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《地源热泵式沼气发酵池加热技术规程》CECS339：2013.pdf简介：

《地源热泵式沼气发酵池加热技术规程》CECS339：2013.pdf 是中国工程建设标准化协会（CECS）于2013年发布的一份技术规程。这份规程主要针对地源热泵技术在沼气发酵池中的应用，提供了相关的设计、施工、运行和维护指导。

沼气发酵池是生物质能利用的一种方式，通过微生物分解有机物质产生沼气。地源热泵技术是一种利用地下稳定温度的能源系统，通过热交换器将这部分热量转移到发酵池中，以辅助或替代传统的加热方式，提高沼气发酵的效率和温度控制的稳定性。

该规程详细规定了地源热泵系统在沼气发酵池中的应用条件、设计要求、设备选型、施工方法、运行管理以及维护保养等方面的标准和规范。它对于推动地源热泵技术在农业能源领域的应用，节能减排，可持续发展具有重要意义。

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验收规范》GB50303的规定。

5.3.1地源热泵式沼气发酵池加热系统的验收应在各分项试验

5.3.1地源热泵式沼气发酵池加热系统的验收应在各分项试验 和系统调试合格后进行。

1系统调试前，应编制调试方案。 2调试过程中，应进行小万平衡调试，确定系统循环总流量 各分支流量均达到设计要求。各环路流量、压力应达到基本平衡， 并应符合设计要求。 3水力平衡调试完成后，应进行热泵机组的试运转，并填写 运转记录，运行数据应达到设备技术要求。 4热泵机组试运转正常后，应进行连续24h的系统试运转。 系统试运转中，应观测监控系统的状态参数是否正确显示，设备连 锁、自动调节、自动保护机构是否能够正确动作。 5系统调试合格后，应编写调试报告及运行操作规程，并提 交甲方确认后存档。 5.3.3加执系统调试合格后应进行踏工验收，竣工验收应由建设

5.3.3加热系统调试合格后应进行竣工验收，竣工验收应由建设 单位负责《电子设备用固定电阻器第8部分：分规范表面安装固定电阻器 GB/T9546.8-2015》，组织施工、设计、监理等单位共同进行，验收合格后应办 理竣工验收手续。

1围护结构热负荷指标（V=100m

进料耗热量指标水力停留时间修正

附录 C 池内加热盘管布置方式

(c)回折型布置 图C池内加热盘管布置方式

1为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度 不同的用词说明如下： 1）表示很严格，非这样做不可的： 正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”； 2）表示严格，在正常情况下均应这样做的： 止面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”； 3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”； 4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。 2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合 的规定”或“应按执行”。

《建筑物防雷设计规范》GB50057 《交流电气装置的接地设计规范》GB/T50065 《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243 《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》GB50254 《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268 《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》GB50274 《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303 《地源热泵系统工程技术规范》GB50366 《地面辐射供暖技术规程》JGJ142 《外墙外保温工程技术规程》JGJ144

《建筑物防雷设计规范》GB50057 《交流电气装置的接地设计规范》GB/T50065 《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243 《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》GB50254 《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268 《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》GB50274 《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303 《地源热泵系统工程技术规范》GB50366 《地面辐射供暖技术规程》JGJ142 《外墙外保温工程技术规程》JGJ144

CECS 339 : 2013

总 则 (27) 设 计 (28) 3. 1 一般规定 (28) 3. 2 沼气发酵池热负荷计算 (29) ...... 3. 3 加热系统方案的确定 (32) 3. 4 地热能换热系统设计 (34) 3. 5 加热系统末端设计 (34) 施 工 (36) 4. 2 加热系统末端施 (36)

1.0.2根据现行行业标准《沼气工程规模分类》NY7T667，沼气 工程规模分为大型、中型和小型沼气工程。对于小型沼气工程，热 需求量较小，单独配备一套地源热泵加热系统在经济上不划算。 为此，本技术规程主要是针对大，中型沼气工程。同时，由于当前 常规地源热泵机组出水温度般在55℃以下，用常规地源热泵机 组为采用高温发酵工艺（46℃～60℃）的沼气池加热时，很难保证 发酵池内温度要求且能源利用效率低下，不建议使用

3.1.1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。地源热泵加热系统方案设计前，应根据调查及勘 察情况，合理地选用低位热源的形式。浅层地热能资源的勘察包 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，现行国家标准《地源热泵系统工程技术规范》GB50366对这 三种低位热源系统的勘察内容作了详细的规定，进行工程察时 应按该标准的相关规定执行

三种低位热源系统的勘察内容作了详细的规定，进行工程察时 应按该标准的相关规定执行。 3.1.2前期搜集的基础资料主要为后期的方案设计与计算提供 依据。工程勘察报告应包含工程场地状况调查及浅层地热能资源 勘察两部分，主要为确定地源热泵系统低位热源形式（地埋管、地 下水、地表水）提供依据。沼气发酵池内、外计算温度、进料参数 （温度、进料量、进料方式）及围护结构参数决定了沼气工程的热量 需求规律，是沼气工程设计的主要工艺参数。其中，沼气发酵池列外 计算温度应根据沼气发酵池的外部环境确定，沼气发酵池的地下 部分，通过当地的地层资料获取。沼气发酵池暴露在大气环境中 的地上部分，其外部计算温度可通过气象资料获取，取典型气象年 的逐时、逐日或逐月平均干球温度。沼气发酵池内的温度，通常会 由于搅拌不均、消化器过高等因素在高度方向存在温度梯度，因 此，结合已有的工程经验，本规程规定沼气发酵池内计算温度为 （1/3～1/2）高度处的池内设计温度。进料温度主要由原料的存放 地点、发酵工艺等因素决定。存放在室外的原料通常比存放在室 内的原料温度低，原料的处理工艺也会影响进料的温度，由消化器 内上清液稀释的原料通常要比自来水或地表水稀释的原料温度

高，因此，进料温度应在考虑这些因素的基础上，根据工程经验和 理论推导获得

构的散热是其热负荷构成的主要因素之一。因此，通过保温减少 围护结构的散热量，可以大大地降低沼气工程的热量需求，进而达 到降低沼气工程加热成本的目的。但是，增加池体的保温势必会 增加工程的初投资，所以，应结合当地的气候条件，从投资经济性 角度出发，选取一个适宜的经济保温层厚度。另外，由于沼气发酵 池内壁面常年与发酵料液接触，不适合于做内保温。

3.2沼气发酵池热负荷计算

3.2.1沼气发酵池热负荷应通过建立沼气发酵池的热平衡 进行计算。对于沼气发酵池来说，热量损失主要来自两部分：围护 结构与周边环境的热传递引起的热量损失和进出物料引起的热量 损失。在中温发酵和高温发酵条件下，设计的池内温度一般都要 比环境温度高，所以将围护结构与周边环境的热传递过程归为热 损失项，并称之为围护结构耗热量，当环境温度高于设计的池内温 度时，该项取负值，即为得热项。进出物料包括进出料液和产出沼 气两部分，根据物料平衡，每天进人消化器的料液的质量应等于每 天排出的料液及产出的沼气质量之和，而由于排出的料液和产出 的沼气的温度都等于消化器内设计温度，所以进出物料引起的热 量损失实际上就是补偿进入料液达到池内设计温差所需的热量， 因此该项可归纳为进料耗热量。另外，沼气发酵池还会由于生物 热、搅拌等内部热扰获得部分热量，这部分得热量虽然不是很 大，但在进行较精确的能量平衡计算时，应将其计算在内。沼气发 酵池的热平衡计算如图1所示。

图1沼气发酵池的热平衡计算

3.2.2影响围护结构耗热量的因素很多，如围护结构的传热系 数、传热温差、面积、朝向、高度及所在地的风速等。在这些影响因 素中，有的可以当做是基本状态量，通过建立一般的传热进行 分析计算，而很多因素对围护结构耗热量的影响很难通过建立模 型求解获得，只能根据经验进行相应的修正。所以，计算围护结构 耗热量时，应将这两部分分开。

3.2.3进行围护结构基本耗热量计算时JTS 252-1-2018 水运工程施工环境监理规范，应将围护结构自

不同的部分（如池顶和其他围护结构的传热系数有差异时） 发酵池外计算温度不同的部分（如沼气发酵池有地下和地 分时）分开计算，然后将各部分的耗热量进行叠加。

3.2.4在沼气发酵池内料液的自然对流作用下，沼气发

温度在高度方向存在定的梯度，从沼气发酵池的底部到顶部呈 现温度增大的趋势。而在搅拌的作用下，这种垂直的温度梯度会 得到一定程度的减小，减小的程度取决于搅拌的强度。对于搅拌 强度不是很大的沼气发酵池来说，当沼气发酵池的（1/3～1/2)高

度处达到沼气发酵池内计算温度时，其（1/3～1/2）以上高度区域 的温度将会大于沼气发酵池内计算温度，这就使得该区域的实际 耗热量要比按公式（3.2.3）计算出的耗热量大，为此，应根据实际 情况对t进行修正。 3.2.5进行朝向修正主要是基于两方面的考虑：一是围护结构受 到太阳辐射的影响JG∕T 136-2016 单层网壳嵌入式毂节点，其外壁面温度升高，导致围护结构的实际耗热 量会有所降低，故应附加一个负的修正率，但由于不同朝向的太阳 辐射强度值不一样，所以朝向附加率会有所不同；二是受围护结构 低温长波辐射的影响，围护结构的实际耗热量会有所增加，故应附 加一个正的修正率。在综合考虑这两方面影响的基础上，可以得 出以下结论：北向应附加，南向附减；沼气发酵池外计算温度越高： 北向附加值越大；池顶冬季附减，夏季附加。风力修正主要是基于 风速对围护结构外表面换热系数考虑的。风速越大，表面换热系 数越大，围护结构耗热量就越大。由于沼气发酵池内温度梯度的 影响，往往使沼气发酵池上部的传热量加大，故应进行高度附加： 并且由于高度附加是在朝向修正和风力修正的基础上进行的，所 以高度附加率应附加于围护结构的基本耗热量和其他附加耗热量 上。 3.2.6在能确定发酵原料组分的情况下，应对进料的比热容进行 计算。不确定其组分时，出于进料一般为6%～12%浓度的料液， 救可将其比热容近似地认为是水的比热容，即4.18kJ/（kg：℃）。 进料耗热量之所以以瓦（W）为单位，是为了方便进行负荷叠加获 得沼气发酵池瞬时总热负荷，因此，进行进料耗热量计算时，应特 别注意进料的时间段概念，只有在进料的时间段内才有进料耗热 量项，否则，该项为0。

度处达到沼气发酵池内计算温度时，其（1/3～1/2）以上高度区域 的温度将会大于沼气发酵池内计算温度，这就使得该区域的实际 耗热量要比按公式（3.2.3）计算出的耗热量大，为此，应根据实际 情况对t，进行修正。

3.2.5进行朝向修正主要是基于两方面的考虑：一是围