黃建斌

【摘要】簡要介紹北外灘鵬欣悅榕莊酒店地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中地埋管原理，概述了地埋管高效節(jié)能特點(diǎn)，重點(diǎn)闡述了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中地埋管施工技術(shù)及質(zhì)量控制要點(diǎn)，為地埋管工程施工指明方向，從而使該地埋管施工質(zhì)量得到有效控制。

【關(guān)鍵詞】地埋管;高效節(jié)能;施工技術(shù);質(zhì)量控制

【中圖分類號(hào)】TU834.3+5

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

1、工程概況

本工程項(xiàng)目名稱為上海北外灘鵬欣悅榕莊酒店，已交付使用，并由上海北外灘鵬欣悅榕莊酒店管理公司運(yùn)營管理，地址在上海市虹口區(qū)公平路、海平路，南臨黃浦江。酒店設(shè)標(biāo)準(zhǔn)客房118套、商務(wù)套房11套，頂層設(shè)置1套總統(tǒng)套房。

本工程項(xiàng)目空調(diào)采用地源熱泵的地埋管系統(tǒng)，地埋管鉆孔約320個(gè)，考慮到現(xiàn)場實(shí)際施工情況，按照有效利用率95%計(jì)算，采用單U形式地埋管，管材選用選擇聚乙烯PE管。實(shí)際施工地埋管約304個(gè)。所有地埋管鉆孔均在地下三層基礎(chǔ)的大底板下進(jìn)行，共43個(gè)環(huán)路，每環(huán)路不大于8個(gè)孔，地埋管孔間距離按照4m，不小于3.5m，距離樁基1～1.5m，共組成10個(gè)集分水器井，地下室外墻周圍采用鋼筋混凝土連續(xù)墻圍護(hù)施工。

2、地埋管原理和地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)組成及工藝特點(diǎn)

2.1空調(diào)系統(tǒng)中地埋管原理

1.球閥;2.壓力表;3.溫度計(jì);4.蝶閥;5.集水器;6.分水器;7.地埋管;

8.地下室大地板基礎(chǔ);9.地源熱泵機(jī)組;10.地埋管循環(huán)水泵;11.風(fēng)機(jī)盤管;

12.衛(wèi)生間地暖;13.地源熱泵循環(huán)水泵;14.空調(diào)供回水水泵;15.地暖供回水泵。

圖1 地源熱泵地埋管空調(diào)系統(tǒng)原理

2.2空調(diào)系統(tǒng)組成

本工程項(xiàng)目地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要包括：地埋管、地源熱泵機(jī)組、冷卻塔、冷水機(jī)組、鍋爐、地埋管循環(huán)水泵、地源熱泵循環(huán)水泵、冷凍機(jī)組冷凍循環(huán)水泵、冷卻水循環(huán)水泵、定壓裝置、熱交換器、集分水器、水處理設(shè)備、膨脹水箱、衛(wèi)生間地板采暖、四管制新風(fēng)機(jī)組、四管制風(fēng)機(jī)盤管。

2.3空調(diào)系統(tǒng)中地埋管工藝特點(diǎn)

地埋管利用淺表層土壤地?zé)豳Y源進(jìn)行蓄熱蓄冷，通過水循環(huán)實(shí)現(xiàn)在土壤中吸熱或放熱的能量轉(zhuǎn)換，達(dá)到空調(diào)制冷或制熱效果，通過輸入少量電能，就可以實(shí)現(xiàn)能量從低溫?zé)嵩聪蚋邷啬茉崔D(zhuǎn)移;該系統(tǒng)不抽地下水，因此不影響地基下沉，沒有任何污染物排放，不影響周圍生態(tài)環(huán)境，是最清潔、最經(jīng)濟(jì)的能源，是一個(gè)土壤源熱泵系統(tǒng)，是一個(gè)地能換熱系統(tǒng)工程。其優(yōu)點(diǎn)：在采暖時(shí)，地埋管從地源的淺表土層或巖土中吸收熱量，經(jīng)過內(nèi)部管路環(huán)路系統(tǒng)控制，熱量不斷地轉(zhuǎn)遞到室內(nèi)，使室內(nèi)溫度升高，從而達(dá)到采暖目的。在制冷時(shí)，地埋管從室內(nèi)不斷地吸收熱量，經(jīng)過環(huán)路系統(tǒng)的控制，將熱量不斷釋放到地源中，使室內(nèi)溫度降低，從而達(dá)到制冷降溫目的。地埋管具有換熱效率高，熱量散失小，維護(hù)費(fèi)用低。根據(jù)本工程的土壤測試報(bào)告分析，項(xiàng)目采用單U形式，夏季排熱量每米井深為65.8W，冬季吸熱量為每米井深43.2W;整個(gè)地埋管需滿足排熱量2440KW，即冷負(fù)荷約1950KW，可承擔(dān)吸熱負(fù)荷1610KW，即熱負(fù)荷2049 KW;由此推測地埋管蓄熱蓄冷效應(yīng)高，通過地埋管路循環(huán)，達(dá)到制熱或制冷效果，地埋管利用地下地能量，以電力為輔，從而達(dá)到高效節(jié)能。其缺點(diǎn)：地埋管空調(diào)系統(tǒng)比一般空調(diào)系統(tǒng)的一次性投資高，大約高出百分之二十以上;地埋管前期準(zhǔn)備工作繁瑣，時(shí)間長，需做可行方案;地埋管安裝難度大，施工現(xiàn)場管理要求比較高，要有專業(yè)隊(duì)伍和專業(yè)人員施工;地埋管需要足夠的場地空間，沒有足夠的場地，就沒有更多的換熱制冷置換;地埋管一旦有損壞，維修難度大。

3、地埋管施工工藝流程（見圖2）

圖2 地埋管施工工藝流程

4、地埋管施工技術(shù)

4.1施工準(zhǔn)備

4.1.1本項(xiàng)目為深基坑工程，因此對(duì)地埋管施工要求尤為重要，即首先編制施工方案，并經(jīng)審核批準(zhǔn)，地埋管施工準(zhǔn)備工作必須做得充分，包括人、材、機(jī)、環(huán)境施工準(zhǔn)備。

4.1.2根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙定位放線，并清理基坑中障礙物后即可對(duì)地埋管位置進(jìn)行測量放線。其基準(zhǔn)控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)反復(fù)核對(duì)及建立地埋管獨(dú)立的放樣系統(tǒng)。

4.2預(yù)制U型管

4.2.1地埋管材質(zhì)應(yīng)選用PE管，在地埋管井底部采用兩個(gè)彎頭和兩根立管通過熱熔連接后制作成一根U形管。

4.2.2一般預(yù)制U型管的長度應(yīng)比立管孔深度再加水平至集分水器井的長度，另預(yù)留 5m長度，并與集分水器相連接。

4.2.3對(duì)預(yù)制好U型管，一定要編制好編號(hào)，以便于管路敷設(shè)對(duì)號(hào)入座，找正管路施工。

4.2.4預(yù)制完畢后須做好成品保護(hù)，并對(duì)管道末端進(jìn)行封閉，且進(jìn)行試壓試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)，保證管道不滲漏。

4.3鉆孔準(zhǔn)備

4.3.1首先了解工程現(xiàn)場土壤的地質(zhì)條件。

4.3.2熟悉工程現(xiàn)場的地下管線分布情況，并做好明顯標(biāo)識(shí)。

4.3.3鉆孔前進(jìn)行建筑大地板基礎(chǔ)的土壤平整。

4.3.4熟悉地埋管施工圖。

4.3.5根據(jù)地埋管施工圖，用白灰標(biāo)識(shí)具體鉆孔位置及總管坑槽位置。

4.3.6確定鉆孔支架打設(shè)位置。

4.3.7確定鉆孔機(jī)械電源容量及供給情況。

4.3.8提供水源至鉆孔現(xiàn)場位置。

4.4土壤鉆孔

4.4.1鉆孔孔徑約為180mm。

4.4.2鉆孔深度>120m，并做好記錄。

4.4.3鉆孔是豎直埋地管換熱器施工中最重要環(huán)節(jié)，為保證鉆孔施工完成后孔壁保持完整，孔徑大小略大于U型管道與灌漿管件的尺寸為宜，鉆孔采用常規(guī)正循環(huán)鉆井方法。

4.4.4根據(jù)工程現(xiàn)場實(shí)際情況，及時(shí)填寫鉆孔記錄。

4.4.5根據(jù)工程需要和土壤情況，鉆孔深度可適當(dāng)增加，但不得縮短鉆孔深度，并做好埋設(shè)相應(yīng)管道的記錄。

4.4.6鉆孔完畢后進(jìn)行孔徑和鉆孔深度驗(yàn)收。

4.5下管施工

4.5.1下管前將U型管內(nèi)充滿水，從而增加U型管的自重，減少下管過程中的浮力。

4.5.2采用機(jī)械吊桿拉直預(yù)制U形管道。

4.5.3將預(yù)制U形管道逐漸放入鉆好的孔內(nèi)，放入井孔時(shí)嚴(yán)禁突然放手，以免管子浮起后難以再放入井孔內(nèi)。

4.5.4下管時(shí)注意保持鉆孔的內(nèi)外管同軸度和U型管道之間的距離。

4.5.5下管為垂直進(jìn)行，下管速度要均速，做到不快不慢，防止下管過程中損壞塑料管，防止U型管上浮，確保下管到位。

4.5.6放置埋管，灌漿前應(yīng)固定埋管，并在孔和管之間縫隙放入一些細(xì)黃砂來固定管子。

4.5.7大地板基礎(chǔ)內(nèi)出墻PE管道應(yīng)加設(shè)護(hù)套保護(hù)。

4.5.8嚴(yán)格做好管口臨時(shí)封閉，把管口封死，且保護(hù)接口不受破壞，以防管道堵塞。

4.5.9記錄埋管前端編碼及尾端編碼。

4.5.10做好壓力試驗(yàn)，填寫試壓驗(yàn)收記錄。

4.5.11在全部工程完畢后，進(jìn)行沖洗，沖洗設(shè)備流量應(yīng)大于運(yùn)行流量的兩倍。

4.5.12當(dāng)室外環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，不允許進(jìn)行地埋管換熱器的施工，以免由于室外環(huán)境溫度影響地埋管的施工質(zhì)量。

4.6管井灌漿

4.6.1為保證現(xiàn)場環(huán)境及泥漿重復(fù)使用，設(shè)置成品泥漿沉淀池。

4.6.2鉆孔結(jié)束，下管好立埋管后，即開始采用膨潤土和細(xì)沙的混合物灌漿。

4.6.3灌漿應(yīng)采用專用設(shè)備（灌漿泵），通過綁扎好的灌漿管進(jìn)行。

4.6.4確保根據(jù)灌漿速度，同時(shí)提升上拔灌漿管。

4.6.5在漿液涌出地面后停止灌漿，并拔出灌漿管，用黃砂填實(shí)固定管口。

4.6.6漿液膨脹凝固需24小時(shí)，此前嚴(yán)禁進(jìn)入下一步施工。

4.7地埋橫管施工

4.7.1根據(jù)圖紙及現(xiàn)場要求進(jìn)行備料施工，管道連接應(yīng)用原廠提供專用熱熔器對(duì)管路進(jìn)行熔接焊接。

4.7.2 PE管道及水平埋地管的敷設(shè)，施工必須與設(shè)計(jì)相符。

4.7.3管道移入溝槽時(shí)，PE管道表面不得有劃痕損傷。

4.7.4管材應(yīng)沿管線敷設(shè)方向排列在管溝邊。對(duì)敷設(shè)連接間隔時(shí)間較長或每次工程收工時(shí)，管口部位始終進(jìn)行封閉保護(hù)。

4.7.5水平PE管道穿越集分水器井時(shí)必須設(shè)置防水套管。當(dāng)采用金屬套管時(shí)，套管兩端管口應(yīng)為鈍口、坡口或翻邊，PE管穿越套管時(shí)不得使其表面產(chǎn)生拉痕。

4.7.6立埋管施工完成后，開挖橫埋管溝槽，深度大于1.5米。溝槽與立管交叉處應(yīng)特別注意立管保護(hù)不受破壞。

4.7.7管溝內(nèi)填充至少200mm厚度的細(xì)黃砂，且在管道范圍內(nèi)均采用細(xì)黃砂填實(shí)。

4.7.8管道連接前應(yīng)確保管道內(nèi)壁及接口清潔。

4.7.9系統(tǒng)檢漏合格后，系統(tǒng)排氣、注水;注水時(shí)從回路一端注水，另一端排氣，切忌兩端同時(shí)注水。

4.7.10橫埋管出土至進(jìn)戶之間管道應(yīng)保溫，且做防水保護(hù)。

4.8回填

4.8.1埋地管道試壓合格，確認(rèn)無漏后，方可回填土。

4.8.2回填土應(yīng)規(guī)范，確保其中無石頭及其它硬物。

4.8.3回填土?xí)r應(yīng)分層進(jìn)行回填， 必須分層壓實(shí)、均勻、并進(jìn)行夯實(shí)。在施工地埋管管道直埋段時(shí)，確保在基礎(chǔ)大底板下大面積回填時(shí)不損壞地埋管道。

4.8.4 回填土?xí)r始終對(duì)U形地埋管進(jìn)行保壓試驗(yàn)狀態(tài)，隨時(shí)觀察管道滲漏情況，以防止回填土?xí)r損壞管道，及時(shí)修復(fù)管道。

4.8.5橫埋管在大地板下面至少0.6m，回填后在設(shè)置對(duì)應(yīng)的橫管及立管標(biāo)識(shí)。

4.9試壓

4.9.1敷設(shè)管道時(shí)防止折斷、扭結(jié)等現(xiàn)象，按施工操作程序采用熱熔連接完畢后，應(yīng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后再進(jìn)行下道程序。

4.10清洗與沖洗

4.10.1系統(tǒng)清洗在水系統(tǒng)設(shè)備和管道全部連接完畢后進(jìn)行。

4.10.2為防止較大的雜物隨沖洗水進(jìn)入空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管內(nèi)部，在風(fēng)機(jī)盤管供、回水支管的活接頭以及空調(diào)箱回水管的法蘭間設(shè)銅絲網(wǎng)。熱交換器及冷水機(jī)組設(shè)臨時(shí)沖洗旁同。

4.10.3試壓合格后再進(jìn)行清洗，沖洗時(shí)管內(nèi)的流速不得低于每秒1.5m，直到放到水潔凈為止。

5、地埋管施工質(zhì)量控制

地埋管施工質(zhì)量的好壞，直接影響空調(diào)效果。為確保地埋管順利穿越建筑物底板基礎(chǔ)，本工程設(shè)計(jì)地埋管集分水器井，并接入集水器和分水器上。地埋管施工每個(gè)環(huán)節(jié)不允許有較大偏差和不得有失誤，應(yīng)考慮PE管的材質(zhì)在外力撞擊下和硬質(zhì)物以及高溫接觸容易受到損失的因素，考慮基礎(chǔ)沉降，且在地埋管鋪設(shè)施工完工區(qū)域、電焊、氣割作業(yè)必須結(jié)束，并全面檢查周圍管道壓力，嚴(yán)防管道滲漏及堵塞，確保地埋管路均有效，其施工作如下質(zhì)量控制：

5.1首先在材料選用上，應(yīng)先用合資或以上品牌，管配件選用定型品質(zhì);進(jìn)場材料做到堆放規(guī)范，防止堆放造成積壓變形。

5.2 PE管材切割操作規(guī)范，當(dāng)管徑≤De50時(shí)，應(yīng)采用旋轉(zhuǎn)切刀，切斷處的管口內(nèi)縮頸部分應(yīng)采用擴(kuò)孔推刀，也可以用專用管剪切斷，管剪刀片卡口應(yīng)調(diào)整到與所斷管徑相符，均勻用力，做到斷口處應(yīng)用配套整圓器整圓;當(dāng)管徑>De50時(shí)，采用手工切割（即可用鋼鋸或電動(dòng)鋸）。

5.3 PE管連接方式為熱熔連接，熱熔連接過程相對(duì)比較簡單，熱熔連接是通過加熱管道焊接端面，是被加熱的斷面融化，并迅速將其貼合，應(yīng)保持有一定的壓力，冷卻時(shí)間，達(dá)到融接的目的。熔接溫度控制通常在200℃～235℃之間。熱熔連接必須符合施工規(guī)范和操作流程要求，以保證熱熔連接質(zhì)量。

5.4 U型管制作過程控制，采用與出廠配套的專用熱熔焊接機(jī)設(shè)備進(jìn)行熱熔連接，管道接口熔焊作業(yè)必須派專人操作，去除表面氧化層的長度應(yīng)適應(yīng)，用潔凈棉布擦凈加熱面上的污物。清理管道管口，做到無毛刺，斜口。熔接管材插入加熱時(shí)要用手握緊，不要太快移動(dòng)，不要旋轉(zhuǎn)，加熱冷卻時(shí)間應(yīng)符合要求，熔焊接口必須規(guī)范達(dá)標(biāo)。

5.5鉆孔深度符合設(shè)計(jì)要求，垂直鉆孔，鉆孔前精確定位，孔口設(shè)置襯墊物，防止U型管下管過程中受損，采取U型管兩支管分開狀態(tài)以保證換熱效果，孔外管道采取保護(hù)措施。

5.6地埋管的回填灌漿自下而上封孔，確保密實(shí)、無空腔。

5.7地埋橫管基本都在基礎(chǔ)大底板下施工的，因此地埋橫管應(yīng)同地埋管一樣重要，安裝時(shí)隨時(shí)進(jìn)行管口封堵措施，管道施工必須符合規(guī)范要求。

5.8水平管施工溝槽底部鋪設(shè)細(xì)砂，回填料應(yīng)與管道接觸緊密，但不得損傷管道，對(duì)每根管道打壓。

5.9 U型管及埋地橫管的管道試壓工作，應(yīng)作為施工質(zhì)量控制的重要工作環(huán)節(jié)，所有試壓工作必須到位。地埋管施工完成后進(jìn)行48小時(shí)管道嚴(yán)密性試驗(yàn)及管道保壓工作;以保證地埋管的施工質(zhì)量。

5.10為防止U型管被砼支撐損壞或被機(jī)械吊桿碰撞，確保U型管質(zhì)量，須做好成品保護(hù)。

結(jié)語：

本工程項(xiàng)目地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中地埋管敷設(shè)在基礎(chǔ)大底板下，是一項(xiàng)設(shè)計(jì)和施工上創(chuàng)新工程，是一項(xiàng)新工藝、新技術(shù)、新能源的工程;該地埋管施工技術(shù)可行，施工措施得當(dāng)，施工管理嚴(yán)格，質(zhì)量控制到位，通過運(yùn)行使用，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，空調(diào)效果佳，它不僅減少環(huán)境污染，節(jié)約能源，而且具有制冷、采暖功能;是一種低碳、舒適、綠色、節(jié)能、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、高效的空調(diào)系統(tǒng)工程，是一項(xiàng)值得房地產(chǎn)業(yè)暖通工程借鑒的施工技術(shù)。