據(jù)測試結果，分析地層的熱傳導性能、熱儲特征等，評價地熱資源的可利用性和經濟性。0302014.3原位熱響應測試055能源樁傳熱性能測試測試目的明確能源樁傳熱性能測試的基本要求，確保測試結果的準確性和可靠性。測試對象適用于不同類型、規(guī)格和材料的能源樁，包括混凝土樁、鋼樁等。測試環(huán)境規(guī)定測試環(huán)境的溫度、濕度、風速等條件，以模擬實際使用環(huán)境。5.1一般規(guī)定采用熱響應測試方法，通過加熱或冷卻能源樁，測量其溫度響應和傳熱速率。測試方法使用專業(yè)的熱響應測試設備，包括溫度傳感器、加熱/冷卻裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。測試設備詳細規(guī)定測試前的準備工作、測試過程中的操作要點和測試后的數(shù)據(jù)處理方法。測試步驟5.2單樁熱響應測試確定能源樁在實際使用中的換熱功率，以評估其性能。測試目的規(guī)定測試時的土壤溫度、濕度、熱導率等參數(shù)，以及能源樁的工作狀態(tài)。測試條件通過測量能源樁在加熱或冷卻過程中的溫度變化和傳熱速率，計算其換熱功率。測試方法5.3單樁換熱功率測試研究能源樁在同時承受熱負荷和結構荷載作用下的性能表現(xiàn)。試驗目的采用專業(yè)的耦合試驗設備，能夠模擬實際使用中的熱負荷和結構荷載。試驗設備制定詳細的試驗方案，包括加載方式、測量內容和數(shù)據(jù)分析方法等。通過試驗數(shù)據(jù)，評估能源樁在耦合作用下的穩(wěn)定性、安全性和耐久性。試驗步驟5.4熱負荷-結構荷載耦合試驗066能源樁構造和材料能源樁的設計和施工應符合國家現(xiàn)行相關標準的規(guī)定，同時還應滿足地熱能利用的特殊要求。能源樁的構造和材料選擇應根據(jù)工程地質條件、水文地質條件、地熱能資源狀況、建筑物類型和規(guī)模等因素綜合考慮。能源樁的耐久性和可靠性應滿足設計要求，其使用年限應與建筑物主體結構相協(xié)調。6.1一般規(guī)定能源樁換熱器應采用高效、耐用的材料制造，其結構形式應根據(jù)地熱能利用方式和工程實際情況進行選擇。換熱器的布置應充分考慮地熱能的均勻利用和避免熱短路等問題，同時還應方便施工和維護。換熱器的連接方式應符合相關規(guī)范的要求，確保連接可靠、無滲漏。6.2能源樁換熱器構造循環(huán)工質應選擇環(huán)保、無毒、不易燃易爆的液體或氣體，如水、乙二醇溶液等。同時，循環(huán)工質還應具有良好的流動性和傳熱性能。管材與循環(huán)工質的選用應相互匹配，確保能源樁系統(tǒng)的安全、高效運行。此外，在施工過程中，還應注意管材的保護和循環(huán)工質的加注等問題。能源樁管材應選擇具有良好導熱性能、耐腐蝕性能和機械強度的材料，如高密度聚乙烯管（HDPE）、聚丁烯管（PB）等。6.3能源樁管材與循環(huán)工質077樁基地熱能利用系統(tǒng)設計計算010203設計應基于充分的地質勘探和熱能資源評估，確保系統(tǒng)的可行性和經濟性。應遵循國家及地方相關標準、規(guī)范，確保設計的安全性和合規(guī)性。設計應考慮樁基施工、地熱換熱器安裝及系統(tǒng)運行的相互影響，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。7.1一般規(guī)定熱負荷計算地熱換熱器設計系統(tǒng)水力計算系統(tǒng)能效評估7.2系統(tǒng)設計計算01020304根據(jù)建筑物類型、使用功能、人員密度等因素，計算建筑物的熱負荷需求。根據(jù)地熱資源條件、熱負荷需求及經濟技術比較，確定地熱換熱器的類型、規(guī)格和數(shù)量。根據(jù)系統(tǒng)流量、管徑、流速等參數(shù)，進行系統(tǒng)水力計算，確定水泵揚程和流量?；谙到y(tǒng)設計方案，評估系統(tǒng)的能效水平，提出優(yōu)化建議。088能源樁結構設計計算

8.1一般規(guī)定能源樁結構設計應滿足安全性、適用性和耐久性要求。設計時應考慮樁身材料、尺寸、形狀、施工工藝等因素對結構性能的影響。能源樁的布置應結合地質條件、地下水位、凍土深度等因素進行綜合考慮。123能源樁在運行過程中會受到溫度變化的影響，從而產生溫度應力。設計時應考慮溫度應力對樁身結構的影響，并采取相應的措施進行加強或減弱。對于不同類型的能源樁，其溫度作用效應的計算方法可能有所不同，應根據(jù)具體情況進行選擇。8.2溫度作用效應對于不同類型的能源樁，其單樁豎向承載力的計算方法可能有所不同，應根據(jù)具體情況進行選擇。同時，還需要考慮樁身側摩阻力、端阻力等因素的影響。單樁豎向承載力是能源樁結構設計的重要指標之一。設計時應根據(jù)地質勘察報告、樁身材料、施工工藝等因素確定單樁豎向承載力的取值。8.3單樁豎向承載力099能源樁施工與檢測能源樁施工應符合國家現(xiàn)行有關標準、規(guī)范的規(guī)定，施工前應根據(jù)設計文件、地質資料等編制施工方案。施工現(xiàn)場應具備滿足施工要求的場地、道路、水電等條件，并應對周邊建（構）筑物及地下管線等采取保護措施。能源樁施工前應進行試樁，確定施工工藝參數(shù)和檢驗設備性能。9.1一般規(guī)定換熱管路應采用耐腐蝕、耐高溫、耐壓力性能良好的材料，并應符合設計要求。換熱管路與樁身鋼筋應有效隔離，避免發(fā)生電化學腐蝕。換熱管路的安裝應在樁身混凝土澆筑前進行，安裝過程中應避免損壞管路。換熱管路安裝完成后，應進行壓力測試，確保管路無滲漏現(xiàn)象。9.2換熱管路的安裝與保護0102049.3換熱管路的壓力測試及沖洗換熱管路壓力測試應在管路安裝完成后進行，測試壓力應符合設計要求。壓力測試過程中，應對管路進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)滲漏應及時處理。換熱管路沖洗應在壓力測試合格后進行，沖洗應干凈、徹底，不留死角。沖洗完成后，應對管路進行封閉保護，防止雜物進入。031010施工質量驗收施工單位應具備相應資質，并按照設計圖紙和施工規(guī)范進行施工。施工現(xiàn)場應設立質量管理體系，并配備專職質量檢查人員。施工過程中應做好施工記錄，并按照要求進行質量自檢和互檢。10.1一般規(guī)定對進場的材料和設備進行檢驗，確保其符合設計要求和國家標準。對施工現(xiàn)場進行勘察，了解地質條件、地下管線等情況，確保施工安全。對施工人員進行技術交底和安全教育，提高其施工技能和安全意識。10.2施工前檢驗10.3施工中檢驗對鉆孔、灌漿、鋼筋籠制作等關鍵工序進行檢驗，確保其符合設計要求。對施工現(xiàn)場進行巡視檢查，及時發(fā)現(xiàn)和處理施工質量問題。對已完成的樁基進行質量檢測，確保其承載力和穩(wěn)定性符合要求。01對已完成的樁基進行驗收前的全面檢查，確保其符合設計要求和國家標準。02對驗收過程中發(fā)現(xiàn)的問題進行整改，并進行復驗直至合格。03整理施工記錄和檢測報告，編制竣工資料并移交。10.4施工后檢驗由建設單位組織設計、施工、監(jiān)理等單位進行工程驗收。驗收內容包括：施工質量、檢測報告、竣工資料等。驗收合格后，辦理工程移交手續(xù)并投入使用。10.5工程驗收1111運行與維護運行管理人員應經過專業(yè)培訓，熟悉系統(tǒng)的操作流程和應急預案，能夠確保系統(tǒng)的安全、高效運行。運行管理人員要求運行記錄要求安全防護措施對系統(tǒng)的運行狀態(tài)、能耗、故障等信息進行詳細記錄，以便于后續(xù)的分析和優(yōu)化。系統(tǒng)應設置必要的安全防護措施，如防雷擊、防電擊、防火等，以確保運行安全。03020111.1一般規(guī)定03監(jiān)測數(shù)據(jù)分析對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行定期分析，評估系統(tǒng)的運行效果和能耗情況，提出優(yōu)化建議。01監(jiān)測項目應對系統(tǒng)的關鍵參數(shù)進行實時監(jiān)測，如進出水溫度、流量、壓力等，以及設備的運行狀態(tài)和能耗情況。02監(jiān)測方法采用自動化監(jiān)測設備和手動監(jiān)測相結合的方式，確保數(shù)據(jù)的準確性和及時性。11.2運行監(jiān)測維護周期維護內容維護記錄維護安全注意事項11.3系統(tǒng)維護根據(jù)系統(tǒng)的運行情況和維護需求，制定合理的維護周期，如日常維護、定期維護和年度維護等。對維護過程進行詳細記錄，包括維護時間、維護內容、維護人員等信息，以便于后續(xù)的管理和追溯。包括設備的檢查、清洗、緊固、潤滑等常規(guī)維護，以及設備的維修和更換等。在維護過程中應嚴格遵守安全操作規(guī)程，確保人員和設備的安全。12附錄A巖土體熱物性參數(shù)參考值定義01導熱系數(shù)是描述巖土體傳導熱量能力的物理量，表示單位溫度梯度下，單位時間內通過單位面積的熱流量。影響因素02巖土體的導熱系數(shù)受其成分、結構、密度、含水率等因素的影響。參考值范圍03不同類型的巖土體導熱系數(shù)差異較大，一般粘土的導熱系數(shù)在0.5-2.5W/(m·K)之間，砂巖的導熱系數(shù)在2.0-4.5W/(m·K)之間，具體數(shù)值需根據(jù)實地測試和實驗室測定確定。巖土體導熱系數(shù)比熱容是描述巖土體吸收或放出熱量能力的物理量，表示單位質量的巖土體溫度每升高或降低1℃所吸收或放出的熱量。定義巖土體的比熱容受其成分、結構、密度等因素的影響。影響因素一般粘土的比熱容在0.8-1.2kJ/(kg·℃)之間，砂巖的比熱容在0.7-1.0kJ/(kg·℃)之間，具體數(shù)值需根據(jù)實地測試和實驗室測定確定。參考值范圍巖土體比熱容定義熱擴散率是描述巖土體內部溫度傳遞速度快慢的物理量，表示單位時間內，溫度變化傳播的距離。影響因素巖土體的熱擴散率受其導熱系數(shù)、比熱容和密度等因素的影響。參考值范圍熱擴散率一般通過導熱系數(shù)、比熱容和密度計算得出，具體數(shù)值因巖土體類型不同而異。巖土體熱擴散率13附錄B能源樁熱響應測試要求確定土壤熱物性參數(shù)通過熱響應測試，獲取土壤導熱系數(shù)、熱容等關鍵熱物性參數(shù)。評估能源樁性能基于測試結果，評估能源樁的換熱效率及長期運行性能。測試目的根據(jù)工程實際情況，選擇具有代表性的測試樁位。選擇測試樁位在測試樁位安裝熱響應測試設備，包括加熱器、溫度傳感器等。安裝測試設備按照設定的加熱功率和時間，對測試樁進行加熱，并實時監(jiān)測土壤溫度變化。進行熱響應測試對測試數(shù)據(jù)進行處理，計算土壤熱物性參數(shù)，并評估能源樁性能。數(shù)據(jù)處理與分析測試方法與步驟確保測試設備準確性在進行熱響應測試前，應對測試設備進行校準，確保數(shù)據(jù)準確性?？紤]環(huán)境因素影響在測試過程中，應充分考慮環(huán)境溫度、濕度等因素對測試結果的影響。遵循安全操作規(guī)程在測試過程中，應嚴格遵守安全操作規(guī)程，確保人員和設備安全。測試注意事項測試報告內容測試樁位信息包括測試樁位的位置、地質條件等。測試設備與儀器列出所使用的測試設備和儀器的型號、規(guī)格等。測試方法與步驟詳細描述熱響應測試的方法和步驟。測試結果與數(shù)據(jù)分析展示測試數(shù)據(jù)，并對其進行詳細的分析和解讀，包括土壤熱物性參數(shù)的計算結果、能源樁性能評估等。結論與建議基于測試結果和分析，得出相應的結論，并提出針對性的建議。14附錄C能源樁熱負荷-結構荷載耦合試驗要求驗證能源樁在熱負荷和結構荷載共同作用下的性能表現(xiàn)。評估能源樁的熱力響應和承載能力。為能源樁的設計和施工提供試驗依據(jù)。試驗目的用于模擬結構荷載，如靜力或動力加載系統(tǒng)。加載設備用于模擬熱負荷，如電加熱器或循環(huán)水加熱系統(tǒng)。溫控設備用于監(jiān)測樁身變形、溫度、應力等參數(shù)的傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。測量設備試驗設備選擇符合設計要求的能源樁試件，并進行必要的預處理。準備試件將加載設備、溫控設備和測量設備安裝到試件上。安裝設備按照試驗方案進行結構荷載和熱負荷的加載與控制。加載與溫控實時采集試驗數(shù)據(jù)，并進行必要的處理和分析。數(shù)據(jù)采集與處理試驗步驟結果分析根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，分析能源樁在熱負荷和結構荷載共同作用下的性能表現(xiàn)。熱力響應評估評估能源樁的熱力響應是否滿足使用要求。承載能力評估評估能源樁的承載能力是否滿足設計要求。綜合評價對能源樁的性能進行綜合評價，提出改進建議和優(yōu)化措施。試驗結果與評價15本標準用詞說明123指利用樁基作為地熱換熱器，通過循環(huán)介質在樁基內與周圍巖土體進行熱交換，從而提取或釋放地熱能的技術。樁基地熱能一種埋設于地下的熱交換設備，通過循環(huán)介質在設備內與周圍巖土體進行熱交換，實現(xiàn)地熱能的提取或釋放。地熱換熱器在樁基地熱能系統(tǒng)中，用于在地熱換熱器和熱泵等設備之間傳遞熱量的流體，如水、防凍液等。循環(huán)介質術語和定義用詞規(guī)范01本標準采用的術語和定義應與現(xiàn)行國家標準、行業(yè)標準保持一致。02對于專業(yè)術語，應給出準確的定義或解釋，避免產生歧義。在描述樁基地熱能利用技術時，應使用科學、規(guī)范、準確的用詞，避免使用模糊、籠統(tǒng)的描述。03本標準中使用的符號和單位應符合國家現(xiàn)行標準和規(guī)范的要求。在圖表、公式等中使用的符號和單位，應與正文中的描述保持一致。對于專業(yè)符號和單位，應給出明確的解釋和說明，以便于讀者理解和使用。符