黃建斌

【摘要】簡要介紹北外灘鵬欣悅榕莊酒店地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中地埋管原理，概述了地埋管高效節(jié)能特點，重點闡述了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中地埋管施工技術(shù)及質(zhì)量控制要點，為地埋管工程施工指明方向，從而使該地埋管施工質(zhì)量得到有效控制。

【關(guān)鍵詞】地埋管;高效節(jié)能;施工技術(shù);質(zhì)量控制

【中圖分類號】TU834.3+5

【文獻標識碼】A

1、工程概況

本工程項目名稱為上海北外灘鵬欣悅榕莊酒店，已交付使用，并由上海北外灘鵬欣悅榕莊酒店管理公司運營管理，地址在上海市虹口區(qū)公平路、海平路，南臨黃浦江。酒店設(shè)標準客房118套、商務(wù)套房11套，頂層設(shè)置1套總統(tǒng)套房。

本工程項目空調(diào)采用地源熱泵的地埋管系統(tǒng)，地埋管鉆孔約320個，考慮到現(xiàn)場實際施工情況，按照有效利用率95%計算，采用單U形式地埋管，管材選用選擇聚乙烯PE管。實際施工地埋管約304個。所有地埋管鉆孔均在地下三層基礎(chǔ)的大底板下進行，共43個環(huán)路，每環(huán)路不大于8個孔，地埋管孔間距離按照4m，不小于3.5m，距離樁基1～1.5m，共組成10個集分水器井，地下室外墻周圍采用鋼筋混凝土連續(xù)墻圍護施工。

2、地埋管原理和地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)組成及工藝特點

2.1空調(diào)系統(tǒng)中地埋管原理

1.球閥;2.壓力表;3.溫度計;4.蝶閥;5.集水器;6.分水器;7.地埋管;

8.地下室大地板基礎(chǔ);9.地源熱泵機組;10.地埋管循環(huán)水泵;11.風(fēng)機盤管;

12.衛(wèi)生間地暖;13.地源熱泵循環(huán)水泵;14.空調(diào)供回水水泵;15.地暖供回水泵。

圖1 地源熱泵地埋管空調(diào)系統(tǒng)原理

2.2空調(diào)系統(tǒng)組成

本工程項目地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要包括：地埋管、地源熱泵機組、冷卻塔、冷水機組、鍋爐、地埋管循環(huán)水泵、地源熱泵循環(huán)水泵、冷凍機組冷凍循環(huán)水泵、冷卻水循環(huán)水泵、定壓裝置、熱交換器、集分水器、水處理設(shè)備、膨脹水箱、衛(wèi)生間地板采暖、四管制新風(fēng)機組、四管制風(fēng)機盤管。

2.3空調(diào)系統(tǒng)中地埋管工藝特點

地埋管利用淺表層土壤地?zé)豳Y源進行蓄熱蓄冷，通過水循環(huán)實現(xiàn)在土壤中吸熱或放熱的能量轉(zhuǎn)換，達到空調(diào)制冷或制熱效果，通過輸入少量電能，就可以實現(xiàn)能量從低溫?zé)嵩聪蚋邷啬茉崔D(zhuǎn)移;該系統(tǒng)不抽地下水，因此不影響地基下沉，沒有任何污染物排放，不影響周圍生態(tài)環(huán)境，是最清潔、最經(jīng)濟的能源，是一個土壤源熱泵系統(tǒng)，是一個地能換熱系統(tǒng)工程。其優(yōu)點：在采暖時，地埋管從地源的淺表土層或巖土中吸收熱量，經(jīng)過內(nèi)部管路環(huán)路系統(tǒng)控制，熱量不斷地轉(zhuǎn)遞到室內(nèi)，使室內(nèi)溫度升高，從而達到采暖目的。在制冷時，地埋管從室內(nèi)不斷地吸收熱量，經(jīng)過環(huán)路系統(tǒng)的控制，將熱量不斷釋放到地源中，使室內(nèi)溫度降低，從而達到制冷降溫目的。地埋管具有換熱效率高，熱量散失小，維護費用低。根據(jù)本工程的土壤測試報告分析，項目采用單U形式，夏季排熱量每米井深為65.8W，冬季吸熱量為每米井深43.2W;整個地埋管需滿足排熱量2440KW，即冷負荷約1950KW，可承擔(dān)吸熱負荷1610KW，即熱負荷2049 KW;由此推測地埋管蓄熱蓄冷效應(yīng)高，通過地埋管路循環(huán)，達到制熱或制冷效果，地埋管利用地下地能量，以電力為輔，從而達到高效節(jié)能。其缺點：地埋管空調(diào)系統(tǒng)比一般空調(diào)系統(tǒng)的一次性投資高，大約高出百分之二十以上;地埋管前期準備工作繁瑣，時間長，需做可行方案;地埋管安裝難度大，施工現(xiàn)場管理要求比較高，要有專業(yè)隊伍和專業(yè)人員施工;地埋管需要足夠的場地空間，沒有足夠的場地，就沒有更多的換熱制冷置換;地埋管一旦有損壞，維修難度大。

3、地埋管施工工藝流程（見圖2）

圖2 地埋管施工工藝流程

4、地埋管施工技術(shù)

4.1施工準備

4.1.1本項目為深基坑工程，因此對地埋管施工要求尤為重要，即首先編制施工方案，并經(jīng)審核批準，地埋管施工準備工作必須做得充分，包括人、材、機、環(huán)境施工準備。

4.1.2根據(jù)設(shè)計圖紙定位放線，并清理基坑中障礙物后即可對地埋管位置進行測量放線。其基準控制點和水準點應(yīng)反復(fù)核對及建立地埋管獨立的放樣系統(tǒng)。

4.2預(yù)制U型管

4.2.1地埋管材質(zhì)應(yīng)選用PE管，在地埋管井底部采用兩個彎頭和兩根立管通過熱熔連接后制作成一根U形管。

4.2.2一般預(yù)制U型管的長度應(yīng)比立管孔深度再加水平至集分水器井的長度，另預(yù)留 5m長度，并與集分水器相連接。

4.2.3對預(yù)制好U型管，一定要編制好編號，以便于管路敷設(shè)對號入座，找正管路施工。

4.2.4預(yù)制完畢后須做好成品保護，并對管道末端進行封閉，且進行試壓試驗和嚴密性試驗，保證管道不滲漏。

4.3鉆孔準備

4.3.1首先了解工程現(xiàn)場土壤的地質(zhì)條件。

4.3.2熟悉工程現(xiàn)場的地下管線分布情況，并做好明顯標識。

4.3.3鉆孔前進行建筑大地板基礎(chǔ)的土壤平整。

4.3.4熟悉地埋管施工圖。

4.3.5根據(jù)地埋管施工圖，用白灰標識具體鉆孔位置及總管坑槽位置。

4.3.6確定鉆孔支架打設(shè)位置。

4.3.7確定鉆孔機械電源容量及供給情況。

4.3.8提供水源至鉆孔現(xiàn)場位置。

4.4土壤鉆孔

4.4.1鉆孔孔徑約為180mm。

4.4.2鉆孔深度>120m，并做好記錄。

4.4.3鉆孔是豎直埋地管換熱器施工中最重要環(huán)節(jié)，為保證鉆孔施工完成后孔壁保持完整，孔徑大小略大于U型管道與灌漿管件的尺寸為宜，鉆孔采用常規(guī)正循環(huán)鉆井方法。

4.4.4根據(jù)工程現(xiàn)場實際情況，及時填寫鉆孔記錄。

4.4.5根據(jù)工程需要和土壤情況，鉆孔深度可適當增加，但不得縮短鉆孔深度，并做好埋設(shè)相應(yīng)管道的記錄。

4.4.6鉆孔完畢后進行孔徑和鉆孔深度驗收。

4.5下管施工

4.5.1下管前將U型管內(nèi)充滿水，從而增加U型管的自重，減少下管過程中的浮力。

4.5.2采用機械吊桿拉直預(yù)制U形管道。

4.5.3將預(yù)制U形管道逐漸放入鉆好的孔內(nèi)，放入井孔時嚴禁突然放手，以免管子浮起后難以再放入井孔內(nèi)。

4.5.4下管時注意保持鉆孔的內(nèi)外管同軸度和U型管道之間的距離。

4.5.5下管為垂直進行，下管速度要均速，做到不快不慢，防止下管過程中損壞塑料管，防止U型管上浮，確保下管到位。

4.5.6放置埋管，灌漿前應(yīng)固定埋管，并在孔和管之間縫隙放入一些細黃砂來固定管子。

4.5.7大地板基礎(chǔ)內(nèi)出墻PE管道應(yīng)加設(shè)護套保護。

4.5.8嚴格做好管口臨時封閉，把管口封死，且保護接口不受破壞，以防管道堵塞。

4.5.9記錄埋管前端編碼及尾端編碼。

4.5.10做好壓力試驗，填寫試壓驗收記錄。

4.5.11在全部工程完畢后，進行沖洗，沖洗設(shè)備流量應(yīng)大于運行流量的兩倍。

4.5.12當室外環(huán)境溫度低于0℃時，不允許進行地埋管換熱器的施工，以免由于室外環(huán)境溫度影響地埋管的施工質(zhì)量。

4.6管井灌漿

4.6.1為保證現(xiàn)場環(huán)境及泥漿重復(fù)使用，設(shè)置成品泥漿沉淀池。

4.6.2鉆孔結(jié)束，下管好立埋管后，即開始采用膨潤土和細沙的混合物灌漿。

4.6.3灌漿應(yīng)采用專用設(shè)備（灌漿泵），通過綁扎好的灌漿管進行。

4.6.4確保根據(jù)灌漿速度，同時提升上拔灌漿管。

4.6.5在漿液涌出地面后停止灌漿，并拔出灌漿管，用黃砂填實固定管口。

4.6.6漿液膨脹凝固需24小時，此前嚴禁進入下一步施工。

4.7地埋橫管施工

4.7.1根據(jù)圖紙及現(xiàn)場要求進行備料施工，管道連接應(yīng)用原廠提供專用熱熔器對管路進行熔接焊接。

4.7.2 PE管道及水平埋地管的敷設(shè)，施工必須與設(shè)計相符。

4.7.3管道移入溝槽時，PE管道表面不得有劃痕損傷。

4.7.4管材應(yīng)沿管線敷設(shè)方向排列在管溝邊。對敷設(shè)連接間隔時間較長或每次工程收工時，管口部位始終進行封閉保護。

4.7.5水平PE管道穿越集分水器井時必須設(shè)置防水套管。當采用金屬套管時，套管兩端管口應(yīng)為鈍口、坡口或翻邊，PE管穿越套管時不得使其表面產(chǎn)生拉痕。

4.7.6立埋管施工完成后，開挖橫埋管溝槽，深度大于1.5米。溝槽與立管交叉處應(yīng)特別注意立管保護不受破壞。

4.7.7管溝內(nèi)填充至少200mm厚度的細黃砂，且在管道范圍內(nèi)均采用細黃砂填實。

4.7.8管道連接前應(yīng)確保管道內(nèi)壁及接口清潔。

4.7.9系統(tǒng)檢漏合格后，系統(tǒng)排氣、注水;注水時從回路一端注水，另一端排氣，切忌兩端同時注水。

4.7.10橫埋管出土至進戶之間管道應(yīng)保溫，且做防水保護。

4.8回填

4.8.1埋地管道試壓合格，確認無漏后，方可回填土。

4.8.2回填土應(yīng)規(guī)范，確保其中無石頭及其它硬物。

4.8.3回填土?xí)r應(yīng)分層進行回填， 必須分層壓實、均勻、并進行夯實。在施工地埋管管道直埋段時，確保在基礎(chǔ)大底板下大面積回填時不損壞地埋管道。

4.8.4 回填土?xí)r始終對U形地埋管進行保壓試驗狀態(tài)，隨時觀察管道滲漏情況，以防止回填土?xí)r損壞管道，及時修復(fù)管道。

4.8.5橫埋管在大地板下面至少0.6m，回填后在設(shè)置對應(yīng)的橫管及立管標識。

4.9試壓

4.9.1敷設(shè)管道時防止折斷、扭結(jié)等現(xiàn)象，按施工操作程序采用熱熔連接完畢后，應(yīng)進行水壓試驗，試驗合格后再進行下道程序。

4.10清洗與沖洗

4.10.1系統(tǒng)清洗在水系統(tǒng)設(shè)備和管道全部連接完畢后進行。

4.10.2為防止較大的雜物隨沖洗水進入空調(diào)箱、風(fēng)機盤管內(nèi)部，在風(fēng)機盤管供、回水支管的活接頭以及空調(diào)箱回水管的法蘭間設(shè)銅絲網(wǎng)。熱交換器及冷水機組設(shè)臨時沖洗旁同。

4.10.3試壓合格后再進行清洗，沖洗時管內(nèi)的流速不得低于每秒1.5m，直到放到水潔凈為止。

5、地埋管施工質(zhì)量控制

地埋管施工質(zhì)量的好壞，直接影響空調(diào)效果。為確保地埋管順利穿越建筑物底板基礎(chǔ)，本工程設(shè)計地埋管集分水器井，并接入集水器和分水器上。地埋管施工每個環(huán)節(jié)不允許有較大偏差和不得有失誤，應(yīng)考慮PE管的材質(zhì)在外力撞擊下和硬質(zhì)物以及高溫接觸容易受到損失的因素，考慮基礎(chǔ)沉降，且在地埋管鋪設(shè)施工完工區(qū)域、電焊、氣割作業(yè)必須結(jié)束，并全面檢查周圍管道壓力，嚴防管道滲漏及堵塞，確保地埋管路均有效，其施工作如下質(zhì)量控制：

5.1首先在材料選用上，應(yīng)先用合資或以上品牌，管配件選用定型品質(zhì);進場材料做到堆放規(guī)范，防止堆放造成積壓變形。

5.2 PE管材切割操作規(guī)范，當管徑≤De50時，應(yīng)采用旋轉(zhuǎn)切刀，切斷處的管口內(nèi)縮頸部分應(yīng)采用擴孔推刀，也可以用專用管剪切斷，管剪刀片卡口應(yīng)調(diào)整到與所斷管徑相符，均勻用力，做到斷口處應(yīng)用配套整圓器整圓;當管徑>De50時，采用手工切割（即可用鋼鋸或電動鋸）。

5.3 PE管連接方式為熱熔連接，熱熔連接過程相對比較簡單，熱熔連接是通過加熱管道焊接端面，是被加熱的斷面融化，并迅速將其貼合，應(yīng)保持有一定的壓力，冷卻時間，達到融接的目的。熔接溫度控制通常在200℃～235℃之間。熱熔連接必須符合施工規(guī)范和操作流程要求，以保證熱熔連接質(zhì)量。

5.4 U型管制作過程控制，采用與出廠配套的專用熱熔焊接機設(shè)備進行熱熔連接，管道接口熔焊作業(yè)必須派專人操作，去除表面氧化層的長度應(yīng)適應(yīng)，用潔凈棉布擦凈加熱面上的污物。清理管道管口，做到無毛刺，斜口。熔接管材插入加熱時要用手握緊，不要太快移動，不要旋轉(zhuǎn)，加熱冷卻時間應(yīng)符合要求，熔焊接口必須規(guī)范達標。

5.5鉆孔深度符合設(shè)計要求，垂直鉆孔，鉆孔前精確定位，孔口設(shè)置襯墊物，防止U型管下管過程中受損，采取U型管兩支管分開狀態(tài)以保證換熱效果，孔外管道采取保護措施。

5.6地埋管的回填灌漿自下而上封孔，確保密實、無空腔。

5.7地埋橫管基本都在基礎(chǔ)大底板下施工的，因此地埋橫管應(yīng)同地埋管一樣重要，安裝時隨時進行管口封堵措施，管道施工必須符合規(guī)范要求。

5.8水平管施工溝槽底部鋪設(shè)細砂，回填料應(yīng)與管道接觸緊密，但不得損傷管道，對每根管道打壓。

5.9 U型管及埋地橫管的管道試壓工作，應(yīng)作為施工質(zhì)量控制的重要工作環(huán)節(jié)，所有試壓工作必須到位。地埋管施工完成后進行48小時管道嚴密性試驗及管道保壓工作;以保證地埋管的施工質(zhì)量。

5.10為防止U型管被砼支撐損壞或被機械吊桿碰撞，確保U型管質(zhì)量，須做好成品保護。

結(jié)語：

本工程項目地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中地埋管敷設(shè)在基礎(chǔ)大底板下，是一項設(shè)計和施工上創(chuàng)新工程，是一項新工藝、新技術(shù)、新能源的工程;該地埋管施工技術(shù)可行，施工措施得當，施工管理嚴格，質(zhì)量控制到位，通過運行使用，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，空調(diào)效果佳，它不僅減少環(huán)境污染，節(jié)約能源，而且具有制冷、采暖功能;是一種低碳、舒適、綠色、節(jié)能、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、高效的空調(diào)系統(tǒng)工程，是一項值得房地產(chǎn)業(yè)暖通工程借鑒的施工技術(shù)。