竖直埋管地缘热泵施工工法.doc

竖直地埋管土壤源热泵空调系统施工工法1前言随着我国建筑业持续发展，对建筑节能的要求越来越高，而供热系统和空调系统是建筑能耗的主要组成部分，因此，设法减小这两部分能耗意义非常显著土壤源热泵供热空调系统是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的系统其利用浅层地温（地表浅层土壤、地下水或地表水等吸收太阳能、地热能而蕴藏的低品位热能）作为热源的一种先进技术，通过输入少量的高位能（如电能），将低温位能向高温位能转移，以实现既可供热又可制冷的高效节能、环保的绿色空调系统土壤源热泵根据地下埋管换热器敷设方式通常由水平敷设和垂直竖井敷设两种，******工程建设较为成功的应用了竖直地埋管土壤源空调系统技术，应用该项技术，取得了良好的技术经济效益和社会效益，现予以整理，形成工法2工法特点2.1埋管式地源热泵系统，不破坏地下水资源、低噪音，又不排放废气和废弃物，对空气不造成热污染，具备零污染的良好环保品质2.2直埋式土壤换热器属于封闭式土壤源热泵系统，其循环介质完全被密封在封闭的管路中,不受外界环境干扰相对于水平埋管式，直埋式占地面积小,节省建筑空间,而水平埋管型施工简单,但是相对而言,施工所占用的场地也比较大,适合场地比较充分的地方建造。

2.3相对于水平埋管，垂直埋管由钻机成孔，泥浆护壁，由于孔道深，施工难度相对更大，初期投资相对较高，但热交换效率高，受外界的影响极小,恒温效果好;水平埋管施工方便，初期投资低，但由于受地表温度和外界气候的影响较大,热交换效率低3.适用范围竖直地埋管土壤源热泵空调系统，主要适应于100米以内地表低温地热资源丰富、土质热导率高、适宜钻孔施工的浅层土质构造层我省地处长江流域，冷暖负荷基本相同，夏热冬冷，尤其适宜推广4.工艺原理土壤源热泵通风系统属于土-气型地源热泵系统（包括地耦管系统，地下水系统，地表水系统三类）的一个分支，其核心是土壤耦合地热交换器地热交换器主要包括三套管路系统:室外管路系统、热泵工作循环系统、室内空调管路系统与一般的热泵系统相比，不同之处在于它的室外管路系统是由埋设于土壤中的聚乙烯塑料管构成，该盘管作为换热器，冬季作为热源从土壤中取热，经过热泵提升后，将热量供给用户，相当于常规空调系统的锅炉，同时在土壤中储存冷量，以备夏季空调用；夏季作为冷源向土壤中放热，将室内的余热经过热泵转移后通过埋地盘管释放到土壤中，相当于常规空调系统中的冷却塔，同时储存热量，以备以备冬季采暖用其工作原理如右图1所示：地埋管热泵系统按埋管形式可分为水平埋管热泵和垂直埋管热泵。

垂直埋管根据埋管形式的不同，主要分为单U形管，双U形管，简单套管式管等三种方式U型直埋式土壤耦合换交换器地源热泵系统是在钻孔间置入U型管(如图2所示),并在钻孔内灌注传热材料,上部用直径较大的PVC管连接,与地源热泵形成一个密闭的循环管路,与热泵和室内散热(风机盘管)循环体系组成地源热泵系统5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程：土壤源热泵相对与其他空调系统主要不同是室外管线系统即土壤换热器的施工，施工技术的关键是依据不同的水文地质条件制定相应的施工工艺、选择合理的施工设备，进行垂直孔的钻孔和灌浆，其主要施工流程如下：施工准备→钻孔→换热管组装、一次试压、清洗→下管→二次试压→灌浆→挖槽铺水平管→管道安装及换热管连接→压力试验→土方回填→检查井砌筑5.2操作要点：5.2.1施工准备1根据设计图纸及现场实际情况,在钻孔施工前应对施工现场、环境等进行实地踏勘，勘测现场施工条件，钻机、管材等设备和物资的进场条件、设备就位工作面，施工用水、电、油等资源条件情况，并对照施工图纸对钻孔场地的位置、大小、障碍物、地下管线及构造物等进行核实2按照施工图，对钻孔位置进行放线定位，并做好标记，并测量地面标高。

3设备就位后，应采用适当的降噪、防尘、排污等措施，减少施工对周围环境的影响4各种原材料已经进场，并经检验合格5.2.2钻孔1工程钻孔是土壤源热泵里最重要的一个环节，成孔工艺一般采用泥浆护壁正循环或反循环的钻孔钻进方法，根据不同的场地水文地质条件，采用不同的成孔工艺如果施工区地土质比较好,可以采用裸孔钻进;如果是砂层,孔壁容易塌,则必须下套管2钻进设备就位后，由质检员查核钻孔位置，钻机水平度、钻头直径，确认无误后开钻3钻进过程中，记录员认真填写钻进记录表，记录起停钻的时间、钻进尺度，以及在钻进过程中的其它问题4钻进到达要求深度后，复查验钻孔深度和孔径，在下管程序没有准备好以前不能过早提起钻具，并且必须保证泥浆循环5.2.3换热管组装、一次试压、清洗1线管生产后，应检验管材合格证、规格型号，并抽检管径大小，壁厚是否满足要求2．U型接头熔接：双U型的接头电熔接由管材厂家的专业人员用专业设备按操作规范连接，每个U型接头熔接成功后，进行清洗再进行打压试验，打压2.4Mpa，不泄漏为合格3清洗打压：先用干净的自来水冲洗，然后打压下管前打压1.0Mpa，带压观测1小时，不渗不漏无破裂，压力下降不超过0.05Mpa即为合格，打压完后，每组双U型换热管的管头上应立即密封，并且保持管内的打压水。

4安装管卡：为保证换热管能尽可能贴近孔壁，避免换热管之间的短路传热，按照图纸要求的间隔安装管卡管卡现场制作，尺对偏差不得大于5mm5.2.4下管下管工序是工程的关键,下管的深度决定取热量的多少因此必须保证下管的深度有人工下管和机械下管种方法1下管前应将型管与灌浆管捆绑在一起，在钻孔完毕后，立即进行下管施工，管材应均匀平稳下入,下入过程中与地面垂直的地上管段不得小于1米因钻孔后孔洞内有大量积水，由于水的浮力影响将对放管造成一定的困难，另外，泥沙沉积会减少孔洞的有效深度为此每钻完孔应及时把型管放入并采取防止上浮的固定措施在安装过程中应注意保持套管的内外管同轴度和型管进出水管的间距，对于U型管换热器，可采用专用的弹簧把型管的两个支管撑开，以减小两支管间的热量回流，同时下管完毕后要保证型管露出地面，以便于后续施工5.2.5二次打压填料下完，经检验合格后，对管进行二次试压，试验压力1.2Mpa，带压观测半小时以上，不渗不漏无破裂，压力下降不超过0.05Mpa，即为合格5.2.6灌浆1换热管与钻孔之间应下管完成后做第二次水压实验后,确认U型管无渗漏,便可封井施工时,先将水泥、膨润土和水按预先设计好的配比放入高速搅拌机中搅拌2～3min,然后排入低速搅拌罐中低速搅拌。

灌浆时,先将阀门打开,把浆液排入到贮浆器中(保证注浆不间断)通过高压泥浆泵注入孔内,回落时,根据灌浆的快慢将灌浆管逐渐抽出使混合浆自下而上回灌封井,如图4所示确保钻孔回灌密实无空腔5.2.7挖槽铺水平管1土方开挖与运输，根据工程实际情况，综合考虑土方平衡，确定合理的土方开挖方式，土方开挖时沿主干线顺序开挖，换热孔周围0.5米处采用人工开挖，防止碰坏管道2基底清理：机械开挖时留10cm土层采用人工清理，保证底部平整并不得扰动开然地基3基底清理的土方可存放在槽上方，但堆土高度不得超过1.5，距离槽边不得小于0.8m5.2.7管道安装及换热管连接1管道安装1）管道预制根据图纸尺对，进行放样预制，断管是采用转用工具，防止出现管头不齐、飞剌等现象，各种规格管道预制好后分类、编号码放2）干管安装预制好的管道动到管沟，按图纸顺序摆放，管道连接采用电熔连接，三通甩口对准支管位置3）支管连接每根干管连接好后，开始连接支管，将热孔支管引到干管三通处，同样采用电熔连接4）遇到塑料管和钢管连接时采用专用钢塑接头5）阀门到场后，必须经压力试验合格后方可进行安装，试验压力应为公称压力的1.5倍，阀体和填料处无渗漏为合格。

阀门安装时和管道保持平齐，注意朝向，防止装反6）连接时注意供回水分开，防止混接管理连接示意图如下所示：7）安装完毕，及时做好保护，防止损坏2.换热管连接U型管换热器应尽量采用成卷供应的管材以利于用单根管制作一个埋管单元，减少连接管件管子联接方法常用热熔联接和电熔联结采用这两种连接方式的优点是接口处的强度甚至比管材本身的强度更高），前者由于价格优势被经常采用又可以分为两种：承接联接和对接联接，对于小管径常采用前者5.2.8压力试验1每区管道连接完毕后，做打压准备将直管段部分用回填土覆盖压住，接头处明露以便检查渗漏2进行水压试验时试验压力1.0Mpa，60分钟内压降不超过0.05Mpa为合格3试验合格后进行管道冲洗，从供水管接入干净自来水，回水管排出，连续冲洗，直到出水口水色和进水口一致为合格4各区施工完并连接好后进行系统试验，试验方法同每区试验，试验完毕进行冲洗5.2.9土方回填1采用现场堆放土原回填，管沟处所有土方须经10mm钢丝筛人工过筛处理；2回填时管底15cm至管顶30cm用细砂或过筛后的松散土回填，先回填管道两侧，采用人工打夯，逐层夯密室管顶部30cm不能直接打夯，填第二步时在打夯，第二步以上开始采用蛙式打夯机打夯。

3每步回填不得超过30cm厚，分层振捣密实后在填下一层4最后整体回填至室外水平面5在支干管顶部距地表50cm处，设10cm宽警示带，以提醒将来开挖时注意保护地下管道5.2.10检查井砌筑管道阀门安装好后，砌筑检查井和阀门井6.材料与设备：6.1主要材料6.1.1管材及管件：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)，管件与管材应为相同材料6.1.2钻孔机械用材料：柴油、润滑油、钢丝绳等6.2主要机具设备6.2.1钻孔机械：钻机6.2.2土方机械：挖机、风镐、汽车等6.2.3连接用设备：热熔焊机6.2.4其他：搅拌机、泥浆泵、集桨箱，电动试压泵，手动试压泵、柴油发电机，压力表，水银温度计，钢盘尺7.质量控制7.1管道系统安装过程中，应进行现场检查，并应提供检验报告，检验内容应符合下列规定：7.1.1管材、管件等材料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，且应符合国家现行标准的规定；7.1.2钻孔、水平埋管的位置和深度、地埋管的直径、壁厚及长度应符合设计要求；7.1.3回填料及配比应符合设计要求；7.1.4水压试验合格；7.1.5各环路流量应平衡，且应满足设计要求；7.1.6防冻剂和防腐剂的特性及浓度应符合设计要求；7.1.7循环水流量及进出水温差均应符合设计要求。

7.2水压试验应符合下列规定：7.2.1试验压力：当工作压力小于等于1.0MPa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1.0MPa时，应为工作压力加0.5MPa1.水压试验步骤：1)竖直地埋管插入钻孔前，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，在有压状态下插入钻孔，完成灌浆之后保压1h水平地埋管放入沟槽前，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)竖直或地埋管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30min，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。