地源热泵系统工程施工技术
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实施可持续发展能源战略已成为新时期我国能源发展的基本方针,可再生能源在建筑中的应用是建筑节能工作的重要组成部分。地源热泵系统作为可再生能源应用的主要途径之一,同时也是最有利于与太阳能供热系统相结合的系统形式,近年来在国内得到了日益广泛的应用。地源热泵系统利用浅层地热能资源进行供热与空调,具有良好的节能与环境效益。 地源热泵系统根据地热能交换系统形式的不同,分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。只要是以岩土体、地下水或地表水为低温热源,由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统,统称为地源热泵系统。 一、地源热泵技术原理及优点 地源热泵技术,也称地热泵技术,是一种利用地下浅层常温土壤中的能量作为能源,借助热泵机组向建筑物内用户提供既可供暖、又可供冷的新型空调技术,并具有高效、节能、无污染、低运行成本之优点。通俗地讲,地源热泵技术是利用地下浅层土壤或地下水温度的相对稳定特性,通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水,与建筑物内部进行热交换的技术。冬季,它可代替锅炉的运行,从土壤中取热,向建筑物供暖;夏季,它代替空调普通装置向土壤排热,给建筑物供冷。其实,它还能做到常年供应生活热水,被称为21世纪的“绿化空调”技术。 优点:运行中所需费用低,不像燃气锅炉和燃煤锅炉在运行中需要投入原材料的费用,从而降低了成本。利用可再生能源,节约矿物资源,地源热泵系统可有效地利用“冬暖夏凉”的地温资源,冬季从大地吸收热量,夏季向大地放出热量,其运行费用比耗电空调节约22%~25%,比燃油和燃煤锅炉节约40%~60%;与耗电空调相比,大大节约能源,与燃煤锅炉相比,杜绝了冬季采暖造成的城市大气污染,环保价值巨大;提高了现代化人居生活的品位,既可供暖、也可制冷,还能够方便地供应热水。 二、主要施工技术要求 1.施工前准备 1)系统施工前应具备区域的工程勘察资料、设计文件和施工图纸,并有经审批的施工组织设计。 2)对埋管场地应进行地面清理,铲除杂草、杂物,平整场地。 3)进入现场的地埋管及管件应逐件检查,破损和不合格产品严禁使用,宜采用制造不久的管材、管件;地埋管运抵现场后应用空气试压进行检漏试验。存放中,不得在阳光下曝晒。搬运和运输中,应小心轻放,不得划伤管件,不得抛摔和沿地拖曳。 2.地埋管的连接要求 1)应采用热熔或电熔连接。 2)竖直地埋管换热器的U形弯管接头,应选完整的U形弯头成品件,不应采用直管煨制弯头。 3)竖直地埋管换热器的U形管的组对应满足设计要求,组对好的U型管的开口端部应及时完封。 3.钻孔 钻孔是竖埋管换热器施工最重要的工序。为保证钻孔施工完成后孔壁保持完整,如果施工区地层土质比较好,可以采用裸孔钻进;如果是砂层,孔壁容易坍塌,则必须下套管,孔径的大小略大于U型管与灌浆管组件的尺寸为宜,一般要求钻机的钻头直径根据需要在100毫米~150毫米之间,钻进深度可达到150米~200米,钻孔总长度由建筑的供热面积大小、负荷的性质以及地层及回填材料的导热性能决定,对于大中型的工程应通过仔细的设计计算确定,地层的导热性能最好通过当地的实测得到。钻孔施工时,要注意不得损坏原有地下管线和地下构筑物。 4.下管 下管是工程的关键之一,因为下管的深度决定采取热量总量的多少,所以必须保证下管的深度。下管方法有人工下管和机械下管两种,下管前应将U型管与灌浆管捆绑在一起,在钻孔完毕后立即进行下管施工。钻孔完毕后孔内有大量积水,由于水的浮力影响,会对放管造成一定的困难,而且由于水中含有大量泥沙,泥沙沉积会减少孔内的有效深度。为此,每钻完一孔,应及时把U型管放入,并采取防止上浮的固定措施。在安装过程中,应注意保持套管的内外管同轴度和U型管进出水管的距离。对于U型管换热器,可采用专用的弹簧把U型管的两个支管撑开,以减小两支管间的热量回流。下管完毕后,要保证U型管露出地面,在埋管区域做出标志并定位,以便于后续施工。 5.灌浆封井 灌浆封井也称为回填工序。在回填之前应对埋管进行试压,确认无泄漏现象后方可进行回填。正确的回填要达到两个目的:一是要强化埋管与钻孔壁之间的传热,二是要实现密封的作用,避免地下含水层受到地表水等可能的污染。为了使热交换器具有更好的传热性能,一般选用特殊材料制成的专用灌注材料进行回填,钻孔过程中产生的泥浆沉淀物也是一种可选择的回填材料。回填物中不得有大粒径的颗粒,回填时必须根据灌浆速度的快慢将灌浆管逐步抽出,使混合浆自上而下回灌封井确保回灌密实,无空腔,减少传热热阻。当上返泥浆密度与灌注材料密度相等时,回填过程结束。系统安装完毕后,应进行清洗、排污,按要求对管道进行冲洗和试压,确认管内无杂质后,方可灌水。 6.安装水平地埋管换热器 铺设前沟槽底部应先铺设相当于管径厚度的细沙,安装时管道不应折断、扭结,沙中不得有石块,转弯处应光滑,并有固定措施。在室外环境温度低于0℃时不应进行地埋管换热器的施工。

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