1、前言
随着国家在建筑工程领域大力倡导绿、节能施工，越来越多的绿节能施工技术被广泛应用。***********工程的空调系统采用了地源热泵系统，地源热泵空调地埋管系统施工技术高效节能，绿环保，是一种利用地下浅层地热资源的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。在施工过程中，我们克服各种施工困难，最终顺利完成地热系统施工，为推广应用此技术，我们将施工过程中的重点难点以及经验进行了总结，将此施工技术总结为《地源热泵垂直地埋管系统施工工法》，此工法2015年被评为企业级工法，经我公司组织专家鉴定，已经达到省内先进水平。在此基础上，经过进一步提炼，形成了本工法。 图1 地源热泵管材
2、特点
（1）高效节能。系统采用的是可再生地热资源，属于再生能源利用技术。
（2）投入产出比高。通过输入少量的能量对自然能量进行转移，获取高产出的能量。
地源热泵系统（3）绿环保，系统利用地球表面的浅层地热资源，没有燃烧，没有排烟及废弃物，清洁环保无任何污染。
（4）一机多用，既可供暖，又可制冷，还可供生活热水，最大限度的利用了能源。
3、适用范围
适用于地热资源充足的地区，无特殊设计要求可用于所有工民建的空调系统。
4、工艺原理
热泵实质上是一种热量提升装置，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功率仅为供热量的三分之一或更低，这也是热泵的节能特点。
地源热泵中的土壤源热泵是利用地下土壤、地下水温度相对稳定的特性，冬季通过消耗
少量的高位能量(电能)把土壤储存的低品位热能转移到需要供暖的室内；夏季却将室内的热量转移释放到土壤中，从而达到冬季供暖、夏季制冷的目的。地源热泵的工作原理参见图。
图2 地源热泵工艺原理
5、工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
准备工作→钻井施工→垂直地埋管施工→钻井回填→水平地埋管沟槽施工→水平管铺设→水平沟槽回填
5.2操作要点
5.2.1准备工作
施工前熟悉图纸，将机械设备及人员落实到位，做好管材及配件的进厂验收。
5.2.2钻井施工
首先应根据图纸做好孔位的测量、放线工作，钻孔测量定位，采用全站仪进行测量定位及孔口标高，并用木桩做好醒目标示，孔间距4m×4m。潜孔钻机就位后，钻杆中心必须与孔位在一条垂线上，钻机平后四腿支稳，确保钻机水平。
钻机就位后开始进行钻孔施工，采用Ф180冲击钻头开孔至基岩，下Ф168套管，换用Ф150潜孔冲击器钻进。钻孔直径为150mm，钻孔深度120m。
采用泥浆护壁正循环方法成井，施工机械采用SP-200回转钻型钻机，并配置泥浆泵，
选用外肋骨钻头，孔壁完整，孔径满足要求，钻孔垂直。
图3 钻井施工
5.2.3 垂直地埋管施工
首先进行U型管的预制，严格控制专用PE管的长度，保证每根管的长度都是垂直孔的设计深度。将U型管件与PE管相熔接并进行压力试验，以确保U型管的完好、无渗漏。充水并封帽，以免下管和存放过程中有沙土等污物进入U型管内。绑捆U型管的前部，使U 型管头部有1m-2m是直的，以便于下管。垂直管采用PE100,SDR11塑料管材和管件，公称压力为1.6Mpa。采用双U型成品件连接。
a.竖直地埋管换热器插入钻孔前，做第一次水压试验。在0.8MPa试验压力下，稳压至少15min，稳压后压力降不应大于3%，且无泄露现象；将其密封后，在有压状态下插入钻孔，完成灌浆后保压1小时。
图4 下管前压力试验
b.将经过试压检验合格的地埋管放在孔口，若孔内无水，可直接将地埋管在保压状态下插入钻孔；若
孔内有水，根据相应的水位在U型管下部配上相应的重物，再将地埋管在保压状态下插入孔内。为保证地管工作换热效果，下管时采用2～4米设置一个定位钢圈的方式，用尼龙扎带将PE管与固定钢圈固定，使U型管两分支管处于分开状态。
钢圈固定圆钢
8mm圆钢钢圈
图5 双U管下管图6 钢圈详图
5.2.4钻井回填
井内回填材料应不低于钻孔内岩土体导热系数。孔洞上面6米应用细沙回填，6米以下的应用原浆加细砂回填。
图7 原浆回填图8 细砂回填
下管回填完成后，将PE管剪去多余的一部分，地面（或横沟底面）留下五十公分左右用胶带裹好，要注意保护管路系统，避免泥浆石块和其它异物进入系统，造成系统堵塞影响水流量。对成孔进行编号，并设臵成孔保护标示牌。
5.2.5水平地埋管沟槽施工
将各分区的汇总管道的位置及走向标示出来，对管道走向进行放线后进行管沟开挖，采用机械加人工的方式进行管够挖土，机械开挖至设计深度后，人工进行平整。
5.2.6 水平管铺设
水平沟槽开挖完成后，进行水平管路的铺设，完成竖直管路与水平管路的连接，水平管的连接采用非集管式连接。
图9 管路连接示意图
a.水平集水管和分水管分别进行安装。埋管沟深满足设计要求，将沟中清理干净，并在水平地埋管敷设前，沟槽底应先敷设相当于管径厚度的细砂。水平干管（集合管）采用直埋敷设，其埋深在室外地面2.0m以下，避开其他管线。干管坡度不小于0.002，方便水平汇总管有一定坡度方便排气。
b.检查沟中无石块且细沙土平整后，再将水压试验已合格的管道放入沟槽中。采取固定措施避免重物撞击或碾压管身。
c.集、分水管路连接时，外露部分要采取保温和固定等安全措施，尽量避免后续其他施工过程可能对集、分水管造成的破坏。
图10 水平管敷设图11 集、分水管路连接各分区管道连接并试压完毕后，将各分区分集水器连接到总分集水器。水平管沟回填前，进行的4次水压试压：
a.水平地埋管换热器放入沟槽前，应做第一次水压试验。在0.6Mpa试验压力下，稳压至少15min，稳压后压力降不应大于3%，且无泄露现象；
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