豎直地埋管地源熱泵施工中的若干問題探討

朱景明

摘 要：豎直地埋管地源熱泵施工在現(xiàn)代施工中占據(jù)重要地位，隨著社會的發(fā)展和各項(xiàng)科技的進(jìn)步，豎直地埋管地源熱泵的施工也呈現(xiàn)逐漸上升的發(fā)展趨勢，但是不可避免的存在一些問題，包括排水溝和泥漿地設(shè)置等多方面，有待相關(guān)人員有針對性的提出解決措施，以便促進(jìn)豎直地埋管地源熱泵施工的有序進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：豎直地埋管；地源熱泵；施工；問題；解決方法

立足于當(dāng)前社會發(fā)展的具體環(huán)境，我們不難發(fā)現(xiàn)，能源和資源問題已經(jīng)成為全社會未來發(fā)展的重要問題，隨著現(xiàn)代化社會的發(fā)展，社會群體更加注重資源和能源的可持續(xù)發(fā)展，尤其在地源熱泵的的研究和發(fā)展方面，得到了更為廣泛的應(yīng)用，全球范圍內(nèi)的發(fā)展呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。但在其實(shí)際實(shí)施過程中，不可避免的存在一些問題，因而對于豎直地埋管地源熱泵施工的研究和探討是非常必要的。

1 施工準(zhǔn)備階段存在的問題

1.1 豎直U形地埋管成品彎頭的選用

在實(shí)際施工過程中，應(yīng)當(dāng)在施工前就組裝好豎直U形地埋管，并且在組裝過程中，應(yīng)當(dāng)注意組裝的零件應(yīng)當(dāng)保證是成品且按照相關(guān)規(guī)定和程序進(jìn)行組裝。若對接的U形地埋管連接處存在不平整問題，會嚴(yán)重影響管路系統(tǒng)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致管路系統(tǒng)極度不暢并受到操作人員的技術(shù)純熟程度等影響，U形地埋管內(nèi)水流經(jīng)過時局部阻力過大以及影響換熱效果，從而不利于管路系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 豎直U形管管卡問題

豎直地埋管地源熱泵的施工過程較為復(fù)雜且具有一定特殊性，因而相關(guān)操作人員應(yīng)當(dāng)注重施工的質(zhì)量和效果，避免供、回水管熱量回流的問題出現(xiàn)，也就是人們常說的熱短路。熱短路狀況的出現(xiàn)，會在產(chǎn)生較大程度的影響，嚴(yán)重阻礙地源熱泵的施工進(jìn)度和效果。產(chǎn)生熱短路的原因主要是供水管和回水管設(shè)計(jì)以及安排的不科學(xué)，導(dǎo)致供、回水管熱量回流。地埋管通常埋入地下40米以上，也即是說施工中若產(chǎn)生一系列問題，后期整改難度相當(dāng)大，因而在地源熱埋的施工過程中，應(yīng)當(dāng)盡可能規(guī)范的操作，遵照相關(guān)施工要求和標(biāo)準(zhǔn)，盡可能降低施工問題出現(xiàn)的頻率。

減少熱短路問題的出現(xiàn)，需要相關(guān)人員采取有效措施進(jìn)行處理，可以通過專用的地?zé)釓椈蛇M(jìn)行支管彈離分開，也可以通過短管或管卡等支撐物撐開供水管和回水管。但是通過相關(guān)研究人員和學(xué)者的探索和實(shí)際調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在施工過程中，受到價(jià)格因素以及安裝過程繁瑣等因素的影響，在支管上安裝構(gòu)件的情況相對較少，也有部分施工人員你認(rèn)為現(xiàn)有的減少熱短路的方式并未起到預(yù)期的作用，并且在實(shí)際應(yīng)用過程中手復(fù)雜情況的而影響和阻礙，安裝管卡等難度相對較大，并且容易松動甚至脫落。

1.3 排水溝和泥漿池對管井的影響

從施工程序來看，在鉆孔施工之前應(yīng)當(dāng)對排水溝和泥漿池進(jìn)行清理，以適應(yīng)施工的實(shí)際需要進(jìn)行泥漿的排放。由于鉆孔產(chǎn)生的你講誰會噴出地面，可就此機(jī)會挖出排水溝，排水溝末端與泥漿池相連接，從而促進(jìn)一個連續(xù)的運(yùn)行過程，有助于噴出地面的泥漿直接流入泥漿池進(jìn)行沉淀，促進(jìn)回填。

但是在實(shí)際施工過程中，泥漿池的建設(shè)往往不盡人意，位置選擇和寬度設(shè)計(jì)存在一定問題，從而不利于后期的相關(guān)工序的實(shí)施。這就要求相關(guān)施工人員應(yīng)當(dāng)在施工過程中，全面布局規(guī)劃，綜合考量可能會產(chǎn)生影響的多種因素，進(jìn)而選取最優(yōu)化的方案進(jìn)行施工。

2 豎直地埋管及水平管連接施工中存在的問題

2.1 豎直地埋管井間距問題

在實(shí)際的施工過程中，地埋管井的位置選取以及確定都需要嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)方案和圖紙進(jìn)行定位，以便豎直地埋管的施工符合國家標(biāo)準(zhǔn)和施工要求，從而保證施工的穩(wěn)定運(yùn)行。若存在特殊情況可適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，但不能改變基本情況，應(yīng)當(dāng)最大程度的縮減偏差范圍。若綜合考量實(shí)際情況后，發(fā)現(xiàn)偏差較大且不得不進(jìn)行特殊處理時，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)井。在補(bǔ)井的過程中應(yīng)當(dāng)依據(jù)工程技術(shù)的操作標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，滿足工程施工的實(shí)際要求，盡可能保證良好的換熱效果，更好的為社會群體服務(wù)。

2.2 豎井埋管時的回填問題

換熱管下管并試壓完畢后，應(yīng)立即用灌漿材料回填封口，隔離含水層。灌漿的目的主要有兩個：一是強(qiáng)化換熱管與孔壁之間的換熱，滿足換熱要求；二是滿足環(huán)保要求，避免地表污染物滲漏到鉆孔中，防止不同含水層水質(zhì)的混合串通，防止自流井水由鉆孔向上噴出。填充材料的選擇決定了傳熱率的大小，選擇一種熱阻抗比較小的材料是提高整個系統(tǒng)效率的有效途徑。目前灌漿回填料一般為5%的膨脹土、95%的水泥砂漿；如果鉆孔時取出的泥砂漿凝固后收縮率很小時，也可用作灌漿材料，即原漿回填。

回填灌漿必須采用泥漿泵機(jī)械填灌，這在我國很多地方標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)作為硬性規(guī)定。但是在目前階段，有些施工單位在實(shí)際施工中并沒有采取規(guī)定的灌漿材料和灌漿方式，而是采用另外一種不完全可行的回填方法，即原漿沉淀+人工填砂。該回填方式的回填料主要是鉆孔時取出的泥砂漿，雖然在一些地源熱泵技術(shù)書籍上有過這樣的規(guī)定，但是并非所有的施工現(xiàn)場都可以用原漿作為回填料。根據(jù)對多個施工現(xiàn)場泥漿的抽樣研究，得知一般泥漿的收縮率為65%～75%，在一些地質(zhì)疏松、含水率高的地方，例如江蘇、上海、浙江等地，泥漿收縮率可達(dá)到50%，這些泥漿基本上都達(dá)不到回填料的要求。

3 水平溝施工存在的主要問題

水平溝內(nèi)主要安放供、回水環(huán)路集管。由于供、回水管之間存在溫差，相距過近時，會產(chǎn)生“熱短路”。為防止“熱短路”的發(fā)生，現(xiàn)階段主要有兩種措施：（1）水平管道供、回水管分層鋪設(shè)，上下兩層PE管之間必須有100～200mIn的黃砂回填層。（2）供、回水環(huán)路集管的間距不小于0.6m。上述兩種措施在防止“熱短路”上都有不錯的效果，但是施工起來相對都比較麻煩，特別是第一種，不但要將供、回水管分開，而且要分層施工，如果施工質(zhì)量不高，很容易對管道造成損壞，這也是此種方法很少使用的主要原因。第二種方法雖然相對第一種略微簡單，但也存在很多施工難點(diǎn)。

結(jié)束語

地源熱泵系統(tǒng)的成功與否，主要受地埋管系統(tǒng)的影響，科學(xué)且可靠的地埋系統(tǒng)能夠促進(jìn)地源熱泵系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。通過相關(guān)研究人員的分析我們發(fā)現(xiàn)，在豎直地埋管地源熱泵的實(shí)際施工過程中，不可避免的存在諸多問題有待我們?nèi)ソ鉀Q，積極迎接挑戰(zhàn)，迎難而上，處理好地下施工以及土壤探測方面的問題，不斷提升相關(guān)施工人員的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)，減少熱短路問題的出現(xiàn)，提升地源熱泵的實(shí)際效果，從而推動熱泵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)資源能源節(jié)約型社會的建立和發(fā)展。■

參考文獻(xiàn)

[1]刁乃仁，方肇洪.地埋管地源熱泵技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]趙軍，戴傳山.地源熱泵技術(shù)與建筑節(jié)能應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[3]中國建筑科學(xué)研究院.GB50366-2009地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范

[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[4]徐偉.中國地源熱泵發(fā)展研究報(bào)告（2008）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.