地源熱泵室外換熱系統施工方案時間：2007年4月3日一、工程概況本工程位于陜西省西安市擬采用地源熱泵中央空調系統工程，冬季供暖，夏季制冷。二、室外換熱系統方案介紹室外換熱系統：本工程室外系統為樁基埋管＋垂直鉆孔混合式地埋管換熱系統，室外換熱系統均分為5個單元，每單元樁基154個，樁深35米，鉆孔20個，孔深50米，孔間距孔4米，孔徑180mm，孔內埋設垂直單U型管（PE100SDR11De32）換熱器，水平集管做并聯同程連接，水平集管連接至集分水器，在集分水管末端設置循環泵，與室內地源熱泵機組的換熱器形成一個閉式循環系統，通過系統中的循環水與地下的巖土體進行換熱，將能量在空調室內和地下的巖土體之間進行轉換，實現建筑物夏季制冷，冬季供暖的目的。樁埋管換熱器的優點及注意事項優點：1）、避免受后期擴建工程施工時對地下換熱器的不利影響，更穩定安全；2）、換熱管安裝在建筑物樁基內，樁基用混凝土澆實后換熱管與樁基混凝土融為一體，由換熱管與周圍土壤的熱交換變為樁基混凝土澆筑體與土壤熱交換，擴大了換熱管與周圍土壤的熱交換面積（混凝土的換熱性能優于土壤的換熱性能），也增強熱交換效率；3）、因換熱器插管與建筑樁基同時進行，具有工期優勢；并且施工的先期性也使得換熱器的安裝不需要避讓給排水、電纜等，因此設計更簡單，施工更便利，縮短總工期；注意事項：1）、因交叉作業多，需要跟土建方密切配合；2）、安裝過程中需要做好對換熱管的保護，以免受給排水、電纜等施工時對換熱管的破壞。不過，只要業主和土建方對換熱器施工配合，換熱器的安裝一般不會影響土建的施工。而且，在地下室安裝換熱器比在地上安裝時受給排水、電纜等施工的破壞的風險要小得多。地源熱泵室外換熱系統施工工藝樁埋管施工工藝樁埋管屬于垂直地埋管換熱器的一種，早在80年代起就開始在國外得到廣泛利用，比如工廠、體育館、展覽大廳、辦公樓、學校、賓館、博物館和住宅樓等。它通過在建筑物鋼筋混凝土灌注樁中埋設各種形狀的管狀換熱器裝置進行承載、擋土支護、地基加固的同時，可以進行淺層低溫地熱能轉換，起到樁基和地源熱泵預成孔直接埋設管狀換熱器的雙重作用。這樣也就省卻鉆孔工序，節約施工費用，更能有效的利用建筑物底板下的面積。這種技術的推廣將為綠地面積小、容積率高的建筑物提供新的應用空間，必將成為垂直埋管方式新的應用典范。在混凝土灌注樁內敷設換熱管的樁基可以現場澆筑。在混凝土澆筑前，在鋼筋籠內沿綁扎U型管狀換熱器，隨沉樁至土(巖)層中。預制鋼筋混凝土樁內的管狀換熱器與地表管路連接，換熱器管路內充填交換流體，通過管狀換熱器系統中的交換流體與鋼筋籠、樁身混凝土、樁周進行熱交換，形成封閉式地源熱泵的地下低溫地熱能交換器。換熱管的綁扎及安裝PE換熱管頂端安裝球閥和壓力表，施工過程中PE換熱管需要加壓并將頂部密封保護，以防止混凝土灌漿料進入PE管，也避免在混凝土重力作用下PE管被壓變形。在整個過程中要保證換熱管之間保持合適的間距，并且換熱管與鋼筋籠之間綁扎牢固，以防止運輸過程中或混凝土澆筑過程中換熱管脫落。在PE換熱管的頂端接出口處安裝保護套管并接出鋼筋籠，以防止安裝灌注樁時對換熱管的破壞，同時確保回灌水泥漿料時換熱管接頭不受水泥漿料的污染，這樣才能保證換熱管方便連接到水平集管上（如圖3）。圖3.3、在PE換熱管的頂端接出口處安裝保護套管鋼筋籠中的PE換熱管宜為整根完整直桿，不宜由多根短管焊接而成。圖3.5：鋼筋籠中的PE換熱管宜為整根直桿，不宜由多根管焊接而成。樁頂細節：在樁頂處離壓力表大約400mm的位置焊接一個起保護作用的方形鋼筋箍。樁底細節：在U形換熱管的底部綁扎保護套管，防止樁孔底部尖銳物體反沖上來損壞換熱管。圖3.8、在U形換熱管的底部綁扎保護套管，防止樁孔底部尖銳物體反沖上來損壞換熱管。水平接管的連接除了要做好水壓試驗和記錄試驗報告，鋼筋籠放入樁孔時要嚴格安裝在所需要的高度上。在換熱管頂部處的混凝土搗實工作需由手動完成。在換熱管和鋼筋籠放入樁位并且澆鑄水泥后，應該在樁位頂部澆鑄一層混凝土以保護換熱管。在混凝土澆鑄前，需先測量并記錄換熱管中的壓力；澆鑄后再測量并記錄一次；在水平集管接到集分水器上之前，同樣需要在水平集管上安裝球閥和壓力表并測量水平集管的壓力，一旦試壓結果正常，即在該水平集管上做好永久的標志。需要土建方的配合為防患未然，需要在現場施工的土建方至少要做好以下措施和注意事項。選擇合適的地點存放鋼筋籠，以使我方在不影響工期的前提下做好以下工作：在鋼筋籠中敷設換熱管、換熱管接頭的熱熔連接，以及對換熱管底部的保護措施。土建方應做好鋼筋籠的運輸工作，以防止鋼筋籠中的換熱管受到損壞和發生異位。鋼筋籠放入樁位時需要特別小心，以防止鋼筋籠中的換熱管受到損壞和發生異位。鋼筋籠應就位在合適的高度。做好對換熱管、減震裝置、壓力表和球閥的保護工作。在地下室開挖到換熱管附近時要特別小心，最好手動調整挖掘機的挖掘深度。在制作承臺將換熱管接出承臺時要特別小心。換熱管還有可能被諸如尖銳物體、焊液、飛濺的火花和煙頭等損壞。因此要針對性告知現場施工人員。垂直鉆孔埋管施工工藝材料一般規定根據地源熱泵系統的要求及工程實際經驗埋地換熱器管材應符合以下規定：管道材料構成、管材抵抗環境應力致裂的能力要滿足埋設在地下的要求。地下埋管在使用條件下，壽命大于30年，宜按50年使用壽命選擇；埋地換熱器管材推薦采用高密度的PE管（PE100/PE80系列）應符合國家現行標準《給水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T13663-2000）的要求。管道的施工一般規定（參考《建筑給水聚乙烯類管道工程技術規程》中的相關條文管道的連接所有暗埋管道必須采用熱熔或電熔的方法連接。管徑小于等于DN90的管道，宜采用電熔或熱熔承插連接；大于DN90的管道，宜采用熱熔對接連接。不同種類的管材或級別不同的管材不應熔接。管材斷料應按實際管道長度進行。斷料工具宜采用專用的管剪和割刀，dn>40的管道宜采用機械斷料。斷料后管材端面應平整光滑、無毛刺，端面應垂直軸線。管道連接方式與適用范圍應符合《建筑給水聚乙烯類管道工程技術規程》-CJJ/T98-2003J279-2003中表5.2.2的規定。垂直換熱系統的施工一般規定地埋管換熱系統施工前應具備埋管區域的工程勘察資料、設計文件和施工圖紙，并完成施工組織設計。地埋管換熱系統施工前應了解埋管場地內已有地下管線、其它地下構筑物的功能及其準確位置，并應進行地面清理，鏟除地面雜草、雜物和浮土，平整地面。施工工序按照圖紙要求開鉆豎井U型管換熱器的制作（同時）U型管換熱器的第一次試驗打壓下管U型管換熱器的第二次試驗打壓回填水平換熱系統的施工一般規定水平埋管地溝結構應綜合考慮地上和地下障礙物、地表坡度、溝轉向半徑限制、回填和復原要求等因素的影響。施工工序按照圖紙要求進行水平橫溝開挖開挖完成后，清理溝底，找平按照圖紙要求進行水平集管的連接、安裝水平集管分組進行水壓試驗整體進行水壓試驗；回填防水套管與防水層的施工配合在水平集束管上翻后，要與墊層防水發生關系，因此采用防水套管方式進行施工。在墊層施工之前將防水套管套在PE干管上固定好，在墊層灌漿施工時有專人進行看管，避免污染。在防水層施工時，可將防水做至防水套管上法蘭下沿。管道試壓與檢漏土壤熱交換器運至工地后即應進行空氣試壓、檢漏。垂直土壤熱交換器下管前，應做第一次水壓試驗。試驗壓力應為工作壓力的1.5倍，且不應小于0.5MPa。在試驗壓力下，穩壓20分鐘，觀察其壓力降，當壓降不大于0.05MPa，則認為合格。垂直土壤熱交換器密封插入豎井后進行第二次水壓試驗，方法同上。裝配環路集管完成后應按環路集管進行分組水壓試驗，試驗合格后進行整體水壓試驗，方法同上。回填前，確認地埋管無滲漏后，方可回填地溝。回填全部完成后，方可拆除壓力檢驗裝置，有條件可以保留以備隨時檢測。水壓試驗采用手動泵緩慢升壓，升壓過程中應隨時觀察與檢查不得有滲漏；不宜以氣壓試驗代替水壓試驗。地埋管系統的檢驗與驗收地埋管系統安裝完成后，應由專業檢測機構來工地現場做試驗鑒定，并提供檢驗與驗收報告，報告應包括以下內容：管材、管件等材料外觀檢查；全部豎井的位置、深度以及土壤熱交換器的長度；回填材料及其配比；土壤熱交換器、環路集管及連接管水壓試驗；各環路的水力平衡情況；對回填過程的檢驗應與安裝土壤熱交換器同步進行。四、每單元室外換熱系統初投資預算說明:工程概況：工程地點陜西省西安市。本報價不包括施工用水、用電費用及稅金。不包括水、動力電到位費用，不包括硬化場地破除及恢復費用。垂直換熱管道采用PE100(SDR11)D32管材。室外換熱系統共鉆孔20個，50米深，單U，孔間距4米，水平管溝深度1.5米，樁基埋管154個，35米深，單U，水平管溝深度1.5。水平管溝距機房距離按照小于50米進行計算。鉆孔費用按照0－100米地質條件以砂粘土為主要成分進行報價。工放線后，經監理工程師同意，即可進行溝槽開挖。溝槽開挖采用挖掘機進行。土堆堆放位置合理，盡量少占道，并根據有關部門要求不影響交通或少影響交通。（1）開挖前應根據圖紙進行調查研究，充分了解挖槽地段的土質、地下水位、地下構筑物、溝槽附近地上障礙物以及施工環境等情況，合理選擇施工方法及機械。（2）挖槽時要隨時注意邊坡情況，發現問題要及時進行支護，防止塌方傷人。（3）整個工程的溝槽標高應按設計圖紙標高施工。（4）土方應合理安排排放位置，為了保證安全，必要時溝槽周圍要用土圍擋。（5）挖槽時由于超挖使槽底土壤被擾動或發現基礎土質松軟時，要與有關人員共同研究槽基處理措施。（6）槽基不符合要求需要處理時，應將松軟土徹底清除，經監理檢查合格后方可回填，回填的材料，操作方法及質量標準，要與監理工程師共同研究，根據實際情況確定。（7）溝槽邊坡必須保證施工安全的需要，