地源熱泵空調(diào)地埋管系統(tǒng)施工工法
地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在冬季，把地能中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來，釋放到地下去。地源熱泵空調(diào)地埋管系統(tǒng)施工技術(shù)環(huán)保、簡單、高效。地埋管系統(tǒng)適用范圍較為廣泛，故將這一施工工藝整理成工法,以供今后同類工程借鑒使用。
2.技術(shù)特點
2.1 地埋管系統(tǒng)成孔過程中，需要人力物力較少，快速高效。
2.2施工噪聲較小，運行節(jié)能環(huán)保，能滿足城市施工的高環(huán)保要求。
2.3成空中泥漿作用：浮懸鉆渣，并護壁。其優(yōu)點是鉆進與排渣同時連續(xù)進行，成孔速度較快。經(jīng)過沉淀池凈化，再循環(huán)使用。
2.4 垂直管下管過程簡單快捷。
2.5管材一般采用PE管材，連接技術(shù)成熟，簡單高效。
3.關(guān)鍵技術(shù)
垂直埋管下管時，必須保證施工質(zhì)量，確認(rèn)井孔內(nèi)無較大硬質(zhì)顆粒物，U型接頭要做好防護措施。灌漿應(yīng)自上而下，泥漿的浮力足以將碎巖石浮起，井孔回填要密實，待出漿濃度與灌漿一致時灌漿完成。
4.適用范圍
基本適用于所有地質(zhì)，無特殊技術(shù)要求的均可應(yīng)用。
5.工藝原理
首先根據(jù)圖紙確定井位，安裝鉆機后用泥漿以高壓通過鉆機鉆孔，泥漿上升溢出流到井外的泥漿溜槽,經(jīng)過沉淀池凈化，泥漿再循環(huán)使用，井孔壁靠泥漿保護。在成孔后及時進行下管作業(yè)，回填要用圖紙要求的回填料進行，連接水平埋管及壓力試驗，待管道沖洗完成后地埋管系統(tǒng)完成。
6.施工工藝流程及操作要點
6.1施工工藝流程
6.2操作要點
6.2.1 安裝鉆機
1)確定井位。根據(jù)設(shè)計圖紙，測量放線，確定井位。
2) 鉆機安裝施工應(yīng)符合以下具體幾點：
①鉆塔的底腳基礎(chǔ)要夯實鋪平，鋪設(shè)鐵板或方木支墊結(jié)實。
③鉆機設(shè)備安裝要平穩(wěn)、牢固并有安裝安全防護設(shè)備。
④泥漿泵安裝要平穩(wěn)、管路連接要牢固、暢通。
6.2.2 鉆進成孔
根據(jù)現(xiàn)場的地層情況，選擇鉆頭，造漿方式等。成井施工的具體要求
①下鉆前應(yīng)認(rèn)真檢查鉆具，如發(fā)現(xiàn)脫焊、傷痕、嚴(yán)重磨損、彎曲情況，應(yīng)及時修復(fù)或更換。
②開鉆前，應(yīng)將鉆具提離孔底，開動泥漿泵待沖洗液循環(huán)暢通后，再慢速轉(zhuǎn)到孔底，然后開始正常鉆進。
③鉆進中如發(fā)現(xiàn)鉆具回轉(zhuǎn)阻力增大，負荷增大，泥漿泵壓力不足等異�，F(xiàn)象時，應(yīng)立即停止鉆進，檢查原因及時處理。
④上部松散地層應(yīng)采用松壓慢速，大泵量稠泥漿鉆進。
6.2.3 下管
管材采用PE管，管材進場后，應(yīng)嚴(yán)格檢查管材及管件質(zhì)量。下管要謹(jǐn)慎，遇到硬質(zhì)物不可強行下管，以免破壞U型管，確保工程質(zhì)量。
6.2.4 管井回填
U型管安裝完畢后，立即灌漿回填封孔，隔離含水層。灌漿即使用泥漿泵通過灌漿管將混合漿灌入鉆孔中的過程。泥漿泵的泵壓足以使孔底的泥漿上返至地表，當(dāng)上返泥漿密度與灌注材料的密度相等時認(rèn)為灌漿過程結(jié)束。灌漿時應(yīng)保證灌漿的連續(xù)性，應(yīng)根據(jù)機械灌漿的速度將灌漿管逐漸抽出，使灌漿液自下而上灌注封孔，確保鉆孔灌漿密實、無空腔、否則會降低傳熱效果，影響工程質(zhì)量。
6.2.5 水平管連接及回填
井孔回填密實后，進行水平管的連接。施工過程中要保證每個管道接口的連接質(zhì)量，系統(tǒng)連接完成后做壓力試驗，壓力試驗合格后開始回填管道。回填時保證回填均勻且回填料與管道緊密接觸回填應(yīng)在管道兩側(cè)同步進行，同一溝槽中有雙排或多排管道時，管道之間的回填壓實應(yīng)與管道和槽壁之間的對稱進行。各壓實面的高差不宜超過30cm。管腋間用人工回填，確保塞嚴(yán)搗實。分層管道回填時應(yīng)重點做好每一管道層上方15cm范圍內(nèi)的回填。管道兩側(cè)和管頂以上50cm范圍內(nèi)應(yīng)采用輕夯實，嚴(yán)禁壓實機具直接作用在管道上，使管道受損影響工程質(zhì)量。
6.2.6 系統(tǒng)沖洗
在地埋管換熱器安裝前應(yīng)對地埋管系統(tǒng)進行沖洗，以保證地埋管環(huán)熱系統(tǒng)可靠正常運行。
7.質(zhì)量控制
7.1 工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)
工程施工質(zhì)量執(zhí)行《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50366-2005。特殊環(huán)境施工的還必須符合相應(yīng)施工標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。
7.2 質(zhì)量保證措施
7.2.1地埋管管材及連接質(zhì)量要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。
7.2.2井孔質(zhì)量嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求。
7.2.3回填料及回填質(zhì)量要符合設(shè)計要求，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。
7.2.4系統(tǒng)壓力試驗及沖洗標(biāo)準(zhǔn)要符合設(shè)計要求。
7.2.5工程結(jié)束后根據(jù)驗收標(biāo)準(zhǔn)做好自檢自查工作及資料整理，確保工程質(zhì)量。
8.安全措施
8.1認(rèn)真貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定、條例，結(jié)合施工單位實際情況和工程的具體特點，組成專職安全員和班組兼職安全員以及工地安全用電負責(zé)人參加的安全生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，執(zhí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確各級人員的職責(zé)，抓好工程的安全生產(chǎn)。
8.2施工現(xiàn)場按符合防火、防風(fēng)、防雷、防洪、防觸電等安全規(guī)定及安全施工要求進行布置，并完善布置各種安全標(biāo)識。
8.3各類住房、庫房等的消防安全距離做到符合公安部門的規(guī)定，室內(nèi)不堆放易燃品；嚴(yán)格做到易燃處吸煙；隨時清除現(xiàn)場的易燃雜物；不在有火種的場所或其近旁堆放生產(chǎn)物資。
8.4氧氣瓶與乙炔瓶隔離存放，嚴(yán)格保證氧氣瓶不沾染油脂、乙炔發(fā)生器有防止回火的安全裝置。
8.5施工現(xiàn)場的臨時用電嚴(yán)格按照《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。
8.6電纜線路應(yīng)采用“三相五線”接線方式，電氣設(shè)備和電氣線路必須絕緣良好，場內(nèi)架設(shè)的電力線路其懸掛高度和線間距除按安全規(guī)定要求進行外，將其布置在專用電桿上。
8.7施工現(xiàn)場使用的手持照明燈使用36V的安全電壓。
8.8室內(nèi)配電柜、配電箱前要有絕緣墊，并安裝漏電保護裝置。
8.9 泥漿池四周要進行維護，并懸掛安全警示牌，夜間掛紅色警示燈。
8.10 建立完善的施工安全保證體系，加強施工作業(yè)中的安全檢查，確保作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。
9.環(huán)保措施
9.1成立對應(yīng)的施工環(huán)境衛(wèi)生管理機構(gòu)，在工程施工過程中嚴(yán)格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章，加強對施工燃油、工程材料、設(shè)備、廢水、生產(chǎn)生活垃圾、棄渣的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規(guī)章制度，做好交通環(huán)境疏導(dǎo)，充分滿足便民要求，認(rèn)真接受城市交通管理，隨時接受相關(guān)單位的監(jiān)督檢查。
9.2將施工場地和作業(yè)限制在工程建設(shè)允許的范圍內(nèi)，合理布置、規(guī)范圍擋，做到標(biāo)牌清楚、齊全，各種標(biāo)識醒目，施工場地整潔文明。
9.3設(shè)立專用排漿溝、集漿坑，對廢漿、污水進行集中，認(rèn)真做好無害化處理，從根本上防止施工廢漿亂流。
9.4定期清運沉淀泥砂，做好泥砂、棄渣及其它工程材料運輸過程中的防散落與沿途污染措施，廢水除按環(huán)境衛(wèi)生指標(biāo)進行處理達標(biāo)外，并按當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求的指定地點排放。棄渣及其它工程廢棄物按工程建設(shè)指定的地點和方案進行合理堆放和處治。
9.5優(yōu)先選用先進的環(huán)保機械。采取設(shè)立隔音墻、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允許值以下，同時盡可能避免夜間施工。
10.效益分析
10.1本技術(shù)施工產(chǎn)生的振動、噪音等公害較小。工程建設(shè)時，周圍的居民及企事業(yè)單位能正常生活及工作。
采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，具有明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高40%，因此要節(jié)能和節(jié)省運行費用40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。據(jù)美國環(huán)保署EPA估計，設(shè)計安裝良好的地源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶30～40％的供熱制冷空調(diào)的運行費用。
10.2本技術(shù)與其他空調(diào)系統(tǒng)相比：地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少40％以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70％以上，如果結(jié)合其它節(jié)能措施節(jié)能減排會更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25％的充灌量；屬自含式系統(tǒng)，即該裝置能在工廠車間內(nèi)事先整裝密封好，因此，制冷劑泄漏機率大為減少。該裝置的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量，
能較好地利用可再生資源。
11.應(yīng)用實例
11.1工程概況
該地源熱泵空調(diào)地埋管系統(tǒng)用于山東省青州市火車站，井孔深80m，井孔數(shù)144個，井孔直徑13mm，井間距4.5m×4.5m，井均勻布置于站房西側(cè)廣場下。埋管采用垂直鉆孔埋管方式，垂直埋管為單U型管。回填料采用5%膨潤土、5%黃沙和90%的原漿。水平干、支管采用直埋附設(shè)，共設(shè)6條水平溝槽，其埋深在室外地面下1.8m。地埋管共設(shè)24個環(huán)路，每個環(huán)路由六個管井組成。
11.2施工情況
確定井位、裝機完畢后開鉆。本工程采用自然造漿。泥漿通過泥漿溜槽進入泥漿池，再通過泥漿泵從空心鉆桿上端進入井孔，形成泥漿循環(huán)系統(tǒng)。成孔后要及時下管回填，避免井孔坍塌。U型管安裝完成后立即回填封井�；靥钜軐崳┕ぶ袀�工序都要嚴(yán)格嚴(yán)格執(zhí)行《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50366-2005。
地源熱泵地埋管系統(tǒng)施工中，U型管的安裝、井孔回填及水平管道的連接是影響整個空調(diào)系統(tǒng)使用效果的關(guān)鍵部位。U型管的U型接頭連接質(zhì)量要好，在下管過程中確保不損壞管道；井孔回填要及時密實無空腔，應(yīng)保證灌漿的連續(xù)性，否則會降低傳熱效果，影響工程質(zhì)量；由于系統(tǒng)全部在地下，所以管道連接質(zhì)量非常重要，一但管道連接質(zhì)量出現(xiàn)問題，那將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的換熱效果。施工過程中沒發(fā)生安全質(zhì)量事故，工程進展順利。
該工程于2009年4月16日開工，2009年5月26日完工，工程用時40天。
11.3工程監(jiān)測與結(jié)果評介
采用地源熱泵地埋管系統(tǒng)后，為保證施工過程的安全穩(wěn)定及使用后的效果，及時監(jiān)測各主要工序施工階段動態(tài)數(shù)值，施工單位監(jiān)測組對系統(tǒng)施工進行了全過程監(jiān)控量測。
井孔監(jiān)測結(jié)果顯示，井孔直徑符合設(shè)計要求，井孔深度符合設(shè)計要求偏差小于5cm。井孔垂直度偏差在允許范圍之內(nèi)，U型管安裝符合設(shè)計要求。系統(tǒng)使用后結(jié)果顯示，地源熱泵地埋管系統(tǒng)換熱效果較好，節(jié)能環(huán)保，使用效果大于預(yù)想效果。
施工全過程處于安全、穩(wěn)定、快速、優(yōu)質(zhì)的可控狀態(tài)，地源熱泵地埋管系統(tǒng)各項指標(biāo)都符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計要求，無安全生產(chǎn)事故發(fā)生。采用此工藝節(jié)約了人力和機械設(shè)備，保證了工程質(zhì)量，減小了對環(huán)境的影響，受到到了各方的好評，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。
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