大型公共建筑地源熱泵系統室外地埋管施工方法分析

杜先和

摘 要：地熱屬于可再生能源，通過利用地熱不僅能夠滿足人類生活的需求，而且還能夠降低能源的消耗，成為了當下人們不斷進行研究與開發的能源。從當前的地熱開發情況來看，可將其應用在暖通系統中，主要是通過地源熱泵系統實現對地熱能的利用。本文就針對大型公共建筑地源熱泵系統室外地埋管施工進行分析，首先論述地源熱泵系統的作用，然后探討地源熱泵系統室外地埋管施工注意要點，確保整個工程的施工質量，并希望通過文章的探討能夠為其他施工單位提供一定參考。

關鍵詞：大型公共建筑;地源熱泵系統;施工方法

前言：隨著人們節能環保意識的提升，綠色建筑成為了建筑行業的發展方向。中央空調作為很多大型公共建筑中必不可少的系統，其在整個建筑的能源消耗中占比高達60%，而空調主機則是中央空調系統中產生能耗最大的，所以中央空調系統是影響綠色建筑的重要因素。地源熱泵系統是近些年新興起的能源利用系統，此系統主要是對地熱能進行有效利用，冬天可以將地下熱量輸送到建筑中，而到了夏天則可以將室內熱量傳輸到地下，從而滿足人們的需求。為了能夠有效完成地源熱泵系統的施工工作，下面筆者就針對相關內容進行詳細闡述。

一、地源熱泵系統的作用

在建筑物中，地源熱泵系統是其中非常重要的系統之一，由于其本身具有較高的安全性，還是低位能源，適合應用在大型公共建筑中，用于作為空調系統中的重要能源來源。通過利用地源熱泵系統除了可以為空調提供所需要的水資源（如冷凍水等），也可以在夏天制冷過程中為人們提供所需要的熱水，而且該系統使用時還不會向自然環境中排放任何污染，也不會消耗其他再生能源[1]。對地源熱泵系統與中央空調系統進行比較，前者所使用的設備更少，產生的維護成本也更低。在地源熱泵系統中所進行的投資也很高，卻可以對其低位中的恒溫熱源進行合理利用，有效提高整個系統的效率，滿足節能環保的要求，是一項有利于社會可持續發展的重要技術，同時還能夠產生良好的經濟效益，應當將其進行推廣使用，充分發揮出其本身的作用。

三、大型公共建筑地源熱泵系統室外地埋管施工注意要點

當對地源熱泵系統進行施工時，應當格外重視在室外地埋管上的施工，其中存在很多需要注意的地方，具體如下所示。

（一）施工準備與鉆孔

在進行施工之前，應當對圖紙進行認真審核，以便能夠對需要鉆井施工的區域中的的地勘情況有一個全面了解，例如施工區域地下是否存在其他管線等等，之后對需要進行施工的場地進行平整處理，當場地變得平整以后則需要對其展開測量放線工作，最后利用鋼筋、插地標記小旗、石灰、木樁等形式對井孔進行定位，同時還需要做好相應的編號。當鉆機進入到現場之后完成落位安裝，在為其同通上水電[2]。因地埋管鉆孔深度通常較深，鉆機垂直度稍微的偏差就會導致相鄰孔位在地下一定深度交叉，從而造成垂直PE管損壞，因此在鉆孔前應調整鉆機水平度及垂直度，防止后期鉆孔偏位、傾斜;進行施工之前還應當進行試鉆工作，該工作的展開主要是為了根據鉆孔情況對鉆頭進行選擇，確保鉆頭是適合的。從施工的具體過程來看，應當重視對鉆機的調整，讓其在垂直面和水平面上都能夠保持良好的狀態，將鉆孔深度控制在合理范圍內。在計算鉆孔深度時，主要是以鉆桿節數為依據，當鉆孔深度能夠達到相應的設計要求，切勿出現超鉆的情況。鉆孔過程中，應根據地質情況變化隨時調整鉆孔工藝方法，如對于泥砂地質，采取加裝套管，加入水泥等材料調節泥漿粘稠度等護壁措施防止孔壁坍塌。

（二）下管

在施工過程中，如果鉆井深度已經達到了設計要求，此時則應當立即停止作業，將鉆桿拔出，安裝垂直換熱PE管道。需要注意的是，垂直換熱管道在進入施工現場以后，需要對其進行驗收，確保管道質量。下管前，應對U型換熱管道 進行試壓，根據設計及規范要求試驗合格后再帶壓下管，同時對U型頭進行保護，鉆機鐵板孔四周也應用布料或其它材料保護，防止下管過程中割傷PE管。在下管過程中，應當利用鉆桿輔助相關工作的展開，當鉆桿頂入時應當于U型頭相靠近之處對管卡進行安裝，以免出現管道損害的情況，也要盡量避免U型接頭出現直接受力的情況。若是不能夠正常下管，切勿采取強制頂進的方法，需要先提管，然后清理井孔，也可以根據具體情況采取擴孔的方法[3]。當完成清孔或是擴孔工作以后需要再次下管，在下降時應當時刻關注壓力表，如果壓力表發生下降，代表鉆孔出現了泄壓現象，要保障垂直換熱管沒有受到任何損傷。

（三）回填

在灌漿時，主要是利用灌漿管完成相應的施工工作，由孔底開始向孔口進行灌漿。灌漿管是從管卡中間所存在的孔洞直接插入到孔底，灌漿時逐漸上升，直到灌漿管抽出。在選擇泥漿時，應當選擇鉆孔過程中所產生的泥漿，切勿使用混合泥漿，確保泥漿上翻狀態和所灌入的泥漿狀態是相同的，確保灌漿工作有效完成。如果使用了人工回填的方式，那么則需要多次進行回灌[4]。回填過程中，應當對換熱管進行輕微的撥動，使得所灌入的泥漿都能夠進入到底部，整體灌漿更為扎實，在填到井口時則需要對其附近進行清理，使得泥漿可以干燥收縮，并補灌封井。如果在井中存在很多地下水，那么則應當向泥漿中摻入粗砂等物質，避免因為水過多而影響灌漿質量。回填是保證垂直管換熱效率的重要一步，務必保證回填充分密實，如采用原漿或細砂回填時，可以采用多次回填方式，以保證回填質量。

（四）連管

對水平管道進行安裝之前，需要先對安裝條件進行檢查，例如施工現場中是否還有液體泥漿等等。在挖水平管的管溝時，應當確保溝底是平整的，不會出現大的石塊。在對管道進行安裝之前，溝底應當先鋪上細砂，水平集管與垂直管連接完成安裝以后再在其上方位置鋪上細砂，之后回填原土，同時對其進行夯實處理。當水平管經過馬路或其它有大型運輸設備通過的區域時，應當注意對已完管道保護，可采取砌筑管溝、澆筑混凝土、管道外加裝鋼性套管等方式進行保護。當完成了水平管道的安裝工作以后，需要對其繼續進行打壓，確保整個系統擁有良好的嚴密性。從建筑工程項目的實際情況來看，需要對換熱井做好合理的分區，支管主要是匯集在二級集分水器上，最后利用水平主管連接到一級集分水器上，通過地源熱泵機組完成冷熱交換。 因為地源熱泵室外地埋管埋在地下，回填隱蔽后沒有室內管道檢查檢修方便，所以在地源熱泵室外地埋管安裝過程中，包括U型垂直換熱管下管前、每條管溝中垂直管與水平集管連接后、各條管溝水平集管與二級集分水器連接后、室外二級集分水器與機房內一級集分水器連接后等各階段的試壓保壓工作非常重要，施工過程中管道務必保持管道內始終處于保壓狀態，只有這樣才能保證地埋管的施工質量，減少后期管道泄漏的質量風險，提高施工質量。

總結：在當其綠色建筑中，地源熱泵系統已經得到了不斷的應用，充分發揮出其本身的優勢。當對地源熱泵系統進行設計之前，需要先做好前期論證工作，勘測施工現場的地質條件，并且因為所使用的施工工藝相對較為特殊，施工時應當加強質量控制，確保其能夠得到長期穩定的使用。文章對于地源熱泵系統室外地埋管施工，主要是從施工準備與鉆孔、下管、回填、連管四個方面進行論述，在施工時注意上述四個環節，就能夠保障施工質量，促使地源熱泵系統可以保持穩定運行，為建筑中的居民提供所需要的能源，同時還能夠起到節能環保的作用，減少建筑能耗。

參考文獻：

[1]趙錕， 姚強， 劉樹章，等. 大型公共建筑地源熱泵系統的室外地埋管施工技術[J]. 安裝， 2021（11）：3.

[2]張瑞波. 地源熱泵系統地埋管施工工藝方案[J]. 居舍， 2020.

[3]王恩宇， 沈云祥， 陳宇樸，等. 太陽能-地源熱泵系統雙地埋管群利用方式研究[J]. 熱科學與技術， 2020， 19（2）：7.

[4]陳燦， 張建忠. 樁基埋管地源熱泵系統在某大型公共建筑中的應用[J]. 制冷與空調， 2020， 20（9）：4.