地源熱泵地埋管相關(guān)知識(shí)

地埋管相關(guān)知識(shí)1.實(shí)施原則

(1)作為可再生能源的一種應(yīng)用形式，地埋管地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、高效節(jié)能，是理想的空調(diào)冷熱源整體解決方案。因此，天津市轄區(qū)所有新建、擴(kuò)建或改建的公共建筑項(xiàng)目在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，均應(yīng)優(yōu)先考慮采用地埋管地源熱泵系統(tǒng)作為項(xiàng)目的空調(diào)冷熱源。

(2)地埋管換熱器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范的規(guī)定：《采暖通風(fēng)與空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50019-2003)：《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》(GB50366—2005)：《通風(fēng)與空調(diào)工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50243—2002)；《制冷設(shè)備、空氣分離設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50274—98)：《天津市地埋管地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(DB29—178—2007)。

2.采用地埋管地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)作程序

(1)項(xiàng)目建設(shè)單位或代理人應(yīng)委托咨詢機(jī)構(gòu)，基于LCC(生命周期費(fèi)用)方法、項(xiàng)目所在地的能源條件與價(jià)格及實(shí)施地埋管地源熱泵系統(tǒng)的基本條件，進(jìn)行空調(diào)冷熱源多方案比較，評(píng)估項(xiàng)目采用地埋管地源熱泵系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性，并出具咨詢報(bào)告書(shū)。

超過(guò)2萬(wàn)m2以上的大型建筑，應(yīng)采用專(zhuān)家論證的方式對(duì)咨詢機(jī)構(gòu)出具的咨詢報(bào)告書(shū)進(jìn)行確認(rèn)。

(2)可行性方案確認(rèn)后，項(xiàng)目建設(shè)單位或代理人應(yīng)委托專(zhuān)業(yè)單位進(jìn)行針對(duì)地埋管地源熱泵系統(tǒng)的土壤換熱器冷、熱兩種工況下的熱響應(yīng)測(cè)試。測(cè)試單位應(yīng)提供具有項(xiàng)目針對(duì)性且附有連續(xù)自動(dòng)數(shù)據(jù)紀(jì)錄的測(cè)試報(bào)告書(shū)。

(3)項(xiàng)目建設(shè)單位或代理人必須委托有設(shè)計(jì)資質(zhì)及相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的單位，以測(cè)試分析報(bào)告提供的數(shù)據(jù)為依據(jù)，進(jìn)行包括機(jī)房系統(tǒng)與地埋管換熱器系統(tǒng)在內(nèi)的整體設(shè)計(jì)。

(4)招標(biāo)承辦者或代理人應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)文件制定嚴(yán)格的招標(biāo)文件技術(shù)規(guī)格書(shū)，此技術(shù)規(guī)格書(shū)應(yīng)作為投標(biāo)書(shū)技術(shù)評(píng)價(jià)的主要依據(jù)。

(5)項(xiàng)目開(kāi)工前，應(yīng)到當(dāng)?shù)毓こ藤|(zhì)量、安全監(jiān)督機(jī)構(gòu)辦理工程質(zhì)量、安全監(jiān)督手續(xù)。

(6)項(xiàng)目竣工驗(yàn)收后應(yīng)按要求進(jìn)行項(xiàng)目的登記備案，并在運(yùn)行后定期申報(bào)運(yùn)行情況。

在建筑中應(yīng)用地埋管地源熱泵技術(shù)必須納入建設(shè)監(jiān)督和管理程序中，開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理及監(jiān)督等各有關(guān)部門(mén)應(yīng)按照國(guó)家及地方有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范嚴(yán)格把關(guān)，保證在建筑中應(yīng)用地埋管地源熱泵技術(shù)的工程質(zhì)量和技術(shù)水平。3.地藕埋管施工

3.1地埋施工原則

(1)由外而內(nèi)的原則；

(2)由垂直到水平的原則；

(3)由支管到主管的原則。

3.2施工流程(見(jiàn)圖2)

圖2地理施工流程圖

3.3地埋管物資準(zhǔn)備

(1)根據(jù)施工預(yù)算、施工方案和施工進(jìn)度計(jì)劃，合

理編制材料、機(jī)具進(jìn)場(chǎng)及使用計(jì)劃，以免現(xiàn)場(chǎng)材料、機(jī)

具堆放過(guò)多；

(2)搭設(shè)臨時(shí)材料堆放、存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)，搭設(shè)管道預(yù)制

加工棚；

(3)采用專(zhuān)業(yè)供貨廠商提供的熱熔連接工具、機(jī)

具、嚴(yán)格按使用說(shuō)明書(shū)操作；

(4)本工程地藕系統(tǒng)采用的高密度聚乙烯HDPE3408

管材，該產(chǎn)品壓力等級(jí)為1.2

MPa，熱導(dǎo)率為0.46～

0.57

W/(m·K)。

(5)本工程的主要巖土層為中密粉砂層，其熱導(dǎo)率

為2.1～2.3

W/(m·K)。為保證回填的密實(shí)、低溫不龜

裂以及回填材料的熱導(dǎo)率須大于土壤巖層的熱導(dǎo)率，

故回填料選用5%的膨潤(rùn)土加95%的細(xì)砂混凝土混凝

土混合料，其熱導(dǎo)率為2.4～2.8

W/(m·K)；

(6)本工程傳熱介質(zhì)采用自來(lái)水，滿足傳熱介質(zhì)的

必須的安全性、傳熱性、較低的摩擦阻力且經(jīng)濟(jì)適用

的技術(shù)要求。

3.4材料檢驗(yàn)及存儲(chǔ)

地埋管及管件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)用的管材、管件及附件等應(yīng)有企業(yè)質(zhì)量檢驗(yàn)部門(mén)的產(chǎn)品合格證及相關(guān)檢測(cè)部門(mén)的質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告。

地埋管應(yīng)采用化學(xué)性能穩(wěn)定性好、耐腐蝕、熱導(dǎo)率大、流動(dòng)阻力小的塑料管材及管件，宜采用聚乙烯管(PE)或聚丁烯(PB)，不宜采用聚氯乙烯(PVC)管。管

材、管件及附件應(yīng)為相同材質(zhì)。

地埋管質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)規(guī)定。

管材應(yīng)標(biāo)明規(guī)格、商標(biāo)或生產(chǎn)廠名、公稱(chēng)壓力以及生

產(chǎn)日期，包裝應(yīng)符合要求、還應(yīng)標(biāo)明長(zhǎng)度。

管材的公稱(chēng)壓力及使用溫度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，且

管材的公稱(chēng)壓力不應(yīng)＜1.0

MPa，地埋管外徑及壁厚

可按《給水用聚乙烯(PE)管材》GB/T13663及《冷熱水

用聚丁烯(PB)管道系統(tǒng)》GB/T19473.2之規(guī)定選用。

管材和管件的外觀質(zhì)量符合下列要求：管件應(yīng)完

整，無(wú)缺陷、無(wú)變形，合?？p交口應(yīng)平整，無(wú)開(kāi)裂。管材、管件運(yùn)輸儲(chǔ)存應(yīng)符合以下規(guī)定：

(1)管材、管件運(yùn)輸、儲(chǔ)存不應(yīng)損壞外包裝，不得暴曬、淋雨。成捆、成箱盤(pán)狀管材及管件應(yīng)堆放整齊，對(duì)

方高度不應(yīng)＞2

m。支點(diǎn)物應(yīng)采用木塊，寬度≥0.2

m，

間距宜<1

m；

(2)管材在運(yùn)輸時(shí)應(yīng)避免尖硬物件劃傷刻痕，沾染

污物，管材不得用鋼絲繩成捆吊裝及重壓。管材、關(guān)鍵

應(yīng)存放在通風(fēng)良好、溫度不超過(guò)40℃的庫(kù)房?jī)?nèi)。工地

臨時(shí)堆放場(chǎng)應(yīng)有防雨、防曬遮蓋措施。管材、關(guān)鍵應(yīng)遠(yuǎn)

離貨源，不得與油、酸、堿及易燃等危險(xiǎn)品存放在一個(gè)

庫(kù)房?jī)?nèi)；

(3)管道在運(yùn)輸儲(chǔ)存過(guò)程中不得劇烈撞擊、滾、拖、拋、摔。

3.5鉆孔施工技術(shù)

(1)鉆孔前應(yīng)勘測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，做好和其他專(zhuān)業(yè)(如土建、給排水、消防、電纜等)的交叉與銜接。根據(jù)施工鉆孔平面圖的孔數(shù)、行距和面積，進(jìn)一步核實(shí)現(xiàn)場(chǎng)的施工面積以滿足打孔要求；

(2)核實(shí)無(wú)誤后，按施工平面圖檢查定位放線，排

水、泥漿倒運(yùn)工序，合理安排土方、泥漿池、安全通道

及堆土場(chǎng)的位置，保持通道暢通無(wú)阻；

(3)鉆孔就位，要保證鉆機(jī)鉆桿垂直度，防止垂直

偏差將已埋管道損壞。鉆井機(jī)械定位保證水平度偏

差≤1%；保證垂直偏差≤0.5%；

(4)在鉆孔的兩孔之間挖1

400

mm×700

mm×500

mm

泥漿池，位置在地埋管挖溝方向兩孔之間，用作鉆井

機(jī)在施工中水循環(huán)載體，不至于流到其他地方，保證

施工現(xiàn)場(chǎng)的整潔；

(5)根據(jù)在其他工程的施工經(jīng)驗(yàn)，本工程采用正循

環(huán)回轉(zhuǎn)鉆井；

(6)正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆井的優(yōu)點(diǎn)：①在地層漏失或?qū)β?/p>

失處理無(wú)效之后，正循環(huán)沖洗液充滿鉆桿與孔壁之間

的外環(huán)狀空間，液柱本身重量對(duì)孔壁產(chǎn)生較高的側(cè)壓

力，在液柱與地層之間的壓力差作用下，泥漿向地層

滲透，其黏土顆粒將在孔壁形成一層泥皮，液柱側(cè)壓

力和泥皮都能有效地加固孔壁，防止孔壁坍塌；②沖洗液在較高壓力作用下，以較高的速度從鉆頭中呈射

流狀態(tài)噴射孔底，能有效地沖起孔底巖屑；③依靠排

水壓力，通過(guò)管線向孔洞輸送沖洗液，管線及其接頭

部位即使有少量泄漏(這在實(shí)際工作難以完全避免)，

也不會(huì)導(dǎo)致沖洗液循環(huán)和鉆井過(guò)程中斷。在地層漏失

情況下，沖洗液連續(xù)補(bǔ)給，仍可繼續(xù)鉆井；

(7)鉆孔過(guò)程中安排質(zhì)量檢查員隨時(shí)檢查鉆孔的

位置，確保鉆孔位置的正確性，并做好檢查記錄工作，

如發(fā)現(xiàn)偏差超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)及時(shí)糾正重新進(jìn)行定位；

(8)鉆孔完成后，檢查鉆孔深度和鉆孔的質(zhì)量并做

好隱蔽工程記錄報(bào)建設(shè)單位(監(jiān)理)驗(yàn)收；

(9)鉆孔過(guò)程中產(chǎn)生的土方和土方開(kāi)挖的土壤應(yīng)

集中堆放，并用彩條布覆蓋；

(10)在鉆孔過(guò)程中為避免鉆孔塌方，在鉆孔過(guò)程

中灌入泥漿對(duì)鉆孔的井壁進(jìn)行泥漿凝固護(hù)壁，防止

塌孔。

3.6地埋管現(xiàn)場(chǎng)預(yù)組裝施工技術(shù)

(1)地埋U型管宜在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)組裝，管材預(yù)組裝前

應(yīng)水平堆放在平整的地面上，不應(yīng)局部受壓使管材變

形，堆放高度不宜超過(guò)2

m；管件貯存應(yīng)成箱存放在

貨架上或碼堆在平整平面上，地面上碼堆高度不宜超

過(guò)2

m。HDPE管運(yùn)至工地采用彩條布覆蓋，嚴(yán)禁長(zhǎng)時(shí)

間太陽(yáng)下暴曬；

(2)HDPE管連接時(shí)應(yīng)注意熱熔管頭清潔，管材切

割時(shí)當(dāng)管徑≤de50時(shí)，采用旋轉(zhuǎn)切刀；當(dāng)管徑＞de50

時(shí)，采用手工木工鋸；

(3)HDPE管在地面連接完成，試壓、合格后方可

埋管；井回填后再次試壓、合格后方可連接水平干管；

水平總管連接完試壓、合格后方可回填土?？偣苓B接

完后進(jìn)行系統(tǒng)試壓；

(4)HDPE管道的連接可采用熱熔連接(熱熔承

插連接、熱熔對(duì)焊連接)，與金屬管道連接應(yīng)采用法

蘭連接；

(5)熱熔承插連接：熱熔承插連接應(yīng)采用質(zhì)量可靠

的熱熔機(jī)具，便攜式熔接工具適用于Φ≤63

mm管道

及系統(tǒng)最后連接，臺(tái)式熔接機(jī)具適用于Φ≥63

mm管

道預(yù)裝備連接。將加熱工具加熱到熔接溫度260±10℃，

插口管末端應(yīng)切割平整，與軸線垂直。用筆在承口和

插口上做適當(dāng)?shù)臉?biāo)記，以利于連接定位。用加熱工具

的凹模熔化插口管端的外表面，凸模熔化承口的內(nèi)表

面。加熱完畢后，迅速移走加熱模具，將插口端平直插

入承口端，達(dá)到連接強(qiáng)度后固定接頭，自然冷卻至環(huán)

境溫度；

(6)熱熔對(duì)接：管材外徑Φ≥63

mm的HDPE管

均可采用熱熔對(duì)接方式連接，該方法經(jīng)濟(jì)可靠，其接

頭在承拉和承壓時(shí)都比管材本身具有更高強(qiáng)度。熱熔

連接溫度：200～210℃。使用該方法時(shí)，設(shè)備僅需熱熔對(duì)接機(jī)，步驟如下：①把待連接管材置于焊機(jī)夾具

上并夾緊；②清潔管材連接端并銑削連接面；③校直

兩對(duì)接件，使其端面錯(cuò)位量不大于管道壁厚的10%；

④放入加熱板加熱；⑤加熱完畢，取出加熱板；⑥迅速

接合兩加熱面，升壓至熔接壓力并保壓冷卻。

(7)HDPE管連接的注意事項(xiàng)：

①管道連接前應(yīng)對(duì)管材、管件及附屬設(shè)備、閥門(mén)、

儀表按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行核對(duì)，并在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行外觀檢

查，符合要求方準(zhǔn)使用。連接時(shí)應(yīng)使用同一生產(chǎn)廠家

的管材和管件，如確需將不同廠家(品牌)的管材、管件

連接則應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)證明其可靠后方準(zhǔn)使用。每次連接完

成后，應(yīng)進(jìn)行外觀質(zhì)量檢驗(yàn)，不符合要求的必須返工；

②施工人員應(yīng)進(jìn)行上崗培訓(xùn)；

③每次施工后，管口應(yīng)臨時(shí)封堵；

④當(dāng)室外溫度＜0℃時(shí)，塑料地埋管物理力學(xué)

性能將有所降低，容易造成地埋管的損害，故當(dāng)室外

環(huán)境溫度＜0℃時(shí)，盡量避免地埋管熱換器的施工，

若趕工期，施工時(shí)應(yīng)采用保護(hù)措施或調(diào)整施工工藝

參數(shù)。

3.7下管施工技術(shù)

鉆孔完成后應(yīng)立即下管，下管前應(yīng)對(duì)U型管進(jìn)行

試壓、沖洗。停留時(shí)間越長(zhǎng)，孔內(nèi)的積壓現(xiàn)象越嚴(yán)重，

管子也就越難放。

在本工程施工中，我們采用預(yù)制砼導(dǎo)頭下井施工

法。預(yù)制導(dǎo)頭直徑略小于鉆孔直徑，大于4根HDPE

循環(huán)管所占位置的直徑(預(yù)制導(dǎo)頭制作后應(yīng)進(jìn)行試壓

試驗(yàn))。依靠導(dǎo)頭的重量和HDPE管內(nèi)水的重量下井，

這樣既保證下管的速度又可保證HDPE管能有效地

到達(dá)地源井底，同時(shí)，還能保護(hù)HDPE管材在下井過(guò)

程中免受井壁尖石的刮傷、損壞。一般采用人工下管，

下管時(shí)必須多人合作，提起管子時(shí)不得在地上拖拉，

不應(yīng)形成不自然的彎曲，更不允許產(chǎn)生角度。

為避免熱橋損失，U型管管間距應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要

求，下管時(shí)盡量保持同心度并且管與管不要接觸太

緊，施工時(shí)每隔2～4

m設(shè)置固定支卡將U型管分

開(kāi)，以確保垂直地源換熱管的相對(duì)位置不變，垂直換

熱管不會(huì)貼在一起。

HDPE管下井完成后，須將U型管兩個(gè)端口密封。

3.8回填施工技術(shù)

為確保灌漿回填的質(zhì)量，本工程在預(yù)制混凝土導(dǎo)

頭下井的同時(shí)，灌漿管同時(shí)隨導(dǎo)頭下井，如圖3所示。

在下井工程中，必須有專(zhuān)人分別拉住灌漿管和4

根HDPE管，當(dāng)PE管下到井底時(shí)，將灌漿管松開(kāi)，并

人為地將灌漿管往下捅，讓連接分管的托盤(pán)與導(dǎo)頭上

的拉鉤脫離開(kāi)來(lái)，然后應(yīng)立即采用灌漿管將混合漿灌

入鉆孔內(nèi)進(jìn)行回填封孔，隔離含水層。灌注施工中應(yīng)保證灌漿的連續(xù)性，根據(jù)機(jī)械灌漿的速度確定灌漿管的提升速度，確保漿體由底部涌上而充滿腔內(nèi)。當(dāng)上

返泥漿與灌注材料的密度相等時(shí)表明灌漿工作已經(jīng)完成。

采用膨潤(rùn)土回填時(shí)，在確認(rèn)U型管無(wú)滲漏后，可

用篩選過(guò)的≤15

mm×15

mm回填料進(jìn)行回填，回填

料采用網(wǎng)孔≤15

mm×15

mm的漏篩進(jìn)行過(guò)篩，保證

回填料內(nèi)無(wú)無(wú)碎石及尖利石塊、混凝土碎塊。豎直地

埋管進(jìn)行回填時(shí)應(yīng)在管道兩側(cè)同步回填，水平地埋管

在同一溝槽中有雙排或多排管道時(shí)，管道之間的回填

壓實(shí)應(yīng)與管道和槽壁之間的回填壓實(shí)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行。各壓

實(shí)面高度不宜超過(guò)30

cm。以保證必須將管和孔井之

間空隙填實(shí)，第一次填完后應(yīng)多次檢查，多次回填。

對(duì)于管腋等比較難以回填的部位，應(yīng)采用人工回

填，確保回填密實(shí)。

回填土應(yīng)重點(diǎn)做好每層管道上方15～20

cm范

圍內(nèi)的回填。管道上方及兩側(cè)50

cm范圍內(nèi)，應(yīng)采用

木夯輕輕夯實(shí)，嚴(yán)禁采用壓實(shí)機(jī)具直接作用于管道

上。

每區(qū)下管全部完成后連接到集、分水器，先人工

溝槽開(kāi)挖，將分、集水器置于檢查井并與U型管連

接，構(gòu)成完整的閉式環(huán)路。分、集水器設(shè)置排氣和排污

裝置。埋管區(qū)整體回填時(shí)，應(yīng)分層用木夯夯實(shí)。

整體回填時(shí)應(yīng)將混在其中的尖利石塊、混凝土碎

塊揀出。

4.地埋管換熱系統(tǒng)沖洗

為保證地埋管換熱系統(tǒng)的可靠運(yùn)行必須進(jìn)行系

統(tǒng)沖洗，系統(tǒng)沖洗主要在以下幾個(gè)施工階段：

①地埋管換熱器安裝前；

②地埋管換熱器與環(huán)路集管裝配完成后；

③地埋管換熱系統(tǒng)全部安裝完成后。

5

地埋管換熱系統(tǒng)試壓

試驗(yàn)壓力：當(dāng)工作壓力≤1.0

MPa時(shí)，應(yīng)為工作壓

力的1.5倍，且不應(yīng)＜0.6

MPa；當(dāng)工作壓力＞1.0

MPa

時(shí)，應(yīng)為工作壓力加0.5

MPa。

水壓試驗(yàn)步驟：

(1)豎直地埋管換熱器插入鉆孔前，應(yīng)做第一次水

壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)壓后至少15

min，穩(wěn)壓后壓

力不應(yīng)＞3%，且無(wú)泄露現(xiàn)象；將其密封后，在有壓狀

態(tài)下插入鉆孔，完成灌漿之后保壓1

h。

(2)水平地埋管換熱器放入溝槽前，應(yīng)做第一次水

壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)壓后至少15

min，穩(wěn)壓后壓

力降不應(yīng)＞3%，且無(wú)泄露現(xiàn)象。

(3)豎直或水平地埋管換熱器與環(huán)路集管裝配完

成后，回填前應(yīng)進(jìn)行第二次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，

穩(wěn)壓至少30

min，穩(wěn)壓后壓力降不應(yīng)＞3%，且無(wú)泄露

現(xiàn)象；

(4)環(huán)路集管與機(jī)房分集水器連接完成后，回填前

應(yīng)進(jìn)行第三次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)壓至少2

h，

且無(wú)泄露現(xiàn)象；

(5)地埋管換熱系統(tǒng)全部安裝完畢，且沖洗、排氣、

回填完成后，應(yīng)進(jìn)行第四次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，

穩(wěn)壓至少12

h，穩(wěn)壓后壓力降不應(yīng)＞3%。

系統(tǒng)試壓不得以氣壓代替水壓試驗(yàn)；水壓試驗(yàn)時(shí)

應(yīng)采用手動(dòng)泵緩慢加壓，加壓過(guò)程中應(yīng)安排專(zhuān)人隨時(shí)

觀察與檢查線路，不得有滲漏現(xiàn)象。

本工程采用分區(qū)設(shè)計(jì)的施工方法，每個(gè)分區(qū)設(shè)置

分、集水器，地源孔與分區(qū)分、集水器采用PE閥門(mén)連

接。整個(gè)地源系統(tǒng)埋地部分沒(méi)有任何金屬構(gòu)、配件。每

個(gè)分區(qū)通過(guò)地源干管與總分、集水器連接，在總分、集

水器檢修井內(nèi)設(shè)置每個(gè)分區(qū)的流量平衡閥。一旦當(dāng)?shù)?/p>

源系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)意想不到的故障，可采用反推法

即可馬上找出出現(xiàn)故障的地源井。出現(xiàn)故障時(shí)，先在

總分、集水器處通過(guò)壓力表讀數(shù)查出故障的地源分

區(qū)；找到故障地源分區(qū)，進(jìn)入檢修井，同樣，通過(guò)開(kāi)、關(guān)

PE閥，進(jìn)行壓力檢測(cè)，立即就能查出有故障的地源

井，將其對(duì)應(yīng)的PE閥關(guān)閉。整個(gè)系統(tǒng)的檢查、檢修無(wú)

需系統(tǒng)停機(jī)。

6

試驗(yàn)和鑒定

自覺(jué)主動(dòng)接受業(yè)主、監(jiān)理單位來(lái)工地現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督試

驗(yàn)，并按如下內(nèi)容提出報(bào)告：

(1)全部豎井的位置和深度以及熱交換器的長(zhǎng)度

是否符合設(shè)計(jì)要求；

(2)回填過(guò)程的檢驗(yàn)與安裝土壤熱交換器同步

進(jìn)行；

(3)監(jiān)督循環(huán)管路、循環(huán)集管和管線的試壓是否按

上述要求進(jìn)行，以保證沒(méi)有泄漏。

隱蔽工程記錄交業(yè)主、監(jiān)理驗(yàn)收，合格后才能進(jìn)

行下一道工序的工作。

按上面的試驗(yàn)和鑒定結(jié)果提交報(bào)告給業(yè)主，并保

證將實(shí)際竣工情況記錄在設(shè)計(jì)平面圖上。

7

地源熱泵機(jī)組安裝

本工程地源熱泵機(jī)組主機(jī)采用集中式，整個(gè)工程

的冷凍水由機(jī)房統(tǒng)一協(xié)調(diào)輸出，主機(jī)大小搭配，保證

了在各種情況下的最佳配比，也保證了不同負(fù)荷下運(yùn)

行不同的機(jī)組和水泵，使機(jī)組始終保持在滿負(fù)荷運(yùn)行

狀況，處于最佳工況，使COP值始終維持在最佳值，

達(dá)到長(zhǎng)期運(yùn)行的最佳節(jié)能效果。

8

地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗(yàn)收

地源熱泵系統(tǒng)整體運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗(yàn)收必須符合

GB50366-2005《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》、

GB50243《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》、

GB50274《制冷設(shè)備、空氣分離設(shè)備安裝工程施工及

驗(yàn)收規(guī)范》。

地源熱泵系統(tǒng)交付使用前，應(yīng)進(jìn)行整體運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗(yàn)收。

整體運(yùn)轉(zhuǎn)與調(diào)試方案報(bào)專(zhuān)業(yè)監(jiān)理工程師審核批準(zhǔn)后方可實(shí)施。

地源熱泵系統(tǒng)整體驗(yàn)收需要進(jìn)行一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)

的時(shí)間，系統(tǒng)整體驗(yàn)收調(diào)試應(yīng)分冬、夏兩季進(jìn)行，系統(tǒng)

整體驗(yàn)收對(duì)地源熱泵系的實(shí)測(cè)性能做出評(píng)價(jià)，調(diào)試完

成后應(yīng)編寫(xiě)調(diào)試報(bào)告及運(yùn)行操作規(guī)程，并提交業(yè)主單

位確認(rèn)后存檔。

地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗(yàn)收主要包括以下

內(nèi)容：

(1)系統(tǒng)的壓力、溫度、流量等各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)應(yīng)符

合有關(guān)技術(shù)文件的規(guī)定；

(2)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行應(yīng)達(dá)到正常平穩(wěn)；水泵的壓力和

水泵電動(dòng)的電流不應(yīng)出現(xiàn)大幅的波動(dòng)；

(3)各種電動(dòng)計(jì)量檢測(cè)元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作應(yīng)

正常；滿足建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)被測(cè)定參數(shù)進(jìn)行檢

測(cè)和控制的要求；

(4)控制和檢測(cè)設(shè)備應(yīng)能與系統(tǒng)的檢測(cè)元件和執(zhí)

行機(jī)構(gòu)正常溝通，系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)應(yīng)能正確顯示，設(shè)

備連鎖、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)保護(hù)應(yīng)能正確運(yùn)轉(zhuǎn)；

(5)調(diào)試報(bào)告應(yīng)包括調(diào)試前的準(zhǔn)備記錄、水力平

衡、機(jī)組及系統(tǒng)試運(yùn)轉(zhuǎn)的全部測(cè)試數(shù)據(jù)；

(6)地源熱泵系統(tǒng)的冬、夏兩季運(yùn)行測(cè)試包括室內(nèi)

空氣參數(shù)及系統(tǒng)運(yùn)行能耗測(cè)定，系統(tǒng)運(yùn)行能耗包括所

有水源熱泵機(jī)組、水泵和末端設(shè)備的能耗。

9

系統(tǒng)質(zhì)保

地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)，并按嚴(yán)

格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)施工，保障地下部分免維護(hù)保用50年，

地上部分保用20年。根據(jù)建設(shè)部第80號(hào)令《房屋建

筑工程質(zhì)量保修辦法》第七條，認(rèn)真履行系統(tǒng)保修及

售后服務(wù)職責(zé)。

系統(tǒng)質(zhì)保期3年，即系統(tǒng)保修期從工程竣工驗(yàn)收

開(kāi)始3年內(nèi)免費(fèi)保修。

10

結(jié)語(yǔ)

正是因?yàn)榈卦礋岜每照{(diào)系統(tǒng)利用淺層地?zé)崮苜Y

源進(jìn)行供熱與空調(diào)，具有良好的節(jié)能、環(huán)保、美觀、不

消耗礦物質(zhì)的固有特性，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)得到日益廣泛

的支持和推廣應(yīng)用，但并不是只要采用了地源熱泵系

統(tǒng)，其節(jié)能的幅度就能達(dá)到理想的狀態(tài)。同樣，和傳統(tǒng)

的空調(diào)系統(tǒng)一樣，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮末端、主

機(jī)、水泵的部分荷載時(shí)的最大運(yùn)行節(jié)能，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)

多機(jī)頭主機(jī)，大、小搭配，末端采用電動(dòng)二通閥控制，

水泵配置一套變頻泵，整個(gè)系統(tǒng)采用臺(tái)數(shù)和變頻來(lái)滿

足運(yùn)行過(guò)程中的負(fù)荷變化，從而確保系統(tǒng)節(jié)能的最大

化。本工程地處我國(guó)華東沿海地區(qū)，作為該地區(qū)新興

的施工技術(shù)才剛剛開(kāi)始，本工程的施工無(wú)疑為該地區(qū)

進(jìn)行類(lèi)似工程施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

地埋管換熱器的施工一、施工設(shè)備

1.1鉆孔與挖掘機(jī)械

1.豎直鉆孔機(jī)械

按鉆進(jìn)方法可把鉆機(jī)分為四類(lèi)：沖擊式鉆機(jī)：鋼絲繩沖擊式鉆機(jī)、鉆桿式?jīng)_擊鉆機(jī)。回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)：立軸式-手把給進(jìn)式鉆機(jī)、螺旋差動(dòng)給進(jìn)式鉆機(jī)、液壓（油壓）給進(jìn)式鉆機(jī)、轉(zhuǎn)盤(pán)式-鋼繩加壓式鉆機(jī)、機(jī)械動(dòng)力頭式鉆機(jī)等振動(dòng)鉆機(jī)復(fù)合式鉆機(jī)：振動(dòng)沖擊、回轉(zhuǎn)、靜壓等功能以不同組合式復(fù)合在一起的鉆機(jī)

2.鏈?zhǔn)剑ㄝ喪剑┩诰驒C(jī)

鏈?zhǔn)剑ㄝ喪剑┩诰驒C(jī)、推土機(jī)、反向鏟和振動(dòng)開(kāi)溝機(jī)是埋設(shè)水平地下?lián)Q熱器的常用機(jī)械。可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和費(fèi)用來(lái)選擇機(jī)械。通常選擇移動(dòng)土量少的機(jī)械較經(jīng)濟(jì)。

許多情況下，使用挖溝機(jī)是提高工效的選擇之一，因?yàn)榕c其他方法相比其移動(dòng)土量最少。目前設(shè)計(jì)的地埋管系統(tǒng)常在一條溝中鋪設(shè)多條管道。這種設(shè)計(jì)可大大縮短溝的長(zhǎng)度，減少水平埋管系統(tǒng)所需的面積。

3.推土機(jī)

如果挖出的土另有用途或集管系統(tǒng)很大，宜采用推土機(jī)。在一些較大型水平地?zé)釗Q熱器安裝工程中，常使用有軌機(jī)械來(lái)同時(shí)進(jìn)行開(kāi)溝和回填的作業(yè)。回填作業(yè)由一個(gè)樓料斗和斜槽完成。

4.水平鉆孔機(jī)械

使用水平鉆孔機(jī)械在安裝地?zé)釗Q熱器時(shí)可以避免影響地表現(xiàn)狀。在這種方法中，鉆頭與地表面成30度夾角，鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí)利用水壓使其推進(jìn)。鉆孔深度和方向由一個(gè)附在鉆頭上的信號(hào)發(fā)送器和地表面的便攜式控制系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控。這種操縱可以使得鉆頭避開(kāi)巖層和地下出現(xiàn)的其他障礙。

非開(kāi)挖導(dǎo)向鉆機(jī)圖

1.2焊接與回填設(shè)備

地埋管換熱器通常采用聚乙烯管。聚乙烯或聚丁烯管道系統(tǒng)連接技術(shù)的優(yōu)劣，直接關(guān)系到地埋管系統(tǒng)的運(yùn)行效果和使用壽命。焊接方式的不同，聚乙烯管道的連接一般分為兩種---熱熔連接和電熔連接。相應(yīng)的焊接設(shè)備為熱熔焊機(jī)和電熔焊機(jī)。焊接通用原理是聚乙烯一般可在190-240度之間的范圍內(nèi)被熔化（不同原料牌號(hào)的熔化溫度一般也不一樣）此時(shí)若將管材（或管件）兩熔化的部分充分接觸，并保持有適當(dāng)?shù)膲毫Γ娙酆附拥膲毫?lái)源于焊接過(guò)程中聚乙烯自身產(chǎn)生的熱膨脹），冷卻后便可牢固的融為一體。由于是聚乙烯材料之間的本體熔接，因此接頭處的強(qiáng)度與管材本身的強(qiáng)度相同。熱熔焊機(jī)熱熔焊機(jī)用于熱熔對(duì)接。它利用加熱板將待接聚乙烯管段界面加熱熔融后相互對(duì)接熔合，經(jīng)冷卻固定而連接在一起。

熱熔焊機(jī)圖電熔焊機(jī)?電熔焊機(jī)是通過(guò)對(duì)預(yù)埋于電熔管件內(nèi)表面的電熱絲通電而使其加熱，從而使管件的內(nèi)表面及管材（或管件）的外表面分別被熔化，冷卻到要求的時(shí)間后而達(dá)到焊接的目的

電熔焊機(jī)圖泥漿泵?泥漿泵是在鉆孔回填過(guò)程中使用的設(shè)備。當(dāng)U型管插入鉆孔中之后，泥漿泵將回填材料（或稱(chēng)灌漿材料）輸送到鉆孔中，自下而上將U型埋管鉆孔密封。

泥漿泵圖

二、施工前的準(zhǔn)備

2.1現(xiàn)場(chǎng)勘察

現(xiàn)場(chǎng)勘察是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的第一步。在決定使用地埋管地源熱泵系統(tǒng)之前，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況、地質(zhì)資料進(jìn)行準(zhǔn)確詳實(shí)的勘察與調(diào)研。這些資料是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)狀況是現(xiàn)場(chǎng)勘察的主要內(nèi)容之一。地質(zhì)狀況決定使用何種鉆孔、挖掘設(shè)備或安裝成本的高低。一般應(yīng)基于測(cè)試孔的勘測(cè)情況或當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)狀況對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的適應(yīng)性做出評(píng)估。包括松散土層在自然狀態(tài)和在負(fù)載后的密度，含水土層在負(fù)載后的狀況，巖石層巖床的結(jié)構(gòu)，以及其他特點(diǎn)等，如地下水質(zhì)量和有無(wú)天然氣及相關(guān)碳?xì)浠衔锏?。同時(shí)應(yīng)對(duì)影響施工的因素和施工周邊的條件進(jìn)行調(diào)研與勘察。主要內(nèi)容包括：土地面積的大小和形狀。已有的和計(jì)劃建的建筑或構(gòu)筑物。是否有樹(shù)木和高架設(shè)施，如高壓電線等自然或人造地表水源的等級(jí)和范圍。交通道路及其周邊附屬建筑及地下服務(wù)設(shè)施。現(xiàn)場(chǎng)已敷設(shè)的地下管線布置和廢棄系統(tǒng)狀況。鉆孔挖掘所需的電源、水源情況。其他可能安裝系統(tǒng)的設(shè)置位置等。如果建設(shè)單位能夠提供施工現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)報(bào)告，這對(duì)確定采用何種形式的地埋管地源熱泵系統(tǒng)非常有利。2.2現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃2.2.1提出施工與設(shè)計(jì)方案細(xì)致的場(chǎng)地規(guī)劃，有助于選用合適的材料和設(shè)備，確定合理的施工組織方案，為順利完成地?zé)釗Q熱器地埋管的安裝奠定基礎(chǔ)。精心的規(guī)劃將會(huì)大大減少安裝的時(shí)間和成本。規(guī)劃過(guò)程中應(yīng)當(dāng)考慮以下幾個(gè)方面的因素。挖溝深度。應(yīng)考慮氣候、土質(zhì)、人工挖溝還是機(jī)械挖溝的影響挖溝長(zhǎng)度。應(yīng)考慮可利用的地表面積、冷熱負(fù)荷、溝中埋設(shè)管道的數(shù)量、土質(zhì)以及土壤含水量的影響。豎直鉆孔的深度及數(shù)量。應(yīng)考慮可利用的地表面積、障礙物、冷熱負(fù)荷以及土壤和巖石類(lèi)型的影響。采用單U埋管還是雙U埋管。應(yīng)考慮鉆孔難易程度、可用埋管地下空間大小以及U型管材的價(jià)格等因素。溝的結(jié)構(gòu)。應(yīng)考慮地上地下障礙物、地表坡度、溝轉(zhuǎn)向半徑限制、回填和復(fù)原要求的影響。必須保證找出所有以前埋設(shè)的管線并做出標(biāo)識(shí)。2.2.2確定地下設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃另一個(gè)主要任務(wù)就是對(duì)施工區(qū)域內(nèi)地下所埋的公用事業(yè)管道系統(tǒng)進(jìn)行描述說(shuō)明。應(yīng)注意以下幾條：隨著年代的久遠(yuǎn)，地下管道系統(tǒng)會(huì)發(fā)生改變，不能單憑記憶或原有設(shè)計(jì)圖紙確定地下管線。應(yīng)通過(guò)有關(guān)部門(mén)準(zhǔn)確確定出電力、電話、煤氣、給排水等市政工程所有埋設(shè)管線的位置。施工中若切斷或挖斷其他管線，將導(dǎo)致增加安裝費(fèi)用，延長(zhǎng)施工周期應(yīng)標(biāo)示出地?zé)釗Q熱器的位置，以備將來(lái)再次挖掘。該位置應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的兩個(gè)永久目標(biāo)進(jìn)行定為。2.2.4征求業(yè)主意見(jiàn)

本著對(duì)業(yè)主高度負(fù)責(zé)的精神，對(duì)施工過(guò)程中有可能涉及業(yè)主自身利益的問(wèn)題，應(yīng)充分征詢業(yè)主的意見(jiàn)后，再做決定。應(yīng)避開(kāi)的區(qū)域。樹(shù)木、灌木、花園等應(yīng)當(dāng)避開(kāi)的地方應(yīng)做出標(biāo)示?？梢赃M(jìn)出重型設(shè)備的位置。應(yīng)當(dāng)注意車(chē)道的負(fù)荷限制，輪胎較大的輕型機(jī)械對(duì)公路和院子的負(fù)荷較小。承包商不宜標(biāo)示或不可能了解的地下管線的位置。2.2.5水文地質(zhì)調(diào)查

對(duì)于要安裝地源熱泵現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)調(diào)查，主要應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：應(yīng)了解在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鉆孔、挖掘時(shí)應(yīng)遵守的規(guī)章條例、允許的水流量和利用電量以及附屬建筑物等其他約束因素。查閱曾經(jīng)發(fā)表的地質(zhì)以及水文報(bào)告和可以利用的地圖檢查所有的差測(cè)井測(cè)試記錄和其他已有的施工現(xiàn)場(chǎng)周?chē)刭|(zhì)水文記錄，對(duì)總的地下條件進(jìn)行評(píng)估，包括地下?tīng)顩r、地下水位、可能遇到的含水層，以及相鄰井之間潛在的干擾等。地下?tīng)顩r的調(diào)查方法應(yīng)與采用的系統(tǒng)形式相匹配。對(duì)于豎直U型埋管地?zé)釗Q熱器系統(tǒng)需要鉆測(cè)試孔。如果需要勘測(cè)后再確定采用哪種系統(tǒng)，那么選擇勘測(cè)井的方法較為合適。因?yàn)樗梢詽M足任何一種系統(tǒng)形式的需要，即使這些勘測(cè)井最終對(duì)于熱泵系統(tǒng)本身沒(méi)有用，但它可以用作鉆孔或打井以及施工期間的水源。2.2.6測(cè)試孔與監(jiān)測(cè)孔1.測(cè)試孔測(cè)試孔能夠提供設(shè)計(jì)和安裝豎直埋管地?zé)釗Q熱器系統(tǒng)所需要的巖土層熱物性及其構(gòu)造的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因?yàn)闊o(wú)需用泵抽水，所以可以使用小直徑的鉆桿。一般采用與待埋設(shè)U型管鉆孔相同的直徑。測(cè)試孔可用作后期施工中的U型埋管鉆孔，也可作為竣工后的監(jiān)測(cè)孔使用。當(dāng)測(cè)試孔到達(dá)地下水的深度時(shí)，他所采集的地下水樣不但能夠反映最初的地下水水質(zhì)，而且能夠長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量地層溫度、地下水位及水的質(zhì)量。

對(duì)于建筑面積小于3000m2的豎直埋管地?zé)釗Q熱器系統(tǒng)，可以使用一個(gè)測(cè)試孔。對(duì)于大型建筑，則應(yīng)采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的測(cè)試孔。測(cè)試孔的深度應(yīng)比U型埋管深5m

通過(guò)測(cè)試孔采集不同深度的土石樣品，對(duì)其進(jìn)行熱物性測(cè)試與分析，為地埋管設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。鉆探測(cè)試孔，探明施工現(xiàn)場(chǎng)巖土層的構(gòu)造，為合理選用鉆孔設(shè)備，估算鉆孔費(fèi)用和鉆孔時(shí)間提供第一手資料。同時(shí)可根據(jù)測(cè)試孔的鉆探結(jié)果，對(duì)地埋管深度和單、雙U型埋管的選擇提出建議。對(duì)于不再使用的測(cè)試孔，應(yīng)及時(shí)從底部到頂部進(jìn)行灌漿封孔，以免污染地下水質(zhì)。

在地埋管安裝前，施工現(xiàn)場(chǎng)常常不具備鉆孔條件，如缺少水電等，尤其是無(wú)現(xiàn)成的鉆孔設(shè)備。因此，工程上常常根據(jù)已掌握的地質(zhì)資料，對(duì)地埋管換熱系統(tǒng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。然后在首批地埋管安裝完畢后，對(duì)其中一個(gè)或幾個(gè)U型管進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。然后根據(jù)鉆孔現(xiàn)狀和測(cè)試結(jié)果對(duì)地埋管方案及初步設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的修正。2.監(jiān)測(cè)孔監(jiān)測(cè)孔通常用來(lái)搜集地下數(shù)據(jù)，包括巖土溫度、地下水深度以及地下水水質(zhì)等。長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)這些數(shù)據(jù)，便于觀察地埋管地源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行對(duì)地層溫度、地下水質(zhì)等的影響，有利于評(píng)價(jià)地埋管換熱器的設(shè)計(jì)與安裝效果，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)。有時(shí)也可選擇部分有代表性的U型埋管，安裝傳感側(cè)頭，兼作監(jiān)測(cè)孔。

三、鉆井或與灌注樁同步施工（略）

四、地埋管管道的連接4.1為可靠起見(jiàn)，所有地下聚乙烯管道的連接接頭必須用熱熔或電熔連接方法，而不得使用機(jī)械連接方法。熱熔連接接頭的強(qiáng)度比管道自身的強(qiáng)度都要大。接頭或連接件都是塑料材質(zhì)，不存在腐蝕問(wèn)題。管道連接方法的選擇取決于管道制造商的要求和推薦說(shuō)明，以及現(xiàn)場(chǎng)施工人員所掌握的技術(shù)。熱熔連接和電熔連接方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)下表表1熱熔連接和電熔連接方式的對(duì)比

項(xiàng)目要求電熔連接熱熔連接焊接機(jī)具需要有專(zhuān)用的電熔焊機(jī)需要有專(zhuān)用的熱熔焊機(jī)管徑范圍適用于所有規(guī)格尺寸的管材一般適用于公稱(chēng)直徑大于63mm的管材管材與管件可用于不同牌號(hào)、材質(zhì)的管材與管材、管材與管件連接適用于同牌號(hào)、材質(zhì)的管材與管材、管材與管件的連接。性能相似，不同牌號(hào)、材質(zhì)的管材與管材、管材與管件連接，需試壓驗(yàn)證影響因素不易受環(huán)境、認(rèn)為因素影響易受環(huán)境、人為因素影響投資設(shè)備投資低，連接費(fèi)用高設(shè)備投資費(fèi)用高，連接費(fèi)用低技術(shù)要求連接操作簡(jiǎn)單易掌握操作人員需進(jìn)行專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)，具有一定的經(jīng)驗(yàn)4.2鋼塑管道的轉(zhuǎn)換連接聚乙烯管道在和鋼管及閥門(mén)連接時(shí)采用鋼塑過(guò)度接頭連接和鋼塑法蘭連接。對(duì)于小直徑的聚乙烯管（DN小于63mm），一般采用鋼塑法蘭連接。

《埋管聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ101-2004），列出了常用規(guī)格的聚乙烯管和金屬管、閥門(mén)的相應(yīng)配套關(guān)系表，見(jiàn)下表

常用規(guī)格的聚乙烯管和金屬管、閥門(mén)的相應(yīng)配套關(guān)系：

聚乙烯管公稱(chēng)外徑De324050637590110160200315400450500560630閥門(mén)、金屬管公稱(chēng)內(nèi)徑DN2532405065801001502003003504004505006004.3聚乙烯管道連接與施工時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)4.3.1管道連接管道連接前應(yīng)對(duì)管材、管件及附屬設(shè)備、閥門(mén)、儀表按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行校對(duì)，并應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行外觀檢查，負(fù)荷要求方準(zhǔn)使用。每次連接完成后，應(yīng)進(jìn)行外觀質(zhì)量檢驗(yàn)，不符合要求的必須切開(kāi)返工。操作人員應(yīng)培訓(xùn)上崗。每次收工時(shí)，管口應(yīng)臨時(shí)堵封。在寒冷氣候（-5度以下）和大風(fēng)環(huán)境下進(jìn)行連接操作時(shí)，應(yīng)采取保護(hù)措施或調(diào)整施工工藝。4.3.2管道施工時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)聚乙烯管道施工需遵守建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《埋管聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ101-2004）的有關(guān)規(guī)定。1.水平管道埋深聚乙烯管道埋設(shè)在土壤中，應(yīng)遵循聚乙烯管敷設(shè)的特殊要求。由于聚乙烯管較金屬管的強(qiáng)度低，所以一定要注意埋深，這涉及管道承受的外荷載和防凍的問(wèn)題。同時(shí)，豎直式的地?zé)釗Q熱器的水平埋管設(shè)在其他市政管道之下，一般為1.5-2.0m。水平式地?zé)釗Q熱器的聚乙烯管道的最小管頂覆土厚度應(yīng)在凍土層以下且應(yīng)復(fù)合如下規(guī)定：

埋設(shè)在車(chē)行道下時(shí)，不應(yīng)小于0.8m；埋設(shè)在非車(chē)行道下時(shí)不應(yīng)小于0.6m。2.管材敷設(shè)允許的彎曲半徑聚乙烯管柔性好，因此很容易使其彎曲，但彎曲后的管道內(nèi)側(cè)將產(chǎn)生壓應(yīng)力，外側(cè)將產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)材料形變超過(guò)一定限度時(shí)，會(huì)因蠕變發(fā)生破壞。聚乙烯管道敷設(shè)時(shí)，應(yīng)符合下表的規(guī)定。管段上有承插接頭時(shí)，允許的彎曲半徑R不應(yīng)小于125D

管道公稱(chēng)外徑D允許的彎曲半徑RD≤50mm30D50mm＜D≤160mm50D160mm＜D≤250mm75D3.蛇形敷設(shè)由于聚乙烯管的線膨脹系數(shù)比金屬管高十余倍，所以對(duì)溫度的變化比較敏感。為避免產(chǎn)生拉應(yīng)力，聚乙烯管應(yīng)采取蛇形敷設(shè)。4.金屬示蹤線聚乙烯管埋于地下后，難以用常規(guī)方式巡示，給管網(wǎng)的維護(hù)管理帶來(lái)困難，故聚乙烯管道施工需遵守建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《埋管聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ101-2004）中4.2.10條規(guī)定，管道敷設(shè)后宜沿管道走向埋設(shè)金屬示蹤線。

五、地埋管換熱器的安裝

5.1水平式地埋管換熱器水平式地埋管換熱器安裝要點(diǎn)按平面圖開(kāi)挖地溝按所提供的熱交換器配置在地溝中安裝塑料管道。應(yīng)按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際情況完成全部連接縫的熔焊。循環(huán)管道和循環(huán)集水管的試壓應(yīng)在回填之前進(jìn)行。應(yīng)將熔接的供回水管線連接到循環(huán)集管上，并一起安裝在機(jī)房?jī)?nèi)。在回填之前進(jìn)行管線的試壓在所有埋管地點(diǎn)的上方做出標(biāo)志，標(biāo)明管線的定位帶。管道安裝步驟管道安裝可伴隨著挖溝同步進(jìn)行。挖溝可使用挖掘機(jī)或人工挖溝。如采用全面敷設(shè)水平埋管的方式設(shè)置換熱器，也可使用推土機(jī)等施工機(jī)械，挖掘埋管場(chǎng)地如圖

管道安裝的主要步驟：首先清理干凈溝中的石塊，然后在溝底鋪設(shè)100-150mm厚的細(xì)土或沙子，用以支撐和覆蓋保護(hù)管道。檢查溝邊的管道是否有切斷、扭結(jié)等外傷；管道連接完成并試壓后，再仔細(xì)地放入溝內(nèi)?；靥畈牧蠎?yīng)采用網(wǎng)孔不大于15mm×15mm的篩進(jìn)行過(guò)篩，保證回填料不含有尖利的巖石塊和其他碎石。為保證回填均勻且回填料與管道緊密接觸，回填應(yīng)在管道兩側(cè)同步進(jìn)行，同一溝槽中有雙排或多排管道時(shí)，管道之間的回填壓實(shí)應(yīng)與管道和槽壁之間的回填壓實(shí)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行。各壓實(shí)面的高差不宜超過(guò)30cm。管腋部采用人工回填。管道兩側(cè)和管頂以上50cm范圍內(nèi)，應(yīng)采用輕夯實(shí)，嚴(yán)禁壓實(shí)機(jī)具直接作用在管道上，使管道受損。若土壤是粘土且氣候非常干燥時(shí)，宜在管道周?chē)畛浼?xì)沙，以便管道與細(xì)沙的緊密接觸?；蛘咴诠艿郎戏铰裨O(shè)地下滴水管，以確保管道與周?chē)翆拥牧己脫Q熱條件。

5.2豎直式U型埋管換熱器放線、鉆孔將地?zé)釗Q熱器設(shè)計(jì)圖上的而鉆孔排數(shù)、位置逐一落實(shí)到施工現(xiàn)場(chǎng)。單U型埋管鉆孔孔徑約110-130mm。雙U型埋管鉆孔孔徑大約130-150mm?？讖降拇笮∫阅軌蜉^容易的插入所設(shè)計(jì)的U型管及灌漿管為準(zhǔn)。鉆孔小需要的泥漿流量較小、鉆頭直徑較小且價(jià)格低、泥漿池和泥漿泵較小，泥漿泵所受的磨損小。這會(huì)降低鉆孔費(fèi)用。U型埋管外徑為25-40mm。目前工程上大多采用外徑為32mm的U型管。灌漿用管采用相同材料和規(guī)格。為確保U型管順利安全的插入孔底，孔徑要適當(dāng)。下圖為鉆孔施工現(xiàn)場(chǎng)

鉆孔常用兩種技術(shù)：泥漿或空氣旋轉(zhuǎn)鉆孔（濕）鉆孔和標(biāo)準(zhǔn)螺旋鉆或空心桿螺旋鉆鉆孔（干鉆孔）。在泥漿或空氣旋轉(zhuǎn)鉆孔方式中，鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)鉆管并沿鉆管內(nèi)部送入高壓空氣、水或泥漿以潤(rùn)滑和冷卻鉆頭，并沿著鉆桿的外側(cè)將鉆屑送回地表。在旋轉(zhuǎn)泥漿鉆孔方式中，如果需要的話，將取出的泥漿放入放入泥漿池中以便再回填封孔，或者將其運(yùn)離作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)?？招臈U螺旋鉆機(jī)鉆孔時(shí)，鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)帶有切削齒的鉆頭旋轉(zhuǎn)，鉆孔作業(yè)完全是干式的。因此，施工現(xiàn)場(chǎng)較為干凈。大部分巖土屑被帶到地面，但仍有一部分被就地?cái)D壓進(jìn)鉆孔壁面。鉆孔時(shí)，空心螺旋鉆桿充當(dāng)了鉆孔的保護(hù)套筒。鉆孔完成后，鉆桿底部的鉆頭被擊落，插入埋管，然后將鉆桿拉出或旋出。在有些設(shè)計(jì)中，可以用栓在繩子上的重錘將一次性鉆頭擊落。螺旋鉆機(jī)只能在某些土壤中使用，它可以防止在粘土或碎石中鉆孔時(shí)常遇到的鉆孔塌陷、堵塞等問(wèn)題。在潮濕的土壤中作業(yè)，螺旋鉆孔要比螺旋泥漿或空氣鉆孔慢一些。如果鉆孔區(qū)域有大量堅(jiān)硬的巖石，則采用振動(dòng)錘鉆孔效果較好。在卵石層中鉆孔，沖擊式鉆機(jī)較之其他形式鉆機(jī)適應(yīng)性更強(qiáng)。

在鉆孔過(guò)程中，根據(jù)地下地質(zhì)情況、地下管線敷設(shè)情況及現(xiàn)場(chǎng)土層熱物性的測(cè)試結(jié)果，適當(dāng)調(diào)整鉆孔的深度、個(gè)數(shù)及位置，以滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)降低鉆孔、下管及封井的難度，減少對(duì)已有地下工程的影響。在豎直買(mǎi)管系統(tǒng)中安裝一定長(zhǎng)度的U型埋管是首要目的，而不是非要鉆一定深度的孔。即總鉆孔深度一定，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件決定鉆孔的個(gè)數(shù)和經(jīng)濟(jì)合理的鉆孔深度。如果局部遇到堅(jiān)硬的巖石層，更換位置重新鉆孔可能更經(jīng)濟(jì)一些。一般情況下，鉆淺孔比鉆深孔更經(jīng)濟(jì)一些。由于靠近地表的土壤受氣溫影響溫度波動(dòng)較大，因此，對(duì)豎直埋管來(lái)說(shuō)，鉆孔深度不宜太淺，一般應(yīng)超過(guò)30m。隨著鉆孔深度的增加，土壤濕度和溫度穩(wěn)定性增加。鉆孔數(shù)量少意味著水平埋管的連接少，減少所需要的地表面積。用于埋設(shè)U型管的鉆孔與用來(lái)取水的鉆井是兩種完全不同的任務(wù)。鉆孔安裝埋管要簡(jiǎn)單的多。鉆孔無(wú)須下護(hù)壁套管。但如果孔壁周?chē)寥啦焕慰炕蛘哂卸囱ǎ斐上鹿芾щy或者回填材料大量流失時(shí)，則需要下套管或?qū)妆谶M(jìn)行固化。鉆孔只是為了能夠插放U型管，通過(guò)正確的控制和使用泥漿，大多數(shù)問(wèn)題可以得到解決。2.U型管現(xiàn)場(chǎng)組裝、試壓與清洗隨著地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化，U型管的組裝已逐步在塑料管生產(chǎn)廠內(nèi)完成。即塑料管生產(chǎn)廠按照訂貨單長(zhǎng)度的要求，生產(chǎn)組裝U型管。

但是如上所述，由于種種原因，實(shí)際鉆孔深度常常與其設(shè)計(jì)深度有差別，因此U型管在現(xiàn)場(chǎng)組裝、切割為宜，以滿足有可能出現(xiàn)的設(shè)計(jì)變更，尤其是鉆孔深度變化的需要。豎直地埋管換熱器的U型彎管接頭，宜選用定型的U型彎頭成品件，如圖所示

不宜采用直管道煨制彎頭。下管前應(yīng)對(duì)U型管進(jìn)行試壓、沖洗。然后將U型管兩個(gè)端口密封，以防雜物進(jìn)入。冬季施工時(shí)，應(yīng)將施壓后U型管內(nèi)的水及時(shí)放掉，以免凍裂管道。

3.下管與二次試壓

下管前，應(yīng)將U型管的兩個(gè)支管固定分開(kāi)，以免下管后兩個(gè)支管貼靠在一起，導(dǎo)致熱量回流。一種方法是利用專(zhuān)用的地?zé)釓椈蓪芍Ч芊珠_(kāi)，同時(shí)使其與灌漿管牽連在一起。當(dāng)灌漿管自下而上抽出時(shí)，地?zé)釓椈蓪蓚€(gè)支管分開(kāi)（下圖）。

地?zé)釓椈珊?jiǎn)圖另一種方法是用塑料管卡或塑料短管等支撐物將兩支管撐開(kāi)后，將支撐物綁縛在支管上。兩支撐物沿管長(zhǎng)方向的間距一般為2-4m。U型管端部應(yīng)設(shè)防護(hù)裝置，以防止在下管過(guò)程中受損傷；U型管內(nèi)充滿水，增加自重，抵消一部分下管過(guò)程中的浮力，因?yàn)殂@孔內(nèi)一般情況下充滿泥漿，浮力較大。

鉆孔完成后，應(yīng)立即下管。因?yàn)殂@好的孔擱置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，有可能出現(xiàn)鉆孔局部堵塞或塌陷，這將導(dǎo)致下管的困難。下管是將U型管和灌漿管一起插入孔中，直至孔底。下管方式有人工下管和機(jī)械下管兩種。當(dāng)鉆孔較淺或泥漿密度較小時(shí)，宜采用人工下管（如圖）

人工下管反之可采用機(jī)械下管。常用的機(jī)械下管方式是將U型管捆綁在鉆頭上，然后利用鉆孔機(jī)的鉆桿，將U型管送入鉆孔深處。此時(shí)U型管端部的保護(hù)尤為重要。這種方式下管常常會(huì)導(dǎo)致U型管貼靠在鉆孔內(nèi)一側(cè)，偏離鉆孔中心，同時(shí)灌漿管也較難插入鉆孔內(nèi)，除非增大鉆孔孔徑。

U型管的長(zhǎng)度應(yīng)比孔深略長(zhǎng)些，以使其能夠露出地面。下管完成后，做第二次水壓試驗(yàn)，確認(rèn)U型管無(wú)滲漏后，方可封孔。

3.回填封孔與巖土熱物性測(cè)定

回填封孔是將回填材料自下而上灌入鉆孔中。合適的回填材料能夠加強(qiáng)巖土層和埋管之間的熱交換能力，防止各含水層之間水的摻混和污染物從地面向下滲漏。主要的回天方法是利用泥漿泵通過(guò)灌漿管將回填材料灌入孔中。回灌時(shí)根據(jù)灌漿的快慢將灌漿管逐漸抽出，使回填材料自下而上注入封孔，確保鉆孔回灌密實(shí)，無(wú)空腔。根據(jù)鉆孔現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況和選用的回填材料特性，在確保能夠回填密實(shí)無(wú)空腔的條件下，有時(shí)也可采用人工的方法回填封孔。除了機(jī)械回填封孔的方法外，其他方法應(yīng)慎用。

封孔結(jié)束一段時(shí)間后，可利用巖土熱物性測(cè)試儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)U型管地埋管傳熱性能測(cè)定，并根據(jù)測(cè)定結(jié)果對(duì)原有設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的修正。

對(duì)回填材料的選擇取決于地埋管現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件?；靥畈牧系膶?dǎo)熱系數(shù)應(yīng)不少于埋管處的巖土層導(dǎo)熱系數(shù)。宜選用專(zhuān)用的地質(zhì)回填材料。國(guó)外已有專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)回填材料的廠商。我國(guó)在這方面的研究與應(yīng)用剛剛起步。值得指出的是，在導(dǎo)熱系數(shù)大的巖土層上的鉆孔埋管，更應(yīng)選用專(zhuān)用的導(dǎo)熱系數(shù)大的回填材料。否則，回填材料有可能變成U型管的保溫隔熱層。如石英砂巖或花崗巖的導(dǎo)熱系數(shù)在2.7w/(m..k)左右，而常用的回填材料膨潤(rùn)土、細(xì)沙和水泥的混合漿的導(dǎo)熱系數(shù)在1.4w/(m..k)左右，用這種材料回填到花崗巖石的鉆孔中，將使具有良好傳熱性能的巖層難以達(dá)到應(yīng)有的換熱效能。

4.環(huán)路集管連接

將地下U型管與水平管的連接稱(chēng)為環(huán)路集管連接。下圖為集管連接的施工現(xiàn)場(chǎng)。

為防止未來(lái)其他管線敷設(shè)對(duì)集管連接管的影響或破壞，水平管埋設(shè)深度應(yīng)大一些，一般可控制在1.5-2.0m之間。管道溝挖好后，溝底應(yīng)夯實(shí)，填一層細(xì)沙或細(xì)土，并留有0.003-0.005的坡度。在管道彎頭附近要人工回填以避免管道出現(xiàn)波浪彎。集管連接管在地上連接成若干個(gè)管段，再置于地溝與U型管相接，構(gòu)成完整的閉式環(huán)路。在分、集水器的最高端或最低端宜設(shè)置排氣裝置或除污排水裝置，并設(shè)檢查井。管道溝回填時(shí)，應(yīng)分層用木夯夯實(shí)。

水平集管連接的方式主要有兩種。一種是沿鉆孔的一側(cè)或兩排鉆孔的中間鋪設(shè)供水和回水集管。另一種是將供水和回水集管引至埋設(shè)地下U型管區(qū)域的中央位置。六、地埋管換熱系統(tǒng)的檢驗(yàn)與水壓試驗(yàn)

6.1地埋管換熱系統(tǒng)的檢驗(yàn)

應(yīng)由一個(gè)最好是來(lái)自專(zhuān)業(yè)試驗(yàn)機(jī)構(gòu)的獨(dú)立的第三承包商來(lái)工地現(xiàn)場(chǎng)做試驗(yàn)鑒定，并按如下內(nèi)容提出報(bào)告：

（1）管材、管件等材料應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

（2）全部豎直U型的位置和深度以及地?zé)峤粨Q器的長(zhǎng)度是否符合設(shè)計(jì)要求。

（3）灌漿材料及其配比應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。灌漿材料回填到鉆孔內(nèi)的檢驗(yàn)應(yīng)與安裝地埋管換熱器同步進(jìn)行。

（4）監(jiān)督循環(huán)管路、循環(huán)集管和管線的試壓是否按下述要求進(jìn)行，以保證沒(méi)有泄露。

（5）如有必要，需監(jiān)督不同管線的水力平衡情況。

（6）檢驗(yàn)防凍液和化學(xué)防腐劑的特性及濃度是否符合設(shè)計(jì)要求

（7）循環(huán)水流量及進(jìn)出水溫差均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

6.2地埋管水壓試驗(yàn)

1.水壓試驗(yàn)的特點(diǎn)

聚乙烯管道的水壓試驗(yàn)，是為了間接證明施工完成后的管道系統(tǒng)密閉的程度。但聚乙烯管道與金屬管道不同，金屬管線的水壓試驗(yàn)期間，除非有漏失，其壓力能保持恒定；而聚乙烯管線即使是密封嚴(yán)密的，由于管材的蠕變特性和對(duì)溫度的敏感性，也會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)壓力隨著時(shí)間的延續(xù)而降低，因此應(yīng)全面的理解壓力降的含義。國(guó)內(nèi)地埋管換熱系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)，在水壓試驗(yàn)方法上缺乏試驗(yàn)和實(shí)踐數(shù)據(jù)。《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ101-2001）適用于埋地聚乙烯給水管道工程，但其水壓試驗(yàn)方法與地埋管換熱系統(tǒng)工程應(yīng)用實(shí)踐有較大差距，也不宜直接采用。

2.試驗(yàn)壓力的確定

當(dāng)工作壓力小于等于1.0MPa時(shí)，試驗(yàn)壓力應(yīng)為工作壓力的1.5倍，且不應(yīng)小于0.6MPa；當(dāng)壓力大于1.0MPa時(shí)，試驗(yàn)壓力應(yīng)為工作壓力加0.5MPa。

3.水壓試驗(yàn)步驟

（1）豎直地埋管換熱器插入鉆孔前，應(yīng)做第一次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)定至少15min，穩(wěn)定后壓力降不應(yīng)大于3%，且無(wú)泄露現(xiàn)象；將其密封后，在有壓狀態(tài)下插入鉆孔，完成灌漿之后保壓1h。水平地埋管換熱器放入溝槽前，應(yīng)做第一次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)定至少15min穩(wěn)壓后壓力降不應(yīng)大于3%，且無(wú)泄露現(xiàn)象。

（2）豎直或水平地埋管換熱器與環(huán)路集管連接完成后，回填前應(yīng)進(jìn)行第二次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)壓至少30min，穩(wěn)壓后壓力降不應(yīng)大于3%，且無(wú)泄露現(xiàn)象。

（3）環(huán)路集管與機(jī)房分、集水器連接完成后，回填前應(yīng)進(jìn)行第三次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)壓至少2h，且無(wú)泄露現(xiàn)象。

（4）地埋管換熱系統(tǒng)全部安裝完畢，且沖洗、排氣及回填完成后，應(yīng)進(jìn)行第四次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)壓至少12h，穩(wěn)壓后壓力降不應(yīng)大于3%。

4.水壓試驗(yàn)方法

水壓試驗(yàn)宜采用手動(dòng)泵緩慢升壓，升壓過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)觀察與檢查，不得有滲漏；不得以氣壓試驗(yàn)代替水壓試驗(yàn)。

聚乙烯管道試壓前應(yīng)沖水浸泡，時(shí)間不應(yīng)小于12h，徹底排凈管道內(nèi)空氣，并進(jìn)行水密封檢查，檢查管道接口及配件處，如有泄露應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行排除。第二篇：埋管長(zhǎng)度的計(jì)算相關(guān)論文垂直地下?lián)Q熱器埋管長(zhǎng)度計(jì)算中的誤差分析土壤源熱泵作為一種新興的ＨＶＡＣ系統(tǒng),有著廣闊的應(yīng)用前景。但與其他ＨＶＡＣ系統(tǒng)相比,其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)很大程度上要取決于地下埋管換熱器的計(jì)算長(zhǎng)度。盡管現(xiàn)在有很多商業(yè)計(jì)算軟件能夠進(jìn)行計(jì)算,但是在使用這些軟件時(shí),常常需要輸入很多估計(jì)值。例如,土壤傳熱系數(shù)的精確值以及土壤每年吸收或釋放的熱量值。過(guò)多的估計(jì)值會(huì)使計(jì)算誤差過(guò)大,導(dǎo)致地下埋管換熱器的設(shè)計(jì)選型過(guò)大,從而使整個(gè)工程失去經(jīng)濟(jì)性。為此,筆者提出一種計(jì)算方法來(lái)確定埋管長(zhǎng)度計(jì)算中導(dǎo)致誤差的因素以及其影響。

1管長(zhǎng)計(jì)算公式

地埋管管長(zhǎng)計(jì)算公式是來(lái)源于1999年的ＡＳＨＲＡＥＨａｎｄｂｏｏｋ

ＨＶＡＣＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ[1]。文中的計(jì)算方程是以Ｃａｒｓｌａｗ,Ｊａｅｇｅｒ和Ｉｎｇｅｒｓｏｌｌ等人所研究的傳統(tǒng)理論為基礎(chǔ)。后來(lái)Ｂｅｒｎｉｅｒ[2]對(duì)該方程作了修改,如下:

其中,Ｌ是鉆孔總長(zhǎng)(ｍ),其值等于埋管管長(zhǎng)的1/2。ｑｈ表示每小時(shí)土壤傳熱量的最大值(Ｗ)(包括吸收熱量和釋放熱量);ｑｍ表示每月的土壤平均傳熱量(Ｗ)。如果式(1)用于確定制冷工況下的設(shè)計(jì)管長(zhǎng),那么ｑｍ即是夏季最熱月的平均土壤傳熱量。相反,如果是計(jì)算制熱工況的管長(zhǎng),ｑｍ就是冬季最冷月的平均土壤傳熱量。ｑｙ表示每年的平均土壤傳熱量(Ｗ)。Ｒｂ表示有效鉆孔熱阻(ｍ·Ｋ/Ｗ),Ｒ10ｙ表示10年熱擾動(dòng)的有效傳熱熱阻,Ｒ1ｍ表示1個(gè)月熱擾動(dòng)的有效傳熱熱阻,Ｒ1ｈ表示1小時(shí)熱擾動(dòng)的有效傳熱熱阻。影響以上3個(gè)熱擾動(dòng)的因素有:鉆孔直徑(ｄ)、土壤導(dǎo)熱系數(shù)(ｋｓ)、土壤熱擴(kuò)散率(αｓ)以及熱擾動(dòng)時(shí)間間隔。Ｒｂ的影響因素[3

5]有:鉆孔直徑、Ｕ型管直徑、Ｕ型管支管間距、回填材料導(dǎo)熱系數(shù)(ｋｇ)、管壁導(dǎo)熱系數(shù)(ｋｐ)以及流體流速。Ｔｐ表示管壁溫度(℃),它對(duì)應(yīng)于相鄰鉆孔內(nèi)兩埋管間熱干擾后達(dá)到的穩(wěn)定溫度。要注意的是Ｔｐ的值在供熱時(shí)越來(lái)越大而在制冷時(shí)越來(lái)越小。Ｔｇ表示無(wú)擾動(dòng)土壤溫度(℃),其值會(huì)因Ｔｐ的變化而上升或下降;Ｔｉｎ,ｇｒｏｕｎｄ表示Ｕ型管進(jìn)水溫度,Ｔｏｕｔ,ｇｒｏｕｎｄ表示出水溫度。

2誤差分析

在式(1)中可能只有Ｔｉｎ,ｇｒｏｕｎｄ和Ｔｏｕｔ,ｇｒｏｕｎｄ值是可以定性的設(shè)計(jì)初始條件,其他參數(shù)都不能100%準(zhǔn)確的獲得,這就使得在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)者很難直接由公式計(jì)算確定這些參數(shù)。國(guó)外有一些人對(duì)此做過(guò)一定的研究,雖然針對(duì)的是一些特殊情況,但也提供了土壤和回填材料的導(dǎo)熱系數(shù)影響管長(zhǎng)計(jì)算的依據(jù)。這里,筆者介紹一種更具有概括性的計(jì)算方法,該方法利用經(jīng)典的誤差分析法[4,6]測(cè)定每個(gè)參數(shù)的單個(gè)誤差因子如何重組產(chǎn)生Ｌ值的總體誤差增益。

假設(shè)所有的誤差因子都是隨機(jī)無(wú)關(guān)的,在計(jì)算Ｌ的總體誤差中,首先給出ＵＬ的計(jì)算式:

其中,ＵＬ是Ｌ的絕對(duì)誤差,ＵＸｉ是Ｘｉ參數(shù)的單個(gè)誤差因子,那么偏導(dǎo)數(shù)aL/Xi的近似值就是:

那么,式(2)中所需條件都可以通過(guò)式(1)中的管長(zhǎng)計(jì)算ｎ+1次即可確定。首先,利用基本條件(每個(gè)參數(shù)的初始設(shè)定值)來(lái)確定Ｌ值的下限,如ＬＸｉ。然后,通過(guò)已定參數(shù)的下限值確定其他參數(shù),利用每個(gè)參數(shù)的微分變換ΔＸｉ來(lái)確定ＬＸｉ+ΔＸｉ。Ｌ/Ｘｉ的每個(gè)值對(duì)應(yīng)參數(shù)Ｘｉ的靈敏系數(shù),而由Ｌ/Ｘｉ計(jì)算得到的ＵＸｉ值就表示參數(shù)Ｘｉ對(duì)整體誤差ＵＬ的影響。

3實(shí)例計(jì)算

3.1負(fù)荷

這里使用的是一個(gè)以制冷為主的建筑負(fù)荷資料,如表1所示。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式,假定在制熱和制冷工況的ＣＯＰ值均為3.5,從而由建筑負(fù)荷求得土壤負(fù)荷,列于表1(注:表中傳熱量均是指土壤每小時(shí)排出的熱量,也指土壤負(fù)荷)。

式中,ｑｇｒｏｕｎｄ表示土壤傳熱量(土壤負(fù)荷),ｑｌｏａｄ表示建筑負(fù)荷。ＣＯＰ是指熱泵的運(yùn)行效率?！?”表示熱泵的制冷工況,“-”表示熱泵的制熱工況。

根據(jù)以上負(fù)荷數(shù)據(jù)可分析計(jì)算ｑｈ,ｑｍ和ｑｙ值。因?yàn)榻ㄖ且灾评錇橹?所以此時(shí)制冷工況下的管長(zhǎng)計(jì)算是決定因數(shù),制熱工況下的管長(zhǎng)計(jì)算可以不用考慮。另外,表1中的第2欄和第3欄分別表示給定的一個(gè)月內(nèi)的最大建筑負(fù)荷和總的建筑負(fù)荷,第4欄表示土壤負(fù)荷。ｑｈ值可以在第4欄中獲得:其值為-192.9ｋＷ(負(fù)號(hào)表示熱量被釋放到土壤中)。第5欄是每月土壤傳熱量(或是冬季從土壤中吸收的能量)。每年的土壤傳熱量就是12個(gè)月的能量總和,其結(jié)果列于表中最下面欄。再把這個(gè)能量總和按照每年8760個(gè)小時(shí)平均分配即得到土壤的年平均傳熱量ｑｙ,在本例中其值就是-44.83ｋＷ。最后一欄中的最大值就是ｑｍ,表示土壤的月平均傳熱量,在本例中其值就是-119.3ｋＷ。

3.2鉆孔尺寸及土壤的熱物性

表2和表3分別給出了鉆孔尺寸以及土壤熱物性參數(shù)。根據(jù)文獻(xiàn)[2]中的程序計(jì)算求得所需的有效熱組:Ｒｂ=0.0965ｍ·Ｋ/Ｗ;Ｒ10ｙ=0.174ｍ·Ｋ/Ｗ;Ｒ1ｍ=0.170ｍ·Ｋ/Ｗ;Ｒ1ｈ=0.093ｍ·Ｋ/Ｗ。

3.3溫度

Ｔｏｕｔ,ｇｒｏｕｎｄ的選擇很重要,它等效于熱泵機(jī)組的進(jìn)水溫度,是熱泵在最不利情況下運(yùn)行時(shí)的設(shè)定溫度。在制冷工況下的Ｔｏｕｔ,ｇｒｏｕｎｄ值越高,循環(huán)周期就越短。當(dāng)然,Ｔｏｕｔ,ｇｒｏｕｎｄ值也不能夠超過(guò)熱泵出廠設(shè)定的安全運(yùn)行范圍。這里取推薦值Ｔｏｕｔ,ｇｒｏｕｎｄ=32.2℃,因循環(huán)水每ｋＷ的熱流量為5.4×10-5ｍ3/ｓ,則由公式Ｑ=ｃｐｍΔｔ可得出Ｔｉｎ,ｇｒｏｕｎｄ=36.6℃。無(wú)擾動(dòng)溫度Ｔｇ設(shè)定值是10℃,管壁溫度Ｔｐ取4℃,該值也表示系統(tǒng)運(yùn)行10年后的穩(wěn)定溫度。

4計(jì)算結(jié)果

4.1最小管長(zhǎng)

通過(guò)以上求得的負(fù)荷值和土壤特性參數(shù),可得出制冷工況下最小的設(shè)計(jì)管長(zhǎng)(ｍ)計(jì)算值:

Ｌ=[(-192900×0.0965)+(-44830×0.174)+(-119300×0.170)+(-192900×0.093)]/[(10+4)-34.4]

=(-18614-7800-20281-17940)/(-20.4)

=3165

從上式可以看出,與年負(fù)荷相關(guān)的一組數(shù)(分子的第2項(xiàng))僅占總的計(jì)算管長(zhǎng)的12%,這就意味著,在這種特殊情況下,ｑｙ的誤差不會(huì)對(duì)Ｌ值產(chǎn)生很大的影響。相比之下其他參數(shù)的影響較難估計(jì),如土壤傳熱的影響包括3個(gè)有效熱阻值,必須通過(guò)較復(fù)雜的Ｇ函數(shù)法才能求解。針對(duì)這些情況,誤差分析就是很必要的。

4.2誤差計(jì)算與分析

表4給出了誤差分析結(jié)果。表中的第2欄是各個(gè)參數(shù)的下限條件,由這些條件計(jì)算得出制冷工況下的設(shè)計(jì)管長(zhǎng)為3165ｍ。第3欄中,除了2個(gè)溫度參數(shù)Ｔｐ和Ｔｇ的誤差值設(shè)定為±1Ｋ外,其他的均設(shè)定為±10%。最后2欄分別表示靈敏系數(shù)和每個(gè)參數(shù)對(duì)整體誤差值的增益的絕對(duì)值。

表4中的結(jié)果有一定的實(shí)用性。首先可以由此來(lái)檢測(cè)單個(gè)參數(shù)的影響。例如當(dāng)其他參數(shù)都假定準(zhǔn)確時(shí),土壤導(dǎo)熱系數(shù)±10%的誤差值就會(huì)導(dǎo)致Ｌ出現(xiàn)±225.3ｍ(或7.1%)的誤差值。由最后一欄可知,某些參數(shù)的影響較之其他參數(shù)更為顯著,如土壤導(dǎo)熱系數(shù)±10%的誤差值產(chǎn)生的影響就是回填料導(dǎo)熱系數(shù)產(chǎn)生的影響的4倍多(225.3ｍ與52.2ｍ比較)。由單個(gè)誤差值相加之后得到關(guān)于Ｌ的整體誤差值為±369ｍ(或±11.7%)。

由表4可知,在給定下限條件后,靈敏系數(shù)是一個(gè)常量(如果條件改變,則靈敏系數(shù)將隨之改變),這就表示該值可以用于不同ＵＸｉ的值,如當(dāng)土壤熱擴(kuò)散率的誤差值變?yōu)椤?0%時(shí),那么αｓ對(duì)整體誤差的增益值就變?yōu)?3.8ｍ?；趽Q熱能效度的豎直地埋管埋設(shè)深度設(shè)計(jì)

摘要：根據(jù)地埋管傳熱特性,提出了地埋管換熱能效度概念。建立了豎直地埋管換熱器的三維傳熱模型,模擬計(jì)算了地埋管換熱器能效度在不同埋設(shè)深度條件下的分布。揭示了區(qū)段能效度的遷移特性,將地埋管換熱區(qū)域沿埋設(shè)深度范圍分為無(wú)效換熱區(qū)域和有效換熱區(qū)域,

并給出了基于換熱能效度的地埋管換熱器長(zhǎng)度設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：地源熱泵地埋管換熱器能效度遷移特性

1豎直地埋管換熱器埋設(shè)深度確定原則常用的豎直U形地埋管換熱器如圖1所示。按照管內(nèi)流體流動(dòng)的方向,U形管分為上升支管和下降支管。

地埋管內(nèi)來(lái)自熱泵機(jī)組的流體進(jìn)入到下降管,

沿程與周?chē)寥肋M(jìn)行換熱,管內(nèi)流體溫度發(fā)生變化

后從地埋管上升管回到熱泵機(jī)組中,從而完成一個(gè)

換熱循環(huán)。在流量一定的條件下,流體與土壤的溫

差越大,地埋管的單位井深換熱能力就越大。在地源熱泵的設(shè)計(jì)中,較普遍的做法是在滿足地埋管換

熱量的要求下根據(jù)單位井深換熱量、埋管面積和間

距來(lái)確定埋管深度,根本沒(méi)有考慮保障一定埋管出

水溫度要求以達(dá)到熱泵主機(jī)的高效運(yùn)行。實(shí)際上,

當(dāng)?shù)芈窆艿卦礋岜眠\(yùn)行到一定的時(shí)間后,由于土壤

的蓄能特性,周?chē)寥览錈崃慷逊e使得地埋管換熱

器的運(yùn)行狀態(tài)還要受到前一個(gè)狀態(tài)的影響,地埋管換熱器的換熱能力隨著時(shí)間增加逐漸下降,地埋管

內(nèi)流體的進(jìn)出口溫差降低,熱泵主機(jī)的運(yùn)行性能變差,增加了費(fèi)用。在工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)已有的條件下要使地埋管的出口溫度能夠持續(xù)地滿足主機(jī)高效運(yùn)行,適當(dāng)?shù)卦黾拥芈窆軗Q熱器的埋設(shè)深度是最有效的方法。

本文以地埋管內(nèi)工作流體出口溫度隨深度的瞬時(shí)變化程度為判定原則,通過(guò)建立地埋管換熱器傳熱的三維傳熱模型,分析地埋管換熱器埋設(shè)深度的設(shè)計(jì)方法。

2地埋管換熱器三維傳熱模型

導(dǎo)熱型地埋管換熱器的傳熱過(guò)程十分復(fù)雜,其換熱效果受很多因素影響,如地埋管幾何結(jié)構(gòu),土壤的類(lèi)型、導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散率、含水率以及熱泵運(yùn)行時(shí)間,間歇運(yùn)行工況,負(fù)荷大小等等。為便于理

論分析求解,作如下假設(shè):

1)在整個(gè)傳熱過(guò)程中土壤的物理成分、熱物性參數(shù)各向同性且保持不

變。

2)忽略地表面溫度變化對(duì)頂層土壤溫度的影響,使用全年平均氣溫作為地表面的邊界條件;忽略地表面溫度波動(dòng)對(duì)土壤溫度的影響,認(rèn)為土壤的

初始溫度均勻一致,且無(wú)窮遠(yuǎn)處恒定不變。

3)不

考慮水分遷移和地下水對(duì)熱量傳遞的影響,地埋管與土壤之間的熱量傳遞過(guò)程只是純導(dǎo)熱的傳熱過(guò)程。

4)忽略地埋管與回填材料、回填材料與井壁間的接觸熱阻。豎直U形地埋管換熱器數(shù)學(xué)模型包括兩部分:一部分是U形管壁、回填材料及土壤的導(dǎo)熱傳熱模型,一部分是U形管內(nèi)的流體流動(dòng)與對(duì)流傳熱模型。

2.1導(dǎo)熱傳熱模型

U形管壁、回填材料及土壤在直角坐標(biāo)系中三維瞬態(tài)導(dǎo)熱控制方程可表示為

2.2對(duì)流傳熱模型

為提高地埋管內(nèi)流體換熱效果,U形管內(nèi)流體在湍流狀態(tài)下流動(dòng)。湍流流動(dòng)的模型很多,K-ε雙方程模型是湍流黏性系數(shù)模型中使用最多、應(yīng)用最成功的一種模型,本文采用該湍流模型。

豎直U形管內(nèi)的湍流流體與周?chē)寥纻鳠岬目刂品匠贪ü腆w導(dǎo)熱傳熱方程,對(duì)流換熱的連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、能量方程、湍流動(dòng)能方程以及湍流動(dòng)能耗散率方程,所有這些方程滿足如下通用形式的方程[1]:

2.3初始化和邊界條件

土壤、管壁、回填材料以及流體計(jì)算初始溫度均取同一溫度值,無(wú)窮遠(yuǎn)邊界處的溫度始終保持該

溫度值。土壤與回填材料、管壁與回填材料交界處

的傳熱采用整體離散、整體耦合求解,其界面熱流相同。管內(nèi)流體與管壁間的對(duì)流傳熱為第三類(lèi)邊

界條件,采用高Re求解流體與固體間的傳熱,壁面附近的黏性支層區(qū)域采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法來(lái)處理。U形地埋管換熱器表面邊界條件包括地埋管進(jìn)水溫度、與周?chē)諝庀噜彽耐寥辣砻鎿Q熱,前者為恒定的進(jìn)水溫度,后者為第三類(lèi)邊界條件,其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)取19

W/(m2·℃)[2]。

3地埋管換熱能效度

3.1換熱能效度定義

地埋管地源熱泵機(jī)組的出水進(jìn)入到地埋管換熱器的下降支管與周?chē)寥肋M(jìn)行換熱,從理論上來(lái)說(shuō)地埋管出口流體溫度均可以最大限度地接近土壤初溫。而實(shí)際的狀況是,不管是冬季還是夏季,

地埋管換熱器的流體出口溫度均遠(yuǎn)離了土壤初溫,

造成了換熱效率下降。其主要原因一方面是埋管越深鉆井難度越大,成本急劇增加,從經(jīng)濟(jì)角度上不允許單井長(zhǎng)度較大的地埋管;另一方面地埋管周?chē)寥澜?jīng)過(guò)一段時(shí)間的排/取熱堆積了大量的熱/

冷量而溫度升高/降低,因而換熱能力隨著時(shí)間推移逐漸下降,導(dǎo)致出口溫度逐漸上升/降低,使得地埋管出口溫度遠(yuǎn)離土壤初始溫度。

針對(duì)地埋管換熱器能量交換的特性,為量化地埋管換熱效率,定義U形地埋管換熱器能效度E為地埋管換熱器實(shí)際換熱量Q與最大理論換熱量

Q′的比值,其表達(dá)式為

式中tin,tout,t0分別為U形地埋管換熱器流體進(jìn)口溫度、出口溫度、土壤初始溫度,℃;G為地埋管內(nèi)流體的質(zhì)量流量,kg/s。

地埋管能效度是一個(gè)量綱一的量,在取熱或排熱工況下其取值范圍為0~1,表征了U形地埋管與周?chē)寥罁Q熱后管中流體出口溫度能夠達(dá)到的最低或最高的能力,是換熱能力的質(zhì)特征體現(xiàn),與地埋管換熱器的設(shè)計(jì)參數(shù)相關(guān)。它是一個(gè)隨換熱時(shí)間增加

而變化的瞬時(shí)量,這與文獻(xiàn)[3]中定義的效能概念有著很大的不同。理論上地埋管能效度E=0時(shí)失去換熱能力,但一般認(rèn)為當(dāng)E<0.05時(shí)就可近似處理

為工程意義上的換熱失效;若地埋管換熱器的流體出口溫度能夠無(wú)限接近土壤初溫,實(shí)際換熱量就達(dá)到最大理論換熱量,此時(shí)地埋管能效度E=1。

在流量一定的條件下,U形地埋管支管局部每一段與土壤的換熱能力都對(duì)地埋管進(jìn)出口溫差產(chǎn)生作用,可以認(rèn)為地埋管進(jìn)出口溫差由每小段的溫差逐步疊加而成。為分析各段對(duì)地埋管整體換

熱能效度的影響,可將地埋管換熱器任意分成N

段,則整個(gè)地埋管進(jìn)出口溫差可表示為

Δt

=

tin-tout=Δt1+Δt2+…+Δtn(4)

式中Δt為進(jìn)出口溫差,Δti(i=1,2,…,n)表示分

區(qū)段流體溫差。

將式(4)兩側(cè)同時(shí)除以tin-t0,則有

（5）

借鑒能效度E的定義,將如下量綱一參數(shù)稱(chēng)

為地埋管區(qū)段換熱能效度Ei

則地埋管總能效度(全局系數(shù))E為區(qū)段換熱

能效度Ei之和,即

E

=

E1+E2+…+En(7)

3.2地埋管換熱能效度遷移變化特性為了簡(jiǎn)便分析研究地埋管換熱能效度變化規(guī)律,本文針對(duì)地埋管地源熱泵系統(tǒng)夏季空調(diào)工況進(jìn)行計(jì)算分析。

1)基本模擬計(jì)算條件(見(jiàn)表1)

2)地埋管埋設(shè)深度對(duì)能效度的影響

圖2為埋設(shè)深度H分別為80,60,40

m條件下地埋管換熱器能效度變化情況。

運(yùn)行初期,埋設(shè)深度不同的地埋管中水與周?chē)寥罁Q熱的時(shí)間不同,排出的熱量也有很大的差別,因而地埋管出水溫度有較大差異,對(duì)應(yīng)的地埋管換熱器能效度分布有較大的差別,如在地埋管運(yùn)行1h后,埋設(shè)深度為80,60,40

m的地埋管換熱器能效度分別為0.424,0.337,0.238,相對(duì)應(yīng)的進(jìn)

出口溫差為8.4,6.7,4.7℃。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,地埋管周?chē)耐寥谰煌潭鹊禺a(chǎn)生熱堆積效應(yīng),對(duì)地埋管換熱器能效度的影響占主導(dǎo)地位,能效度與前一時(shí)間段相比均有不同程度的降低,但埋設(shè)深度較大的地埋管換熱器能效度比其他埋設(shè)深度小的換熱器大,換熱能力強(qiáng)。類(lèi)似分析可得到冬季工況存在同樣的變化規(guī)律。

由此可知,加大地埋管換熱器埋設(shè)深度可以增大換熱器能效度和延長(zhǎng)地埋管持續(xù)高效換熱的時(shí)間,但工程中鉆井費(fèi)用占整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)初投資的比例很大,而且鉆井越深,單位長(zhǎng)度的費(fèi)用將成倍增長(zhǎng),因而一般工程設(shè)計(jì)地埋管的埋設(shè)深度時(shí)大多會(huì)考慮當(dāng)?shù)氐你@井費(fèi)用。當(dāng)然,鉆井深度也并非越大越好,應(yīng)根據(jù)需要和實(shí)際情況選擇埋管深度,避免盲目提高地埋管換熱器的埋設(shè)深度。

3)能效度遷移特性

圖3為埋設(shè)深度為40

m的地埋管換熱器在運(yùn)行到第100

h,

1

000

h和5

000

h時(shí)下降支管的各區(qū)段換熱能效度分布情況。

從圖3可以看出,地埋管換熱器能效度的分布既不同于等熱流,也不同于等壁溫的工況,也沒(méi)有表現(xiàn)出統(tǒng)一的變化趨勢(shì),而是根據(jù)埋管深度的不同而有所不同。熱泵機(jī)組的水流進(jìn)入到地埋管的下降管中運(yùn)行一段時(shí)間后,土壤上端由于靠近土壤表面可以與空氣對(duì)流換熱,地埋管排出的熱量能夠得到及時(shí)補(bǔ)充,因而其能效度相對(duì)于其他區(qū)段要高些。底段部分由于鄰接的土壤很廣,因而能效度在此段加大。

地埋管換熱器中間段埋管周?chē)耐寥烙捎诔掷m(xù)排熱產(chǎn)生熱堆積,導(dǎo)致土壤的溫度不能夠及時(shí)恢復(fù),各段埋管內(nèi)流體溫度會(huì)有不同程度的變化,地埋管的換熱能力顯現(xiàn)出很強(qiáng)的區(qū)段特性。

當(dāng)?shù)芈窆軆?nèi)流體與周?chē)寥赖膿Q熱達(dá)到一定時(shí)間時(shí),地埋管換熱器的換熱達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)定期。在進(jìn)水溫度保持不變的情況下,下降支管在一定的深度范圍內(nèi)的能效度相對(duì)很小,接近于0,表明該段進(jìn)

出水溫度沒(méi)有發(fā)生很明顯的變化,可近似認(rèn)為此換熱段的換熱已接近飽和或準(zhǔn)飽和狀態(tài),對(duì)提高整個(gè)地埋管的換熱能力所起作用不大,但它是U形地埋管換熱過(guò)程必不可少的部分。這是由于該段處

于下降支管的頂端,換熱過(guò)程中排熱量較大,使得地埋管周?chē)耐寥罍囟葮O度上升,傳熱動(dòng)力———埋管內(nèi)流體與土壤間溫差相對(duì)較小,換熱效果相對(duì)于其他部位很差,如圖3所示的第5

000

h工況下鉆

井深度在2~6

m的范圍之內(nèi)。隨著地埋管埋設(shè)深度的增加,區(qū)段的能效度有明顯的變化。從這一

深度起,隨著深度的增加,埋管內(nèi)水溫開(kāi)始明顯下降。當(dāng)?shù)芈窆軗Q熱器內(nèi)的流體溫度下降到一定程度時(shí),與周?chē)寥赖臏夭钪饾u減小,能效度逐漸降低。當(dāng)接近底部后溫度又有所回升。根據(jù)模擬數(shù)據(jù)分析,在地埋管換熱過(guò)程中,U形地埋管換熱器上升管和下降管對(duì)應(yīng)深度的換熱特性變化類(lèi)似,因而可用下降管的換熱特性為代表來(lái)分析地埋管整體換熱過(guò)程,冬季工況同樣如此。

從地埋管換熱器區(qū)段能效度分布規(guī)律來(lái)看,地埋管內(nèi)流體的溫度分布有很強(qiáng)的分段特性。根據(jù)能效度是否大于給定值(由工程意義上的換熱能力確定),可以將地埋管埋設(shè)深度范圍,分為無(wú)效換熱

區(qū)和有效換熱區(qū)。無(wú)效換熱區(qū)在地埋管埋設(shè)深度起始段,當(dāng)?shù)芈窆軗Q熱器通過(guò)管壁與周?chē)寥赖膿Q熱量和換熱時(shí)間達(dá)到一定程度時(shí),周?chē)寥罒崃慨a(chǎn)生大量堆積,區(qū)段能效度數(shù)值很小;換熱器內(nèi)流體

與土壤之間的換熱處于準(zhǔn)飽和換熱狀態(tài),不再具有

工程意義上的價(jià)值。這個(gè)即為無(wú)效換熱區(qū),如圖3中的2~6

m的鉆井范圍。除準(zhǔn)飽和換熱區(qū)外的區(qū)段均為有效換熱區(qū),在此區(qū)域地埋管能效度沿埋設(shè)深度變化。

在圖3中,區(qū)段換熱能效度隨著時(shí)間的變化而變化,這種變化既表現(xiàn)在數(shù)值上的不同,也表現(xiàn)在數(shù)值發(fā)生變化的區(qū)段不同。隨著地埋管地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增加,地埋管承擔(dān)的換熱量是持續(xù)的,這就導(dǎo)致了換熱器周?chē)耐寥罍囟瘸掷m(xù)上升或持續(xù)下降,換熱器的換熱能力也逐步下降,地埋管無(wú)效換熱區(qū)逐漸增加,向深度方向推移,該區(qū)段的能效度均保持很低的狀態(tài),可將

地埋管換熱器的這種特性稱(chēng)為換熱區(qū)段能效度遷移特性。

4基于換熱能效度的地埋管換熱器長(zhǎng)度設(shè)計(jì)

4.1地埋管換熱負(fù)荷特性下的埋設(shè)深度確定

地埋管換熱器的換熱負(fù)荷是隨著室內(nèi)和機(jī)組工況動(dòng)態(tài)變化的。而對(duì)于地埋管換熱器埋設(shè)深度的設(shè)計(jì),普遍存在的問(wèn)題是沒(méi)有根據(jù)換熱器所承擔(dān)負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性作出相應(yīng)的改變。甚至在地埋管換熱負(fù)荷發(fā)生變化的條件下,依賴已有的試驗(yàn)測(cè)試或計(jì)算結(jié)果,盲目增大或主觀減小埋設(shè)深度,不符合地埋管換熱器實(shí)際的傳熱機(jī)理。從能效度量化評(píng)價(jià)角度來(lái)看,在保證了地埋管的動(dòng)態(tài)換熱負(fù)荷的前提下,過(guò)度增加埋設(shè)深度對(duì)加大地埋