《桩基地热能利用技术标准+JGJT+438-2018》详细解读

《桩基地热能利用技术标准JGJ/T438-2018》详细解读目录1总则2术语和符号3基本规定4专项勘察5能源桩传热性能测试6能源桩构造和材料目录7桩基地热能利用系统设计计算8能源桩结构设计计算9能源桩施工与检测10施工质量验收11运行与维护附录A岩土体热物性参数参考值附录B能源桩热响应测试要求目录附录C能源桩热负荷-结构荷载耦合试验要求本标准用词说明引用标准名录编制说明011总则123为确保桩基地热能利用工程在设计、施工、验收等各个环节的技术要求统一，提高工程质量。统一桩基地热能利用技术标准通过制定技术标准，推动桩基地热能利用技术的研发、创新和应用，提高能源利用效率。促进桩基地热能利用技术发展明确桩基地热能利用工程的安全要求，确保工程在实施过程中不会对人员、设备、环境等造成危害。保障工程安全1.1编制目的本标准适用于采用桩基地热能利用技术的建筑工程，包括住宅、公共建筑、工业建筑等。适用对象本标准适用于桩基地热能利用工程的设计、施工、验收等各个阶段。适用阶段本标准适用于全国范围内的桩基地热能利用工程。地域范围1.2适用范围03国内外先进经验和技术成果借鉴国内外在桩基地热能利用技术方面的先进经验和技术成果，提高标准的科学性和先进性。01国家相关政策法规包括《中华人民共和国节约能源法》、《中华人民共和国可再生能源法》等。02相关技术标准规范包括《地热能利用技术标准》、《建筑工程施工质量验收规范》等。1.3编制依据指利用桩基作为地热能交换器，通过桩基与周围土壤的热交换作用，实现建筑物的供暖和制冷。桩基地热能由桩基、地热能交换器、水泵、管路、控制系统等组成的用于建筑物供暖和制冷的系统。桩基地热能利用系统在桩基地热能利用系统设计前，通过模拟实际运行工况进行的热交换性能测试，以确定系统的热交换效率和设计参数。热响应测试1.4术语和定义022术语和符号指利用桩基作为地热换热器，通过循环介质在桩基与地层之间进行热交换，从而提取或释放地层中的热能。桩基地热能一种用于在地层与循环介质之间进行热交换的设备，通常由管道、泵和控制系统等组成。地热换热器在地热换热器中循环流动的工质，用于传递热量，常用的有水、防冻液等。循环介质一种利用少量高品位能源（如电能）将低温热源中的热能转移到高温热源的节能装置。热泵2.1术语Q表示热流量，单位为W或kW。K表示地层导热系数，单位为W/(m·K)。t表示时间，单位为s、min或h。2.2符号L表示桩基长度或地热换热器深度，单位为m。D表示桩基直径或地热换热器管道外径，单位为m。U表示地热换热器的总体传热系数，单位为W/(m²·K)。2.2符号表示循环介质进出口温差，单位为℃。表示热泵的制热系数或制冷系数。ΔTη2.2符号033基本规定03桩基地热能利用应充分考虑地质条件、气候条件、水资源状况等因素，因地制宜地选择合理的利用方式。01本标准适用于桩基地热能利用工程的设计、施工、验收及运行维护。02桩基地热能利用应遵循安全、节能、环保的原则，确保工程的可持续性。3.1一般规定桩基地热能利用工程应进行详细的地质勘察，了解地层结构、岩土性质、地下水状况等。地质勘察应评估地热资源的可利用性和开发潜力，为工程设计提供可靠依据。对于特殊地质条件，如断层、破碎带等，应采取相应的工程措施确保施工安全和地热资源的有效利用。3.2地质条件与勘察要求桩基地热能利用工程的设计应遵循国家相关标准和规范，确保工程的安全性和可靠性。施工过程中应严格控制施工质量，确保各项施工指标符合设计要求。对于隐蔽工程，应进行严格的验收和质量评估，确保工程质量符合要求。3.3工程设计与施工要求定期对工程进行巡视检查，及时发现并处理潜在的安全隐患。建立地热资源动态监测系统，实时监测地热资源的变化情况，为工程的优化运行提供依据。桩基地热能利用工程应建立完善的运行维护制度，确保工程的长期稳定运行。3.4运行维护与监测要求044专项勘察明确勘察目的和任务根据工程需求，确定勘察目的和任务，包括查明地质条件、热储特征、地热资源量等。遵循相关规范和标准勘察过程中应遵循国家及地方相关规范和标准，确保勘察质量和安全。合理布置勘察工作量根据工程规模、地质条件复杂程度等因素，合理布置勘察工作量，确保勘察结果的准确性和可靠性。4.1一般规定对采集的土样进行热物性测试，包括导热系数、比热容、热扩散系数等，为地热利用提供基础数据。土样热物性测试对采集的岩石样品进行热物性测试，分析岩石的导热性能、热稳定性等，为地热资源评价提供依据。岩石热物性测试对地热水进行水质全分析，包括常规离子、微量元素、放射性元素等，评估地热水的利用价值和潜在风险。水质全分析4.2专项室内试验明确原位热响应测试的目的和方法，包括测试原理、测试设备、测试步骤等。测试目的和方法数据采集与处理结果分析与评价对测试过程中采集的数据进行实时记录和处理，分析地层的热响应特征和地热资源潜力。根据测试结果，分析地层的热传导性能、热储特征等，评价地热资源的可利用性和经济性。0302014.3原位热响应测试055能源桩传热性能测试测试目的明确能源桩传热性能测试的基本要求，确保测试结果的准确性和可靠性。测试对象适用于不同类型、规格和材料的能源桩，包括混凝土桩、钢桩等。测试环境规定测试环境的温度、湿度、风速等条件，以模拟实际使用环境。5.1一般规定采用热响应测试方法，通过加热或冷却能源桩，测量其温度响应和传热速率。测试方法使用专业的热响应测试设备，包括温度传感器、加热/冷却装置和数据采集系统。测试设备详细规定测试前的准备工作、测试过程中的操作要点和测试后的数据处理方法。测试步骤5.2单桩热响应测试确定能源桩在实际使用中的换热功率，以评估其性能。测试目的规定测试时的土壤温度、湿度、热导率等参数，以及能源桩的工作状态。测试条件通过测量能源桩在加热或冷却过程中的温度变化和传热速率，计算其换热功率。测试方法5.3单桩换热功率测试研究能源桩在同时承受热负荷和结构荷载作用下的性能表现。试验目的采用专业的耦合试验设备，能够模拟实际使用中的热负荷和结构荷载。试验设备制定详细的试验方案，包括加载方式、测量内容和数据分析方法等。通过试验数据，评估能源桩在耦合作用下的稳定性、安全性和耐久性。试验步骤5.4热负荷-结构荷载耦合试验066能源桩构造和材料能源桩的设计和施工应符合国家现行相关标准的规定，同时还应满足地热能利用的特殊要求。能源桩的构造和材料选择应根据工程地质条件、水文地质条件、地热能资源状况、建筑物类型和规模等因素综合考虑。能源桩的耐久性和可靠性应满足设计要求，其使用年限应与建筑物主体结构相协调。6.1一般规定能源桩换热器应采用高效、耐用的材料制造，其结构形式应根据地热能利用方式和工程实际情况进行选择。换热器的布置应充分考虑地热能的均匀利用和避免热短路等问题，同时还应方便施工和维护。换热器的连接方式应符合相关规范的要求，确保连接可靠、无渗漏。6.2能源桩换热器构造循环工质应选择环保、无毒、不易燃易爆的液体或气体，如水、乙二醇溶液等。同时，循环工质还应具有良好的流动性和传热性能。管材与循环工质的选用应相互匹配，确保能源桩系统的安全、高效运行。此外，在施工过程中，还应注意管材的保护和循环工质的加注等问题。能源桩管材应选择具有良好导热性能、耐腐蚀性能和机械强度的材料，如高密度聚乙烯管（HDPE）、聚丁烯管（PB）等。6.3能源桩管材与循环工质077桩基地热能利用系统设计计算010203设计应基于充分的地质勘探和热能资源评估，确保系统的可行性和经济性。应遵循国家及地方相关标准、规范，确保设计的安全性和合规性。设计应考虑桩基施工、地热换热器安装及系统运行的相互影响，确保系统的稳定性和可靠性。7.1一般规定热负荷计算地热换热器设计系统水力计算系统能效评估7.2系统设计计算01020304根据建筑物类型、使用功能、人员密度等因素，计算建筑物的热负荷需求。根据地热资源条件、热负荷需求及经济技术比较，确定地热换热器的类型、规格和数量。根据系统流量、管径、流速等参数，进行系统水力计算，确定水泵扬程和流量。基于系统设计方案，评估系统的能效水平，提出优化建议。088能源桩结构设计计算

8.1一般规定能源桩结构设计应满足安全性、适用性和耐久性要求。设计时应考虑桩身材料、尺寸、形状、施工工艺等因素对结构性能的影响。能源桩的布置应结合地质条件、地下水位、冻土深度等因素进行综合考虑。123能源桩在运行过程中会受到温度变化的影响，从而产生温度应力。设计时应考虑温度应力对桩身结构的影响，并采取相应的措施进行加强或减弱。对于不同类型的能源桩，其温度作用效应的计算方法可能有所不同，应根据具体情况进行选择。8.2温度作用效应对于不同类型的能源桩，其单桩竖向承载力的计算方法可能有所不同，应根据具体情况进行选择。同时，还需要考虑桩身侧摩阻力、端阻力等因素的影响。单桩竖向承载力是能源桩结构设计的重要指标之一。设计时应根据地质勘察报告、桩身材料、施工工艺等因素确定单桩竖向承载力的取值。8.3单桩竖向承载力099能源桩施工与检测能源桩施工应符合国家现行有关标准、规范的规定，施工前应根据设计文件、地质资料等编制施工方案。施工现场应具备满足施工要求的场地、道路、水电等条件，并应对周边建（构）筑物及地下管线等采取保护措施。能源桩施工前应进行试桩，确定施工工艺参数和检验设备性能。9.1一般规定换热管路应采用耐腐蚀、耐高温、耐压力性能良好的材料，并应符合设计要求。换热管路与桩身钢筋应有效隔离，避免发生电化学腐蚀。换热管路的安装应在桩身混凝土浇筑前进行，安装过程中应避免损坏管路。换热管路安装完成后，应进行压力测试，确保管路无渗漏现象。9.2换热管路的安装与保护0102049.3换热管路的压力测试及冲洗换热管路压力测试应在管路安装完成后进行，测试压力应符合设计要求。压力测试过程中，应对管路进行全面检查，发现渗漏应及时处理。换热管路冲洗应在压力测试合格后进行，冲洗应干净、彻底，不留死角。冲洗完成后，应对管路进行封闭保护，防止杂物进入。031010施工质量验收施工单位应具备相应资质，并按照设计图纸和施工规范进行施工。施工现场应设立质量管理体系，并配备专职质量检查人员。施工过程中应做好施工记录，并按照要求进行质量自检和互检。10.1一般规定对进场的材料和设备进行检验，确保其符合设计要求和国家标准。对施工现场进行勘察，了解地质条件、地下管线等情况，确保施工安全。对施工人员进行技术交底和安全教育，提高其施工技能和安全意识。10.2施工前检验10.3施工中检验对钻孔、灌浆、钢筋笼制作等关键工序进行检验，确保其符合设计要求。对施工现场进行巡视检查，及时发现和处理施工质量问题。对已完成的桩基进行质量检测，确保其承载力和稳定性符合要求。01对已完成的桩基进行验收前的全面检查，确保其符合设计要求和国家标准。02对验收过程中发现的问题进行整改，并进行复验直至合格。03整理施工记录和检测报告，编制竣工资料并移交。10.4施工后检验由建设单位组织设计、施工、监理等单位进行工程验收。验收内容包括：施工质量、检测报告、竣工资料等。验收合格后，办理工程移交手续并投入使用。10.5工程验收1111运行与维护运行管理人员应经过专业培训，熟悉系统的操作流程和应急预案，能够确保系统的安全、高效运行。运行管理人员要求运行记录要求安全防护措施对系统的运行状态、能耗、故障等信息进行详细记录，以便于后续的分析和优化。系统应设置必要的安全防护措施，如防雷击、防电击、防火等，以确保运行安全。03020111.1一般规定03监测数据分析对监测数据进行定期分析，评估系统的运行效果和能耗情况，提出优化建议。01监测项目应对系统的关键参数进行实时监测，如进出水温度、流量、压力等，以及设备的运行状态和能耗情况。02监测方法采用自动化监测设备和手动监测相结合的方式，确保数据的准确性和及时性。11.2运行监测维护周期维护内容维护记录维护安全注意事项11.3系统维护根据系统的运行情况和维护需求，制定合理的维护周期，如日常维护、定期维护和年度维护等。对维护过程进行详细记录，包括维护时间、维护内容、维护人员等信息，以便于后续的管理和追溯。包括设备的检查、清洗、紧固、润滑等常规维护，以及设备的维修和更换等。在维护过程中应严格遵守安全操作规程，确保人员和设备的安全。12附录A岩土体热物性参数参考值定义01导热系数是描述岩土体传导热量能力的物理量，表示单位温度梯度下，单位时间内通过单位面积的热流量。影响因素02岩土体的导热系数受其成分、结构、密度、含水率等因素的影响。参考值范围03不同类型的岩土体导热系数差异较大，一般粘土的导热系数在0.5-2.5W/(m·K)之间，砂岩的导热系数在2.0-4.5W/(m·K)之间，具体数值需根据实地测试和实验室测定确定。岩土体导热系数比热容是描述岩土体吸收或放出热量能力的物理量，表示单位质量的岩土体温度每升高或降低1℃所吸收或放出的热量。定义岩土体的比热容受其成分、结构、密度等因素的影响。影响因素一般粘土的比热容在0.8-1.2kJ/(kg·℃)之间，砂岩的比热容在0.7-1.0kJ/(kg·℃)之间，具体数值需根据实地测试和实验室测定确定。参考值范围岩土体比热容定义热扩散率是描述岩土体内部温度传递速度快慢的物理量，表示单位时间内，温度变化传播的距离。影响因素岩土体的热扩散率受其导热系数、比热容和密度等因素的影响。参考值范围热扩散率一般通过导热系数、比热容和密度计算得出，具体数值因岩土体类型不同而异。岩土体热扩散率13附录B能源桩热响应测试要求确定土壤热物性参数通过热响应测试，获取土壤导热系数、热容等关键热物性参数。评估能源桩性能基于测试结果，评估能源桩的换热效率及长期运行性能。测试目的根据工程实际情况，选择具有代表性的测试桩位。选择测试桩位在测试桩位安装热响应测试设备，包括加热器、温度传感器等。安装测试设备按照设定的加热功率和时间，对测试桩进行加热，并实时监测土壤温度变化。进行热响应测试对测试数据进行处理，计算土壤热物性参数，并评估能源桩性能。数据处理与分析测试方法与步骤确保测试设备准确性在进行热响应测试前，应对测试设备进行校准，确保数据准确性。考虑环境因素影响在测试过程中，应充分考虑环境温度、湿度等因素对测试结果的影响。遵循安全操作规程在测试过程中，应严格遵守安全操作规程，确保人员和设备安全。测试注意事项测试报告内容测试桩位信息包括测试桩位的位置、地质条件等。测试设备与仪器列出所使用的测试设备和仪器的型号、规格等。测试方法与步骤详细描述热响应测试的方法和步骤。测试结果与数据分析展示测试数据，并对其进行详细的分析和解读，包括土壤热物性参数的计算结果、能源桩性能评估等。结论与建议基于测试结果和分析，得出相应的结论，并提出针对性的建议。14附录C能源桩热负荷-结构荷载耦合试验要求验证能源桩在热负荷和结构荷载共同作用下的性能表现。评估能源桩的热力响应和承载能力。为能源桩的设计和施工提供试验依据。试验目的用于模拟结构荷载，如静力或动力加载系统。加载设备用于模拟热负荷，如电加热器或循环水加热系统。温控设备用于监测桩身变形、温度、应力等参数的传感器和数据采集系统。测量设备试验设备选择符合设计要求的能源桩试件，并进行必要的预处理。准备试件将加载设备、温控设备和测量设备安装到试件上。安装设备按照试验方案进行结构荷载和热负荷的加载与控制。加载与温控实时采集试验数据，并进行必要的处理和分析。数据采集与处理试验步骤结果分析根据试验数据，分析能源桩在热负荷和结构荷载共同作用下的性能表现。热力响应评估评估能源桩的热力响应是否满足使用要求。承载能力评估评估能源桩的承载能力是否满足设计要求。综合评价对能源桩的性能进行综合评价，提出改进建议和优化措施。试验结果与评价15本标准用词说明123指利用桩基作为地热换热器，通过循环介质在桩基内与周围岩土体进行热交换，从而提取或释放地热能的技术。桩基地热能一种埋设于地下的热交换设备，通过循环介质在设备内与周围岩土体进行热交换，实现地热能的提取或释放。地热换热器在桩基地热能系统中，用于在地热换热器和热泵等设备之间传递热量的流体，如水、防冻液等。循环介质术语和定义用词规范01本标准采用的术语和定义应与现行国家标准、行业标准保持一致。02对于专业术语，应给出准确的定义或解释，避免产生歧义。在描述桩基地热能利用技术时，应使用科学、规范、准确的用词，避免使用模糊、笼统的描述。03本标准中使用的符号和单位应符合国家现行标准和规范的要求。在图表、公式等中使用的符号和单位，应与正文中的描述保持一致。对于专业符号和单位，应给出明确的解释和说明，以便于读者理解和使用。符