地源熱泵系統(tǒng)工程施工技術(shù)

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實施可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略已成為新時期我國能源發(fā)展的基本方針，可再生能源在建筑中的應用是建筑節(jié)能工作的重要組成部分。地源熱泵系統(tǒng)作為可再生能源應用的主要途徑之一，同時也是最有利于與太陽能供熱系統(tǒng)相結(jié)合的系統(tǒng)形式，近年來在國內(nèi)得到了日益廣泛的應用。地源熱泵系統(tǒng)利用淺層地熱能資源進行供熱與空調(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)地熱能交換系統(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熱源，由水源熱泵機組、地熱能交換系統(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
     地源熱泵技術(shù)，也稱地熱泵技術(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、無污染、低運行成本之優(yōu)點。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穩(wěn)定特性，通過深埋于建筑物周圍的管路系統(tǒng)或地下水，與建筑物內(nèi)部進行熱交換的技術(shù)。冬季，它可代替鍋爐的運行，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，它還能做到常年供應生活熱水，被稱為21世紀的“綠化空調(diào)”技術(shù)。
     優(yōu)點：運行中所需費用低，不像燃氣鍋爐和燃煤鍋爐在運行中需要投入原材料的費用，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，其運行費用(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，還能夠方便地供應熱水。
     二、主要施工技術(shù)要求
     1.施工前準備
     1)系統(tǒng)施工前應具備區(qū)域的工程勘察資料、設(shè)計文件和施工圖紙，并有經(jīng)審批的施工組織設(shè)計。
     2)對埋管場地應進行地面清理，鏟除雜草、雜物，平整場地。
     3)進入現(xiàn)場的地埋管及管件應逐件檢查，破損和不合格產(chǎn)品嚴禁使用，宜采用制造不久的管材、管件；地埋管運抵現(xiàn)場后應用空氣試壓進行檢漏試驗。存放中，不得在陽光下曝曬。搬運和運輸中，應小心輕放，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，應選完整的U形彎頭成品件，不應采用直管煨制彎頭。
     3)豎直地埋管換熱器的U形管的組對應滿足設(shè)計要求，組對好的U型管的開口端部應及時完封。
     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；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，一般要求鉆機的鉆頭直徑根據(jù)需要在100毫米～150毫米之間，鉆進深度可達到150米～200米，鉆孔總長度由建筑的供熱面積大小、負荷的性質(zhì)以及地層及回填材料的導熱性能決定，對于大中型的工程應通過仔細的設(shè)計計算確定，地層的導熱性能最好通過當?shù)氐膶崪y得到。鉆孔施工時，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，因為下管的深度決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械下管兩種，下管前應將U型管與灌漿管捆綁在一起，在鉆孔完畢后立即進行下管施工。鉆孔完畢后孔內(nèi)有大量積水，由于水的浮力影響，會對放管造成一定的困難，而且由于水中含有大量泥沙，泥沙沉積會減少孔內(nèi)的有效深度。為此，每鉆完一孔，應及時把U型管放入，并采取防止上浮的固定措施。在安裝過程中，應注意保持套管的內(nèi)外管同軸度和U型管進出水管的距離。對于U型管換熱器，可采用專用的彈簧把U型管的兩個支管撐開，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。在回填之前應對埋管進行試壓，確認無泄漏現(xiàn)象后方可進行回填。正確的回填要達到兩個目的：一是要強化埋管與鉆孔壁之間的傳熱，二是要實現(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行回填，鉆孔過程中產(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?，無空腔，減少傳熱熱阻。當上返泥漿密度與灌注材料密度相等時，回填過程結(jié)束。系統(tǒng)安裝完畢后，應進行清洗、排污，按要求對管道進行沖洗和試壓，確認管內(nèi)無雜質(zhì)后，方可灌水。
     6.安裝水平地埋管換熱器
     鋪設(shè)前溝槽底部應先鋪設(shè)相當于管徑厚度的細沙，安裝時管道不應折斷、扭結(jié)，沙中不得有石塊，轉(zhuǎn)彎處應光滑，并有固定措施。在室外環(huán)境溫度低于0℃時不應進行地埋管換熱器的施工。