大型公共建筑地源熱泵系統(tǒng)室外地埋管施工方法分析

杜先和

摘 要：地熱屬于可再生能源，通過利用地熱不僅能夠滿足人類生活的需求，而且還能夠降低能源的消耗，成為了當下人們不斷進行研究與開發(fā)的能源。從當前的地熱開發(fā)情況來看，可將其應用在暖通系統(tǒng)中，主要是通過地源熱泵系統(tǒng)實現(xiàn)對地熱能的利用。本文就針對大型公共建筑地源熱泵系統(tǒng)室外地埋管施工進行分析，首先論述地源熱泵系統(tǒng)的作用，然后探討地源熱泵系統(tǒng)室外地埋管施工注意要點，確保整個工程的施工質(zhì)量，并希望通過文章的探討能夠為其他施工單位提供一定參考。

關鍵詞：大型公共建筑;地源熱泵系統(tǒng);施工方法

前言：隨著人們節(jié)能環(huán)保意識的提升，綠色建筑成為了建筑行業(yè)的發(fā)展方向。中央空調(diào)作為很多大型公共建筑中必不可少的系統(tǒng)，其在整個建筑的能源消耗中占比高達60%，而空調(diào)主機則是中央空調(diào)系統(tǒng)中產(chǎn)生能耗最大的，所以中央空調(diào)系統(tǒng)是影響綠色建筑的重要因素。地源熱泵系統(tǒng)是近些年新興起的能源利用系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要是對地熱能進行有效利用，冬天可以將地下熱量輸送到建筑中，而到了夏天則可以將室內(nèi)熱量傳輸?shù)降叵拢瑥亩鴿M足人們的需求。為了能夠有效完成地源熱泵系統(tǒng)的施工工作，下面筆者就針對相關內(nèi)容進行詳細闡述。

一、地源熱泵系統(tǒng)的作用

在建筑物中，地源熱泵系統(tǒng)是其中非常重要的系統(tǒng)之一，由于其本身具有較高的安全性，還是低位能源，適合應用在大型公共建筑中，用于作為空調(diào)系統(tǒng)中的重要能源來源。通過利用地源熱泵系統(tǒng)除了可以為空調(diào)提供所需要的水資源（如冷凍水等），也可以在夏天制冷過程中為人們提供所需要的熱水，而且該系統(tǒng)使用時還不會向自然環(huán)境中排放任何污染，也不會消耗其他再生能源[1]。對地源熱泵系統(tǒng)與中央空調(diào)系統(tǒng)進行比較，前者所使用的設備更少，產(chǎn)生的維護成本也更低。在地源熱泵系統(tǒng)中所進行的投資也很高，卻可以對其低位中的恒溫熱源進行合理利用，有效提高整個系統(tǒng)的效率，滿足節(jié)能環(huán)保的要求，是一項有利于社會可持續(xù)發(fā)展的重要技術，同時還能夠產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益，應當將其進行推廣使用，充分發(fā)揮出其本身的作用。

三、大型公共建筑地源熱泵系統(tǒng)室外地埋管施工注意要點

當對地源熱泵系統(tǒng)進行施工時，應當格外重視在室外地埋管上的施工，其中存在很多需要注意的地方，具體如下所示。

（一）施工準備與鉆孔

在進行施工之前，應當對圖紙進行認真審核，以便能夠?qū)π枰@井施工的區(qū)域中的的地勘情況有一個全面了解，例如施工區(qū)域地下是否存在其他管線等等，之后對需要進行施工的場地進行平整處理，當場地變得平整以后則需要對其展開測量放線工作，最后利用鋼筋、插地標記小旗、石灰、木樁等形式對井孔進行定位，同時還需要做好相應的編號。當鉆機進入到現(xiàn)場之后完成落位安裝，在為其同通上水電[2]。因地埋管鉆孔深度通常較深，鉆機垂直度稍微的偏差就會導致相鄰孔位在地下一定深度交叉，從而造成垂直PE管損壞，因此在鉆孔前應調(diào)整鉆機水平度及垂直度，防止后期鉆孔偏位、傾斜;進行施工之前還應當進行試鉆工作，該工作的展開主要是為了根據(jù)鉆孔情況對鉆頭進行選擇，確保鉆頭是適合的。從施工的具體過程來看，應當重視對鉆機的調(diào)整，讓其在垂直面和水平面上都能夠保持良好的狀態(tài)，將鉆孔深度控制在合理范圍內(nèi)。在計算鉆孔深度時，主要是以鉆桿節(jié)數(shù)為依據(jù)，當鉆孔深度能夠達到相應的設計要求，切勿出現(xiàn)超鉆的情況。鉆孔過程中，應根據(jù)地質(zhì)情況變化隨時調(diào)整鉆孔工藝方法，如對于泥砂地質(zhì)，采取加裝套管，加入水泥等材料調(diào)節(jié)泥漿粘稠度等護壁措施防止孔壁坍塌。

（二）下管

在施工過程中，如果鉆井深度已經(jīng)達到了設計要求，此時則應當立即停止作業(yè)，將鉆桿拔出，安裝垂直換熱PE管道。需要注意的是，垂直換熱管道在進入施工現(xiàn)場以后，需要對其進行驗收，確保管道質(zhì)量。下管前，應對U型換熱管道 進行試壓，根據(jù)設計及規(guī)范要求試驗合格后再帶壓下管，同時對U型頭進行保護，鉆機鐵板孔四周也應用布料或其它材料保護，防止下管過程中割傷PE管。在下管過程中，應當利用鉆桿輔助相關工作的展開，當鉆桿頂入時應當于U型頭相靠近之處對管卡進行安裝，以免出現(xiàn)管道損害的情況，也要盡量避免U型接頭出現(xiàn)直接受力的情況。若是不能夠正常下管，切勿采取強制頂進的方法，需要先提管，然后清理井孔，也可以根據(jù)具體情況采取擴孔的方法[3]。當完成清孔或是擴孔工作以后需要再次下管，在下降時應當時刻關注壓力表，如果壓力表發(fā)生下降，代表鉆孔出現(xiàn)了泄壓現(xiàn)象，要保障垂直換熱管沒有受到任何損傷。

（三）回填

在灌漿時，主要是利用灌漿管完成相應的施工工作，由孔底開始向孔口進行灌漿。灌漿管是從管卡中間所存在的孔洞直接插入到孔底，灌漿時逐漸上升，直到灌漿管抽出。在選擇泥漿時，應當選擇鉆孔過程中所產(chǎn)生的泥漿，切勿使用混合泥漿，確保泥漿上翻狀態(tài)和所灌入的泥漿狀態(tài)是相同的，確保灌漿工作有效完成。如果使用了人工回填的方式，那么則需要多次進行回灌[4]?；靥钸^程中，應當對換熱管進行輕微的撥動，使得所灌入的泥漿都能夠進入到底部，整體灌漿更為扎實，在填到井口時則需要對其附近進行清理，使得泥漿可以干燥收縮，并補灌封井。如果在井中存在很多地下水，那么則應當向泥漿中摻入粗砂等物質(zhì)，避免因為水過多而影響灌漿質(zhì)量。回填是保證垂直管換熱效率的重要一步，務必保證回填充分密實，如采用原漿或細砂回填時，可以采用多次回填方式，以保證回填質(zhì)量。

（四）連管

對水平管道進行安裝之前，需要先對安裝條件進行檢查，例如施工現(xiàn)場中是否還有液體泥漿等等。在挖水平管的管溝時，應當確保溝底是平整的，不會出現(xiàn)大的石塊。在對管道進行安裝之前，溝底應當先鋪上細砂，水平集管與垂直管連接完成安裝以后再在其上方位置鋪上細砂，之后回填原土，同時對其進行夯實處理。當水平管經(jīng)過馬路或其它有大型運輸設備通過的區(qū)域時，應當注意對已完管道保護，可采取砌筑管溝、澆筑混凝土、管道外加裝鋼性套管等方式進行保護。當完成了水平管道的安裝工作以后，需要對其繼續(xù)進行打壓，確保整個系統(tǒng)擁有良好的嚴密性。從建筑工程項目的實際情況來看，需要對換熱井做好合理的分區(qū)，支管主要是匯集在二級集分水器上，最后利用水平主管連接到一級集分水器上，通過地源熱泵機組完成冷熱交換。 因為地源熱泵室外地埋管埋在地下，回填隱蔽后沒有室內(nèi)管道檢查檢修方便，所以在地源熱泵室外地埋管安裝過程中，包括U型垂直換熱管下管前、每條管溝中垂直管與水平集管連接后、各條管溝水平集管與二級集分水器連接后、室外二級集分水器與機房內(nèi)一級集分水器連接后等各階段的試壓保壓工作非常重要，施工過程中管道務必保持管道內(nèi)始終處于保壓狀態(tài)，只有這樣才能保證地埋管的施工質(zhì)量，減少后期管道泄漏的質(zhì)量風險，提高施工質(zhì)量。

總結：在當其綠色建筑中，地源熱泵系統(tǒng)已經(jīng)得到了不斷的應用，充分發(fā)揮出其本身的優(yōu)勢。當對地源熱泵系統(tǒng)進行設計之前，需要先做好前期論證工作，勘測施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件，并且因為所使用的施工工藝相對較為特殊，施工時應當加強質(zhì)量控制，確保其能夠得到長期穩(wěn)定的使用。文章對于地源熱泵系統(tǒng)室外地埋管施工，主要是從施工準備與鉆孔、下管、回填、連管四個方面進行論述，在施工時注意上述四個環(huán)節(jié)，就能夠保障施工質(zhì)量，促使地源熱泵系統(tǒng)可以保持穩(wěn)定運行，為建筑中的居民提供所需要的能源，同時還能夠起到節(jié)能環(huán)保的作用，減少建筑能耗。

參考文獻：

[1]趙錕， 姚強， 劉樹章，等. 大型公共建筑地源熱泵系統(tǒng)的室外地埋管施工技術[J]. 安裝， 2021（11）：3.

[2]張瑞波. 地源熱泵系統(tǒng)地埋管施工工藝方案[J]. 居舍， 2020.

[3]王恩宇， 沈云祥， 陳宇樸，等. 太陽能-地源熱泵系統(tǒng)雙地埋管群利用方式研究[J]. 熱科學與技術， 2020， 19（2）：7.

[4]陳燦， 張建忠. 樁基埋管地源熱泵系統(tǒng)在某大型公共建筑中的應用[J]. 制冷與空調(diào)， 2020， 20（9）：4.