豎直地埋管地源熱泵施工中的若干問題探討

朱景明

摘 要：豎直地埋管地源熱泵施工在現(xiàn)代施工中占據(jù)重要地位，隨著社會的發(fā)展和各項科技的進步，豎直地埋管地源熱泵的施工也呈現(xiàn)逐漸上升的發(fā)展趨勢，但是不可避免的存在一些問題，包括排水溝和泥漿地設置等多方面，有待相關人員有針對性的提出解決措施，以便促進豎直地埋管地源熱泵施工的有序進行。

關鍵詞：豎直地埋管；地源熱泵；施工；問題；解決方法

立足于當前社會發(fā)展的具體環(huán)境，我們不難發(fā)現(xiàn)，能源和資源問題已經(jīng)成為全社會未來發(fā)展的重要問題，隨著現(xiàn)代化社會的發(fā)展，社會群體更加注重資源和能源的可持續(xù)發(fā)展，尤其在地源熱泵的的研究和發(fā)展方面，得到了更為廣泛的應用，全球范圍內(nèi)的發(fā)展呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。但在其實際實施過程中，不可避免的存在一些問題，因而對于豎直地埋管地源熱泵施工的研究和探討是非常必要的。

1 施工準備階段存在的問題

1.1 豎直U形地埋管成品彎頭的選用

在實際施工過程中，應當在施工前就組裝好豎直U形地埋管，并且在組裝過程中，應當注意組裝的零件應當保證是成品且按照相關規(guī)定和程序進行組裝。若對接的U形地埋管連接處存在不平整問題，會嚴重影響管路系統(tǒng)的正常運行，導致管路系統(tǒng)極度不暢并受到操作人員的技術純熟程度等影響，U形地埋管內(nèi)水流經(jīng)過時局部阻力過大以及影響換熱效果，從而不利于管路系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1.2 豎直U形管管卡問題

豎直地埋管地源熱泵的施工過程較為復雜且具有一定特殊性，因而相關操作人員應當注重施工的質量和效果，避免供、回水管熱量回流的問題出現(xiàn)，也就是人們常說的熱短路。熱短路狀況的出現(xiàn)，會在產(chǎn)生較大程度的影響，嚴重阻礙地源熱泵的施工進度和效果。產(chǎn)生熱短路的原因主要是供水管和回水管設計以及安排的不科學，導致供、回水管熱量回流。地埋管通常埋入地下40米以上，也即是說施工中若產(chǎn)生一系列問題，后期整改難度相當大，因而在地源熱埋的施工過程中，應當盡可能規(guī)范的操作，遵照相關施工要求和標準，盡可能降低施工問題出現(xiàn)的頻率。

減少熱短路問題的出現(xiàn)，需要相關人員采取有效措施進行處理，可以通過專用的地熱彈簧進行支管彈離分開，也可以通過短管或管卡等支撐物撐開供水管和回水管。但是通過相關研究人員和學者的探索和實際調查，發(fā)現(xiàn)在施工過程中，受到價格因素以及安裝過程繁瑣等因素的影響，在支管上安裝構件的情況相對較少，也有部分施工人員你認為現(xiàn)有的減少熱短路的方式并未起到預期的作用，并且在實際應用過程中手復雜情況的而影響和阻礙，安裝管卡等難度相對較大，并且容易松動甚至脫落。

1.3 排水溝和泥漿池對管井的影響

從施工程序來看，在鉆孔施工之前應當對排水溝和泥漿池進行清理，以適應施工的實際需要進行泥漿的排放。由于鉆孔產(chǎn)生的你講誰會噴出地面，可就此機會挖出排水溝，排水溝末端與泥漿池相連接，從而促進一個連續(xù)的運行過程，有助于噴出地面的泥漿直接流入泥漿池進行沉淀，促進回填。

但是在實際施工過程中，泥漿池的建設往往不盡人意，位置選擇和寬度設計存在一定問題，從而不利于后期的相關工序的實施。這就要求相關施工人員應當在施工過程中，全面布局規(guī)劃，綜合考量可能會產(chǎn)生影響的多種因素，進而選取最優(yōu)化的方案進行施工。

2 豎直地埋管及水平管連接施工中存在的問題

2.1 豎直地埋管井間距問題

在實際的施工過程中，地埋管井的位置選取以及確定都需要嚴格遵照設計方案和圖紙進行定位，以便豎直地埋管的施工符合國家標準和施工要求，從而保證施工的穩(wěn)定運行。若存在特殊情況可適當進行調整，但不能改變基本情況，應當最大程度的縮減偏差范圍。若綜合考量實際情況后，發(fā)現(xiàn)偏差較大且不得不進行特殊處理時，應當進行補井。在補井的過程中應當依據(jù)工程技術的操作標準和規(guī)范，滿足工程施工的實際要求，盡可能保證良好的換熱效果，更好的為社會群體服務。

2.2 豎井埋管時的回填問題

換熱管下管并試壓完畢后，應立即用灌漿材料回填封口，隔離含水層。灌漿的目的主要有兩個：一是強化換熱管與孔壁之間的換熱，滿足換熱要求；二是滿足環(huán)保要求，避免地表污染物滲漏到鉆孔中，防止不同含水層水質的混合串通，防止自流井水由鉆孔向上噴出。填充材料的選擇決定了傳熱率的大小，選擇一種熱阻抗比較小的材料是提高整個系統(tǒng)效率的有效途徑。目前灌漿回填料一般為5%的膨脹土、95%的水泥砂漿；如果鉆孔時取出的泥砂漿凝固后收縮率很小時，也可用作灌漿材料，即原漿回填。

回填灌漿必須采用泥漿泵機械填灌，這在我國很多地方標準中已經(jīng)作為硬性規(guī)定。但是在目前階段，有些施工單位在實際施工中并沒有采取規(guī)定的灌漿材料和灌漿方式，而是采用另外一種不完全可行的回填方法，即原漿沉淀+人工填砂。該回填方式的回填料主要是鉆孔時取出的泥砂漿，雖然在一些地源熱泵技術書籍上有過這樣的規(guī)定，但是并非所有的施工現(xiàn)場都可以用原漿作為回填料。根據(jù)對多個施工現(xiàn)場泥漿的抽樣研究，得知一般泥漿的收縮率為65%～75%，在一些地質疏松、含水率高的地方，例如江蘇、上海、浙江等地，泥漿收縮率可達到50%，這些泥漿基本上都達不到回填料的要求。

3 水平溝施工存在的主要問題

水平溝內(nèi)主要安放供、回水環(huán)路集管。由于供、回水管之間存在溫差，相距過近時，會產(chǎn)生“熱短路”。為防止“熱短路”的發(fā)生，現(xiàn)階段主要有兩種措施：（1）水平管道供、回水管分層鋪設，上下兩層PE管之間必須有100～200mIn的黃砂回填層。（2）供、回水環(huán)路集管的間距不小于0.6m。上述兩種措施在防止“熱短路”上都有不錯的效果，但是施工起來相對都比較麻煩，特別是第一種，不但要將供、回水管分開，而且要分層施工，如果施工質量不高，很容易對管道造成損壞，這也是此種方法很少使用的主要原因。第二種方法雖然相對第一種略微簡單，但也存在很多施工難點。

結束語

地源熱泵系統(tǒng)的成功與否，主要受地埋管系統(tǒng)的影響，科學且可靠的地埋系統(tǒng)能夠促進地源熱泵系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。通過相關研究人員的分析我們發(fā)現(xiàn)，在豎直地埋管地源熱泵的實際施工過程中，不可避免的存在諸多問題有待我們?nèi)ソ鉀Q，積極迎接挑戰(zhàn)，迎難而上，處理好地下施工以及土壤探測方面的問題，不斷提升相關施工人員的專業(yè)能力和綜合素質，減少熱短路問題的出現(xiàn)，提升地源熱泵的實際效果，從而推動熱泵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進資源能源節(jié)約型社會的建立和發(fā)展?！?/p>

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