地埋管换热系统技术规范
1 工程勘察
1.1 一般规定
1.1.1 地源热泵系统方案设计前。应进行工程场地状况调查，并应对浅层地热能资源进行勘察。
1.1.2 对已具备水文地质资料或附近有水井的地区，应通过调查获取水文地质资料
1.1.3 工程勘察应由具有勘察资质的专业队伍承担。工程勘察完成后，应编写工程勘察报告，并对资源可利用情况提出建议。
1.1.4 工程场地状况调查应包括下列内容:
1） 场地规划面积、形状及坡度;
2） 场地内已有建筑物和规划建筑物的占地面积及其分布;
3） 场地内树木植被、池塘、排水沟及架空输电线、电信电缆的分布;
4） 场地内已有的、计划修建的地下管线和地下构筑物的分布及其埋深;
5） 场地内已有的水井的位置。
1.2 地埋管换热系统勘察
1.2.1 地埋管地源热泵系统方案设计前，应对工程场区内岩土体地质条件进行勘察。
1.2.2 地埋管换热系统勘察应包括下列内容:
1） 岩土层的结构;
2） 岩土体热物性;
3） 岩土体温度;
4） 地下水静水位、水温、水质及分布;
5） 地下水径流方向、速度;
6） 冻土层厚度。
2 地埋管换热系统
2.1 一般规定
2.1.1 地埋管换热系统设计前，应根据工程勘察结果评估地埋管换热系统实施的可行性及经济性。
2.1.2 地埋管换热系统施工时，严禁损坏既有地下管线及构筑物
2.1.3 地埋管换热器安装完成后，应在埋管区域做出标志或标明管线的定位带，并应采用2个现场的永久目标进行定位。
2.2 地埋管管材与传热介质
2.2.1 地埋管及管件应符合设计要求，且应具有质量检验报告和生产厂的合格证。
2.2.2 地埋管管材及管件应符合下列规定:
1） 地埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小的塑料管材及管件，宜采用聚乙烯管(PE80或PE100)或聚丁烯管(PB)，不宜采用聚氯乙烯(PVC)管。管件与管材应为相同材料
2） 地埋管质量应符合国家现行标准中的各项规定。管材的公称压力及使用温度应满足设计要求，且管材的公称压力不应小于1.O MPa。地埋管外径及壁厚可按本规范附录A的规定选用
2.2.3 传热介质应以水为首选，也可选用符合下列要求的其他介质:
1） 安全，腐蚀性弱，与地埋管管材无化学反应;
2） 较低的冰点;
3） 良好的传热特性，较低的摩擦阻力;
4） 易于购买、运输和储藏。
2.2.4 在有可能冻结的地区，传热介质应添加防冻剂。防冻剂的类型、浓度及有效期应在充注阀处注明。
2.2.5 添加防冻剂后的传热介质的冰点宜比设计最低运行水温低3-5\"C。选择防冻剂时，应同时考虑防冻剂对管道与管件的腐蚀性，防冻剂的安全性、经济性及其对换热的影响。
2.3 地埋管换热系统设计
2.3.1 地埋管换热系统设计前应明确待埋管区域内各种地下管线的种类、位置及深度，预留未来地下管线所需的埋管空间及埋管区域进出重型设备的车道位置。
2.3.2 地埋管换热系统设计应进行全年动态负荷计算，最小计算周期宜为1年。计算周期内，地源热泵系统总释热量宜与其总吸热量相平衡。
2.3.3 地埋管换热器换热量应满足地源热泵系统最大吸热量或释热量的要求。在技术经济合理时，可采用辅助热源或冷却源与地埋管换热器并用的调峰形式。
2.3.4 地埋管换热器应根据可使用地面面积、工程勘察结果及挖掘成本等因素确定埋管方式。
2.3.5 地埋管换热器设计计算宜根据现场实测岩土体及回填料热物性参数，采用专用软件进行。竖直地埋管换热器的设计也可按本规范附录B的方法进行计算。
2.3.6 地埋管换热器设计计算时，环路集管不应包括在地埋管换热器长度内。
2.3.7 水平地埋管换热器可不设坡度。最上层埋管顶部应在冻土层以下0. 4m，且距地面不宜小于0. 8m,
2.3.8 竖直地埋管换热器埋管深度宜大于20m，钻孔孔径不宜小于0.llm，钻孔间距应满足换热需要，间距宜为3~6m。水平连接管的深度应在冻土层以下0.6m，且距地面不宜小于1.5m。
2.3.9 地埋管换热器管内流体应保持紊流流态，水平环路集管坡度宜为0.002。
2.3.10 地埋管环路两端应分别与供、回水环路集管相连接，且宜同程布置。每对供、回水环路集管连接的地埋管环路数宜相等。供、回水环路集管的间距不应小于0.6m。
2.3.11 地埋管换热器安装位置应远离水井及室外排水设施，并宜靠近机房或以机房为中心设置。
2.3.12 地埋管换热系统应设白动充液及泄漏报警系统。需要防冻的地区，应设防冻保护装置。
2.3.13 地埋管换热系统应根据地质特征确定回填料配方，回填料的导热系数不应低于钻孔外或沟槽外岩土体的导热系数。
2.3.14 地埋管换热系统设计时应根据实际选用的传热介质的水力特性进行水力计算。
2.3.15 地埋管换热系统宜采用变流量设计
2.3.16 地埋管换热系统设计时应考虑地埋管换热器的承压能力，若建筑物内系统压力
超过地埋管换热器的承压能力时，应设中间换热器将地埋管换热器与建筑物内系统分开。
2.3.17 地埋管换热系统宜设置反冲洗系统，冲洗流量宜为工作流量的2倍。
2.4 地埋管换热系统施工
2.4.1 地埋管换热系统施工前应具备埋管区域的工程勘察资料、设计文件和施工图纸，并完成施工组织设计。
2.4.2 地埋管换热系统施工前应了解埋管场地内已有地下管线、其他地下构筑物的功能及其准确位置，并应进行地面清理，铲除地面杂草、杂物，平整地面。
2.4.3 地埋管换热系统施工过程中，应严格检查并做好管材保护工作。
2.4.4 管道连接应符合下列规定:
1） 埋地管道应采用热熔或电熔连接。聚乙烯管道连接应符合国家现行标准《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》CIJ101的有关规定;
2） 竖直地埋管换热器的U形弯管接头，宜选用定型的U形弯头成品件，不宜采用直管道偎制弯头;
3） 竖直地埋管换热器U形管的组对长度应能满足插人钻孔后与环路集管连接的要求，组对好的U形管的两开口端部，应及时密封。
2.4.5 水平地埋管换热器铺设前，沟槽底部应先铺设相当于管径厚度的细砂。水平地
埋管换热器安装时，应防止石块等重物撞击管身。管道不应有折断、扭结等问题，转弯处应光滑，且应采取固定措施。
2.4.6 水平地埋管换热器回填料应细小、松散、均匀，且不应含石块及土块。回填压实过程应均匀，回填料应与管道接触紧密，且不得损伤管道。
2.4.7 竖直地埋管换热器U形管安装应在钻孔钻好且孔壁固化后立即进行。当钻孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等导致成孔困难时，应设护壁套管。下管过程中，U形管内宜充满水，并宜采取措施使U形管两支管处于分开状态。
2.4.8 竖直地埋管换热器U形管安装完毕后，应立即灌浆回填封孔。当埋管深度超过40M时，灌浆回填应在周围临近钻孔均钻凿完毕后进行。
2.4.9 竖直地埋管换热器灌浆回填料宜采用膨润土和细砂(或水泥)的混合浆或专用灌浆材料。当地埋管换热器设在密实或坚硬的岩土体中时，宜采用水泥基料灌浆回填。
2.4.10 地埋管换热器安装前后均应对管道进行冲洗。
2.4.11 当室外环境温度低于。℃时，不宜进行地埋管换热器的施工。
2.5 地埋管换热系统的检验与验收
2.5.1 地埋管换热系统安装过程中，应进行现场检验，并应提供检验报告。检验内容应符合下列规定:
1） 管材、管件等材料应符合国家现行标准的规定;
2） 钻孔、水平埋管的位置和深度、地埋管的直径、壁厚及长度均应符合设计要求;
3） 回填料及其配比应符合设计要求;
4） 水压试验应合格;
5） 各环路流量应平衡，且应满足设计要求;
6） 防冻剂和防腐剂的特性及浓度应符合设计要求;
7） 循环水流量及进出水温差均应符合设计要求。
2.5.2 水压试验应符合下列规定:
1 试验压力:当工作压力小于等于1.O MPa时，应为工作压力的1.5倍，且不应小于0.6MPa;当工作压力大于1.OMPa时，应为工作压力加0.5MPao
2 水压试验步骤:
1) 竖直地埋管换热器插人钻孔前，应做第一次水压试验。在试验压力下，稳压至少15min,稳压后压力降不应大于3 %，且无泄 漏现象;将其密封后，在有压状态下插人钻孔，完成灌浆之后保压lh。水平地埋管换热器放人沟槽前，应做第一次水压试验。在试验压力下，稳压至少15min,稳压后压力降不应大于3%，且无泄漏现象。
2) 竖直或水平地埋管换热器与环路集管装配完成后，回填前应进行第二次水压试验。在试验压力下，稳压至少3 0min,稳压后压力降不应大于3%，且无泄漏现象。
3) 环路集管与机房分集水器连接完成后，回填前应进行第三次水压试验。在试验压力下，稳压至少2h,且无泄漏现象。
4) 地埋管换热系统全部安装完毕，且冲洗、排气及回填完成后，应进行第四次水压试验。在试验压力下，稳压至少12h,稳压后压力降不应大于3%}
3 水压试验宜采用手动泵缓慢升压，升压过程中应随时观察与检查，不得有渗漏;不得以气压试验代替水压试验
2.5.3 回填过程的检验应与安装地埋管换热器同步进行。
条文说明
1 工程勘察
1.1 一般规定
1.1.1 工程场地状况及浅层地热能资源条件是能否应用地源热泵系统的基础。地源热泵系统方案设计前，应根据调查及勘察情况，选择采用地埋管、地下水或地表水地源热泵系统。浅层地热能资源勘察包括地埋管换热系统勘察、地下水换热系统勘察及地表水换热系统勘察。
1.1.2 在工程场区内或附近有水井的地区，可调查收集已有工程勘察及水井资料。调查区域半径宜大于拟定换热区100一200m。调查以收集资料为主，除观察地形地貌外，应调查已有水井的位置、类型、结构、深度、地层剖面、出水量、水位、水温及水质情况，还应了解水井的用途，开采方式、年用水量及水位变化情况等。
1.1.4 工程场地可利用面积应满足修建地表水抽水构筑物(地表水换热系统)或修建地下水抽水井和回灌井(地下水换热系统)或埋设水平或竖直地埋管换热器(地埋管换热系统)的需要。同时应满足置放和操作施工机具及埋设室外管网的需要。
1. 2 地 埋 管 换热 系 统 勘 察
1.2.1 岩土体地质条件勘察可参照《岩土工程勘察规范》GB50021及《供水水文地质勘察规范》GB 50027进行。
3.2.2 采用水平地埋管换热器时，地埋管换热系统勘察采用槽
探、坑探或研探进行。槽探是为了了解构造线和破碎带宽度、
地层和岩性界限及其延伸方向等在地表挖掘探槽的工程勘察技
术。探槽应根据场地形状确定，探槽的深度一般超过埋管深度
lm。采用竖直地埋管换热器时，地埋管换热系统勘察采用钻探
进行。钻探方案应根据场地大小确定，勘探孔深度应比钻孔至
少深5m.
岩 土 体 热物性指岩土体的热物性参数，包括岩土体导热系
数、密度及比热等。若埋管区域已具有权威部门认可的热物性参
数，可直接采用已有数据，否则应进行岩土体导热系数、密度及
比热等热物性测定。测定方法可采用实验室法或现场测定法。
1 实 验 室法:对勘探孔不同深度的岩土体样品进行测定，
并以其深度加权平均，计算该勘探孔的岩土体热物性参数;对探
槽不同水平长度的岩土体样品进行测定，并以其长度加权平均，
计算该探槽的岩土体热物性参数。
2 现 场 测试法:现场测试岩土体应在测试埋管状况稳定后
进行。根据埋管深度或长度，测试一般应在测试埋管安装完毕
72h后进行。对两个勘探孔(槽)及两个以上勘探孔(槽)的测
试，其测试结果取算术平均值。
2.4 地埋管换热系统施工
2.4.3 地埋管的质量对地埋管换热系统至关重要。进人现场的地埋管及管件应逐件进行外观检查，破损和不合格产品严禁使用。不得采用出厂已久的管材，宜采用刚制造出的管材。聚乙烯管应符合《给水用聚乙烯(PE)管材》GB/T 13663的要求;聚丁烯管应符合《冷热水用聚丁烯(PB)管道系统》GB/T19473. 2的要求。
地 埋 管运 抵工地后，应用空气试压进行检漏试验。地埋管及管
件存放时，不得在阳光「曝晒。搬运和运输时，应小L轻放，采用
柔韧性好的皮带、吊带或吊绳进行装卸，不应抛摔和沿地拖曳。
4.4.6 回填料应采用网孔不大于15mm X 15mm的筛进行过筛，
保证回填料不含有尖利的岩石块和其他碎石。为保证回填均匀且
回填料与管道紧密接触，回填应在管道两侧同步进行，同一沟槽
中有双排或多排管道时，管道之间的回填压实应与管道和槽壁之
间的回填压实对称进行。各压实面的高差不宜超过30cm。管腋
部采用人工回填，确保塞严、捣实。分层管道回填时，应重点做
好每一管道层上方15cm范围内的回填。管道两侧和管顶以上
50cm范围内，应采用轻夯实，严禁压实机具直接作用在管道上，
使管道受损。
4.4.7 护壁套管为下人钻孔中用以保护钻孔孔壁的套管。钻孔
前，护壁套管应预先组装好，施钻完毕应尽快将套管放人钻孔
中，并立即将水充满套管，以防孔内积水使套管脱离孔底上浮，
达不到预定埋设深度。
下管 时 ， 可采用每隔2-4m设一弹簧卡(或固定支卡)的
方式将U形管两支管分开，以提高换热效果。
4.4.8 U形管安装完毕后，应立即灌浆回填封孔，隔离含水
层。灌浆即使用泥浆泵通过灌浆管将混合浆灌人钻孔中的过程。
泥浆泵的泵压足以使孔底的泥浆上返至地表，当上返泥浆密度与
灌注材料的密度相等时，认为灌浆过程结束。灌浆时，应保证灌
浆的连续性，应根据机械灌浆的速度将灌浆管逐渐抽出，使灌浆
液自下而上灌注封孔，确保钻孔灌浆密实，无空腔，否则会降低
传热效果，影响工程质量。
当 埋 管 深度超过40m时，灌浆回填宜在周围邻近钻孔均钻
凿完毕后进行，目的在于一旦孔斜将相邻的U形管钻伤，便于
更换。
4.4.， 灌浆回填料一般为膨润土和细砂(或水泥)的混合浆或
其他专用灌浆材料。膨润土的比例宜占4写-6%。钻孔时取出
的泥砂浆凝固后如收缩很小时，也可用作灌浆材料。如果地埋管
换热器设在非常密实或坚硬的岩土体或岩石情况下，宜采用水泥
基料灌浆，以防止孔隙水因冻结膨胀损坏膨润土灌浆材料而导致
管道被挤压节流。
4.4.10 系统冲洗是保证地埋管换热系统可靠运行的必须步骤，
在地埋管换热器安装前、地埋管换热器与环路集管装配完成后及
地埋管换热系统全部安装完成后均应对管道系统进行冲洗。
4.4.11 室外环境温度低于。℃时，塑料地埋管物理力学性能将
有所降低，容易造成地埋管的损害，故当室外环境温度低于。℃
时，尽量避免地埋管换热器的施工。
4. 5 地 埋 管 换热 系 统 的 检 验 与验收
4.5.2 地埋管换热系统多采用聚乙烯(PE)管。聚乙烯(PE)
管是一种热塑性材料，管材本身具有受压发生蠕变和应力松弛的
特性，与钢管不同。因此，对聚乙烯(PE)管水压试验期间压
力降值的理解应更全面些，充分考虑到压力下降并不一定意味着
管道有泄漏。
1 国 内 现有规范对水压试验的规定:
《通 风 与 空调工程施工质量验收规范》GB5 0243中规定:
1) 冷 热 水 、冷 却水系统的试验压力，当工作压力小于
等 于 l. OM Pa 时 ， 为 1. 5倍工作压力，但最低不小
于 。. 6M Pa ; 当 工作 压 力 大于1.O MPa时，为工作压
力加 0.5 M Pa ,
2) 系 统 试压 : 在各分区管道与系统主、干管全部连通
后 ，对 整 个 系 统 的 管 道进 行系统的试压。试验压力以
最低 点 的 压 力 为 准 ， 但最 低点的压力不得超过管道与
组成 件 的 承 受 压 力 。 压力 试验升至试验压力后，稳压
lOm in ， 压 力 下降 不 得 大 于。.02 MPa，再将系统压力
降至 工 作 压 力 ， 外 观 检查 无渗漏为合格。
3) 各 类 耐 压 塑 料 管的强度试验压力为1.5倍工作压力，
严密 性 工 作 压 力 为 1. 15 倍的设计工作压力。
《建 筑 给 水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB5 0242中
规定:
低 温 热 水地板辐射采暖系统:
1) 试 验 压力 为 工 作 压力的1.5倍，但不小于。.6 M Pa.
2) 检 验 方 法 : 在试验压力下稳压1h，压力降不大于
0.0 5 M P a 且不 渗 不 漏 。
采 暖 系 统:
1) 使 用 塑 料管 及 复 合管的热水采暖系统，应以系统顶
点 工 作 压 力 加 。 .2 M Pa做水压试验，同时在系统顶
点 的试 验 压 力 不 小 于 。. 4M Pa,
2) 检 验 方 法 :使用塑料管的采暖系统应在试验压力下
1h 内压 力 降 不 大 于 。 .05 MPa，然后降压至工作压力
的 1. 15 倍 ， 稳 压 3h ，压力降不大于0.0 3MPa，同
时 各 连 接 处 不 渗 、 不 漏。
《建 筑 给 水聚乙烯类管道工程技术规程》CJJ/T 98中规定:
1) 试 验 压 力 应 为 管道系统设计工作压力的1.5倍，但
不 得 小 于 0. 6 M Pa o
2) 水压试验应按下列步骤进行:
将 试 压 管 段 各配水点封堵，缓慢注水，同时将管内
空 气排 出 ;
管道 充 满 水 后 ，进行水密封性检查;
对 系 统 加 压 ，应缓慢升压，升压时间不应小于
10 m in ;
升压 至 规 定 的 试验压力后，停止加压，稳压1h，压
力降 不 得 超 过 。.05M Pa;
在 工作 压 力 的1.1 5倍状态下稳压2h，压力降不得超
过 0.0 3 M P a ，同时检查各连接处，不得渗漏。
《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》CJJ 101中规定:
1) 试 验 压力:水压试验静水压力不应小于管道工作压
力 的 1. 5 倍 ，且试验压力不应低于0.8 M Pa，不得
以 气 压 试 验 代替水压试验。
2) 管 道 水压试验应分预试验阶段与主试验阶段两个阶
段 进 行 。
3) 预 试 验阶段，应按如下步骤，并符合下列规定:
步骤 1: 将 试 压管道内的水压降至大气压，并持续
60m in 。 期 间应 确保空气不进人管道。
步骤 2: 缓 慢 将管道内水压升至试验压力并稳压
30m in ， 期 间如 有压力下降可注水补压，但不得高于
试验 压 力 。 检 查管道接口、配件等处有无渗漏现象。
当有 渗 漏 现 象 时应中止试压，并查明原因采取相应
措 施 后 重 新 组织试压。
步骤 3: 停 止 注水补压并稳定60min。当60min后压
力下 降 不 超 过 试验压力的70%时，则预试验阶段的
工作 结 束 。 当 60min后压力下降到低于试验压力的
70 %时 ， 应 停 止试压，并应查明原因采取相应措施
后 再 组 织 试 压。
4) 主 试 验阶段，应按如下步骤，并符合下列规定:
步骤 1: 在 预 试 验 阶 段 结束后，迅速将管道泄水降
压 ，降 压 量 为 试 验 压力 的 100-15%,
期间 应 准 确 计 量 降 压 所 泄出的水量，设为△V (L)o
按照 下 式 计 算 允 许 泄 出的 最大水量AV_ (1_);
V- = 1. 2 V A P {1 / E W 十 d,/(e.E,)} (8 )
式中V 一试压管段总容积(L);
pP— 降压量(MPa) ;
EW— 水的体积模量，不同水温时EW.值可按表2采用;
肠— 管材弹性模量(MPa)，与水温及试压时间有关;
d;- 一 管 材 内 径(m);
e_— 管 材 公 称壁厚(m)
当 △V 大 于AV- ，应停止试压。泄压后应排除管内过量空
气，再从预试验阶段的“步骤2”开始重新试验。
表 2 温 度 与 体 积 模 . 关 系
温度(0c> 体积模量(M】a) 温度(℃) 体积模量(W O
匕一2080 一2170
10 2110 }{ 25 }
15 2140 } 2230
步 骤 2: 每 隔 3m in 记 录一次管道剩余压力，应记录
30m in 。 当 30 mi n内 管 道 剩余压力有上升趋势时，则
水 压 试 验 结 果 合 格 。
步骤 3 ; 3 0 mi n内 管 道 剩 余压力无上升趋势时，则应
再 持续 观 察 6 0m in 。当 整 个90min内压力下降不超过
。.0 2M P a， 则 水 压 试验 结 果合格。
步 骤 4: 当 主 试 验 阶 段 上述两条均不能满足时，则水
压 试验 结 果 不 合 格 。 应 查明原因并采取相应措施后
再 组 织 试 压 。
2 国 外 地埋管换热系统水压试验标准及方法
加拿 大 地 源热泵系统设计安装标准((Designa ndi nstallation
of earth energy systems for commercial and institutional buildings))
CAN/CSA-C448. 1(简称加拿大标准)中水压试验方法如
下:
试 压 分 四个阶段:
(1) 竖 直 地埋管换热器插人钻孔前，应充水进行水压试验后
再封堵。试验压力大于等于690kPa,稳压15min,没有明显压
力降低或泄漏。该压力应保持到回填后lh
(2) 竖 直 或水平地埋管换热器与环路集管装配完成后，回填
前应进行水压试验。
(3) 各 环 路集管与机房分集水器连接完成后，回填前应充
水进行水压试验。试验压力应大于等于690kPa，且系统最低
点压力应小于管材破裂压力。试压持续至少21,，期间应无泄
漏现象。
(4) 地 埋 管换热系统全部安装完毕，且冲洗、排气完成并回
填后应充水进行水压试验。试验压力应大于等于690kPa，且系
统最低点压力应小于管材破裂压力。试压持续至少12h，期间
压力降没有明显变化(应不大于3%)0
分别 进 行 (3),( 4)两阶段水压试验的目的是为了保证水压
试验结果的正确性。因为系统进行第(3)阶段试压时，地埋管
环路可能会发生膨胀现象，一段时间后将导致压力有所下降，容
易造成系统有泄漏的假象，故需要进行第(4)阶段水压试验。
美国 地 埋 管地源热泵系统设计与安装标准《Closed一工oop/
Geothermal Heat Pump Systems -Design and Installation
Standards) 1997(简称美国标准)中水压试验方法如下:
(1) 所 有 地埋管安装前均应做压力试验，地埋管换热器所有
部件回填前均应做压力试验。
(2) 压 力 试验应为水压试验，试验压力至少为管材设计压力
的1.5倍或系统运行压力的3倍。
(3 ) 试 验时间30min，期间应无泄漏现象。
3 国 内 地埋管换热系统应用时间不长，在水压试验方法上
缺乏试验与实践数据。《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》
cii 101适用于埋地聚乙烯给水管道工程，但其水压试验方法与
地埋管换热系统工程应用实践有较大差距，也不宜直接采用。加
拿大标准与美国标准相比，前者步骤清晰与目前地埋管换热系统
工程应用实践相一致，故本规范水压试验方法是建立在加拿大标
准基础上，在试验压力上考虑了与国内相关标准的一致性。
4.5.3 回填过程的检验内容包括回填料配比、混合程序、灌浆
及封孔的检验。__
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