工程實(shí)訓(xùn)中心地源熱泵豎直地埋管換熱器施工安全管理

于景曉，王楊洋

（吉林建筑大學(xué)　城建學(xué)院，吉林　長(zhǎng)春　130000）

工程實(shí)訓(xùn)中心地源熱泵豎直地埋管換熱器施工安全管理

于景曉，王楊洋

（吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130000）

以吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院工程實(shí)訓(xùn)中心地源熱泵豎直地埋管施工工程為例，分析在施工過(guò)程的危險(xiǎn)性，并提出了管理對(duì)策，為防止安全生產(chǎn)事故提供依據(jù).

地源熱泵；危險(xiǎn)性；安全管理

1　地源熱泵系統(tǒng)簡(jiǎn)介

地源熱泵利用天然能源包括土壤、地下水和地表水等這些淺層和深層的大地能量作為冬季熱源和夏季冷源的來(lái)源，再使用熱泵機(jī)組將其輸送給建筑物進(jìn)行冬季供熱夏季供冷的系統(tǒng).地源熱泵系統(tǒng)使用可再生能源來(lái)進(jìn)行供暖制冷多功能的的新型中央空調(diào)系統(tǒng).專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)“熱泵”來(lái)源于“水泵”.在自然環(huán)境中，水往低處流動(dòng)，熱向低溫位傳遞.地表土壤可以大量吸收太陽(yáng)能并將其以其他形式儲(chǔ)存在土壤當(dāng)中，是一個(gè)含有巨大能量巨大的蓄能體.通過(guò)“熱泵”將土壤中的能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換為建筑物提供制冷供熱所需的能量.熱泵是將土壤中低溫位熱能交換傳遞到高溫位.其工作原理是，由電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，使工質(zhì)（如R22）循環(huán)運(yùn)動(dòng)反復(fù)發(fā)生物理相變過(guò)程，分別在蒸發(fā)器中氣化吸熱、在冷凝器中液化放熱，使熱量不斷得到交換傳遞，并通過(guò)閥門(mén)切換使機(jī)組實(shí)現(xiàn)制熱（或制冷）功能.地源熱泵作為一種可再生能源技術(shù)，具有節(jié)能、環(huán)保、運(yùn)行費(fèi)用低等諸多優(yōu)點(diǎn)，正成為越來(lái)越多業(yè)主的選擇.其中，土壤源熱泵是發(fā)展最快、普及率最高的一種形式，被廣泛應(yīng)用于建筑的供暖、制冷之中.

2　工程概況

吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院工程實(shí)訓(xùn)中心是集地源熱泵機(jī)房系統(tǒng)、太陽(yáng)能系統(tǒng)、末端空調(diào)系統(tǒng)（輻射吊頂、空氣幕）、室外地埋系統(tǒng)多個(gè)系統(tǒng)組成的示范項(xiàng)目工程.項(xiàng)目選址位于吉林省長(zhǎng)春市市寬城區(qū)蘭家鎮(zhèn)，建筑面積：3924.6平方米；建筑高度：11m；建筑層數(shù)：2層.該項(xiàng)目是吉林長(zhǎng)春超低能耗示范建筑，建筑功能為工程實(shí)訓(xùn)中心與超低能耗建筑部分（研發(fā)中心），故需要夏季制冷、冬季制熱、以及生活熱水負(fù)荷.地源熱泵系統(tǒng)選擇一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)地源熱泵機(jī)組和一臺(tái)毛細(xì)管輻射式熱回收熱泵機(jī)組，太陽(yáng)能系統(tǒng)選擇太陽(yáng)能集熱板，集熱面積約200平方米.

3　豎直地埋管施工過(guò)程危險(xiǎn)性分析

地源熱泵關(guān)鍵技術(shù)——豎直地埋管換熱器的施工，如果地埋管換熱器埋入地下后，維修和更換工序比較復(fù)雜，費(fèi)錢(qián)又費(fèi)力，這就要求管道自身的化學(xué)穩(wěn)定性高，同時(shí)要求抗腐蝕！根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求選擇高密度聚乙烯（HDPE）管材，SDR11系列，額定承壓能力為1.6MPa.室外埋管考慮如下因素：a)地埋管管材壽命及強(qiáng)度，導(dǎo)熱系數(shù)大，流動(dòng)阻力，確保系統(tǒng)的熱損耗達(dá)到最小，總水阻小；b)必須保證埋管深度及間距，確保地下埋管發(fā)揮最大換熱能力；c)從經(jīng)濟(jì)性考慮保證鉆孔（埋管）量；d)保證地源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的熱平衡性；綜上：根據(jù)實(shí)訓(xùn)中心實(shí)際情況，豎直埋管系統(tǒng)以夏季負(fù)荷作埋管[1].

3.1工期緊，工程量大

吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院工程實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)工期共20個(gè)月，由于吉林冬季室外溫度降低，低于5℃，在個(gè)多月不適合地源熱泵系統(tǒng)的施工.除地源熱泵系統(tǒng)外，工程實(shí)訓(xùn)中心還進(jìn)行太陽(yáng)能系統(tǒng)、末端空調(diào)系統(tǒng)（輻射吊頂、空氣幕）等多個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)地源熱泵作為安全工程必須等待土建工程進(jìn)行到一定階段才能進(jìn)行，整體工期較為緊張.

3.2孔洞數(shù)量多，密度大，孔徑小，孔洞深

根據(jù)《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》采用垂直埋管換熱器時(shí)，垂直埋管的深度宜大于20米，通常地源熱泵系統(tǒng)利用淺層地表熱能，單孔的深度一般在幾十米至上百米左右.本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)初期由于地質(zhì)情況未定，根據(jù)一些項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)暫定打井深度為100米.打井個(gè)數(shù)：116個(gè).為保證系統(tǒng)能過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，所以需要將孔數(shù)后乘以5%的富余系數(shù)，以確保在今后系統(tǒng)運(yùn)行中即使出現(xiàn)壞孔情況，系統(tǒng)也能夠正常運(yùn)行.綜合考慮夏季地埋管的充分散熱、打井占地面積以及施工費(fèi)用等因素，豎井間的距離保持在6m×6m，如遇地下其他構(gòu)筑物或管道等，適當(dāng)避讓.則：需埋設(shè)122個(gè)豎井，間距至少保證6m×6m，井深.在室外進(jìn)行打孔的過(guò)程中會(huì)穿孔現(xiàn)象，致使相鄰孔洞同時(shí)報(bào)廢，造成損失.

3.3施工現(xiàn)場(chǎng)交叉作業(yè)多，安全隱患大

在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，工序繁雜，涉及到動(dòng)焊、起重吊裝、深基坑開(kāi)挖、腳手架等多項(xiàng)危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程.在進(jìn)行作業(yè)過(guò)程中由于人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)會(huì)引發(fā)許多安全生產(chǎn)事故，包括高處墜落、機(jī)械傷害、物體打擊、起重、火災(zāi)、觸電等.同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)有大量的施工器械也會(huì)引發(fā)安全事故，存在嚴(yán)重的安全隱患.

4　豎直地埋管施工過(guò)程的安全管理

4.1安全施工措施

4.1.1安全管理體系

在施工過(guò)程中，貫徹國(guó)家安全施工的原則，施工單位必須建立自己企業(yè)的安全管理體系，由項(xiàng)目經(jīng)理、專(zhuān)職安全管理人員或者安全管理機(jī)構(gòu)構(gòu)成.因?yàn)樵摴こ虒?shí)訓(xùn)中心在建設(shè)時(shí)，學(xué)校已經(jīng)開(kāi)始正常的教學(xué)活動(dòng)，施工單位除了自己公司的管理體系還要和學(xué)校的安全部門(mén)建立溝通合作，避免不必要的事故發(fā)生.

4.1.2安全施工措施

4.1.2.1安全施工保證體系

①安全施工保證體系組織機(jī)構(gòu).施工企業(yè)根據(jù)根據(jù)本單位機(jī)構(gòu)設(shè)置安全管理機(jī)構(gòu)，明確項(xiàng)目經(jīng)理是安全生產(chǎn)第一責(zé)任人.項(xiàng)目經(jīng)理作為施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理機(jī)構(gòu)的核心，下設(shè)總工程師、專(zhuān)職安全管理人員為管理層次，其次是各班組長(zhǎng)作為基層管理人員的管理組織機(jī)構(gòu).

②建立健全和嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)安全管理制度.對(duì)于施工企業(yè)來(lái)說(shuō)，每一級(jí)管理人員都要明確自己的安全責(zé)任和義務(wù)，按照相關(guān)規(guī)定完成各自工作.

建立和開(kāi)展各種安全教育制度.開(kāi)展新職工教育、三級(jí)教育規(guī)定特種作業(yè)人員教育，并建立個(gè)人安全教育卡片.每天上班前由班組長(zhǎng)對(duì)班組成員進(jìn)行班前教育，包括操作規(guī)程和需要注意的危險(xiǎn)因素.

貫徹和實(shí)施安全檢查制度.由安全管理人員定期進(jìn)行安全檢查，對(duì)于危險(xiǎn)性比較大的施工工序要求專(zhuān)職安管理人員必須每天進(jìn)行檢查.檢查人員要認(rèn)真做好記錄，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和隱患要立即組織整改，防止安全事故的發(fā)生.在施工工程中要進(jìn)行安全交底，施工單位相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行施工方案和作業(yè)指導(dǎo)書(shū)編制時(shí)，針對(duì)存在的危險(xiǎn)源要編制安全技術(shù)措施.對(duì)于危險(xiǎn)性比較大的分項(xiàng)工程還要組織專(zhuān)家進(jìn)行論證，在操作之前要向現(xiàn)在施工人員進(jìn)行并向進(jìn)行書(shū)面交底，并要求雙方簽字確認(rèn).

安全事故處理制度.施工現(xiàn)場(chǎng)如果發(fā)生安全生產(chǎn)事故，事故現(xiàn)場(chǎng)工作人員要立即上報(bào)相關(guān)負(fù)責(zé)人，如果事故較嚴(yán)重，例如發(fā)生重大、特大事故要向相關(guān)安全部門(mén)報(bào)告，不得謊報(bào)、隱瞞不報(bào).

4.1.2.2施工安全保證措施

①一般規(guī)定.三個(gè)必須：進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須正確佩戴安全帽；高空作業(yè)必須正確佩帶安全帶；特殊工種必須持有操作合格證.

②施工用電安全措施.臨時(shí)用電時(shí)，線路電線或電纜不能拖，如發(fā)生意外不可估量；應(yīng)使用不能因高溫而變色、裂紋、缺損的配電箱且配電箱外殼應(yīng)絕緣無(wú)帶電體外露，必須設(shè)有專(zhuān)用工作和保護(hù)接零端子；箱內(nèi)接線應(yīng)排列整齊，不松散，每個(gè)供電支路應(yīng)標(biāo)記銘牌確保萬(wàn)一急救準(zhǔn)確地切斷電源；在燈頭損壞時(shí)，應(yīng)通知電工及時(shí)替換，不得私拉、私接電線；電工應(yīng)對(duì)施工場(chǎng)內(nèi)的所有機(jī)具設(shè)備熟悉，按制度巡查檢驗(yàn)，遇到設(shè)備隱患或電路障礙時(shí)應(yīng)及時(shí)處理；進(jìn)入設(shè)備的電源線應(yīng)架空或埋設(shè),管口密封,能防腐防蝕；嚴(yán)禁電纜線通過(guò)設(shè)備，防止電纜線絕緣皮暴露時(shí)使設(shè)備帶電；分析當(dāng)設(shè)備需要進(jìn)行調(diào)試或維修必須由持證電工負(fù)責(zé)，并嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)安全工作制度，采取有效的安全防護(hù)措施，移動(dòng)設(shè)備，必須切斷電源；對(duì)地面設(shè)備的保護(hù)（中）要連接牢固，導(dǎo)線截面符合要求，不得使用2.5mm以下的單芯線與接線端子；用蛙式打夯機(jī)操作時(shí)嚴(yán)禁夯打電源線，以免受到觸電傷害，應(yīng)保證電源線的完好無(wú)損；行使振動(dòng)棒（板）的操作職員，在操作之前應(yīng)將絕緣手套和穿膠鞋佩戴齊全，且手不得接觸開(kāi)關(guān)，應(yīng)保證電源線的完整性.

③施工安全防護(hù)措施.進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須戴安全帽，進(jìn)行高處時(shí)作業(yè)必須系安全帶，鉆孔樁施工中危險(xiǎn)源最重大的是泥漿池.泥漿池四周按要求必須用圍欄防護(hù)，圍欄要求：圍欄沿泥漿池周?chē)蛲庋由?m鋪設(shè)，主桿部分長(zhǎng)1.5m，埋深0.5m，橫向欄桿離地朝上延伸1.5m設(shè)一層，圍欄上掛三角旗作為醒目標(biāo)志，在醒目位置設(shè)置安全警示牌，值班人員日常維護(hù)，設(shè)密目式安全網(wǎng)滿圍，非施工人員不得靠近泥漿池.

④施工現(xiàn)場(chǎng)防火措施.施工現(xiàn)場(chǎng)建立防火制度和設(shè)立防火警示牌，材料倉(cāng)庫(kù)、油庫(kù)、材料場(chǎng)等嚴(yán)禁用火；配備消防器材和消防設(shè)施；設(shè)置消防通道；施工中使用電焊作業(yè)前經(jīng)申請(qǐng)方可動(dòng)火，消除一切火災(zāi)隱患；每個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)施工項(xiàng)目的具體情況制定方案，建立消防安全系統(tǒng)和操作安全的操作規(guī)程.

⑤施工機(jī)械安全措施.施工作業(yè)中的機(jī)械設(shè)備必須由具有操作證的技術(shù)人員進(jìn)行安裝，安裝完畢驗(yàn)收合格方可使用；作業(yè)場(chǎng)所中的施工機(jī)械必須安裝有關(guān)的技術(shù)規(guī)程配備合格的的安全防護(hù)設(shè)施和安全措施，同時(shí)嚴(yán)禁拆除機(jī)械設(shè)備上的各種安全防護(hù)設(shè)施；施工現(xiàn)場(chǎng)操作人員要嚴(yán)格按照機(jī)械設(shè)備的操作規(guī)程和保養(yǎng)規(guī)程對(duì)所有的機(jī)械進(jìn)行定期保管、修理，做好機(jī)械設(shè)備的清潔、緊固、潤(rùn)滑、調(diào)整和防腐工作；機(jī)械設(shè)備必須在規(guī)定的負(fù)荷下使用，如有故障必須立即進(jìn)行檢修，維修合格后方可繼續(xù)使用；必須在施工現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械設(shè)備的醒目位置放置操作規(guī)程及注意事項(xiàng).

⑥防高空墜落和物體打擊措施.操作人員在進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)之前必須佩戴好安全帽，避免高處墜落引發(fā)物體砸傷施工人員.只要是在2米以上作業(yè)并且無(wú)防護(hù)設(shè)施且有墜落傷害的施工作業(yè)時(shí)必需系好安全帶.在預(yù)留的洞口按情況采用硬質(zhì)板材進(jìn)行防護(hù)和設(shè)置安全防護(hù)欄，且并在洞口下方應(yīng)設(shè)置水平網(wǎng)進(jìn)行防護(hù).坑洞口必須安裝固定的安全防護(hù)欄.文明施工管理中的規(guī)定應(yīng)及時(shí)落實(shí)，材料堆放整齊、平整、現(xiàn)場(chǎng)清理及時(shí)做好每一個(gè)工人的清理工作.

4.2應(yīng)急預(yù)案的制定

地源熱泵系統(tǒng)施工過(guò)程本身就是隱蔽性工程，在施工工程中又涉及多項(xiàng)危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，同時(shí)該工程施工環(huán)境比較特殊在校園內(nèi)進(jìn)行，如果發(fā)生安全生產(chǎn)事故必將引起師生的恐慌.從安全管理的角度來(lái)說(shuō)，施工單位要制定應(yīng)急救援預(yù)案，同時(shí)組織師生進(jìn)行演練.

施工企業(yè)組織應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍，搶險(xiǎn)隊(duì)伍由施工單位搶險(xiǎn)隊(duì)和搶險(xiǎn)預(yù)備隊(duì)組成.施工單位搶險(xiǎn)隊(duì)得負(fù)責(zé)事故險(xiǎn)情發(fā)生后的救援行動(dòng)，且隊(duì)長(zhǎng)由安全總監(jiān)負(fù)責(zé).搶險(xiǎn)預(yù)備隊(duì)各施工單位搶險(xiǎn)預(yù)備隊(duì)，由施工單位所在的集團(tuán)調(diào)配.當(dāng)事故發(fā)生單位救援隊(duì)滿足應(yīng)急要求時(shí)，各部門(mén)的儲(chǔ)備要服從項(xiàng)目經(jīng)理部署，負(fù)責(zé)地源熱泵系統(tǒng)事故救援工作.在搶險(xiǎn)過(guò)程中的人員及物資在險(xiǎn)情發(fā)生后應(yīng)相互團(tuán)結(jié)一起，由最高領(lǐng)導(dǎo)人調(diào)配.施工單位應(yīng)隨時(shí)準(zhǔn)備，當(dāng)事故發(fā)生險(xiǎn)情后第一時(shí)間到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搶救.事故的突然性不可避免，一旦發(fā)生立即啟動(dòng)相對(duì)的應(yīng)急救援預(yù)案，救援隊(duì)伍攜帶救援設(shè)備在最短時(shí)間內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，立即搶救.施工單位應(yīng)急救援搶險(xiǎn)隊(duì)伍必須有相應(yīng)的器材、設(shè)備.

5　結(jié)論

地源熱泵系統(tǒng)豎直地埋管換熱器施工過(guò)程工藝復(fù)雜、交叉作業(yè)多、作業(yè)環(huán)境特殊等多個(gè)原因?qū)е略摴こ淘谑┕み^(guò)程中存在著安全生產(chǎn)隱患，立足于當(dāng)前安全生產(chǎn)形勢(shì)的大環(huán)境下安全管理不容忽視.

〔1〕GB50366-2005，地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范［S］．

〔2〕鞠曉麗．上海市大型超市空調(diào)冷熱源方案的綜合評(píng)價(jià)研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2003.

TU995

A

1673-260X（2016）09-0052-02

2016-05-11

吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（吉教科合字[2015]第576號(hào)）