議土壤型地源熱泵系統施工技術及質量控制分析

　　【摘要】：文章簡單介紹了地源熱泵系統的原理及其優點，結合工程實踐，分析了地源熱泵系統主要施工技術要求，提出了地源熱泵系統施工過程質量控制措施。

　　【關鍵詞】：熱泵系統；施工技術；質量控制

　　中圖分類號：TU74          文獻標識碼：A            文章編號：

　　引言

　　改革開放三十年來．我國經濟發展進入快車道，經濟能力持續增長。高速的經濟增長同時拉動了能源需求的增速，我國已成為世界能源消費大國。但是這種高速的經濟增長方式將受到能源資源的嚴重制約，能源發展趨勢必須進行重火調整。開發利用可再生能源是落實科學發展觀、構建和諧社會、建設資源節約型社會、實現可持續發展的基本要求。實施可持續發展能源戰略已成為新時期我國能源發展迫在眉睫的基本方針，可再生能源在建筑中的應用和推廣是建筑節能工作的重要組成部分。地源熱泵系統作為可再生能源應用的主要途徑之一．其開發利用屬于經濟高效的“熱”和“冷”的熱泵，同時也是最有利于與太陽能供熱系統棚結合的系統形式，是對太陽能進一步的深度利用．也是我國建筑節能領域中潛力重火的一項．近年來在國內得到了日益廣泛的應用。

　　1地源熱泵技術原理

　　地源熱泵技術，也稱地熱泵技術，是一種利用地下淺層常溫土壤（或水）中的能量作為能源，借助熱泵機組向建筑物內用戶提供即可供暖、又可供冷的新型空調技術，并具有高效、節能、無污染、低運行成本之優點。通俗的講，地源熱泵技術是利用地下淺層土壤或地下水溫度的相對穩定特性，通過深埋于建筑物周圍的管路系統或地下水，與建筑物內部進行熱交換的技術。冬季，它可代替鍋爐的運行，從土壤中取熱，向建筑物供暖，夏季，它代替空調普通裝置向土壤排熱，給建筑物供冷。其實，它還能做到常年供應生活熱水，被稱為21世紀的“綠化空調”技術。

　　2主要施工技術要求

　　2.1施工前準備：①工程現場實地勘察、設設計施工圖紙和編制設計，并有經審批的施工組織設汁。②對埋管場地應進行地面清理，鏟除雜草和雜物，平整場地，達到三通一平。③進入現場的沒備以及地埋管、管件等應逐件檢查，不合格產品嚴禁使用，宜采用制造不久的管材、管件；地埋管運抵現場后應用空氣試壓進行檢漏試驗。

　　2.2鉆孔。鉆孔是豎埋管換熱器施工中最為重要的一項工序。為保證鉆孔施工完成后孔壁保持完整，應根據施工區域的土質進行有針對性的鉆探。如果施工區地層土質比較好，可以采用裸孔鉆進；如果是砂層，孔壁容易坍塌，必須下套管．孔徑的大小略大于u型管與灌漿管組件的尺寸為宜，一般要求鉆機的鉆頭直徑根據需要在l00mm-l50mm之問，鉆進深度可達到150m一200m，鉆孔總長度山建筑的供熱面積大小、負荷的性質以及地層及回填材料的導熱性能決定，對于大中型的工程應通過仔細的沒汁汁算確定，地層的導熱性能最好通過當地的實測得到。在鉆孔施工時，要注意不得損壞原有地下管線和地下構筑物。

　　2.3下管。下管是整個工程施工階段的關鍵之一，因為下管的深度決定采取熱量總量的多少，所以必須保證下管的深度。下管方法有人工下管和機械下管兩種，下管前應將u型管與灌漿管捆綁在一起，在鉆孔完畢后立即進行下管施工。鉆孔完畢后孔內有大量積水，由于水的浮力影響．會對放管造成一定的困難．而且出于水中含有火量泥沙，泥沙沉積會減少孔內的有效深度，為此，每鉆完一孔，應及時把u型管放入，并采取防止上浮的固定措施。在安裝過程中，應注意保持套管的內外管同軸度和u型管進出水管的距離。對于u型管換熱器，可采用專用的彈簧把u型管的兩個支管撐開，以減小兩支管問的熱量回流。下管完畢后，要保證u型管露出地面，在埋管區域做出標志并定位．以便后續施工。

　　2.4灌漿封井。灌漿封井也稱為回填工序。在回填之前應對埋管進行試壓，確認無泄漏現象后方可進行回填。正確的回填要達到兩個目的：一是要強化埋管與鉆孔壁之問的傳熱，二是要實現密封的作用。避免地下含水層受到地表水等可能的污染。為了使熱交換器具有更好的傳熱性能，一般選用特殊材料制成的專用灌注材料進行回填．鉆孔過程中產生的泥漿沉淀物也是一種可選擇的回填材料。回填物中不得有火粒徑的顆粒，回填時必須根據灌漿速度的快慢將灌漿管逐步抽出，使混合漿自匕而下回灌封井確保回灌密實．無空腔，減少傳熱熱阻。當上返泥漿密度與灌注材料密度相等時，回填過程結束。系統安裝完畢后，應進行清洗和排污．按要求對管道進行沖洗和試壓，確認管內無雜質后，方可灌水。

　　2.5安裝水平地埋管換熱器。鋪設前溝槽底部應先鋪設棚當于管徑厚度的細沙，安裝時管道不應折斷、扭結，沙中不得有石塊，轉彎處應光滑，并有固定措施。在室外環境溫度低于0℃時不應進行地埋管換熱器的施工。

　　3施工過程質量控制措施

　　3.1鉆孔施工

　　鉆孔主要分為引孔及鉆巖兩部分，引孔主要有真空泵、偏心鉆及引孔鉆三種工藝，巖石部分主要采用履帶式潛孔鉆機施工。鉆孔前應精確定位，允許偏差為10cm，施工過程中應隨時檢查鉆進垂直度以確保地源孔垂直度，避免深度交叉損壞已完成的地源管，另外可通過控制鉆桿長度以確保鉆孔深度符合設計要求。

　　3. 2下管過程

　　U形管安裝應在成孔且孔壁固化后立即進行。當鉆孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等導致成孔困難時，應設護壁套管。由于鉆孔完畢后孔內通常存有大量積水，將對下管造成一定的困難，水中的沉積物也會影響孔洞的有效深度，因此U型管應設置配重防止上浮，同時孔口應設置襯墊物以防止U型管下管過程中受損。下管水位較淺時可采用人工下管，否則應采取機械下管，U型管底部應設置防護措施以確保底部不受損。下管過程中，U形管內宜充滿水，并宜采取措施使U形管兩支管處于分開狀態以保證換熱效果。下管完畢后應對多出的余管采取保護措施。需要注意的是，當室外環境溫度低于0℃時，不宜進行U型管施工。

　　3. 3回灌過程控制

　　U形管安裝完畢后，應立即灌漿回填封孔以強化換熱效果，同時滿足環保要求，防止地表污染物滲入孔內、不同含水層水質混合串通以及地下水向上泄漏。回填時應根據地質特征確定回填料配方，回填料的導熱系數不應低于鉆孔外或溝槽外巖土體的導熱系數。灌漿回填料宜采用膨潤土和細砂（或水泥）的混合漿或專用灌漿材料。當地埋管換熱器設在密實或堅硬的巖土體中時，宜采用水泥基料灌漿回填。當采用機械進行灌漿回填時，采用的泥漿泵應能夠使孔底的泥漿返至地表，當上返泥漿密度與灌注材料密度相等時方可終止灌漿。灌漿時應盡量保證連續進行并根據灌漿進度逐漸將灌漿管抽出，從而實現自下而上封孔確保密實、無空腔。灌漿12h后進行復查，如未灌滿應采取人工補漿。

　　3. 4水平管施工

　　水平管施工前應安排人工開槽找平并留有一定的坡度，以方便水平匯總管向集水器方向保持一定坡度以利排氣，嚴禁U型管倒坡、上下蜿蜒造成管道積氣，同時水平管應留有一定的膨脹收縮空間以應對熱脹冷縮，溝槽底部應先鋪設相當于管徑厚度的細砂。施工過程中應防止石塊等重物撞擊管身，同時管道不應有折斷、扭結等問題，轉彎處應光滑，且應采取固定措施。水平地埋管安裝完畢后的填料應均勻，且不應含石塊及土塊，回填料應與管道接觸緊密，但不得損傷管道，在頂端應上行一段以保證底板順利施工，同時應對每根管進行打壓試驗，并在墊層實施過程中進行保壓以保證水平管施工質量。

　　4結語

　　地源熱泵在我國還處于興起階段，有許多技術尚屬空白，需要進行大量基礎性研究，為解決復雜地層中鉆孔和安管時可能遇到的困難，提高施工效率，降低施工成本，應不斷地改進施工技術、研制先進的施工沒備，為地源熱泵技術的進一步推廣和使用創造條件。

　　參考文獻：

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　　【2】中國建筑業協會建筑節能專業委員會編著．建筑節能技術【M】．北京；中國計劃出版社，1996．

　　【3】刁乃仁，方肇洪．地埋管地源熱泵技術【M】．北京：高等教育出版社，2006．