1、    淺談地源熱泵系統工程實施中的重要階段    李井偉中圖分類號：tu29文獻標識碼： a 文章編號：摘要：通過具體項目闡述地源熱泵系統在實施中應該注意的幾個管理階段，主要說明和分析了設計階段和施工階段。關鍵字：地源熱泵； 設計階段； 施工階段； 預控和監督abstract: through the specific project expounds the ground source heat pump system in the implementation of the should pay attention to several manag

2、ement stage, this paper analyzes and explains the main stage of design and construction phase.key words: the ground source heat pump; design stage; construction stage; precontrol and supervision0前言我公司于2011年開發建設了區級的規劃展示館，作為綠色節能建筑，本項目采用了地源熱泵系統作為中央空調系統的冷熱源。本項目于2011年8月份開始施工，于2012年4月份調試結束，取得完美成功。但在此實施過程中

3、，本人發現其中幾個重要管理階段不能忽視也不能出錯，否則將給整個項目帶來災難性的后果，會直接導致到整個項目的不能成功。1項目概況本項目總建筑面積15000平方米，建筑層數為地上3層，建筑高度為20米，主要功能為展示館。功能單一，地處江蘇蘇州，地貌以山丘為主。其中空調總冷負荷為1580kw，總熱負荷為1100kw。此項目前后共經歷了可行性研究階段，設計階段，工程招標階段，工程施工階段，工程調試階段，工程驗收階段，工程交付階段。本人認為以設計階段，施工階段最為重要，監督管理不可少，以下將重點闡述并輔以本次項目作為說明。2設計階段在確定項目的功能和技術參數后，作為開發商必須按照規定先請專業地勘設計院對

4、本項目的地質進行勘探，并出具地源熱泵系統地埋管換熱器響應試驗報告以作于工程數據提供給建筑設計院進行深化設計。2.1換熱器響應試驗報告的意義和內容由于我國在地源熱泵技術的應用方面具有應用規模大、應用范圍廣的特點，而地埋管換熱器的傳熱性能隨著施工地點的地質構造不同而發生很大的變化，因此，必須要采用現場測試法進行地埋管換熱器的實地試驗研究，為地埋管地源熱泵系統的優化設計和可靠運行提供試驗數據。此步驟非常重要，不能忽略和粗心，有些設計研究院為了省錢往往少打井，打淺井，或者減少測試時間，直接提供了不準數據或者估算數據，給開發商帶來了增加地埋管數量，設備參數偏大等不合理的增資建設。其熱響應試驗應該包括以下

5、3個階段：地埋管換熱器安裝，包括打井、下管及回填施工試驗臺的調試和試驗開展試驗結果分析和整理2.2換熱器響應試驗報告的試驗過程與控制本項目在項目所在地實施完成了3口試驗井，垂直深度100米，垂直管換熱長度為200米，人工下管，自然返漿回填，孔徑180mm，為了減少連接管道的熱損失，對水平段的連接管道都使用了壁厚為10mm 的橡塑保溫材料。數據采集系統采用了專業的工控機為控制中心，上位機軟件實現數據實時顯示、初始值設定、異常報警、數據處理等。其中1號試驗井和2號試驗井的測試時間為48小時，3號試驗井的測試時間為52小時，均滿足地源熱泵系統工程技術規范的要求。而散熱試驗是模擬夏天的空調運行工況。在

6、夏天，地源熱泵以地下土壤作為冷源，通過埋設的地埋管換熱器向地下土壤層散發熱量。測量地埋管在夏天的散熱功能，就是根據空調運行所對應的冷凝溫度，制成一定溫度的熱水，通過循環水泵使熱水在埋設的pe管中以一定的速度流動。熱水的溫度高于地下土壤的溫度，在pe管的流動過程中，向土壤散發熱量，溫度降低。地埋管的散熱試驗就是根據循環水在pe地埋管中的流動過程向土壤散發的熱量來確定地埋管在散熱過程中的傳熱能力。為了確保試驗結果的準確性，必須控制在試驗前對本項目溫度傳感器和流量傳感器進行標定和校正。采用恒溫水浴，使用空調和室外空氣創造基本穩定的水浴溫度。以精度為0.1的精密水銀溫度計為基準，校正的溫度區間為040

7、，覆蓋傳熱試驗的整個溫度區間。流量傳感計的校正包含以下內容：對流量傳感器進行標定試驗，在保證試驗臺供水、揚程穩定的情況下，對試驗臺使用的渦輪流量傳感器進行了校正試驗。本項目就在校正試驗過程中發現流量計的誤差偏大，立刻進行更換。.3 建筑設計的暖通設計方案根據上面的步驟，專業地勘設計院最終得出結論和意見，對本項目的巖土初始平均溫度，綜合導熱系數，比熱容等參數出具具體數值，形成本項目的地源熱泵系統地埋管換熱器響應試驗報告并提供給建筑設計院，以便暖通設計工程師提出具體施工方案。經計算本項目地源熱泵夏季散熱量遠大于冬季吸熱量，而且夏季的埋管量也遠大于冬季埋管數量，由此帶來了土壤熱平衡的問題，而且按照夏

8、季的埋管量來設計，將給投資建設帶來很大的浪費。經過討論和論證，為解決以上問題，此項目按照冬季負荷埋管，而夏季則利用單制冷螺桿冷水機組和地源熱泵機組組合使用，冷卻塔對螺桿冷水機組散熱的組合模式以達到節省初步投資，減少用地指標等優點。施工階段地源熱泵空調系統是利用淺層地熱能資源進行供熱和吸熱，其地埋管部分是全地下系統，在整個施工系統中占主要部分。其施工單位嚴謹認真的態度，規范作業的程序是我們控制和管理的必要環節。3.1地埋管系統施工的特點地埋管部分施工具有以下特點：隱蔽工程的永久性，地質條件的唯一性，工序作業的緊密性，地埋管材的熱塑性，施工條件的重要性。地源熱泵空調系統的主要施工程序均需在地面下操

9、作完成，整個地埋管系統屬于永久性的隱蔽工程，每道工序包括鉆孔、垂直pe管試驗、下管、回灌都必須嚴把質量關，不允許一點的疏忽大意或失誤，否則將返工重做造成無可彌補的損失和遺憾。每個項目的地理環境與地質條件均有唯一性，施工前針對不同的地質選用不同的鉆頭和配件，特別是回填料必須選用最佳的熱物性的配比。土壤換熱器系統多采用pe管，由于pe管是一種熱塑性較強的材料，為防止和延緩地埋管材料的老化，地埋管及管件存放時，不得在陽光下暴曬，搬運和運輸時要輕。地埋管系統施工的預控和監督根據以上特點，必須控制施工單位的施工設備的選擇，材料的進場，施工方案的實施。因為此幾條直接關系到項目的質量、工期和安全。本項目選用

10、hdpe管材，管材公稱壓力不得小于1.6mpa，工作溫度在-2050范圍內，地埋管壁厚宜按外徑與壁厚之比為11倍。施工單位需提供：出廠合格證 檢測報告使用的聚乙烯原料級別和牌號外徑及壁厚 生產日期地埋管系統施工程序主要由鉆孔、垂直pe管連接與試驗、下管、灌漿、水平溝槽開挖、水平pe管敷設等工序組成。上一道工序完成后，才能進行下一道工序。作為管理者，必須參與測量放線及管孔定位，見證管道的水壓試驗，地埋管的整體系統試驗等。本項目中，在測量放線過程中，發現有幾個管孔在附近小河區域，筆者立刻進行設計聯系及時調整，由設計院重新修改和變更地埋管平面布置圖，不能影響施工，影響工期。鉆孔管孔的定位誤差小于50

11、mm，開鉆前必須從頭到尾檢查一遍設備的完好情況。鉆孔完畢后，應盡快將地埋管放入鉆孔內，試驗合格后將高出地面300mm的管口用管頭封死，避免地埋管堵塞。施工前和施工過程中，經常檢查鉆頭直徑，確保不小于150mm 。磨損超過5mm時及時補焊，確保鉆頭直徑達到設計要求。施工方案內，因為本項目中設計埋管深度已達到100米，為保證下管的施工進度，采取人工配合機械下管的方法，利用回轉鉆機鉆桿頂進的方式，克服水的浮力并加快下管的速度。下管時，管內應充滿水并保持靜壓，一是可以增加自重，減少下管過程中的浮力；二是可在下管過程中隨時檢查管道的嚴密性和是否有滲漏的情況，及時糾正。實行全過程施工管理，樹立以預防為主，

12、為下道工序服務的質量觀念，嚴格按圖施工，執行規范、標準和設計說明的規定，確保質量目標。認真執行自檢、互檢、專檢、匯檢。3.3相關施工內容的驗收地埋管系統安裝過程中，應進行現場檢驗，由專業檢測機構來工地現場做實驗鑒定，并應提供檢驗報告。檢驗包括以下內容：管材、管件等材料外觀檢查并應符合國家現行標準和規定；鉆孔、水平埋管的位置、深度以及地埋管的直徑、壁厚及長度均應符合設計要求；回填材料及其配比應符合設計要求；地埋管換熱器、環路集管及連接管水壓試驗應合格；各環路流量應滿足設計要求；循環水流量及進出水溫差均應符合設計要求；各項施工記錄、試驗報告、隱蔽資料齊全。本人依據此項目，得出最重要的驗收是在水壓試驗，因為其次數和質量是非常重要和必須的，必須一一把關和監督。水壓試驗具體分為：垂直埋管在第一次試驗垂直地埋管插入鉆孔前，做一次水壓試驗；水平埋管放入溝槽前，做一次水壓試驗；垂直和水平埋管系統與環路集管裝配完成后，回填前進行一次水壓試驗；環路集管與機房分集水器連接完成后，回填前應進