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地源熱泵系統(tǒng)工程施工技術(shù)
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實(shí)施可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略已成為新時(shí)期我國(guó)能源發(fā)展的基本方針,可再生能源在建筑中的應(yīng)用是建筑節(jié)能工作的重要組成部分。地源熱泵系統(tǒng)作為可再生能源應(yīng)用的主要途徑之一,同時(shí)也是最有利于與太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)相結(jié)合的系統(tǒng)形式,近年來(lái)在國(guó)內(nèi)得到了日益廣泛的應(yīng)用。地源熱泵系統(tǒng)利用淺層地?zé)崮苜Y源進(jìn)行供熱與空調(diào),具有良好的節(jié)能與環(huán)境效益。
地源熱泵系統(tǒng)根據(jù)地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)形式的不同,分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。只要是以巖土體、地下水或地表水為低溫?zé)嵩矗伤礋岜脵C(jī)組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng),統(tǒng)稱為地源熱泵系統(tǒng)。
一、地源熱泵技術(shù)原理及優(yōu)點(diǎn)
地源熱泵技術(shù),也稱地?zé)岜眉夹g(shù),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(jī)組向建筑物內(nèi)用戶提供既可供暖、又可供冷的新型空調(diào)技術(shù),并具有高效、節(jié)能、無(wú)污染、低運(yùn)行成本之優(yōu)點(diǎn)。通俗地講,地源熱泵技術(shù)是利用地下淺層土壤或地下水溫度的相對(duì)穩(wěn)定特性,通過(guò)深埋于建筑物周?chē)墓苈废到y(tǒng)或地下水,與建筑物內(nèi)部進(jìn)行熱交換的技術(shù)。冬季,它可代替鍋爐的運(yùn)行,從土壤中取熱,向建筑物供暖;夏季,它代替空調(diào)普通裝置向土壤排熱,給建筑物供冷。其實(shí),它還能做到常年供應(yīng)生活熱水,被稱為21世紀(jì)的“綠化空調(diào)”技術(shù)。
優(yōu)點(diǎn):運(yùn)行中所需費(fèi)用低,不像燃?xì)忮仩t和燃煤鍋爐在運(yùn)行中需要投入原材料的費(fèi)用,從而降低了成本。利用可再生能源,節(jié)約礦物資源,地源熱泵系統(tǒng)可有效地利用“冬暖夏涼”的地溫資源,冬季從大地吸收熱量,夏季向大地放出熱量,其運(yùn)行費(fèi)用(供暖)比耗電空調(diào)節(jié)約22%~25%,比燃油和燃煤鍋爐節(jié)約40%~60%;與耗電空調(diào)相比,大大節(jié)約能源,與燃煤鍋爐相比,杜絕了冬季采暖造成的城市大氣污染,環(huán)保價(jià)值巨大;提高了現(xiàn)代化人居生活的品位,既可供暖、也可制冷,還能夠方便地供應(yīng)熱水。
二、主要施工技術(shù)要求
1.施工前準(zhǔn)備
1)系統(tǒng)施工前應(yīng)具備區(qū)域的工程勘察資料、設(shè)計(jì)文件和施工圖紙,并有經(jīng)審批的施工組織設(shè)計(jì)。
2)對(duì)埋管場(chǎng)地應(yīng)進(jìn)行地面清理,鏟除雜草、雜物,平整場(chǎng)地。
3)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的地埋管及管件應(yīng)逐件檢查,破損和不合格產(chǎn)品嚴(yán)禁使用,宜采用制造不久的管材、管件;地埋管運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后應(yīng)用空氣試壓進(jìn)行檢漏試驗(yàn)。存放中,不得在陽(yáng)光下曝曬。搬運(yùn)和運(yùn)輸中,應(yīng)小心輕放,不得劃傷管件,不得拋摔和沿地拖曳。
2.地埋管的連接要求
1)應(yīng)采用熱熔或電熔連接。
2)豎直地埋管換熱器的U形彎管接頭,應(yīng)選完整的U形彎頭成品件,不應(yīng)采用直管煨制彎頭。
3)豎直地埋管換熱器的U形管的組對(duì)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求,組對(duì)好的U型管的開(kāi)口端部應(yīng)及時(shí)完封。
3.鉆孔
鉆孔是豎埋管換熱器施工最重要的工序。為保證鉆孔施工完成后孔壁保持完整,如果施工區(qū)地層土質(zhì)比較好,可以采用裸孔鉆進(jìn);如果是砂層,孔壁容易坍塌,則必須下套管,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(jī)的鉆頭直徑根據(jù)需要在100毫米~150毫米之間,鉆進(jìn)深度可達(dá)到150米~200米,鉆孔總長(zhǎng)度由建筑的供熱面積大小、負(fù)荷的性質(zhì)以及地層及回填材料的導(dǎo)熱性能決定,對(duì)于大中型的工程應(yīng)通過(guò)仔細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算確定,地層的導(dǎo)熱性能最好通過(guò)當(dāng)?shù)氐膶?shí)測(cè)得到。鉆孔施工時(shí),要注意不得損壞原有地下管線和地下構(gòu)筑物。
4.下管
下管是工程的關(guān)鍵之一,因?yàn)橄鹿艿纳疃葲Q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(jī)械下管兩種,下管前應(yīng)將U型管與灌漿管捆綁在一起,在鉆孔完畢后立即進(jìn)行下管施工。鉆孔完畢后孔內(nèi)有大量積水,由于水的浮力影響,會(huì)對(duì)放管造成一定的困難,而且由于水中含有大量泥沙,泥沙沉積會(huì)減少孔內(nèi)的有效深度。為此,每鉆完一孔,應(yīng)及時(shí)把U型管放入,并采取防止上浮的固定措施。在安裝過(guò)程中,應(yīng)注意保持套管的內(nèi)外管同軸度和U型管進(jìn)出水管的距離。對(duì)于U型管換熱器,可采用專用的彈簧把U型管的兩個(gè)支管撐開(kāi),以減小兩支管間的熱量回流。下管完畢后,要保證U型管露出地面,在埋管區(qū)域做出標(biāo)志并定位,以便于后續(xù)施工。
5.灌漿封井
灌漿封井也稱為回填工序。在回填之前應(yīng)對(duì)埋管進(jìn)行試壓,確認(rèn)無(wú)泄漏現(xiàn)象后方可進(jìn)行回填。正確的回填要達(dá)到兩個(gè)目的:一是要強(qiáng)化埋管與鉆孔壁之間的傳熱,二是要實(shí)現(xiàn)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(jìn)行回填,鉆孔過(guò)程中產(chǎn)生的泥漿沉淀物也是一種可選擇的回填材料?;靥钗镏胁坏糜写罅降念w粒,回填時(shí)必須根據(jù)灌漿速度的快慢將灌漿管逐步抽出,使混合漿自上而下回灌封井確?;毓嗝軐?shí),無(wú)空腔,減少傳熱熱阻。當(dāng)上返泥漿密度與灌注材料密度相等時(shí),回填過(guò)程結(jié)束。系統(tǒng)安裝完畢后,應(yīng)進(jìn)行清洗、排污,按要求對(duì)管道進(jìn)行沖洗和試壓,確認(rèn)管內(nèi)無(wú)雜質(zhì)后,方可灌水。
6.安裝水平地埋管換熱器
鋪設(shè)前溝槽底部應(yīng)先鋪設(shè)相當(dāng)于管徑厚度的細(xì)沙,安裝時(shí)管道不應(yīng)折斷、扭結(jié),沙中不得有石塊,轉(zhuǎn)彎處應(yīng)光滑,并有固定措施。在室外環(huán)境溫度低于0℃時(shí)不應(yīng)進(jìn)行地埋管換熱器的施工。
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