浅谈大型集中地源热泵工程施工管理

刘聚好

摘 要： 本篇以北京大兴国际机场地源热泵工程为陈述对象，浅析施工管理，地源热泵工程承担着机场近257万m2配套建筑的供暖、供冷工作，是保障机场正常运转的重要配套工程，是绿色机场建设的重要组成部分。

关键词： 策划管理;施工管理;绿色;节能

【中图分类号】TK529 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）20-0205-01

引言：北京大兴国际机场致力于打造具有世界一流水准的绿色新国门，是目前全国运用可再生能源比例最高的机场。地源热泵工程可解决北京大兴国际机场范围内8%的用能需求，该系统每年提取浅层地热能约56.36万吉焦，如果换算成能源计量，相当于节省天然气1735.89万m3/年，节省标准燃煤21078吨/年，减少碳排放量约1.58万吨以上，大幅提高北京大兴国际机场可再生能源使用占比。因此做好本工程施工管理工作，显得尤为重要。

1 工程概况

地源热泵系统是利用可再生能源（浅层地热能）的新型空调系统，具有高效节能、无污染等特点，既可供热也可制冷。地源热泵系统与冰蓄冷系统和常规电制冷系统相结合，辅加部分燃气锅炉以调峰，可有效解决机场257万平方米配套建筑的冬季供热和夏季供冷需求，占北京大兴国际机场机场总功能面积的51%。本工程将环保、节能的社会效益与降低能源成本的经济效益的有效统一，探索和开拓了未来建筑行业绿色能源新模式。

地源热泵工程地埋管系统规划位于机场蓄滞湖区内，设计地埋孔数量达10680个，布孔密度达47%，地埋孔深120m/135m/140m，地埋孔合计长度约1800km，相当于北京至广州的直线距离，通过地埋孔中安装的双U型HDPE地埋管，冬季从土壤吸收热能，夏季向土壤中释放热能，再有地源热泵机组进一步处理，最终向建筑物供冷供热。

2 大型集中地源热泵工程设计策划

据地质勘查报告、土壤源热相应测试报告及地质评估报告，对浅层地温能测试评估和地源热泵系统全年热平衡分析，优化确定地源热泵系统设计方案。

根据该工程浅层土壤热响应测试数据，夏季热响应换热量为57.21W/延米，冬季热响应换热量为32.50 W/延米，岩土体原始温度为15.6℃。本项目地埋管换热器采用垂直埋管形式，选用dn32的双U型高密度聚乙烯HDPE管，承压1.6MPa，地埋孔孔深120-140米，孔间距为5.0╳5.0米。

3 施工组织策划管理

地源热泵工程总占地面积约63万m2，地埋管施工区域占地面积约26.7万m2，主要分布于南北蓄滞湖底，大体量地埋管施工如何组织策划尤为重要。

3.1 踏勘测绘策划：

根据施工图纸及拟建场区地貌情况，对整个场区进行地貌测绘，编制方格网地貌图，投测场区控制点，制作控制桩，为地源热泵工程施工做好测绘准备。

3.2 施工分区策划：

分析工期短，体量大的工程特点，按地埋管布孔分区，将整个地埋管区域划分为四个施工区域，并投入四家专业地埋管施工作业队同时进行施工。有效解决工期短体量大的难点问题。

3.3 场区布置策划：

拟建场地景观湖区域最大地面高低差约8米，为保证地埋管水流压力，同一子区域地块内地埋管标高必须一致，所以拟建场地土方平整工作量大，土方工程量约66万m3，相当于314个标准游泳池体积。通过现场踏勘及场区布置策划，在场区内布置四个临时存土场，分区完成土方场内消纳。既加快施工进度又节约施工成本。

3.4 物资进场策划：

优先完成物资招投标工作，选择供应能力强的材料供应商进行合作，签署物资供应协议，保证工期内物资供应充足及时。

3.5 施工工期策划：

编制科学合理的施工进度计划，主抓主控项目和关键节点，规范交叉作业及流水作业工序，施工过程中逐步优化工期，优化施工部署。

4 施工质量管理

4.1 材料管理：

地埋管的材料质量对整个工程质量具有决定性作用，严格把控进场材料管理制度及流程，进场地埋管及管件严格按报审手续进行报批，做好进场检查及材料复试。

4.2 地埋管点位路由测量放线：

根据拟建场區控制桩位，安排专业测量人员，利用精准测量仪器对地埋管点位逐一测投，布孔点位置安装控制桩。控制桩经自检合格后报监理单位进行复测验收。垂直地埋管管孔采用自带刻度钻杆进行施工，保证每个地埋孔深度符合设计要求。

4.3 PE管连接质量控制：

根据《埋地聚乙烯给水管道工程技术规范》要求，PE管规格小于63mm采用电熔连接，规格不小于63mm采用热熔连接。竖向地埋管换热器U型弯管接头应采用定型成品弯头;埋地水平联络管存在多口径变径，焊口数量多，变径须采用定型成品接头，保证焊口焊接质量;焊接质量控制是地埋管工程质量控制的关键。

4.4 垂直钻孔：

地埋管竖向换热孔采用正循环钻进方式成孔，换热孔径为150-200mm，每孔均下双U型dn32高密度聚乙烯换热管。钻孔采用泥浆护壁措施，每钻完一孔及时清孔，清孔完毕后立即把预备好的U型管热换器安装到竖井内，下管过程中U型管内充满水，用下管器将U型管下至孔底，并每隔4米安装管束固定支卡，使双U型埋管支管处于分开状态。确定换热管无泄露，采用膨胀土和细砂混合浆料回填封孔。

4.5 地埋管水平环路联络管安装质量控制：

PE管敷设施工严禁管道弯曲翘角，管身不得有折断、扭曲现象，转弯处光滑顺直，采取固定措施。水平联络管均向竖直换热孔找坡，且坡度不应小于0.002，不允许上返以防集气，保证水平环路的最高点位于分集水井内，并设置放气阀。供回水环路集管的间距为0.6m。

4.6 地埋管水平联络管管沟回填质量控制：

为保证水平联络管安装质量，水平联络管铺设前，管沟底部应先铺设15cm厚细砂，管道顶部采用25cm细砂回填，细砂上部回填20cm级配砂石，细砂应细小、松散、均匀，且不含尖利的岩石块和其他碎石。回填应均匀，回填材料与管道接触紧密，两侧同步进行回填。所有水平管上部距离地面30cm处安装标志带、警示标识。

4.7 地埋监测孔布设：

为更好的了解地埋管运行情况以及系统换冷换热对土壤的影响程度，设置地埋监测孔。本工程共设置换热检测孔96个，换热影响检测孔73个，基准检测孔6个，是1：1浅层地能应用实体试验平台，项目建成后将为大型浅层地能应用提供数据支持，其中换热地温监测孔和换热影响监测孔需按一备一用组合方式布设。

结束语：地源热泵工程可解决北京大兴国际机场范围内8%的用能需求，抓好大型集中地源热泵工程施工管理，落实“精品工程、样板工程、平安工程、廉政工程”四个工程指标，将社会效益与经济效益有效统一，为未来建筑行业绿色能源新探索新模式。

参考文献

[1] GB50366-2005《地源热泵系统工程技术规范》.

[2] 张品青，陈利清.浅谈竖直地埋管地源热泵系统工程的管理.

[3] 师帅.地源热泵助推绿色北京大兴新机场建设.