绿色三星地源热泵施工方案

一、工程概况

长安颐园地源热泵系统工程项目位于石家庄市北二环西路5号，总建筑面积约21万平米。地源热泵系统工程采用双U32型竖直地埋管换热器，钻孔直径为150mm。共钻孔1460个，设计钻孔间距4.0m,有效钻孔深度120m。室外地埋管换热器布置在本工程建筑物室内地下车库筏板下。每口井一个环路,各环路并联连接,同程布置，统一接入地埋侧二级检查井分集水器，再由二级分集水器接入地源热泵机房。 地源热泵系统介绍

（1）地源热泵技术属可再生能源利用技术.由于地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能,是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能.地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量,比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能成为清洁的可再生能源一种形式.

（2)地源热泵属经济有效的节能技术。其地源热泵的COP值达到了4以上，也就是说消耗1KWh的能量,用户可得到4KWh以上的热量或冷量.

（3）地源热泵环境效益显著。其装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

（4）地源热泵一机多用，应用范围广.地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统；可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、

(5)地源热泵空调系统维护费用低。地源热泵的机械运动部件非常少,所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，机组紧凑、节省空间;自动控制程度高，可无人值守。

综合地源热泵系统特点结合长安颐园项目具体情况，项目采用地源热泵系统来为整个项目提供冷热源是一种节地、节能、节水和节材的好方式，完全长安颐园项目提倡的《三星级绿色建筑标准》

节地：长安颐园地源热泵室外地埋管换热器布置在本工程建筑物室内地下车库筏板下，没有单独占用其他公共用地,长安颐园项目室外地埋管的布置充分响应了《三星级绿色建筑标准》中的节约用地标准

节能：地源热泵属经济有效的节能技术。其地源热泵的COP值达到了4以上，也就是说消耗1KW的能量，用户可得到4KW以上的热量和冷量，相比较于传统的供热、供冷模式节约30%-35％，地源热泵系统经济有效的节能技术充分响应了《三星级绿色建筑标准》中的节约能源标准

节水:地源热泵系统是一种闭式循环系统，热泵机组运转中水源测所需要的水在地埋管中不断循环使用，和地下水没有接触，只是管内的水和地下土壤通过地埋管换热，将地下能量提取上来,对地下水也无任何污染，地源热泵的闭式循环系统特点充分响应了《三星级绿色建筑标准》中的节水标准 主要标准及规范(包括但不限于）：

《公共建筑节能设计标准》（GB50189—2015） 《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003) 《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243—2002

《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》GB50274-98 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98 《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366—2005）

《埋地聚乙烯（PE)给水管道工程技术规程》（CJJ 101—2004)

《给水用聚乙烯（PE）管材》GB/T 13663

《冷热水用聚丁烯（PB）管道系统》GB/T 19473。2 《实用供热空调设计手册》

长安颐园绿色三星地源热泵施工方案

地埋管技术流程图

主要工作内容：竖孔的开凿、下管、回填及外线施工

钻井埋管及PE管道外线施工技术流程图如下

测量放线 施工准备

钻探成孔 1、施工前应对施工场地进行全面的清理，清除砂石等杂物,并对场地进行泥浆护壁 清理.地源热泵系统的孔位,必须按照给定的井位坐标在现场确定,同时按照确定成 孔 的孔位修整场地，遇坑洼地形，需垫平、夯实. 弃土外运 2、系统的安装应该以设计图纸为依据，根据现场的情况对设计图纸进行施工前的深化,与总包方一起,在平面图上标明地下设施、设备的位置，并确定用水

下PE管、注浆管 点、用电点的位置。充分了解孔位地下的建筑设施,有无人防设施、热力、电力管线、通讯煤气、水管线等，遇有上述设施必须避让。

3、安排好钻具、材料存放位置、钻孔人员临时生活用地，现场留有出入通注浆、回填 道。

4、备好钻孔工程原始记录表，编制地埋管钻孔施工技术方案。 水平管连接 5、地埋管换热系统施工过程中，应严格检查并做好管材保护工作。 6、主要施工机械：

钻孔机、泥浆罐车

施工注意事项

1、埋地管道应采用电熔连接。聚乙烯管道连接应符合国家现行标准《埋地聚乙烯给管道工程技术规程》CJJ101的有关规定;

2、竖直地埋管换热器的U形弯管接头，宜选用定型的U形弯头成品件，不宜采用直管道煨制弯头;

3、竖直地埋管换热器U形管的组对长度应能满足插入钻孔后与环路集管连接的要求，组对好的U形管的两开口端部，应及时密封。

4、竖直地埋管换热器U形管安装应在钻孔钻好且孔壁固化后立即进行.当钻孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等导致成孔困难时，应设护壁套管。下管过程中,U形管内宜充满水，并每隔4米设一固定支架，将U形管四支管分开。U形管安装完毕后，应立即灌浆回填封孔，回填料采用原浆回填.

5、地埋管换热器安装前后均应对管道进行冲洗.

6、水压试验：为保证系统可靠地运行，在地埋管换热器安装前、地埋管换热器与环路分集管装配完成后及地埋管地源热泵系统全部安装完成后，均应对管道进行水压试验，水压试验应符合以下规定：

（1）、试验压力1。6MPa。 （2）、水压试验步骤：

1）、竖直地埋管换热器插入钻孔前，应做第一次水压试验。在试验压力下，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，完成灌浆之后保压1h.

2)、竖直地埋管换热器与环路分集管装配完成后,回填前应进行第二次水压试验。在试验压力下，稳压至少30min稳压后压力降不应大于3％，且无泄露现象。

3)、环路集管与机房分集水器连接完成后，回填前应进行第三次水压试验。在试验压力下，稳压至少2h且无泄露现象。

4）、地埋管地源热泵系统全部安装完毕，且冲洗、排气及回填完成后,应进行第四次水压试验。在试验压力下，稳压至少12h后压力降不应大于3％。

5）、和PE管进行联合试压、冲洗的其他管路均应事先经过严格冲洗。 6)、水压试验宜采用手动泵缓慢升压,升压过程中应随时观察与检查不得有渗漏；不得以气压试验代替水压试验。

7）、管路安装完毕并经试压合格后，应对系统进行冲洗，冲洗流量为工作流量的1。5倍。

7、 PE外线管道安装

（1）埋地换热器及至地埋管支分集水器的管道采用PE管热熔连接，PE水平集分水管以不小于0.007坡度坡向竖直U形地埋管换热器，管道不设90º弯头，遇拐弯时，管道自然弯曲。

(2)PE水平集分水管敷设前,管沟底部应先铺设相当于管径厚度的细沙，然后将水平地埋管换热器敷设在管沟中。水平地埋管换热器安装时，应防止石块等重物撞击管身，管道不应有折断、扭结等问题，转弯处应光滑，且应采取固定措施.水平地埋管换热器回填料应细小、松散、均匀，且不应含较大的石块及土块、回填。回填料应采用网孔不大于15mm×15mm的筛进行过筛.回填压实过程应均匀，回填料应与管道接触紧密，且不得损伤管道，应重点做好每一管道层上方20cm范围内的回填。此范围的回填料应为细土，不得含有尖利的岩石块和其它碎石。为保证回填均匀且回填料均匀且回填料与管道紧密料接触，回填应在管道两侧同步进行,管腋部采用人工回填，确保塞严、捣实.管道两侧和管顶以上50cm范围内,应采用轻夯实，严禁压实机具直接作用在管道上，使管道受损，垂直和水平PE管上方500mm处均设置标志带。

施工工艺

1、管路焊接与钻孔系统

管路选用高密度聚乙烯（HDPE）管.首先把每卷HDPE管拉直，根据埋孔的深度裁管.开启电熔器,待其温度达到300～400℃。采用短单U接头将两根裁好直管连接在一起,形成垂直U形管。并把焊好的U型管的进出口用热熔封住,防止污染物进入U型管.这种由管材厂家根据订货方的尺寸要求做好U形接头管，施工时可以直接使用成品,可以保证高质量和施工的方便。

按图纸在地面标号打井的位置，并把钻井机器分别开到这些标定的位置处开始打井.埋孔的口径与选用的钻头的大小有关,不同的土壤结构选用不同材质的钻头。打完井后立即下垂直U型管，并回灌回填土，同时从埋孔中取出钢管.实践证明,若这些工序不连续进行，埋孔内的泥浆会润湿土壤，时间间隙过长，埋孔周围的土壤会淤积包裹在钢管的周围，严重情况会导致取不出钢管、此井只能作废。同理，若不及时下管,埋孔内的泥浆会淤积在一起，以至U型管下到一定深度就下不去，也就浪费了以下深度的埋孔。

2、耐压实验、净化和冲洗

U型管道应在运至工地后即用空气试验。这将有助于检验管道是否因加工不良而存在有可能渗漏的气孔.每一个垂直U型管在下管前应用水试压检漏，试验压力为16m水柱（按环路最低点的静压水头不超过管子额定破坏压力来考虑)，稳压4h。在这段时间内，可以接收的压降应不大于5m水柱。将U型管密封并插入埋孔，立即灌浆.用卷边/盖顶熔接密封。完成导管灌浆之后再稳压1h。

3、 回填和灌浆

垂直U型管埋地换热器系统中的埋孔应使用导管灌浆,本系统使用的导管是打井的钢管.对灌浆的选择取决于地下条件、灌浆材料的特性和埋地换热器预期运行温度。灌筑合适的灌浆可以加强土壤和热交换器之间的热接触，防止污染物从地面向下渗透,和防止各含水层之间水的移动。

灌浆材料一般使用泥浆或者水，回填材料一般使用膨润土或者沙子，都应在钻井完成和安装了U型管后立即进行。为尽可能减少每一批灌浆配料之间的准备时间,应使用大容量的灌浆混合器/分离储存灌。工程上采用一种最经济的做法是

在埋孔附近挖一个大坑,在这个坑中搅拌泥浆或膨润土，让污水泵从大坑内吸取回填土从导管中向埋孔灌浆。并要求导管的内径不小于25mm，其前端带有一个光滑的叉子，叉住U型弯头，与U型管一同下到井底。 灌浆的原则与注意事项：

1、监督检测灌浆的运行操作，保证灌浆以正确的比例被充分混合，并有足够的粘性以便用泵将其冲入深井；

2、灌浆要充分利用工地上能容易使用的设备,如埋孔的钢管做导管；挖坑代替泥浆储存灌等;

3、正位移泵最适宜于将灌浆向下充入埋孔；

4、灌浆泵的吸入管内径在75～100mm之间比较适合，灌浆导管内径应不小于25mm；

5、水泥基料灌浆应由纯水泥和重量比为5％的膨润土粉组成。 6、水与水泥取0。55比0.6的重量比即可满足要求。

地埋管换热系统的检验与验收

1、地埋管换热系统安装过程中，应进行现场检验,并应提供检验报告。检验内容应符合下列规定:

2、管材、管件等材料应符合国家现行标准的规定；

3、钻孔、水平埋管的位置和深度、地埋管的直径、壁厚及长度均应符合设计要求；

4、回填料及其配比应符合设计要求； 5、水压试验应合格；

6、各环路流量应平衡，且应满足设计要求； 7、防冻剂的特性及浓度应符合设计要求；

8、循环水流量及进出水温差均应符合设计要求。 9、回填过程的检验应与安装地埋管换热器同步进行。

10、过程中，应严格检查并做好管材保护工作。进入现场的地埋管及管件应逐件进行外观检查，破损和不合格产品严禁使用，管应符合《给水用聚乙烯（PE）管材》GB/T13663的要求.地埋管及管件存放时，不得在阳光下曝晒，搬运和运输时，应小心轻放，采用柔韧性好的皮带、吊带或吊绳进行装卸,不应抛摔和沿地拖拽。

施工质量控制

1、地埋管及环路系统施工的主要控制应包括钻孔孔位，孔深和孔斜率. 2、钻孔孔位的控制应遵循设计、现场监理工程师的指示要求进行控制,其主

要控制应满足规范要求。

3、钻孔孔深应保证设计要求的地埋管有效埋深。 4、钻孔孔斜控制为严格校正和稳钻机。 5、地埋管材料的控制分施工前后两次打压试验。 6、采用不同介质材料回填按设计要求控制.

特殊情况处理

1、地下水量大时孔内的浮力大,在安放地埋管内加注清水保证其重量，促进

下管速度来保证有效深度.

2、对于钻孔塌孔的处理宜放慢钻进速度保持孔内相对清洁.

钻孔孔斜保证措施

1、钻机安装应稳固可靠 2、钻杆要求直径较大且垂直 3、开孔时应低速低压确保垂直度

4、孔深5m以内孔斜应严格控制

5、开孔前必须用水平尺校正钻机,固定好后方可开孔

钻孔验收

钻孔按设计要求钻进，达到设计孔深后进行验收,经监理工程师验收合格后方可进行下道工序的施工。 打压水试验

所有地埋管材料均采用两次打压试验，打压水试验压力为1.6MP无泄压即为合格。