劉 闖

(上海建工一建集團(tuán)有限公司,上海 200000)

當(dāng)前我國(guó)面臨能源低碳轉(zhuǎn)型的重要挑戰(zhàn),提高新能源、可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用比例,是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵[1]。作為一種重要的新型能源,為建筑物提供供暖制冷是開(kāi)發(fā)淺層地?zé)崮艿闹饕饔谩\層地?zé)崮芊植紡V泛、資源豐富、溫度穩(wěn)定,是蘊(yùn)藏在地下水和淺層巖土體中的清潔、低溫的可再生地溫資源,具有地域性和儲(chǔ)存性等特點(diǎn)。隨著淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用技術(shù)的逐漸成熟,其經(jīng)濟(jì)可行、節(jié)約能源、有益環(huán)境等效益顯著提高。目前以淺層地?zé)崮転槔?、熱源的地埋管地源熱泵系統(tǒng)在工程實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用[2]。

1 工程概況

蕪湖建筑科技產(chǎn)業(yè)園二期(A區(qū))項(xiàng)目位于蕪湖市鳩江區(qū)楚江大道與吳越路交叉口東南側(cè),用地面積約35 366.6 m2,總建筑面積為78 694.32 m2,其中地上建筑面積51 544.07 m2,地下建筑面積27 150.25 m2。項(xiàng)目包含一棟12層(2號(hào)樓)公共服務(wù)中心樓(建筑面積為16 226.22 m2)、一棟10層(8號(hào)樓)政務(wù)服務(wù)中心樓(建筑面積為19 253.19 m2)、兩棟5層(3號(hào)樓、5號(hào)樓)獨(dú)棟辦公樓(建筑面積分別為7 225.34 m2,7 222.40 m2)及一棟2層(4號(hào)樓)展廳(建筑面積為1 616.92 m2)。

本項(xiàng)目3號(hào)樓、4號(hào)樓、5號(hào)樓需達(dá)到綠色建筑三星級(jí)要求,2號(hào)樓、8號(hào)樓需達(dá)到綠色建筑二星級(jí)要求,其中2號(hào)樓、3號(hào)樓、4號(hào)樓、5號(hào)樓采用中央空調(diào)系統(tǒng),空調(diào)主機(jī)采用地源熱泵系統(tǒng)來(lái)滿足夏天制冷、冬天制熱的需求,地源熱泵系統(tǒng)是達(dá)到綠色建筑三星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的重要評(píng)分項(xiàng)目。

2 巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)

根據(jù)《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》(2009版)明確規(guī)定[3],地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)前,應(yīng)進(jìn)行工程場(chǎng)地狀況調(diào)查,并應(yīng)對(duì)淺層地?zé)崮苜Y源進(jìn)行勘察。即通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)巖土熱響應(yīng)試驗(yàn),獲得巖土體的初始溫度,以及在穩(wěn)定熱流和工況條件下的熱響應(yīng)計(jì)算參數(shù),參數(shù)的獲取為進(jìn)行地源熱泵地下?lián)Q熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供科學(xué)的、準(zhǔn)確的、可靠的數(shù)值依據(jù),從而保障了整個(gè)系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)[4]。

2.1 試驗(yàn)概述

通過(guò)對(duì)地下鉆孔換熱器進(jìn)行測(cè)量,綜合考慮地下各層不同巖土層的熱物性及鉆探深度內(nèi)的其他影響因素,如地下水滲流的影響,對(duì)于設(shè)計(jì)地下?lián)Q熱器系統(tǒng)來(lái)說(shuō)更具有價(jià)值,同時(shí)便于得出更確切的數(shù)值[5]。

“恒溫法”和“恒熱流法”是土壤熱物性兩種主要的測(cè)試方法。其中“恒熱流法”是指采用恒功率電進(jìn)行加熱,儀器的結(jié)構(gòu)和控制都較簡(jiǎn)單,記錄進(jìn)出口溫度隨時(shí)間的變化情況,測(cè)試精度比較容易保證。這種方法可以得到場(chǎng)地內(nèi)巖土層的平均導(dǎo)熱系數(shù)以及鉆孔內(nèi)的熱阻,根據(jù)獲得的巖土熱物性數(shù)據(jù),進(jìn)行傳熱模型模擬出地下巖土層以及回路中短期、中期(1年)和長(zhǎng)期(多年)的溫度變化,并利用相關(guān)分析軟件或按設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算得到所需地埋管換熱器的總長(zhǎng)度。恒熱流法熱響應(yīng)ASHRAE手冊(cè)中具體規(guī)定了技術(shù)要求[6],即熱物性測(cè)試的時(shí)間應(yīng)為36 h～48 h。測(cè)試中電加熱功率為每米鉆孔50 W～80 W,接近實(shí)際U型埋管換熱器的高峰負(fù)荷值。

根據(jù)工程特點(diǎn)和場(chǎng)地環(huán)境,并依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程要求,場(chǎng)地內(nèi)布設(shè)2個(gè)豎直方向的地源熱泵地埋管換熱器測(cè)試鉆孔,分別采用雙U(De25,50 m)、雙U(De25,100 m)埋管形式,總鉆探工程量150 m,地源熱泵專用PE100管總長(zhǎng)300 m,鉆孔下完P(guān)E管后,均由細(xì)砂+膨潤(rùn)土+原漿回填。

2.2 測(cè)試孔施工與試驗(yàn)步驟

通過(guò)使用巖土熱響應(yīng)測(cè)試儀,將儀器內(nèi)部管道與測(cè)試孔中地埋管連接構(gòu)成閉合循環(huán)系統(tǒng),地埋管內(nèi)換熱介質(zhì)的加熱量由測(cè)試儀器配備的電加熱器控制,測(cè)試臺(tái)內(nèi)連接溫度和流量傳感器,試驗(yàn)臺(tái)的CFP控制模塊和數(shù)據(jù)采集模塊與控制計(jì)算機(jī)之間采用高速通信線路連接,實(shí)時(shí)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)[7]。測(cè)試鉆孔的施工與安裝數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 測(cè)試鉆孔的施工與安裝數(shù)據(jù)表

全部測(cè)試設(shè)備、儀器儀表就位,將熱物性測(cè)試儀用連接管與地埋換熱器管連接,先無(wú)功循環(huán)工作2 h,待埋管換熱介質(zhì)的進(jìn)出口溫度穩(wěn)定時(shí),即可獲取場(chǎng)地內(nèi)初始巖土平均溫度,再啟動(dòng)電加熱循環(huán),開(kāi)始“恒熱流法”(恒加熱功率)測(cè)試48 h,每隔30 s記錄1次加熱功率、進(jìn)出口水溫、流量數(shù)據(jù)。1號(hào)孔加熱量7 kW;2號(hào)孔加熱量3.5 kW。巖土熱響應(yīng)測(cè)試儀見(jiàn)圖1。

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與分析

2.3.1 巖土初始溫度

根據(jù)測(cè)試孔溫度傳感器數(shù)據(jù),可以得到巖土溫度變化曲線,見(jiàn)圖2。

由圖2可知,溫度曲線變化趨勢(shì)平緩,且兩個(gè)測(cè)試孔得到的溫度數(shù)值接近。經(jīng)過(guò)2 h的無(wú)功循環(huán)工作,最終T1(測(cè)試孔R(shí)1)溫度值約為19.438 ℃,T2(測(cè)試孔R(shí)2)溫度值約為19.362 ℃,巖土初始平均溫度取二者平均值19.4 ℃。

2.3.2 加熱過(guò)程曲線

啟動(dòng)電加熱條件后,得出兩測(cè)試孔進(jìn)水溫度和回水溫度變化曲線,見(jiàn)圖3,圖4。

由圖3,圖4可知,整個(gè)測(cè)試時(shí)間共50 h,前240次采集頻次下進(jìn)、回水溫度曲線變化平緩,此時(shí)處于未加熱狀態(tài);開(kāi)始加熱后,進(jìn)、回水溫度曲線在較短時(shí)間內(nèi)快速上升,當(dāng)埋管中換熱介質(zhì)溫度達(dá)到一定值,兩曲線變化再次趨于平緩,最終進(jìn)、回水溫度曲線變化基本穩(wěn)定。進(jìn)水溫度曲線與回水溫度曲線保持相同的變化趨勢(shì),其中測(cè)試孔R(shí)1因中途電加熱箱出現(xiàn)故障,導(dǎo)致進(jìn)、回水溫度出現(xiàn)短暫下降現(xiàn)象,修復(fù)后恢復(fù)上升趨勢(shì)。因測(cè)試孔R(shí)1電加熱功率大于測(cè)試孔R(shí)2電加熱功率,所以R1孔的進(jìn)、回水溫度略大于R2孔。最終R1孔進(jìn)、回水溫度分別為37.045 ℃,32.051 ℃,R2孔進(jìn)、回水溫度分別為34.286 ℃,29.671 ℃,兩個(gè)測(cè)試孔的換熱效率大致相當(dāng)。

3 設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 地埋管系統(tǒng)換熱能力平衡估算

地面溫度對(duì)深層巖土溫度場(chǎng)影響較小,地埋管系統(tǒng)進(jìn)行換熱時(shí)需要注意吸熱與排熱的協(xié)調(diào),否則容易產(chǎn)生地溫不平衡的問(wèn)題,導(dǎo)致土壤冷熱堆積,隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增加,必將使地溫不平衡問(wèn)題加重,若不采取措施來(lái)改善這種情況,甚至可能造成地源熱泵機(jī)組的癱瘓乃至失效。因此,進(jìn)行地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),需對(duì)冬夏季地下?lián)Q熱量進(jìn)行平衡計(jì)算,即冬季從土壤吸收的熱量與夏季向土壤排放的熱量平衡[8-9]。根據(jù)相關(guān)規(guī)范可以由式(1),式(2)進(jìn)行計(jì)算:

(1)

(2)

其中,Qd為地源熱泵冬季從土壤中釋放的熱量,kW·h;Qx為地源熱泵夏季從土壤中吸收的熱量,kW·h;Qa為空調(diào)分布冷負(fù)荷,kW·h;Qb為空調(diào)分布熱負(fù)荷,kW·h;Qd為輸送過(guò)程所得熱量,kW·h;Qs為輸送過(guò)程散失熱量,kW·h;Qf為水泵釋放熱量,kW·h;CEER為制冷工況下的機(jī)組性能系數(shù);CCOP為制熱工況下的機(jī)組性能系數(shù)。

由巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果,得出項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)巖土體的初始溫度約為19.4 ℃,巖土平均綜合導(dǎo)熱系數(shù)為2.26 W/(m·K),導(dǎo)熱系數(shù)較高,適合做地源熱泵系統(tǒng)。在試驗(yàn)條件下,測(cè)試孔R(shí)1散熱能力為54.6 W/m、取熱能力為41.7 W/m,測(cè)試孔R(shí)2散熱能力為50.3 W/m、取熱能力為39.6 W/m。地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)夏季散熱取54 W/m,冬季吸熱取36 W/m。

3.2 地源熱泵初步設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目作為EPC公建項(xiàng)目,所使用的地源熱泵系統(tǒng)為蕪湖地區(qū)首次采用。場(chǎng)地內(nèi)地源熱泵井深采用120 m,共需要地埋井?dāng)?shù)量為650口,地埋井孔徑150 mm,采用單U管形式(如圖5所示),U型管外徑25 mm,設(shè)計(jì)鉆孔間距大于5 m。初步設(shè)計(jì)地源熱泵平面布置圖如圖6所示,其中圓點(diǎn)(粉色)為地埋井,虛線(紅色)為地庫(kù)輪廓線,陰影(綠色)為地源熱泵設(shè)備間,黑色線為主樓輪廓線。

由剖面圖和平面布置圖可知,初步設(shè)計(jì)中,地源熱泵在地庫(kù)幾乎滿鋪。同時(shí),設(shè)計(jì)中用于水平管與垂直管連接的套管由地庫(kù)底板位置穿入地下室,可能造成地庫(kù)內(nèi)部滲水嚴(yán)重,需對(duì)初步設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

3.3 地源熱泵優(yōu)化設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目3號(hào)樓、4號(hào)樓、5號(hào)樓交付節(jié)點(diǎn)早于8號(hào)樓244 d,2號(hào)樓交付節(jié)點(diǎn)早于8號(hào)樓152 d,為不影響主樓工期,優(yōu)化鉆井空間布置區(qū)域,將鉆井區(qū)域集中布置在3號(hào)樓、4號(hào)樓、5號(hào)樓與8號(hào)樓之間的地下區(qū)域,鉆孔間距大于4.5 m。

依據(jù)規(guī)范要求,經(jīng)計(jì)算得出:土壤換熱器循環(huán)水設(shè)計(jì)溫度夏季為35 ℃/30 ℃,冬季為6.5 ℃/10 ℃。其中本項(xiàng)目2號(hào)樓夏季冷負(fù)荷為2 036 kW,冬季熱負(fù)荷為1 438 kW;3號(hào)樓、5號(hào)樓夏季冷負(fù)荷各為806 kW,冬季熱負(fù)荷各為593 kW;4號(hào)樓夏季冷負(fù)荷為180 kW,冬季熱負(fù)荷為132 kW。使用2臺(tái)制冷量1 339 kW、制熱量1 399 kW的地源熱系機(jī)組加一臺(tái)制冷量1 150 kW的磁懸浮冷水機(jī)組,保證冬季釋放熱量與夏季吸收熱量平衡的前提下,將地源熱泵單U管更換為并聯(lián)雙U管,減少地埋井?dāng)?shù)量至506口。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況和工程造價(jià),從經(jīng)濟(jì)方面和后期維修等綜合角度考慮,優(yōu)化套管數(shù)量,優(yōu)化節(jié)點(diǎn)處理措施,套管更改為由地庫(kù)側(cè)墻位置穿入地下室,減少對(duì)地下室大底板滲水風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)優(yōu)化地源熱泵設(shè)備間,將原先4處設(shè)備間優(yōu)化為2處,減少對(duì)車(chē)位的空間占用,設(shè)備間增加小型集分水器數(shù)量,并優(yōu)化水泵選型。

優(yōu)化后的埋管剖面圖見(jiàn)圖7,地源熱泵平面布置圖見(jiàn)圖8。

綜上所述,對(duì)地埋井?dāng)?shù)量、地埋井分布區(qū)域、鉆孔間距、埋管形式、套管數(shù)量與節(jié)點(diǎn)處理措施、設(shè)備間數(shù)量與設(shè)備材料等進(jìn)行了優(yōu)化,優(yōu)化設(shè)計(jì)后,不僅縮短了施工工期、降低了交叉作業(yè)難度,還減小后期滲漏風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約維修造價(jià),同時(shí)降低施工成本約100萬(wàn)元。

4 施工技術(shù)

4.1 垂直埋管施工技術(shù)

施工前應(yīng)準(zhǔn)確定出井口位置,根據(jù)基坑的基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)定出每個(gè)孔位的位置后,用白灰做記號(hào)或用標(biāo)志旗做下標(biāo)記。將鉆機(jī)就位,利用水平尺測(cè)量并調(diào)整鉆機(jī)水平,然后調(diào)整鉆機(jī)鉆桿對(duì)準(zhǔn)已標(biāo)識(shí)好的井口位置,順著鉆桿頂端吊掛垂直線,確定鉆桿垂直后開(kāi)動(dòng)泥漿泵開(kāi)始鉆孔。根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告和相關(guān)規(guī)范[10],本項(xiàng)目采用泥漿護(hù)壁,正循環(huán)鉆孔,轉(zhuǎn)速為110 r/s,鉆孔有效深度為120 m,孔徑為130 mm左右。垂直埋管工藝流程和鉆孔工藝見(jiàn)圖9,圖10。

4.1.1 U型管制作安裝

U型管制作:選用成卷供應(yīng)的管材制作U型管換熱器,成品U形彎頭采用熱熔連接方式,制作完成后及時(shí)封堵組對(duì)好的U形管的兩開(kāi)口端部。

U型管試壓:第一次水壓試驗(yàn),在垂直地埋管換熱器連接完成后、插入鉆孔前進(jìn)行。將U型管其中一頭灌入自來(lái)水,隨后記錄另一頭的出水量,如進(jìn)水量與出水量存在明顯差異,則判斷在熱熔過(guò)程中造成U型彎產(chǎn)生縮徑現(xiàn)象,應(yīng)及時(shí)更換U型彎并重新熱熔,直到兩端進(jìn)出水量一致后,封閉一頭并對(duì)另一頭開(kāi)始加壓。加壓過(guò)程中,緩慢升高加壓泵壓力值,升壓過(guò)程中隨時(shí)觀察與檢查壓力表,保證U型管不出現(xiàn)滲漏。當(dāng)壓力值達(dá)到1.6 MPa時(shí)(以工作壓力確定試驗(yàn)壓力,注意管道的公稱壓力),停止加壓,由于PE管材具有一定彈性,15 min內(nèi)壓力值一般下降至1.0 MPa～1.2 MPa,再繼續(xù)穩(wěn)壓15 min,穩(wěn)壓后壓力值降至0.5 MPa,檢查無(wú)泄漏后判定合格進(jìn)行下管。

U型管下管:利用一個(gè)專用的鉆桿改裝成的U型叉,叉住立管的U型彎(U型管充滿水狀態(tài)),再用鉆桿的自重壓力把立管壓入井中,鉆桿下管過(guò)程中,操作人員應(yīng)兩手拉住并微微分開(kāi)U型管緩緩下管。保證每鉆完一口地源井,及時(shí)安裝U型管。

4.1.2 灌漿回填

地埋管換熱器U型管安裝完畢后,立即回填封孔。

第一次回填:回填材料盡量采用鉆孔泥漿回填減少對(duì)原始地層的破壞,不足部分用黃砂填實(shí):約5個(gè)～8個(gè)井共用一個(gè)泥漿坑,并挖泥漿溝渠相連接,保證下一口井在施工過(guò)程中所產(chǎn)生的原漿通過(guò)泥漿溝對(duì)前一口井連續(xù)灌漿。為防止鉆孔產(chǎn)生的細(xì)砂和巖石粉末大量流入泥漿池,在溝槽內(nèi)的地源井后方放置大石塊阻擋,確保粘稠料及時(shí)回灌入井。通過(guò)這種方法依次循環(huán),直至灌漿料溢出井口,確保鉆孔回填密實(shí),無(wú)空腔。當(dāng)漿料在井內(nèi)凝固后,可有效防止地下水在地質(zhì)層中竄層,防止地下水的污染。

第二次回填:在完成第一次回填后,可能有部分孔的回填料發(fā)生自然下沉的情況,此時(shí)就需要再對(duì)能源井上部進(jìn)行二次回填加固,回填料為黃砂,最后以細(xì)砂由井端灌入直至鋪滿井口。

4.2 水平管連接敷設(shè)安裝施工技術(shù)

此部分施工與土方開(kāi)挖、大底板施工關(guān)系密切,相互制約,協(xié)調(diào)工作量大,施工時(shí)應(yīng)安排專業(yè)人員緊隨土方挖機(jī)前方,引導(dǎo)挖機(jī)在挖土?xí)r注意地源井管,如發(fā)現(xiàn)井管一旦被挖斷或破損應(yīng)及時(shí)用簡(jiǎn)易膠帶進(jìn)行封堵,在做水平管時(shí)再進(jìn)行試壓以確保井管的合格率。水平管連接敷設(shè)安裝施工流程見(jiàn)圖11。

1)管道試壓。U型垂直管在找到管頭后,采用熱熔技術(shù)進(jìn)行水平管道與垂直管道的連接,每一回路中用水作介質(zhì),進(jìn)行第二次試壓。試驗(yàn)壓力值為0.5 MPa,穩(wěn)壓時(shí)間保持30 min,壓力值降低不大于3%為合格,然后進(jìn)行適當(dāng)成品保護(hù)。

2)管溝開(kāi)挖。根據(jù)施工圖紙,用白灰標(biāo)出管溝開(kāi)挖寬度及走向,管溝的開(kāi)挖應(yīng)遵循二級(jí)集分水器為最高點(diǎn),能源井為最低點(diǎn)的原則,以不小于0.3%的坡度開(kāi)挖。開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)采用水準(zhǔn)儀測(cè)量實(shí)際標(biāo)高從而選擇開(kāi)挖深度,為避免過(guò)多對(duì)天然地基的擾動(dòng),本工程對(duì)于管槽的開(kāi)挖深度為水平管平鋪后離墊層面50 cm～60 cm。

3)管道敷設(shè)。水平管應(yīng)平鋪布置于管溝內(nèi),并對(duì)管溝內(nèi)石子等尖銳物進(jìn)行清理,確保管溝內(nèi)清潔。當(dāng)供回水管道布置在同一管溝內(nèi)時(shí),保證供回水管道間隔不小于300 mm,水平管在未與垂直管連接前應(yīng)密封兩端開(kāi)口處,防止異物進(jìn)入管道。

4.3 施工技術(shù)重難點(diǎn)及措施

1)鉆孔定位及孔深難控制。在場(chǎng)內(nèi)設(shè)置若干基準(zhǔn)點(diǎn),全程利用全站儀或點(diǎn)位測(cè)算進(jìn)行測(cè)量井位及現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)高,使每一個(gè)孔的孔距位置及鉆井深度滿足設(shè)計(jì)要求。雙U型管下管時(shí)采用帶壓下管,保證每口地源井帶表壓露出鉆孔作業(yè)面上50 cm。這樣能使每個(gè)雙U型管的換熱深度滿足設(shè)計(jì)要求,同時(shí)又能減少后續(xù)土方開(kāi)挖對(duì)雙U型管的損傷概率;且不會(huì)因鉆孔過(guò)深,造成下管后水平管連接時(shí)找不到管頭。

2)施工過(guò)程中,如出現(xiàn)涌水、涌砂及可能污染管井等問(wèn)題難解決。結(jié)合地質(zhì)條件及同類型項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),應(yīng)在鉆井時(shí)挖到循環(huán)泥漿溝渠,即在鉆井時(shí)的泥漿應(yīng)始終流經(jīng)已完成的垂直井(原回灌工藝不變),這樣可根本上解決涌水涌砂問(wèn)題。個(gè)別輕微的涌水涌砂現(xiàn)象,亦可采用快速水泥加水玻璃封堵的方法解決。但采取以上施工工藝時(shí),基坑開(kāi)挖時(shí)間必須在鉆井施工完成至少10 d后進(jìn)行,使井管和孔洞有足夠的時(shí)間沉降密實(shí)。

3)水平管穿越后澆帶的施工工藝要求高。當(dāng)水平管穿越后澆帶時(shí),應(yīng)在距離后澆帶兩側(cè)邊緣各20 cm處開(kāi)挖呈45°角的斜坡,深度為后澆帶深度往下30 cm為宜,并設(shè)置PVC套管,水平管在穿過(guò)套管段不允許有接頭,且完成穿越后及時(shí)以黃砂或膨潤(rùn)土回填,并做到回填密實(shí)。

5 結(jié)論

本文以蕪湖某EPC公建項(xiàng)目為例,介紹了項(xiàng)目巖土熱響應(yīng)試驗(yàn),進(jìn)行了地埋管地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化,闡述了地埋管地源熱泵的施工技術(shù),得出以下結(jié)論:

1)在地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前,應(yīng)對(duì)工程場(chǎng)地進(jìn)行巖土熱響應(yīng)試驗(yàn),試驗(yàn)得出本場(chǎng)地巖土的初始溫度為19.4 ℃,巖土平均綜合導(dǎo)熱系數(shù)2.26 W/(m·K),適合做地源熱泵系統(tǒng),垂直孔回填料選用10%膨潤(rùn)土、90%細(xì)砂、SiO2及原漿混合物。

2)本項(xiàng)目所使用的地源熱泵系統(tǒng)為蕪湖地區(qū)首次采用,根據(jù)冬季從土壤吸收的熱量與夏季向土壤排放的熱量平衡的原理,初步設(shè)計(jì)中需要地埋井?dāng)?shù)量為650口,采用單U管形式,地源熱泵在地庫(kù)幾乎滿鋪,不利于施工工期和成本造價(jià);優(yōu)化套管數(shù)量和節(jié)點(diǎn)處理措施后,需要地埋井?dāng)?shù)量為506口,采用雙U管形式,不僅縮短了施工工期、降低了造價(jià),還減小后期滲漏風(fēng)險(xiǎn)。

3)地埋管地源熱泵包括垂直埋管和水平管連接,垂直埋管在施工前應(yīng)準(zhǔn)確定出井口位置,可根據(jù)基坑的基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)定出每個(gè)孔位的位置;水平管施工與土方開(kāi)挖、大底板施工關(guān)系密切,施工時(shí)如發(fā)現(xiàn)井管一旦被挖機(jī)挖斷或破損應(yīng)及時(shí)封堵或更換埋管,在做水平管時(shí)再進(jìn)行試壓以確保井管的合格率。