摘 要:本文结合南通质量检测中心地源热泵工程实际,进行分析总结地源热泵地埋管施工过程的控制要点,希望为今后类似工程提供参考和可借鉴的经验。 

  关键词:地源热泵;地埋管道;施工要点;质量控制 

  引 文:随着全球性的能源危机和环境问题的出现,地源热泵逐渐兴起的一门热泵技术。它通过输入少量的电能,从而实现从浅层地能向高位热能转移的热泵空调系统,被称为是21世纪的一项以节能和环保为特征的最具有发展前途的空调技术。 

  1工程概况 

  南通市建筑工程质量检测中心为一栋地上九层、地下一层的综合实验楼,总建筑面积为14980平方米。本工程均采用单U32mm垂直埋管,垂直钻井240口,共设5个区,每个区分8个回路,每个回路6口。有效井深100米,钻井直径大于133mm,水平管连接至二级集分水器,汇总后接入热泵机房。 

  2施工工艺流程 

  首先根据图纸确定井位,钻孔至设计要求深度,外溢的泥浆经过沉淀池净化后,循环利用保护成型的井孔壁。将U型管插入成型的井孔,然后与水平管道连接,再进行管道压力试验和冲洗工作。 

  3施工技术操作要点 

  地源热泵地埋管施工是整个地源热泵系统最为重要的环节。 

  3.1定位放线 

  清理地面后即可对埋管位置进行测量放线。其基准控制点和水准点应反复核对及建立埋管独立放样系统。 

  3.2钻孔 

  钻孔是竖直埋管换热器施工中最重要的工序。为保证钻孔施工完成后孔壁保持完整,孔径的大小略大于U型管道与灌浆管组件的尺寸为宜,采用常规的正循环钻井方法。 

  3.3泥浆罐与泥浆池 

  为保证现场环境及泥浆重复使用,设置成品泥浆沉淀池(泥浆罐)。 

  3.4U型管道预制 

  严格控制PE管的长度,保证每根管的长度都是垂直孔的设计深度。 

  3.4.1管材切割操作。 

  当管径≤De50时,采用旋转切刀。切断处,管口内缩颈部分应采用扩孔锥刀。也可以用专用管剪切断:管剪刀片卡口应调整到与所断管径相符,均匀用力,断口处应用配套整圆器整圆。当管径>De50时,采用手工切割(可用钢锯或电动锯)。 

  3.4.2热熔承插连接:当管径≤De63时,采用热熔承插连接。 

  (1)应测量并核对管件承插口长度,在管材插入端标出插入长度;用洁净棉布擦净加热面上的污物;用热熔承插连接工具加热管材插口外表面和管件承插口内表面,加热时间、加热温度应满足热熔承插连接工具和管材、管件见表1的使用要求。(2)加热完毕,连接件应迅速脱离加热器,用均匀外力将管材插口插入管件承插口内,至管材插入长度的标记位置,且应使管件承插口端部形成均匀凸缘。 

  3.4.3热熔对接连接:当管径>De63时,采用热熔对接。 

  (1)热熔连接前、后要注意焊接表面和加热工具的清洁。(2)对接焊温度通常在200℃~235℃之间。热熔连接保压、冷却时间,应符合热熔连接工具和管材管件生产厂家对产品的使用要求。在保压、冷却时间内不得移动或施加外力。(3)检查管端连接面,使其间隙最不大于0.3mm。错边不宜大于壁厚的10%。(4)将加热工具放在连接面之间。使对接焊机上的管材靠近加热工具并施加一定的压力,直到融化形成沿管材整个外圆周平滑对称的翻边为止。(5)加热完毕,待连接件应迅速脱离对接连接加热工具。 

  3.5垂直下管 

  (1)采用机械下管的方法。下管前,U形管内应充满水,增加自重,减少下管过程中的浮力。(2)下管速度要均匀,防止下管过程中损坏塑料管。(3)下管时:U形管的长度应比管孔深略长,以使其能够露出地面约300mm;注意保持钻孔的内外管同轴度和两根U型管道之间的距离。(4)换热管道下到位后,应提起下管钻杆。提杆过程中应防止U形管上浮,确保下管到位。(5)在全部工程完毕后,运行前进行彻底冲洗,冲洗设备的流量应大于运行流量的两倍。当室外环境温度低于0℃时,不允许进行地埋管换热器的施工。 

  3.6连接水平PE管道及水平埋管的敷设 

  要求连接水平管道的安装位置与设计相符。(1)管道移入沟槽时,PE管道表面不得有划痕损失。管材应沿管线敷设方向排列在沟槽边。对敷设、连接间隔时间较长或每次工程收工时,管口部位应进行封闭保护。(2)水平PE管道穿越建筑或其他构筑物时必须设置套管。当采用金属套管时,套管两端关口应为钝口、坡口或翻边,PE管穿过套管时不得使其表面产生拉痕,必要时PE管道再加护套保护。(3)敷设管道时防止折断、扭结等现象,按施工操作程序采用热熔连接完毕后,应在24h后才能进行水压试验,试验合格后再进行下道程序。 

  4地埋管道压力试验 

  4.1专用设备及工具 

  试压泵:为PE管道专用试验加压泵,一般根据垂直埋管道的深度确定工作压力,这里提到的垂直埋管道的深度为90m左右,所以工作压力范围在0~1MPa(或按设计要求)。压力表(0~1.0MPa)及配件。 

  4.2分段地埋管道压力试验 

  (1)第一次水压试验是在垂直埋管道插入钻孔前,管道内冲洗之后进行。垂直地埋管道试验与冲洗,按以下步骤进行:试压管段接通水源,利用给自来水的水压力(约0.2~0.4MPa)将水从另一端排出,观察排水是否通畅,持续冲洗时间约1min。充满水后,进行密封检查。缓慢升压,达到设计规定的试验压力值后,停止试验,观察有无压力降,如有查明原因后,继续注水试验,压力保持在设计规定的试验压力值。稳压时间为15min,压力降不应大于3%,且无泄露现象。完成灌浆之后继续稳压一小时。(2)第二次水压试验是在垂直和水平埋管道系统与环路集管装配完成后,土方回填前应进行。施工操作同第一次相同。(3)第三次水压试验是在环路集管与机房分集水器连接完成后,回填之前进行。 

  5结束语 

  设计安装良好的地源热泵,可以节约用户30%~40%的供热制冷空调的运行费用。近几年来,地源热泵技术在我国发展较快,已广泛应用于工业与民用建筑领域中,获得了显著的社会效益和经济效益。 

  参考文献: 

  [1]庄迎春,孙友宏,地源热泵地下直埋式换热器的施工[J]探矿工程,2002,(3). 

  [2]方肇洪,刁乃仁.地热换热器的传热分析[J]. 建筑热能通风空调.2004(01). 

  [3]刁乃仁,方肇洪,过增元.地源热泵空调系统的研究开发与应用[J].节能与环保. 2002(01).