地埋管及地源热泵施工方案.docx

地源热泵室外换热系统

施
工
方
案

时间：2007年4月3日

一、工程概况
本工程位于陕西省西安市拟采用地源热泵中央空调系统工程，冬季供暖，夏季制冷。
二、室外换热系统方案介绍
l 室外换热系统：
本工程室外系统为桩基埋管＋垂直钻孔混合式地埋管换热系统，室外换热系统均分为5个单元，每单元桩基154个，桩深35米，钻孔20个，孔深50米，孔间距孔4米，孔径180mm，孔内埋设垂直单U型管（PE100 SDR11 De32）换热器，水平集管做并联同程连接，水平集管连接至集分水器，在集分水管末端设置循环泵，与室内地源热泵机组的换热器形成一个闭式循环系统，通过系统中的循环水与地下的岩土体进行换热，将能量在空调室内和地下的岩土体之间进行转换，实现建筑物夏季制冷，冬季供暖的目的。
l 桩埋管换热器的优点及注意事项
优点：1）、避免受后期扩建工程施工时对地下换热器的不利影响，更稳定安全；
2）、换热管安装在建筑物桩基内，桩基用混凝土浇实后换热管与桩基混凝土融为一体，由换热管与周围土壤的热交换变为桩基混凝土浇筑体与土壤热交换，扩大了换热管与周围土壤的热交换面积（混凝土的换热性能优于土壤的换热性能），也增强热交换效率；
3）、因换热器插管与建筑桩基同时进行，具有工期优势；并且施工的先期性也使得换热器的安装不需要避让给排水、电缆等，因此设计更简单，施工更便利，缩短总工期；
注意事项：1）、因交叉作业多，需要跟土建方密切配合；
2）、安装过程中需要做好对换热管的保护，以免受给排水、电缆等施工时对换热管的破坏。
不过，只要业主和土建方对换热器施工配合，换热器的安装一般不会影响土建的施工。而且，在地下室安装换热器比在地上安装时受给排水、电缆等施工的破坏的风险要小得多。
三、 地源热泵室外换热系统施工工艺
桩埋管施工工艺
1． 桩埋管属于垂直地埋管换热器的一种，早在80年代起就开始在国外得到广泛利用，比如工厂、体育馆、展览大厅、办公楼、学校、宾馆、博物馆和住宅楼等。它通过在建筑物钢筋混凝土灌注桩中埋设各种形状的管状换热器装置进行承载、挡土支护、地基加固的同时，可以进行浅层低温地热能转换，起到桩基和地源热泵预成孔直接埋设管状换热器的双重作用。这样也就省却钻孔工序，节约施工费用，更能有效的利用建筑物底板下的面积。这种技术的推广将为绿地面积小、容积率高的建筑物提供新的应用空间，必将成为垂直埋管方式新的应用典范。
2． 在混凝土灌注桩内敷设换热管的桩基可以现场浇筑。在混凝土浇筑前，在钢筋笼内沿绑扎U型管状换热器，随沉桩至土(岩)层中。预制钢筋混凝土桩内的管状换热器与地表管路连接，换热器管路内充填交换流体，通过管状换热器系统中的交换流体与钢筋笼、桩身混凝土、桩周进行热交换，形成封闭式地源热泵的地下低温地热能交换器。
3． 换热管的绑扎及安装
l PE换热管顶端安装球阀和压力表，施工过程中PE换热管需要加压并将顶部密封保护，以防止混凝土灌浆料进入PE管，也避免在混凝土重力作用下PE管被压变形。
l 在整个过程中要保证换热管之间保持合适的间距，并且换热管与钢筋笼之间绑扎牢固，以防止运输过程中或混凝土浇筑过程中换热管脱落。
l 在PE换热管的顶端接出口处安装保护套管并接出钢筋笼，以防止安装灌注桩时对换热管的破坏，同时确保回灌水泥浆料时换热管接头不受水泥浆料的污染，这样才能保证换热管方便连接到水平集管上（如图3）。

图3.3、在PE换热管的顶端接出口处安装保护套管
l 钢筋笼中的PE换热管宜为整根完整直杆，不宜由多根短管焊接而成。

图3.5：钢筋笼中的PE换热管宜为整根直杆，不宜由多根管焊接而成。
l 桩顶细节：在桩顶处离压力表大约400mm的位置焊接一个起保护作用的方形钢筋箍。

l 桩底细节：在U形换热管的底部绑扎保护套管，防止桩孔底部尖锐物体反冲上来损坏换热管。

图3.8、在U形换热管的底部绑扎保护套管，防止桩孔底部尖锐物体反冲上来损坏换热管。

4． 水平接管的连接
l 除了要做好水压试验和记录试验报告，钢筋笼放入桩孔时要严格安装在所需要的高度上。在换热管顶部处的混凝土捣实工作需由手动完成。
l 在换热管和钢筋笼放入桩位并且浇铸水泥后，应该在桩位顶部浇铸一层混凝土以保护换热管。
l 在混凝土浇铸前，需先测量并记录换热管中的压力；浇铸后再测量并记录一次；在水平集管接到集分水器上之前，同样需要在水平集管上安装球阀和压力表并测量水平集管的压力，一旦试压结果正常，即在该水平集管上做好永久的标志。
5． 需要土建方的配合
为防患未然，需要在现场施工的土建方至少要做好以下措施和注意事项。
l 选择合适的地点存放钢筋笼，以使我方在不影响工期的前提下做好以下工作：在钢筋笼中敷设换热管、换热管接头的热熔连接，以及对换热管底部的保护措施。
l 土建方应做好钢筋笼的运输工作，以防止钢筋笼中的换热管受到损坏和发生异位。
l 钢筋笼放入桩位时需要特别小心，以防止钢筋笼中的换热管受到损坏和发生异位。钢筋笼应就位在合适的高度。
l 做好对换热管、减震装置、压力表和球阀的保护工作。
l 在地下室开挖到换热管附近时要特别小心，最好手动调整挖掘机的挖掘深度。
l 在制作承台将换热管接出承台时要特别小心。
l 换热管还有可能被诸如尖锐物体、焊液、飞溅的火花和烟头等损坏。因此要针对性告知现场施工人员。
垂直钻孔埋管施工工艺
一、 材 料
1． 一般规定
根据地源热泵系统的要求及工程实际经验埋地换热器管材应符合以下规定：
1) 管道材料构成、管材抵抗环境应力致裂的能力要满足埋设在地下的要求。地下埋管在使用条件下，寿命大于30年，宜按50年使用寿命选择；
2) 埋地换热器管材推荐采用高密度的PE管（PE100/ PE80系列）应符合国家现行标准《给水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T13663-2000）的要求。
二、 管道的施工
1． 一般规定（参考《建筑给水聚乙烯类管道工程技术规程》中的相关条文
2． 管道的连接
1) 所有暗埋管道必须采用热熔或电熔的方法连接。管径小于等于DN90的管道，宜采用电熔或热熔承插连接；大于DN90的管道，宜采用热熔对接连接。不同种类的管材或级别不同的管材不应熔接。
2) 管材断料应按实际管道长度进行。断料工具宜采用专用的管剪和割刀，dn>40的管道宜采用机械断料。断料后管材端面应平整光滑、无毛刺，端面应垂直轴线。
3) 管道连接方式与适用范围应符合《建筑给水聚乙烯类管道工程技术规程》-CJJ/T98-2003 J279-2003中表5.2.2的规定。
三、 垂直换热系统的施工
1． 一般规定
1) 地埋管换热系统施工前应具备埋管区域的工程勘察资料、设计文件和施工图纸，并完成施工组织设计。
2) 地埋管换热系统施工前应了解埋管场地内已有地下管线、其它地下构筑物的功能及其准确位置，并应进行地面清理，铲除地面杂草、杂物和浮土，平整地面。
2． 施工工序
1) 按照图纸要求开钻竖井
2) U型管换热器的制作（同时）
3) U型管换热器的第一次试验打压
4) 下管
5) U型管换热器的第二次试验打压
6) 回填
四、 水平换热系统的施工
1． 一般规定
² 水平埋管地沟结构应综合考虑地上和地下障碍物、地表坡度、沟转向半径限制、回填和复原要求等因素的影响。
2． 施工工序
1) 按照图纸要求进行水平横沟开挖
2) 开挖完成后，清理沟底，找平
3) 按照图纸要求进行水平集管的连接、安装
4) 水平集管分组进行水压试验
5) 整体进行水压试验；
6) 回填
五、 防水套管与防水层的施工配合
1． 在水平集束管上翻后，要与垫层防水发生关系，因此采用防水套管方式进行施工。
2． 在垫层施工之前将防水套管套在PE干管上固定好，在垫层灌浆施工时有专人进行看管，避免污染。
3． 在防水层施工时，可将防水做至防水套管上法兰下沿。
六、 管道试压与检漏
1． 土壤热交换器运至工地后即应进行空气试压、检漏。
2． 垂直土壤热交换器下管前，应做第一次水压试验。试验压力应为工作压力的1.5倍，且不应小于0.5MPa。在试验压力下，稳压20分钟，观察其压力降，当压降不大于0.05MPa，则认为合格。
3． 垂直土壤热交换器密封插入竖井后进行第二次水压试验，方法同上。
4． 装配环路集管完成后应按环路集管进行分组水压试验，试验合格后进行整体水压试验，方法同上。
5． 回填前，确认地埋管无渗漏后，方可回填地沟。回填全部完成后，方可拆除压力检验装置，有条件可以保留以备随时检测。
6． 水压试验采用手动泵缓慢升压，升压过程中应随时观察与检查不得有渗漏；不宜以气压试验代替水压试验。
七、 地埋管系统的检验与验收
地埋管系统安装完成后，应由专业检测机构来工地现场做试验鉴定，并提供检验与验收报告，报告应包括以下内容：
1． 管材、管件等材料外观检查；
2． 全部竖井的位置、深度以及土壤热交换器的长度；
3． 回填材料及其配比；
4． 土壤热交换器、环路集管及连接管水压试验；
5． 各环路的水力平衡情况；
6． 对回填过程的检验应与安装土壤热交换器同步进行。

四、每单元室外换热系统初投资
预算说明:
l 工程概况：工程地点陕西省西安市。
l 本报价不包括施工用水、用电费用及税金。
l 不包括水、动力电到位费用，不包括硬化场地破除及恢复费用。
l 垂直换热管道采用PE100(SDR11) D32管材。
l 室外换热系统共钻孔20个，50米深，单U，孔间距4米，水平管沟深度1.5米，桩基埋管154个，35米深，单U，水平管沟深度1.5。
l 水平管沟距机房距离按照小于50米进行计算。
l 钻孔费用按照0－100米地质条件以砂粘土为主要成分进行报价。

工放线后，经监理工程师同意，即可进行沟槽开挖。沟槽开挖采用挖掘机进行。土堆堆放位置合理，尽量少占道，并根据有关部门要求不影响交通或少影响交通。
（1）开挖前应根据图纸进行调查研究，充分了解挖槽地段的土质、地下水位、地下构筑物、沟槽附近地上障碍物以及施工环境等情况，合理选择施工方法及机械。
（2）挖槽时要随时注意边坡情况，发现问题要及时进行支护，防止塌方伤人。
（3）整个工程的沟槽标高应按设计图纸标高施工。
（4）土方应合理安排排放位置，为了保证安全，必要时沟槽周围要用土围挡。
（5）挖槽时由于超挖使槽底土壤被扰动或发现基础土质松软时，要与有关人员共同研究槽基处理措施。
（6）槽基不符合要求需要处理时，应将松软土彻底清除，经监理检查合格后方可回填，回填的材料，操作方法及质量标准，要与监理工程师共同研究，根据实际情况确定。
（7）沟槽边坡必须保证施工安全的需要，必要时要进行支护。如遇有地上、地下障碍物与所施工管线邻近，开挖时要特别注意，为保证其安全，要视实际情况采取支护，砌筑等保护措施。
（8）对已知的地下障碍物，根据实际情况要采取用人工挖探坑的办法来确定其准确位置及埋深，以免其受到损坏。
（9）如遇地下水时，一定要设排水沟及集水坑及时进行排水，不得在水中进行管道安装。
(10)沟槽土堆放：开挖土及材料应堆在距沟边0.8米以外或监理工程师指定的位置。土堆置高度不得超过1.5米。