淺談大型集中地源熱泵工程施工管理

劉聚好

摘 要： 本篇以北京大興國際機場地源熱泵工程為陳述對象，淺析施工管理，地源熱泵工程承擔(dān)著機場近257萬m2配套建筑的供暖、供冷工作，是保障機場正常運轉(zhuǎn)的重要配套工程，是綠色機場建設(shè)的重要組成部分。

關(guān)鍵詞： 策劃管理;施工管理;綠色;節(jié)能

【中圖分類號】TK529 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-3733（2020）20-0205-01

引言：北京大興國際機場致力于打造具有世界一流水準(zhǔn)的綠色新國門，是目前全國運用可再生能源比例最高的機場。地源熱泵工程可解決北京大興國際機場范圍內(nèi)8%的用能需求，該系統(tǒng)每年提取淺層地?zé)崮芗s56.36萬吉焦，如果換算成能源計量，相當(dāng)于節(jié)省天然氣1735.89萬m3/年，節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)燃煤21078噸/年，減少碳排放量約1.58萬噸以上，大幅提高北京大興國際機場可再生能源使用占比。因此做好本工程施工管理工作，顯得尤為重要。

1 工程概況

地源熱泵系統(tǒng)是利用可再生能源（淺層地?zé)崮埽┑男滦涂照{(diào)系統(tǒng)，具有高效節(jié)能、無污染等特點，既可供熱也可制冷。地源熱泵系統(tǒng)與冰蓄冷系統(tǒng)和常規(guī)電制冷系統(tǒng)相結(jié)合，輔加部分燃?xì)忮仩t以調(diào)峰，可有效解決機場257萬平方米配套建筑的冬季供熱和夏季供冷需求，占北京大興國際機場機場總功能面積的51%。本工程將環(huán)保、節(jié)能的社會效益與降低能源成本的經(jīng)濟效益的有效統(tǒng)一，探索和開拓了未來建筑行業(yè)綠色能源新模式。

地源熱泵工程地埋管系統(tǒng)規(guī)劃位于機場蓄滯湖區(qū)內(nèi)，設(shè)計地埋孔數(shù)量達10680個，布孔密度達47%，地埋孔深120m/135m/140m，地埋孔合計長度約1800km，相當(dāng)于北京至廣州的直線距離，通過地埋孔中安裝的雙U型HDPE地埋管，冬季從土壤吸收熱能，夏季向土壤中釋放熱能，再有地源熱泵機組進一步處理，最終向建筑物供冷供熱。

2 大型集中地源熱泵工程設(shè)計策劃

據(jù)地質(zhì)勘查報告、土壤源熱相應(yīng)測試報告及地質(zhì)評估報告，對淺層地溫能測試評估和地源熱泵系統(tǒng)全年熱平衡分析，優(yōu)化確定地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計方案。

根據(jù)該工程淺層土壤熱響應(yīng)測試數(shù)據(jù)，夏季熱響應(yīng)換熱量為57.21W/延米，冬季熱響應(yīng)換熱量為32.50 W/延米，巖土體原始溫度為15.6℃。本項目地埋管換熱器采用垂直埋管形式，選用dn32的雙U型高密度聚乙烯HDPE管，承壓1.6MPa，地埋孔孔深120-140米，孔間距為5.0╳5.0米。

3 施工組織策劃管理

地源熱泵工程總占地面積約63萬m2，地埋管施工區(qū)域占地面積約26.7萬m2，主要分布于南北蓄滯湖底，大體量地埋管施工如何組織策劃尤為重要。

3.1 踏勘測繪策劃：

根據(jù)施工圖紙及擬建場區(qū)地貌情況，對整個場區(qū)進行地貌測繪，編制方格網(wǎng)地貌圖，投測場區(qū)控制點，制作控制樁，為地源熱泵工程施工做好測繪準(zhǔn)備。

3.2 施工分區(qū)策劃：

分析工期短，體量大的工程特點，按地埋管布孔分區(qū)，將整個地埋管區(qū)域劃分為四個施工區(qū)域，并投入四家專業(yè)地埋管施工作業(yè)隊同時進行施工。有效解決工期短體量大的難點問題。

3.3 場區(qū)布置策劃：

擬建場地景觀湖區(qū)域最大地面高低差約8米，為保證地埋管水流壓力，同一子區(qū)域地塊內(nèi)地埋管標(biāo)高必須一致，所以擬建場地土方平整工作量大，土方工程量約66萬m3，相當(dāng)于314個標(biāo)準(zhǔn)游泳池體積。通過現(xiàn)場踏勘及場區(qū)布置策劃，在場區(qū)內(nèi)布置四個臨時存土場，分區(qū)完成土方場內(nèi)消納。既加快施工進度又節(jié)約施工成本。

3.4 物資進場策劃：

優(yōu)先完成物資招投標(biāo)工作，選擇供應(yīng)能力強的材料供應(yīng)商進行合作，簽署物資供應(yīng)協(xié)議，保證工期內(nèi)物資供應(yīng)充足及時。

3.5 施工工期策劃：

編制科學(xué)合理的施工進度計劃，主抓主控項目和關(guān)鍵節(jié)點，規(guī)范交叉作業(yè)及流水作業(yè)工序，施工過程中逐步優(yōu)化工期，優(yōu)化施工部署。

4 施工質(zhì)量管理

4.1 材料管理：

地埋管的材料質(zhì)量對整個工程質(zhì)量具有決定性作用，嚴(yán)格把控進場材料管理制度及流程，進場地埋管及管件嚴(yán)格按報審手續(xù)進行報批，做好進場檢查及材料復(fù)試。

4.2 地埋管點位路由測量放線：

根據(jù)擬建場區(qū)控制樁位，安排專業(yè)測量人員，利用精準(zhǔn)測量儀器對地埋管點位逐一測投，布孔點位置安裝控制樁?？刂茦督?jīng)自檢合格后報監(jiān)理單位進行復(fù)測驗收。垂直地埋管管孔采用自帶刻度鉆桿進行施工，保證每個地埋孔深度符合設(shè)計要求。

4.3 PE管連接質(zhì)量控制：

根據(jù)《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)范》要求，PE管規(guī)格小于63mm采用電熔連接，規(guī)格不小于63mm采用熱熔連接。豎向地埋管換熱器U型彎管接頭應(yīng)采用定型成品彎頭;埋地水平聯(lián)絡(luò)管存在多口徑變徑，焊口數(shù)量多，變徑須采用定型成品接頭，保證焊口焊接質(zhì)量;焊接質(zhì)量控制是地埋管工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵。

4.4 垂直鉆孔：

地埋管豎向換熱孔采用正循環(huán)鉆進方式成孔，換熱孔徑為150-200mm，每孔均下雙U型dn32高密度聚乙烯換熱管。鉆孔采用泥漿護壁措施，每鉆完一孔及時清孔，清孔完畢后立即把預(yù)備好的U型管熱換器安裝到豎井內(nèi)，下管過程中U型管內(nèi)充滿水，用下管器將U型管下至孔底，并每隔4米安裝管束固定支卡，使雙U型埋管支管處于分開狀態(tài)。確定換熱管無泄露，采用膨脹土和細(xì)砂混合漿料回填封孔。

4.5 地埋管水平環(huán)路聯(lián)絡(luò)管安裝質(zhì)量控制：

PE管敷設(shè)施工嚴(yán)禁管道彎曲翹角，管身不得有折斷、扭曲現(xiàn)象，轉(zhuǎn)彎處光滑順直，采取固定措施。水平聯(lián)絡(luò)管均向豎直換熱孔找坡，且坡度不應(yīng)小于0.002，不允許上返以防集氣，保證水平環(huán)路的最高點位于分集水井內(nèi)，并設(shè)置放氣閥。供回水環(huán)路集管的間距為0.6m。

4.6 地埋管水平聯(lián)絡(luò)管管溝回填質(zhì)量控制：

為保證水平聯(lián)絡(luò)管安裝質(zhì)量，水平聯(lián)絡(luò)管鋪設(shè)前，管溝底部應(yīng)先鋪設(shè)15cm厚細(xì)砂，管道頂部采用25cm細(xì)砂回填，細(xì)砂上部回填20cm級配砂石，細(xì)砂應(yīng)細(xì)小、松散、均勻，且不含尖利的巖石塊和其他碎石。回填應(yīng)均勻，回填材料與管道接觸緊密，兩側(cè)同步進行回填。所有水平管上部距離地面30cm處安裝標(biāo)志帶、警示標(biāo)識。

4.7 地埋監(jiān)測孔布設(shè)：

為更好的了解地埋管運行情況以及系統(tǒng)換冷換熱對土壤的影響程度，設(shè)置地埋監(jiān)測孔。本工程共設(shè)置換熱檢測孔96個，換熱影響檢測孔73個，基準(zhǔn)檢測孔6個，是1：1淺層地能應(yīng)用實體試驗平臺，項目建成后將為大型淺層地能應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持，其中換熱地溫監(jiān)測孔和換熱影響監(jiān)測孔需按一備一用組合方式布設(shè)。

結(jié)束語：地源熱泵工程可解決北京大興國際機場范圍內(nèi)8%的用能需求，抓好大型集中地源熱泵工程施工管理，落實“精品工程、樣板工程、平安工程、廉政工程”四個工程指標(biāo)，將社會效益與經(jīng)濟效益有效統(tǒng)一，為未來建筑行業(yè)綠色能源新探索新模式。

參考文獻

[1] GB50366-2005《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》.

[2] 張品青，陳利清.淺談豎直地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程的管理.

[3] 師帥.地源熱泵助推綠色北京大興新機場建設(shè).