大型公共建筑地源热泵系统室外地埋管施工方法分析

杜先和

摘 要：地热属于可再生能源，通过利用地热不仅能够满足人类生活的需求，而且还能够降低能源的消耗，成为了当下人们不断进行研究与开发的能源。从当前的地热开发情况来看，可将其应用在暖通系统中，主要是通过地源热泵系统实现对地热能的利用。本文就针对大型公共建筑地源热泵系统室外地埋管施工进行分析，首先论述地源热泵系统的作用，然后探讨地源热泵系统室外地埋管施工注意要点，确保整个工程的施工质量，并希望通过文章的探讨能够为其他施工单位提供一定参考。

关键词：大型公共建筑;地源热泵系统;施工方法

前言：随着人们节能环保意识的提升，绿色建筑成为了建筑行业的发展方向。中央空调作为很多大型公共建筑中必不可少的系统，其在整个建筑的能源消耗中占比高达60%，而空调主机则是中央空调系统中产生能耗最大的，所以中央空调系统是影响绿色建筑的重要因素。地源热泵系统是近些年新兴起的能源利用系统，此系统主要是对地热能进行有效利用，冬天可以将地下热量输送到建筑中，而到了夏天则可以将室内热量传输到地下，从而满足人们的需求。为了能够有效完成地源热泵系统的施工工作，下面笔者就针对相关内容进行详细阐述。

一、地源热泵系统的作用

在建筑物中，地源热泵系统是其中非常重要的系统之一，由于其本身具有较高的安全性，还是低位能源，适合应用在大型公共建筑中，用于作为空调系统中的重要能源来源。通过利用地源热泵系统除了可以为空调提供所需要的水资源（如冷冻水等），也可以在夏天制冷过程中为人们提供所需要的热水，而且该系统使用时还不会向自然环境中排放任何污染，也不会消耗其他再生能源[1]。对地源热泵系统与中央空调系统进行比较，前者所使用的设备更少，产生的维护成本也更低。在地源热泵系统中所进行的投资也很高，却可以对其低位中的恒温热源进行合理利用，有效提高整个系统的效率，满足节能环保的要求，是一项有利于社会可持续发展的重要技术，同时还能够产生良好的经济效益，应当将其进行推广使用，充分发挥出其本身的作用。

三、大型公共建筑地源热泵系统室外地埋管施工注意要点

当对地源热泵系统进行施工时，应当格外重视在室外地埋管上的施工，其中存在很多需要注意的地方，具体如下所示。

（一）施工准备与钻孔

在进行施工之前，应当对图纸进行认真审核，以便能够对需要钻井施工的区域中的的地勘情况有一个全面了解，例如施工区域地下是否存在其他管线等等，之后对需要进行施工的场地进行平整处理，当场地变得平整以后则需要对其展开测量放线工作，最后利用钢筋、插地标记小旗、石灰、木桩等形式对井孔进行定位，同时还需要做好相应的编号。当钻机进入到现场之后完成落位安装，在为其同通上水电[2]。因地埋管钻孔深度通常较深，钻机垂直度稍微的偏差就会导致相邻孔位在地下一定深度交叉，从而造成垂直PE管损坏，因此在钻孔前应调整钻机水平度及垂直度，防止后期钻孔偏位、倾斜;进行施工之前还应当进行试钻工作，该工作的展开主要是为了根据钻孔情况对钻头进行选择，确保钻头是适合的。从施工的具体过程来看，应当重视对钻机的调整，让其在垂直面和水平面上都能够保持良好的状态，将钻孔深度控制在合理范围内。在计算钻孔深度时，主要是以钻杆节数为依据，当钻孔深度能够达到相应的设计要求，切勿出现超钻的情况。钻孔过程中，应根据地质情况变化随时调整钻孔工艺方法，如对于泥砂地质，采取加装套管，加入水泥等材料调节泥浆粘稠度等护壁措施防止孔壁坍塌。

（二）下管

在施工过程中，如果钻井深度已经达到了设计要求，此时则应当立即停止作业，将钻杆拔出，安装垂直换热PE管道。需要注意的是，垂直换热管道在进入施工现场以后，需要对其进行验收，确保管道质量。下管前，应对U型换热管道 进行试压，根据设计及规范要求试验合格后再带压下管，同时对U型头进行保护，钻机铁板孔四周也应用布料或其它材料保护，防止下管过程中割伤PE管。在下管过程中，应当利用钻杆辅助相关工作的展开，当钻杆顶入时应当于U型头相靠近之处对管卡进行安装，以免出现管道损害的情况，也要尽量避免U型接头出现直接受力的情况。若是不能够正常下管，切勿采取强制顶进的方法，需要先提管，然后清理井孔，也可以根据具体情况采取扩孔的方法[3]。当完成清孔或是扩孔工作以后需要再次下管，在下降时应当时刻关注压力表，如果压力表发生下降，代表钻孔出现了泄压现象，要保障垂直换热管没有受到任何损伤。

（三）回填

在灌浆时，主要是利用灌浆管完成相应的施工工作，由孔底开始向孔口进行灌浆。灌浆管是从管卡中间所存在的孔洞直接插入到孔底，灌浆时逐渐上升，直到灌浆管抽出。在选择泥浆时，应当选择钻孔过程中所产生的泥浆，切勿使用混合泥浆，确保泥浆上翻状态和所灌入的泥浆状态是相同的，确保灌浆工作有效完成。如果使用了人工回填的方式，那么则需要多次进行回灌[4]。回填过程中，应当对换热管进行轻微的拨动，使得所灌入的泥浆都能够进入到底部，整体灌浆更为扎实，在填到井口时则需要对其附近进行清理，使得泥浆可以干燥收缩，并补灌封井。如果在井中存在很多地下水，那么则应当向泥浆中掺入粗砂等物质，避免因为水过多而影响灌浆质量。回填是保证垂直管换热效率的重要一步，务必保证回填充分密实，如采用原浆或细砂回填时，可以采用多次回填方式，以保证回填质量。

（四）连管

对水平管道进行安装之前，需要先对安装条件进行检查，例如施工现场中是否还有液体泥浆等等。在挖水平管的管沟时，应当确保沟底是平整的，不会出现大的石块。在对管道进行安装之前，沟底应当先铺上细砂，水平集管与垂直管连接完成安装以后再在其上方位置铺上细砂，之后回填原土，同时对其进行夯实处理。当水平管经过马路或其它有大型运输设备通过的区域时，应当注意对已完管道保护，可采取砌筑管沟、浇筑混凝土、管道外加装钢性套管等方式进行保护。当完成了水平管道的安装工作以后，需要对其继续进行打压，确保整个系统拥有良好的严密性。从建筑工程项目的实际情况来看，需要对换热井做好合理的分区，支管主要是汇集在二级集分水器上，最后利用水平主管連接到一级集分水器上，通过地源热泵机组完成冷热交换。 因为地源热泵室外地埋管埋在地下，回填隐蔽后没有室内管道检查检修方便，所以在地源热泵室外地埋管安装过程中，包括U型垂直换热管下管前、每条管沟中垂直管与水平集管连接后、各条管沟水平集管与二级集分水器连接后、室外二级集分水器与机房内一级集分水器连接后等各阶段的试压保压工作非常重要，施工过程中管道务必保持管道内始终处于保压状态，只有这样才能保证地埋管的施工质量，减少后期管道泄漏的质量风险，提高施工质量。

总结：在当其绿色建筑中，地源热泵系统已经得到了不断的应用，充分发挥出其本身的优势。当对地源热泵系统进行设计之前，需要先做好前期论证工作，勘测施工现场的地质条件，并且因为所使用的施工工艺相对较为特殊，施工时应当加强质量控制，确保其能够得到长期稳定的使用。文章对于地源热泵系统室外地埋管施工，主要是从施工准备与钻孔、下管、回填、连管四个方面进行论述，在施工时注意上述四个环节，就能够保障施工质量，促使地源热泵系统可以保持稳定运行，为建筑中的居民提供所需要的能源，同时还能够起到节能环保的作用，减少建筑能耗。

参考文献：

[1]赵锟， 姚强， 刘树章，等. 大型公共建筑地源热泵系统的室外地埋管施工技术[J]. 安装， 2021（11）：3.

[2]张瑞波. 地源热泵系统地埋管施工工艺方案[J]. 居舍， 2020.

[3]王恩宇， 沈云祥， 陈宇朴，等. 太阳能-地源热泵系统双地埋管群利用方式研究[J]. 热科学与技术， 2020， 19（2）：7.

[4]陈灿， 张建忠. 桩基埋管地源热泵系统在某大型公共建筑中的应用[J]. 制冷与空调， 2020， 20（9）：4.