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地源热泵地下换热器的施工工艺及原理点击：1843 日期：[ 2014-04-26 21:53:50 ] |
| 地源热泵地下换热器的施工工艺及原理 贠晓明 陈小松 王 勇 摘 要:结合地源热泵的工作原理,从钻孔、下管、灌浆封井、换热器安装及管道连接方面介绍了地源热泵地下换热器的 操作方法,并总结归纳了操作的要点及难点,从而为地源热泵换热器系统节能工程的施工积累经验。 关键词:地源热泵,地下换热器,施工工艺,难点 中图分类号:TU831文献标识码:A 文章编号:1009-6825(2010)24-0185-02 地源热泵空调换热是一种利用含有大量能源的土壤(地下 热)作为吸热或排热的热交换器,实现空气调节的系统,本工艺适 用于地源热泵换热器系统节能工程施工。 1 工艺原理 地源热泵是一种利用地下浅层地热资源的既可供热又可制 冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源 (如电能),实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为 热泵供暖的热源和夏季空调的冷源,即在冬季,把地能中的热量 “取”出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出 来,释放到地能中去。热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能 量(如电能)将吸取的全部热能(即电能+吸收的热能)一起排输 至高温热源。而其所耗能量的作用是使制冷剂压缩至高温高压 状态,从而达到吸收低温热源中热能的作用。 2 施工工艺 2.1 施工工艺流程 地源热泵地下换热器施工工艺流程见图1。 2.2 操作方法 1)钻孔。钻孔是竖埋管换热器施工中最重要的工序。为保 证钻孔施工完成后于孔壁保持完整,如果施工区地层土质比较好, 可以采用裸孔钻进;如果是砂层,孔壁容易坍塌,则必须下套管。 2)下管。下管必须保证下管的深度。下管采用人工下管或 机械下管,下管前应将U形管与灌浆管捆绑在一起,在钻孔完毕 后,立即进行下管施工。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 的泥砂,泥砂沉积会减少L洞的有效深度。每钻完一孔,应及时 把U形管放入,并采取防止上浮的固定措施。在安装过程中,应 注意保持套管的内外管同轴度和U形管进出水管的距离。对于 U形管换热器,可采用专用的弹簧把U形管的两个支管撑开,以 减小两支管间的热量回流。下管完毕后要保证U形管露出地面。 3)灌浆封井。灌浆封井即回填工序。在回填之前应对埋管 进行试压,确认无泄漏现象后方可进行回填。回填物中不得有大 粒径的颗粒,回填时必须根据灌浆速度的快慢将灌浆管逐步抽 出,使混合浆自下而上回灌封井,确保回灌密实,无空腔,减少传热 热阻。当上返泥浆密度与灌注材料的密度相等时,回填过程结束。 4)换热器安装及管道连接。对于高密度聚乙烯(PE)管段和 管件之间的连接都采用专用设备进行热熔焊接。对于埋深不大 或场地允许时,应在地面把套管连接好,然后利用钻塔进行放管。 对于承插式连接,一定注意在活性胶干了之后才能使用。 2.3 操作要点和难点 2.3.1 施工难点 1)联络管防水处理。换热孔管道经水平联络管汇集,穿结构底板进入检查井内的分集水器,各个分集水器通过管道汇集,最终进入到机房内与热泵机组相连。2)施工中对基底的扰动问题。由于地埋管位于底板下,钻孔施工中的泥浆坑开挖、设备碾压、联络管管沟开挖等等均会破坏原状土,从而对基底产生扰动,见表1。 2.3.2 施工要点 1)一般规定。a.地埋管换热系统施工前应具备埋管区域的 工程勘察资料、设计文件和施工图纸,并完成施工组织设计。b 地埋管换热系统施工前应了解埋管场地内已有地下管线、其他地 下构筑物的功能及其准确位置,并应进行地面清理,铲除地面杂 草、杂物和浮土,平整地面。2)施工工序。a.按照图纸要求开钻 竖井。b.U形管换热器的制作。c.U形管换热器的第一次试验 打压。d.下管。e.U形管换热器的第二次试验打压。f.回填。3) 钻凿竖井施工工艺。a.在泥浆旋转钻孔方式中,应沿钻管内部送 入高压水或泥浆,并沿着钻杆的外侧将钻屑送回地面。钻孔过程 中产生的泥浆水从钻孔位置冒出地面,在施工前应制订好排水措 施,可顺地势挖出排水沟,并在沟的末端挖一个泥浆池,钻孔过程 中产生的泥浆在泥浆池中沉淀,作为回填物使用。b.安装竖直埋 管土壤热交换器需要竖直钻孔机械。根据地质条件可选用泥浆 旋转钻孔机械。c.在保证设计埋管总长度的前提下,根据现场施 工出现的特殊情况,如遇到坚硬的岩石层或泥砂层,可适当调整 钻孔的位置、深度与数量。d.如出现土壤极不牢固的情况,宜采 用空心杆螺旋钻机钻孔。钻孔时,空心螺旋钻杆可充当钻孔的保 护套管。钻孔完成后,将钻杆底部的钻尖击落,从钻杆内部插入 埋管,然后将钻杆拉出或旋出。e.当钻孔深度的增加对钻孔速度 的降低和费用的增加影响不大时,钻孔深度宜增大。4)U形管换 热器的制作。a.首先按照设计图纸的要求,使用专业的管剪截取 相应的管道长度(U形管的单管长度应能满足插入钻孔后与环路 集管连接的长度要求)。b.U形埋管换热器的U形弯管接头,宜 选用定型的U形弯头成品管件热熔或电熔连接。也可以采用两 个90°的弯头加短管对接的方式构成U形弯管接头,但应保证管 件、管材接点符合设计、使用要求。c.连接完成的U形换热器管 的两开口端部,在完成打压后,应及时密封。5)U形管道换热器 的安装。a.等竖井孔壁固化后,应立即将焊接完毕、打压合格并 注满清水的U形换热管道垂直的放入开钻完成的竖井内,下管时 应注意保持管道与竖井的同心度,减少管材、管件与竖井管道的 摩擦,U形管下部端头应设保护装置。b.下管结束后,应立即进 行管道打压,确认无泄漏方可进行回填。c.打压合格后要对U形 管两端口采取有效的临时封堵措施。6)回填工艺及下管工艺。 a.钻孔深度及孔内地下水水位较浅时,宜采用人工下管。当下管 较困难时,可采用机械下管。b.垂直土壤热交换器下管完成后应 在12 h内用灌浆材料回灌封孔。灌浆应密实,无空腔。 3 结语 随着空调工业的发展,先进的中央空调系统不断的出现,空 调在现代建筑中扮演着越来越重要的角色。人们对空调的要求 也不断提高,节能、环保、灵活成为今后共同追求的目标。近年 来,随着国际经济技术合作的不断深入,地源热泵中央空调系统 进入了我国,并通过在工程中的成功运用得到了空调界人士的认 可和推崇,成为了我国中央空调发展的趋势,体现了节能、环保、 灵活、舒适的新概念。 参考文献: [1] GB 50189-2005,公共建筑节能设计标准[S]. [2] GB/T 13663-2000,给水用聚乙烯(PE)管材[S]. [3] GB 50242-2002,建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规 范[S]. [4] SL 291-2003,水利水电工程钻探规程[S]. [5] JGJ 87-92,建筑工程地质钻探技术标准[S]. [6] JGJ 79-2002,建筑地基处理规程[S]. |
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