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    地源热泵钻孔,下管回填灌浆,水平管沟槽开挖与回填施工工艺及流程
    来源:http://www.cnshengangjx.com/a/107.html 发布日期:20-01-18 10:44

        地源热泵技术原理:地源热泵是一种合理利用地下浅层地热资源,既能供热,又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(电能),即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。在冬季,把土壤中的热量“取”出来,提高温度后供给室内用于采暖;在夏季,把室内的热量“取”出来释放到土壤中去,并且常年能保证地下温度的均衡。

        地源热泵主要是与地下土壤进行热交换,而不是与室外空气进行热交换。在夏季,在为室内提供冷气的同时,其废热不再是排入空气中,而是储存于地下,以此提高冬季供暖的效率;在冬季,室内供暖的大部分能量来自于地下,利用地下土壤的温度来为室内提供免费的热能。一般来讲,冬季每千瓦的电力能为室内带来4—5千瓦热量,而土壤温度的降低又为下一季节的空调带来冷源。

        地源热泵空调系统是否需要当地具有地热资源?

        地源热泵有时也被称为地热热泵,但实际上,它完全不需要当地具有地热资源,它利用的只是地下介质如土壤、岩石和水的蓄热能力。要高品质完成一个地源热泵项目,需要严谨的基础施工流程,其中打垂直地热井孔、换热管下管及检测、地热井孔回填灌浆、水平管沟槽开挖及布管回填是主要的几个石粉重要的基础施工工艺。

        一、地源热泵垂直孔打井工序及工艺流程施工

        1、打井钻孔设备进场,确认施工环境,察看现场管线,避开管线打井,并随时填写记录表并及时分析土壤实际状况。同时确定设备机房位置大小,现场测量放线定井位(每口井的间距为3-4米)

        2、安装打井设备,接水、电,开挖泥浆池及循环沟槽。(循环池为1m³左右,循环沟槽深度80cm,宽40cm)

        3、一切就绪后,钻机开始钻井,钻孔直径不小于150mm,钻孔深度以设计为准,并做好记录,钻孔时须保证孔径垂直度(要求垂直钻孔深度50m内,采用测斜仪测斜不应少于1次)。

        4、当地源井钻孔达到要求深度后,应对钻孔反复进行通孔及洗孔处理,为下放PE换热管创造顺利条件,同时报质检员查验钻孔深度和孔径,在下管程序没有准备好以前不能过早提起钻杆,并且必须保证泥浆循环,以防止井下塌方。

        地源热泵与地埋换热系统换热量有关的因素:

        1、地质条件。岩石层地质换热好,其次为沙卵层、沙土层、粘土层。

        2、地下的含水量。含水量越深,地下水越丰富,换热量越高。

        3、U型地埋管的埋管深度。埋度越深,换热量越好,最浅不能少于40米。根据不同地区地质条件的不同,一般埋管深度在30-100米不等。

        4、PE管道的质量。纯原料生产的PE管道换热量好,再生料生产的PE管道换热量一般,且质量没有保证。

        5、室外气温的变化。室外温度降低,地埋管换热量会略有降低。

        6、井孔是否填实。如果井孔没有填实,地埋管道不能与土壤充分接触,热量传递较慢,换热量也会降低。其他因素一般不会对地埋换热系统有影响,可忽略不计。

        二、地源井垂直孔地埋PE管准备及下管施工

        地埋管材采用HDPE高密度聚乙烯材料(SDR11),所有的聚乙烯管都要用专用的热熔设备进行热熔连接。在施工前应对PE管道(卷材)用自来水进行检漏,试压压力根据设计确定,确保所用管道及所熔U型弯完好无损,并将管道拉直。

        1、首先根据地源井钻孔深度确定地埋管的长度,孔中管材不得有接头,并将PE地埋管与地埋管换热器(垂直地埋管换热器使用最多的形式是单U形管、双U形管、简单套管式)熔接完好。

        2、对PE管内充注氮气,并在气口上加压力表,确保管内压力达到设计的实验压力进行试压测试,具体实验压力应根据埋管深度和室内层高确定,一般按设计走就行。

        3、必须对管道进行检漏检测(方法:把U形管底部浸入水中应无气泡冒出,或用肥皂水涂于连接处,仔细检查应无气泡。保压4小时,压力应无明显变化。),在管道进行检漏完毕后,剪掉气头,放掉管内气体。注意:高压气体在管中保留的时间不宜过长。

        5、再对地埋PE管口做好临时封闭,且保护接口不受破坏,填写试压验收记录。

        6、把检漏后的U型PE管子逐渐放入钻好的孔内,放入时,严禁突然放手,否则管子浮起后难以再放入。下好埋管后,须在孔和管子之间的缝隙放入一些细黄沙并用石块等以便固定管口,以备接下来的回填灌浆施工。

        7、严格作好到PE管口临时封闭(防止泥土、砂子等杂物进入管道内)。记录埋管前端编号及尾端编号,确保立管深度与孔深相当。

        三、地源井垂直孔回填灌浆施工

        1、待地源井钻孔及地埋管放管等工作完毕后,应及时进行灌浆。

        2、灌浆材料一般普遍采用膨润土(加速凝固的作用)、水泥、黄沙加水配比搅拌均匀作为回填浆体材料,有条件的可选用热交换性能更好的新型地源热泵专用水泥基灌浆料,传统的也可以采用钻孔时渗出到泥浆池中的循环泥浆原浆进行回填灌浆。孔部表层一般不用填满,预留部分采用回填料填密实即可。

        3、地热灌浆设备通常采用不堵管且无脉冲的螺杆式砂浆灌浆泵(申港GS40EB型灌浆泵或GS50EB型砂浆搅拌灌注浆一体泵)对放入PE地埋换热管后的地源回填井进行连续循环灌浆,以排除空气并保证灌浆饱满密实无回填空隙,从而确保换热效果。灌浆时为保证灌浆饱满与密实度,可将灌浆软管插入孔底,一边灌注一边提拔灌浆软管,在浆液涌出地面后,拔出灌浆软管。

        申港GS系列灌浆泵(带搅拌型)功能强大,一机皆可灌注水泥浆、泥浆、加膨润土的水泥沙浆、灌浆料等不同浓稠度的浆体材料(水灰比可达0.3以上皆可),灌浆流畅不堵管,且无脉冲,灌浆稳定。

        4、灌浆施工过程中灌浆机具不宜采用具有脉冲的常规灌浆设备(如挤压式、单缸活塞泵、双缸及三缸泵均有较大脉冲,不宜采用),以免二次带入空气,导致回填出现空鼓,影响热交换效果。

        四、水平管沟槽开挖及水平PE管连接、回填施工

        1、在进行管沟开挖前,应首先根据地下换热器管沟开挖图进行管沟的定位放线。须对开挖区域内埋设的市政管网、通讯电缆等管线进行准确标注,防止开挖时发生事故,造成不必要的经济损失。

        2、水平PE管沟槽开挖的深度应符合设计要求,当设计无要求时管沟开挖的深度一般应保证水平埋管的深度在冻土层以下0.6m,且距地面不小于1.5m。挖出的管沟槽要保证底部的平整,并进行人工夯实,然后铺设不少于PE管径厚度的细沙或100~150mm厚度的细粘土垫层。

        3、水平PE管仍然需要进行压力检漏测试,检测无漏及达到设计承压后方可进行水平PE干管与支管三通的熔接铺设,尽量不采用弯头,以减少阻力和漏点。

        4、垂直地埋PE管换热器与环路集管装配完成后,回填前应进行第二次压力检测与检漏试验。在试验压力下,稳压至少30min,稳压后压力降不应大于3%,且无渗露现象。试压合格后继续将系统密封、保压。

        5、连接安装好阀门,且进行第三次压力检测与检漏测试,阀门安装时和管道保持平齐,注意朝向,防止装反。安装完毕后,应及时做好保护,防止损坏。

        6、然后对水平PE管道回填,管道两侧及管顶0.5m以内的回填材料,不得含碎石、砖块、垃圾等杂物,不得用冻土回填,以免划伤管道。回填应在地埋管内充满水的情况下进行,应先填实管底,应使用人工回填,填土必须塞严、捣实,保持与管道紧密接触。沟内有积水时,应及时排尽后再回填。

        7、回填土应分层夯实,每层厚度应为0.2~0.3m,管道两侧及管顶0.5m以内的回填土必须人工夯实。当回填土超过管顶0.5m时,可使用小型冲击夯机械夯实,每层松土厚度应为0.25~0.4m,分层振捣密室后再填下一层,直至与地面平整一致。

    地源热泵


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