地源热泵施工工法讲解

非集管式地源热泵施工工法

一、前言

在中国在发达城市，夏季空调、冬季采暖与供热所消耗的能量已占建筑物总能耗的40-50%。特别是冬季采暖用的燃煤锅炉、燃油锅炉的大量使用，给大气环境造成了极大的污染。因此，建筑物污染控制和节能已是国民经济发展的一个重大问题。传统的采暖空调模式因其产生的环境污染的正面临着严峻的挑战。

地源热泵是利用自然环境地表层下贮存的能量，通过吸取、传送、制冷剂循环等系统提高或降低室内温度，为我们提供一个舒适的室内环境。

二、工法的特点

1、地源热泵空调系统埋管部分的施工质量是保证地源热泵空调系统正常运行的关键。

2、采用并联埋管方式，延长埋地管系统使用寿命。水平管采用非集管式连接，非集管式连接是将单口能源井管道单独汇总至检查井集分水器。

3、专业工种多，协调性强。

三、适用范围

本工法适用于各种大型公共建筑空调系统。

四、工法原理

地源热泵系统，夏季制冷时，将大地作为排热场所，把室内热量、压缩机耗能、加热生活热水多余的热能通过埋地盘管排入地下，再通过土壤的导热和土壤中水分的迁移把热量扩散出去。冬季供热时，地下作为热泵机组的低温热源，通过埋地盘管获取土壤中热量为室内供热。两个换热器都即可作冷凝器又可作蒸发器，只因季节不同而功能不同。在地源热泵系统中，由于冬季从地表层下取出的热量可在夏季得到补偿，因而可使地表层下的热量基本维持平衡。

五、施工工艺流程及操作要点

地源热泵空调系统施工流程图

5.1钻孔成井

钻孔施工前应对埋管现场的地质情况进行了解，对现场进行勘察，特别要注意是否有地下管线及其准确位置。对地面进行清理，平整场地，确定钻孔具体位置。

（1）测量定位

由专门的测量人员，利用全站仪或经纬仪定出井位控制网，依据控制网逐一定出井位，井位误差不宜大于10cm，并用木桩标示出井口。

（2）引孔

引孔采用XY-100型或XY-150型钻机引孔。钻机就位前，先核对孔位，就位后调平钻机，挖孔泥浆池。

a.泥浆池

泥浆池按如下形式布设：

每4个井位设置泥浆池1个，尺寸1m×1m×1m，各钻孔口应挖明沟与泥浆池形成循环回路，严禁泥浆在地面散流。泥浆池装满泥浆后，应及时运到指定地点排放，4个钻孔完成后，应及时回填泥浆池。

b.钻进

用直径150mm三叶钻头或岩芯管钻进，采用泥浆护壁，钻至基岩30cm后即可终孔。

c.下套管

成孔后，检查是否有垮孔情况，确认无垮孔后，拆除钻杆，用钻机下放φ146套管，至基岩面。

（3）潜孔锤钻机施工

引孔完成后，潜孔锤钻机就位，采用DML-80型潜孔锤钻机施工。

a.首先用潜孔锤钻机下压套管，检查套管是否下到基岩面。

b.做好防尘准备。在钻机开钻前，用木桩或防尘布在孔周围形成围栏，防止飞浆或飞尘。

c.开启空压机。采用用1台“阿特拉斯”中高风压空压机。

d.利用110冲击器钻进，直至达到设计要求。钻进过程中，如果有较大灰尘溢出，则在钻杆中加入适量清水，保证钻进过程中没有岩尘飞溢。

（4）PE 管下管

钻孔完成后即组织PE 管下管。

（5）拨管

当PE 管下管完成后，即进行拨管处理，将原有的146-168的套管用专用的拨管机或千斤顶将套管活动一下，后用钻机将套管逐一拨起，清理干净待用。

5.2预制PE 管

PE 管的预制是将需要下井的PE 管、连接件（U 型弯等）制作成型，U 型弯采用两个90°角弯热熔承插连接，U 型管下部端头应设保护装置。（如下图）

竖直地埋管换热器的U 型弯管接头，选用定型的U 型弯头成品件，不宜采用直管道人工弯制。

竖直地埋管换热器U 型管的组对长度应能满足插入钻孔后与环路集管连接的要求（原则上管道中间不应许有接口），预制好的PE

管进行压力试验，试压合格后，管道U 型管效果图

内维持0.6Mpa的压力，为了监控方便，压力表不必拆卸，组对好的U型管的两开口端部，应及时密封。

U型管制作试验合格，宜成卷打捆堆放，表面用彩条布覆盖避免在阳光下直接照射，以防发生热变形。

5.3 PE管的下管

竖直地埋管换热器U型管安装应在钻孔钻好且孔壁固化后立即进行。当钻孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等导致成孔困难时，应设护壁套管。钻孔完毕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；而且由于水中含有大量的泥沙，泥沙沉积会减少孔洞的有效深度。因此下管过程中，U型管内宜充满水。下管前应将U型换热管与灌浆管捆绑在一起，并采取防止U形管上浮的措施。在孔口处放置麻袋之类的衬垫物品,以防止下管过程中换热管磨损而导致其耐压等性能下降。

埋管深度及孔内地下水（或泥浆）水位较浅时，宜采用人工下管。当下管较困难时，可采用机械下管。U形管底部用软质塑料带等进行绑扎，使下井的机械叉不直接与U型PE管接触，防止碰坏U形管，机械下管时顺着井口缓慢下井，PE管操作手注意下管时的机械重量，要求以机械钻杆自重下管，不需外力，当垂直下到井底，操作手查看压力表的压力，当原有压力无下降时，即下管成功。

下管完毕后，留在井口处多出的PE管应卷成圆状，用彩条布等物加以保护并设置禁示牌。

5.4灌浆和回填

U型管安装完毕后，应立即用灌浆材料回填封孔，隔离含水层。

回填浆料中不得有大粒径的颗粒，灌浆回填料一般为膨润土和细沙（或水泥）的混合浆或其它专用灌浆材料。膨润土的比例宜占4％～6％。钻孔时取出的泥沙浆凝固后如收缩很小时，也可用作灌浆材料。如果地埋管换热器设在非常密实或坚硬的岩土体或岩石情况下，宜采用水泥基料灌浆，以防止孔隙水因冻结膨胀损坏膨润土灌浆材料而导致管道被挤压节流。

地埋管换热系统应根据地质特征确定回填料配方，回填料的导热系数不应低于钻孔外或沟槽外岩土体的导热系数。

当埋管深度超过40m时，宜采用机械方式进行灌浆回填（见图-2机械灌浆示意图）。灌浆即使用泥浆泵通过灌浆管将混合浆灌入孔中的过程。泥浆泵的泵压足以使孔底的