梁華杰

【摘要】隨著國(guó)內(nèi)提倡綠色建筑，推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的理念，從而為人們提供舒適的住宅環(huán)境，地源熱泵技術(shù)作為一種利用土壤所儲(chǔ)藏的太陽能資源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖制冷空調(diào)系統(tǒng)，較傳統(tǒng)電、燃料的供暖及制冷方式有不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的功能。

【關(guān)鍵詞】地源熱泵;供暖制冷

1、工程概況

杭政儲(chǔ)出【2015】27號(hào)地塊商品住宅項(xiàng)目緊鄰杭州市委、市政府保護(hù)利用老工業(yè)廠房著力打造的以博物館集群為核心的國(guó)際旅游綜合體，地處杭州市下城區(qū)勝景路西側(cè)，7號(hào)路（在建）東側(cè)，建總建筑面積約139151.63m?，其中地上建筑面積90321m?，地下建筑面積48830.63m?，包含住宅、商業(yè)及配套公建等多種功能，共4棟7層住宅，9棟18層高層住宅，1棟3層商業(yè)及配套公建，1座開閉所和垃圾站，地下二層，局部一層。

2、地源熱泵系統(tǒng)概況

地源熱泵是一種利用淺層和深層的大地能量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作為冬季熱源和夏季冷源，然后再由熱泵機(jī)組向建筑物供冷供熱的系統(tǒng)，是一種利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空調(diào)系統(tǒng)。

2.1制冷原理

在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對(duì)冷媒做功，使其進(jìn)行汽-液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中，通過冷媒-空氣熱交換器，以13℃以下的冷風(fēng)的形式為房供冷（附圖1）。

2.2供暖原理

在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對(duì)冷媒做功，并通過四通閥將冷媒流動(dòng)方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地下水或土壤里的熱量，通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中，以35℃以上熱風(fēng)的形式向室內(nèi)供暖（附圖2）。

3、施工難點(diǎn)

本系統(tǒng)關(guān)鍵在于地源鉆井、埋設(shè)管路的施工，地源井、管路埋設(shè)的施工周期需與本項(xiàng)目基礎(chǔ)工程施工同步進(jìn)行，由于基礎(chǔ)工程涉及樁基施工、土方開挖、井點(diǎn)降水、支護(hù)結(jié)構(gòu)施工等，參建單位較多且工期較緊，施工完成的地源井及埋設(shè)管路的成品保護(hù)要求高，同時(shí)，本項(xiàng)目地質(zhì)較差，地下環(huán)境復(fù)雜，機(jī)器設(shè)備位移困難，鉆孔過程中不利用因素較多，同時(shí)地源埋管是一次性產(chǎn)品，沒有返修的機(jī)會(huì)，必須保證其一次性合格率，故施工需合理統(tǒng)籌、優(yōu)化安排，制定切實(shí)可行施工方案，才能滿足此系統(tǒng)后期正常運(yùn)行。

4、施工順序

地埋管鉆井及灌漿→水平管施工→管路水壓實(shí)驗(yàn)、水沖洗→穿窗井連接集水器

5、施工工藝

5.1地埋管鉆井及灌漿施工

（1）鉆井任務(wù)：本工程鉆井?dāng)?shù)量1400眼，根據(jù)地下室二層區(qū)域底板底標(biāo)高計(jì)算，有效埋井深度不少于95m，鉆井深度不得于96m，成井直徑130mm。成井字型按4.2m間距布置，特殊部位布井可進(jìn)行綜合協(xié)調(diào);

（2）鉆井施工：井位布置后，鉆井設(shè)備安裝并進(jìn)行水平校正，鉆進(jìn)過程中用垂直吊線法檢驗(yàn)鉆進(jìn)設(shè)備主軸的垂直度，使其垂直度誤差<0.5%L，過程中需對(duì)鉆頭直徑進(jìn)行檢查，磨損超過5mm及時(shí)更換，確保鉆井直徑滿足下管要求，成井達(dá)到設(shè)計(jì)有效深度后做好記錄并進(jìn)行驗(yàn)收程序（附圖3）;

（3）U型管制作：每臺(tái)鉆井設(shè)備配置2名熱熔焊接人員，熱熔焊接時(shí)最大限度控制縮徑，將U型管件與PE管熱熔相接后進(jìn)行壓力實(shí)驗(yàn)，確保U型管完好無滲漏，并充水封帽，以免下管和存放過程中沙土等雜物堵塞管身;

（4）下管：為保證有效埋管深度，必須讓鉆井深度大于有效埋管深度1--2米以上，要做到提完鉆桿后不停頓立即下管，此工藝通過測(cè)量體上來鉆桿的總長(zhǎng)度確定打井深度，在下管前通過PE管上的標(biāo)尺核實(shí)整個(gè)管道的長(zhǎng)度（注：刻度做好保護(hù)，防止磨損），下管后根據(jù)留出的管道長(zhǎng)度計(jì)算下管深度，此兩項(xiàng)工作現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢查人員必須嚴(yán)格紀(jì)錄。

下管的方法：人工下管、機(jī)械下管和重物下管。因本工程地質(zhì)主要為泥層，且孔內(nèi)沒有碎石等等雜物，所以本工程采用人工配合機(jī)械下管。Pe管應(yīng)長(zhǎng)出垂直孔1-2m以便于查找和水平管的連接;

（5）注漿：灌漿材料為細(xì)沙、膨潤(rùn)土、水泥、水混合攪拌的混合漿。根據(jù)本項(xiàng)目地質(zhì)情況，本工程擬用鉆井鉆桿配合下埋井Pe管，下至井底開始注漿，并采取加壓回灌措施，保證鉆井灌漿密實(shí)，無空腔，否則會(huì)降低傳熱效果，影響工程質(zhì)量。完成后實(shí)時(shí)觀察沉降情況及時(shí)補(bǔ)漿或回填沙，嚴(yán)格檢查密實(shí)度以保證回填完全密實(shí)。

5.2水平管施工

根據(jù)事先定位的進(jìn)行溝槽開挖，開挖至設(shè)計(jì)深度后進(jìn)行水平供回水管的分層敷設(shè)，管段做好編號(hào)后便于檢查及供回水與窗井內(nèi)分集水器連接，待水平敷設(shè)進(jìn)行試壓合格后進(jìn)行回填處理，回填過程中控制分層回填厚度及壓實(shí)程度（附圖4）。

5.3管路水壓實(shí)驗(yàn)、水沖洗（附圖5）

（1）垂直埋地管插入鉆孔前，應(yīng)做第一次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下（1.0Mpa，穩(wěn)壓至少30分鐘，壓力降不高于0.2MPa，降壓至0.6Mpa，帶壓插入鉆孔。完成灌漿之后觀察壓力穩(wěn)定，則認(rèn)為合格;

（2）水平管鋪設(shè)完成后，回填前應(yīng)進(jìn)行第二次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下（0.6Mpa，穩(wěn)壓至少2小時(shí)，壓力降不高于0.2MPa，則認(rèn)為合格;

（3）地源管與機(jī)房分集水器連接完成前，應(yīng)進(jìn)行第三次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下（0.6Mpa，穩(wěn)壓至少2小時(shí)，壓力降不高于0.2MPa，并對(duì)每個(gè)單井進(jìn)行沖洗，無污水雜物流出則認(rèn)為合格;

（4）埋地管換熱系統(tǒng)全部安裝完畢，排氣及回填完成后，應(yīng)進(jìn)行第四次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下（0.6Mpa，穩(wěn)壓至少12小時(shí)，壓力穩(wěn)定，則認(rèn)為合格;