建筑基坑內(nèi)地源熱泵埋管技術(shù)應(yīng)用

于群

摘 要：本文介紹了地源熱泵的原理及特點(diǎn)?，F(xiàn)今，地源熱泵系統(tǒng)越來越廣泛的被應(yīng)用在單個建筑物及區(qū)域內(nèi)多個建筑物提供制冷、供熱上。該系統(tǒng)不僅具有節(jié)能環(huán)保效益，而且在改善能源結(jié)構(gòu)等方面上提供了有效措施。

關(guān)鍵詞：地源熱泵系統(tǒng)；節(jié)能環(huán)保；建筑基坑內(nèi)埋管

中圖分類號：TU761 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

能源與環(huán)保是人類生存和發(fā)展的兩大主題，是全球關(guān)注的問題。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，空調(diào)、地暖、生活熱水等暖通系統(tǒng)已經(jīng)成為人類獲取舒適健康空間的重要選擇。同時，暖通系統(tǒng)的普及所帶來的能耗也日益突出，傳統(tǒng)的暖通系統(tǒng)供熱、制冷方式因產(chǎn)生大量環(huán)境污染和能源的浪費(fèi)正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。生態(tài)環(huán)境的惡化、資源的枯竭，迫使我們尋找一種綠色能源的供熱、制冷方式。而地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)因其節(jié)能效果顯著、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，在工程中得到廣泛應(yīng)用。目前大面積使用的是埋管式地源熱泵技術(shù)，但由于地埋管熱交換器是在地下進(jìn)行的，其使用受到場地限制。因此本文討論的是一種埋于建筑基坑內(nèi)的布管方式。

1 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)工作原理

地源熱泵中央空調(diào)是一種從地下土壤/地下水中提取熱量的高效、節(jié)能、環(huán)保、再生的供冷（熱）系統(tǒng)。

2 工程案例分析

2.1 項目概況

某項目占地面積35962㎡，地上建筑面積約108000㎡。

2.2 暖通系統(tǒng)概述

本工程空調(diào)冷負(fù)荷：4693.4kW，空調(diào)熱負(fù)荷：3173.3kW。夏季冷源由地源熱泵系統(tǒng)、電制冷水冷離心式冷水機(jī)組聯(lián)合提供。冬季熱源由地源熱泵系統(tǒng)提供。由于本項目建筑外用地范圍有限，故確定采用在建筑基坑內(nèi)樁間鉆孔方式。實(shí)際布置換熱孔數(shù)量約為702眼，換熱孔深度為100m，夏季負(fù)荷不足部分由電制冷冷水機(jī)組提供空調(diào)冷水。

2.3 建筑基坑內(nèi)樁間鉆孔布置原則、施工做法及分析

（1）建筑基坑內(nèi)樁間鉆孔與常規(guī)地埋管換熱器的安裝位置不同，互相影響的因素也不相同?；觾?nèi)埋管要注意以下幾個問題：

①樁間地埋管換熱器的設(shè)計與施工要考慮到基礎(chǔ)樁與豎直埋管之間不能影響工程樁的安全使用性能，因樁垂直中心線周圍一定距離內(nèi)的土壤層的攪動會對樁的承載能力造成不良影響，所以應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行合理性分析，并確定豎直地埋管換熱器與基礎(chǔ)柱間距。

②要考慮到建筑沉降對地下?lián)Q熱系統(tǒng)管道的影響，水平埋管在墊層內(nèi)有足夠的緩沖余量，可用黃沙鋪設(shè)保護(hù)層。

③由于埋管在基坑內(nèi)，積水對基坑安全十分不利，基坑開挖后，要避免地埋井出現(xiàn)涌泉、冒水，要對地埋管的回填采用壓力回填，進(jìn)行高壓灌漿，回填料要能夠起到封堵地下水、滿足換熱能力，可在黃沙中加入膨潤土及水泥，攪拌成混合砂漿。

④基坑內(nèi)埋管施工橫埋階段存在大量的挖土工作，挖土后的回填工作會對基坑的密實(shí)度產(chǎn)生影響，必須保證全部黃沙回填，對基坑密實(shí)度的影響降到最低。

⑤地埋管總管需穿過外墻進(jìn)入室內(nèi)機(jī)房，管道穿墻要做好防水措施，保護(hù)套管由土建施工方預(yù)留以保證防水質(zhì)量。

（2）基坑內(nèi)埋管施工工序可分為垂直埋管工序及水平管連接施工工序。

在了解并掌握建筑樁基圖及基坑內(nèi)豎直埋管圖后，垂直埋管施工工序如下：

①施工前對施工場地進(jìn)行平整，保證地面打孔平面在同一水平面上；

②根據(jù)設(shè)計圖紙對垂直孔用全站儀定位標(biāo)示；

③盤管U型彎管制作與試壓、封堵；

④鉆機(jī)就位校準(zhǔn)、鉆孔并及時護(hù)臂；

⑤U型管鉆桿下管；

⑥灌漿料調(diào)配攪拌；

⑦對鉆孔進(jìn)行高壓灌漿；

⑧鉆孔回填。

水平管連接施工工序如下：

①土方開挖現(xiàn)場監(jiān)督；

②用全站儀定位查找垂直孔管頭；

③垂直管試壓；

④水平管溝開挖；

⑤水平管熱熔焊接；

⑥每完成一組管道系統(tǒng)立即進(jìn)行試壓；

⑦黃沙回填；

⑧水平管接出基坑處試壓與成品保護(hù)；

⑨二級集分水器及平衡閥安裝。

（3）基坑內(nèi)地埋管換熱器水平管直接穿地下二層底板孔洞不易封堵，容易滲漏，此項目做法是地埋管換熱器水平管引出地下二層底板，如圖1所示。

水平管從地下室二層底板引出后一般是在建筑外做井室，將二級分集水器放于井室中，再將總管接至機(jī)房內(nèi)的一級分集水器。但是從諸多工程實(shí)際案例中來看此種設(shè)計在施工中難度及復(fù)雜程度大，若項目規(guī)模大管路多則室外二級分集水器井室也多，不僅造成初投資費(fèi)用增大，而且井室內(nèi)易進(jìn)水或地下水滲漏會對管子造成腐蝕。該項目摒棄了這種傳統(tǒng)的施工方法，將二級分集水器安裝于地下一層的側(cè)墻上，并用不銹鋼板將其封裝，既方便又美觀。如圖2所示。

結(jié)論

通過本案例，當(dāng)項目用地受限地埋孔在建筑外無法鉆孔時，建筑基坑內(nèi)樁間埋設(shè)豎直地埋管換熱器是完全可行的，樁間豎直地埋管換熱器的布置應(yīng)考慮相互間安全使用間距，并在施工前對地埋換熱器進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。

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