土壤源热泵施工工法9027

土壤源热泵施工工法

一、前言

地源热泵系统是随着全球性的能源危机和环境问题的出现而逐渐兴起的一门热泵技术。它是一种通过输入少量的高位能(如电)，实现从浅层地能(土壤热能、地下水中的低位热能或地表水中的低位热能)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。

目前随着铁路建设水平的提高，越来越多的大型旅客站房采用大跨度网架屋面及玻璃幕墙结构，这种结构散热面大，对空调系统要求高。采用传统分体式空调系统及集中中央空调系统虽然初期投资少，但运营成本高，综合考虑全生命周期成本，地源地泵空调系统具有更大的优势。有研究数据表明，地源热泵系统相对家用分体空调器所增加的投资，在运营中用节约的电费偿还，偿还期只需4～5年。铁路大型旅客站房采用地源热泵空调系统具有一定的技术经济合理性。

二、地源热泵系统特点

1.资源可以再生利用。

2.运行费用低。

3.机房占地面积小，并可设在地下，节省建筑空间。

4.绿色环保，系统利用地球表面的浅层地热资源，没有燃烧，没有排烟及废弃物，清洁环保无任何污染。

5.自动化程度高。

6.一机多用，既可供暖，又可制冷，最大限度的利用了能源。

三、适用范围

可用于工厂、车站、商场、宾馆、酒店、商务办公、娱乐场所、住宅小区、别墅、蔬菜养花大棚等各类建筑。小到一、二百平米大到几十万平米，从单供暖、冷暖双供到冷暖及生活热水三供，都可以完美运行。

四、工艺原理

土壤源热泵是利用地下土壤、地下水温度相对稳定的特性,冬季通过消耗少

量的高位能量(电能)把土壤储存的低品位热能转移到需要供暖的室内;夏季却将室内的热量转移释放到土壤中,从而达到冬季供暖、夏季制冷的目的。地源热泵的工作原理参见图。

五、施工工艺

（一）工艺流程

1.竖直管施工工艺：

2.水平管施工工艺：

（二）施工方法

1、测量、放线及钻机就位

钻孔测量定位，采用索佳SET210K全站仪进行测量定位及孔口标高，并用木桩做好醒目标示，孔间距5.4m×4.5m。

潜孔钻机就位后，钻杆中心必须与孔位在一条垂线上，钻机找平后四腿支稳，确保钻机水平。

启动空压机，待机上仪表处于正常工况后方可拧动开关送气，管路连接处不得有漏气现象。

2、开孔

本工程施工场地内上部覆盖层较厚杂填土，采用Ф180冲击钻头开孔至基岩，下Ф168套管，换用Ф140潜孔冲击器钻进。钻孔直径为140mm，钻孔深度82m。

3、成孔工艺

采用液压潜孔锤钻机，高压空气作为钻进动力和排渣手段。钻进参数：空气压力13-16MPa；钻机转速75-100rpm；风量15 m3/mm；钻头压力15.6KN，压力过大易造成孔斜，导致安装竖直地埋管困难。

增加钻杆前，应在压缩空气关闭后提升动力头至顶端，让其自由落下并且无阻碍，这时方可卸开钻杆丝扣。

钻进中发生不返气现象且空气压力增高时应提钻检查。

孔口粉尘变多时及时增加水泵注水量，尽可能使返出孔口的岩屑为片状或粒状。当粉尘较大，采用除尘系统进行收集，减少对周围环境的影响。

4、竖直管试压及安装：

a.竖直地埋管换热器插入钻孔前，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%，且无泄露现象；将其密封后，在有压状态下插入钻孔，完成灌浆后保压1小时。

b.潜孔钻机收塔离开孔口。将经过试压检验合格的地埋管放在孔口，若孔内无水，可直接将地埋管在保压状态下插入钻孔；若孔内有水，根据相应的水位在U型管下部配上相应的重物，再将地埋管在保压状态下插入孔内。下管时采用2～4米设置一个弹簧卡的方式使U型管两分支管处于分开状态。

5、回填：

井内回填材料应不低于钻孔内岩土体导热系数。孔洞上面6米应用细沙回填，6米以下的应用原浆回填。原浆为红砂岩遇水而成，不易下沉，为保证回填密实，回填过程中采用细沙加水沉降。

6、保护管路：

当每一个井打好一组管路放入井中之后，剪去多余的一部分，地面（或横沟底面）留下五十公分左右用胶带裹好，要注意保护管路系统，避免泥浆石块和其它异物进入系统，造成系统堵塞影响水流量。对成孔进行编号,并设置成孔保护标示牌。

7、水平横沟的开挖：

由于工程量过大，计划用挖掘机来操作，用挖掘机主要怕工作时挖伤挖断地下立管，造成意外的不良后果，所以说工作时一定要注意，避免挖机碰到管路。横沟的开挖深度满足设计要求。

8、水平管连接

在竖直地埋管完成后，进行水平管连接，采用塑料管热熔器通过管件将各个竖直地埋管连接起来形成供回水环路。具体热熔连接步骤如下：1.热熔器接通电源，将热熔温度调节至300度；2.将管材及对应管件清洗擦干；3.待温度升至300度，同时将管件和管材与热熔模具紧密接触，加热完毕将管材管件承插连接即可。

a.水平集水管和分水管分别进行安装，两管之间平行距离不小于0.6m。埋管沟深满足设计要求，将沟中清理干净，并在水平地埋管敷设前，沟槽底应先敷设相当于管径厚度的细砂。水平干管（集合管）采用直埋敷设，其埋深在室外地面2.0m以下，避开其他管线，干管坡度不小于0.002。

b.检查沟中无石块且细沙土平整后，再将水压试验已合格的管道放入沟槽中。采取固定措施避免重物撞击或碾压管身。

c.集、分水管路连接时，外露部分要采取保温和固定等安全措施，尽量避免后续其他施工过程可能对集、分水管造成的破坏。

9、系统水压力试验

a.水平地埋管换热器放入沟槽前，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%，且无泄露现象；

b.竖直或水平地埋管换热器与环路集管装配后，回填前已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%，且无泄露现象；

c.环路集管与机房集分水器连接完成后，回填前应进行第三次水压试验。在试验压力下，稳压至少2h,稳压后压力降不应大于3%，且无泄露现象；

d.地埋管换热系统全部安装完毕，且冲洗、排气及回填完成后，应进行第四次水压试验。在试验压力下，稳压至少12h,稳压后压力降不应大于3%。

10、铺填细沙：

铺填细沙是为了固定水平埋管，细沙便于填补管路之间的空隙，避免留有空隙对最后回填土方以后，土层沉降不一致，而造成拉伤，压弯管路。所以铺填细沙也是一个很重要的一个环节，水平管铺设之前，沟槽底应先敷设相当于管径厚度的细砂，摆放好地埋管之后要在管路上面15cm左右确保水平管周围细砂密实。对水平地埋管管路进行保护和固定。

回填料应细小、松散、均匀且不应含石块及土块，采用网孔不大于15mm×15mm的筛进行过筛。回填压实应逐层进行，且不得损伤管道。回填压实过程均匀，回填土应与管道接触紧密。做好每层管道上方15cm范围内的回填，管道两侧和管顶以上50cm范围内，应采用轻夯实，严禁压实机具直接作用在管道上。

11、土方回填：

当确定水平地埋管四周细沙已密实，然后回填素土。当素土回填一定厚度后，才可进行其他回填。

12、地埋管管材的检验与验收：

a.管材、管件必须有产品质量合格证；系统所选用的管材、管件上应标明规格、公称压力和生产厂名或商标，包装上应标有批号、数量、生产日期和检验代号。

b.管材、管件的内外壁应光滑平整，无气泡、裂口、裂纹、脱皮和明显的痕