监理对U型竖直埋管热泵系统的质量控制

摘要：通过工程实例详细阐述了监理对U型竖直埋管热泵系统室外工程的质量控制。

关键词：土壤源热泵 U型竖直埋管 监理 质量控制

Abstract: through engineering examples in detail the supervision of quality control of U type vertical buried pipe heat pump system of outdoor engineering.

Keywords: pipe supervision and quality control of U type vertical buried ground source heat pump

中图分类号：U415.1文献标识码：A

土壤源热泵因其运行的稳定、节能行及环保性日益得到了暖通行业的重视和应用。与一般热泵系统相比，其不同之处主要在于室外管路系统是由埋设于土壤中的盘管构成，该盘管作为换热器，在冬季从土壤中取热，相当于常规空调系统的锅炉；在夏季作为冷源向土壤中放热，相当于常规空调系统的冷却塔。其工作原理：夏季空调时，室内的余热经过热泵转移后通过埋地换热器释放于土壤中；冬季供暖时，通过埋地换热器从土壤中取热，经过热泵提升后，供给采暖用户，同时在土壤中蓄存冷量，以备夏季空调用。

图1 地源热泵原理图

埋管形式有水平埋管、U型竖直埋管和螺旋埋管三大类，由于U型竖直埋管具有占地面积小、深层土壤的全年温度比较稳定、热泵运行稳定等优点，得到了越来越多的应用。地埋管系统作为整个地源热泵系统的核心和关键，其质量的好坏直接关系到整个系统的安全；而且工程一旦完成，其将不可修复。因此，针对地源系统工程的为隐蔽性工程的特殊性，有必要形成了一整套完善的地埋管系统质量保证措施，保证室外换热管系统使用寿命在50年以上。

鉴于这种系统的应用越来越多，随之产生的施工管理问题有必要引起我们的重视。本文将就目前采用最多的室外U型竖直埋管系统的质量控制加以探讨。以某小学地源热泵工程为例。

一．土壤源热泵概况

某小学地源热泵换热系统采用垂直埋管换热，换热孔全部位于学校操场自然地坪-1.6米以下。换热孔间距5米x5米布置。换热孔孔径均为Ф150~160mm，孔深150米，换热管规格为外径DN32的双U型高密度PE聚乙烯管。换热管通过水平联络管汇集到检查井内的主干管，各个集水器通过管道汇集，最终进入到机房内与热泵机组相连。

二、监理事前控制要点

1、认真核查施工现场场地准备情况，钻机、管材等设备和物质的进场条件和堆放位置，要求施工单位对照施工图纸对钻孔场地的位置、大小、障碍物等进行核实，对可能产生的噪音、污水、废土制定相应的措施。

2、进入现场的地埋管及管件应严格控制，逐个进行外观检查，破损和不合格产品严禁使用。管材进行存放时，不得在阳光下暴晒；搬运和运输时，应小心轻放，不应抛摔和沿地拖拽。

3、审查施工单位的质量保证体系，严格遵循“三检”制度。认真审查施工机械

三、换热孔施工过程的监理控制要点

图2施工工艺流程图

（一） 钻孔放线定位

1、重点检查定位放线的基准点，每个井位点应该有明显标识。

2、检查施工单位的钻井施工顺序，避免穿孔现象。

3、钻机定位：保证钻机的垂直度，以免钻孔倾斜。

4、挖泥浆坑：按照一个泥浆坑就近满足周边钻机使用的原则组织泥浆坑，钻机就近利用泥浆坑。

（二） 钻孔施工

1、下管准备

双U型的接头采用电熔接方法。每个U型接头熔接成功后，进行清洗再进行打压试验不泄漏为合格。

图3 管子连接方式示意图

现场清洗试压：下管前先用干净的自来水冲洗，然后进行第一次试压。试压采用手动试压泵。试压完毕，每组双U型换热管管头必须立即密封。必须缓慢升压，保证试压效果。

安装管卡：管卡现场组装，安装一定要牢固，严控安装管卡的间距，在下管前认真检查是否有破裂的，及时监督进行更换，这样避免管子在换热井内的弯曲。

2、成孔施工

检查每个钻机的钻进记录表，钻进到达要求深度后，认真核查钻孔深度和孔径，在下管程序没有准备好以前不能过早提起钻具，并且必须保证泥浆循环。

换热井完成后，必须及时的进行下管，否则底部会发声部分坍塌，影响下管深度。

（三）下管回填

1、下管

管道下管时管口处于密封状态，在满水状态下插入钻孔，保证匀速下入。下管后为防止上浮，可先回填一部分回填料；

下入换热管后，为检验在下管过程中是否有管壁划伤破损，在下管过程中换热管应保持一定的压力，防止下管过程中换热管管壁损伤无法发现。

下管完成后，把所有管头再次密封保压，进行填砂。换热管与钻孔之间回填中砂直至地面，填料时要求填料由四周缓慢填入，填砂的同时间断性地向孔内注水，确保孔内砂料尽可能的密实。

2、回填

回填效果的好坏影响着热泵系统的效果，必须严格控制回填的密实度。在实际施工过程中一般采用原浆回填，在完成1个孔后，进行下一个孔钻孔时，让循环泥浆经过上一个以下管的成孔内，泥浆循环中的沉淀物会汇集在上一个孔内，表层不能填满部分采用细砂填密室。细砂回填时结合灌水作业，分多次回填密实。

回填料容易堆置在换热孔表层，监理人员应对表层部分进行认真核查。

3、二次打压试验

换热孔区域全部钻孔完成，连接联络管前，进行第二次水压试验，不渗不漏为合格，目的防止有孔打穿渗漏现象。全部合格后方可接络管系统。

四、水平联络管施工过程的监理控制要点

图4 水平联络管施工工艺

1、基底清理

应采用人工清理，保证底部平整并不得扰动天然地基。基底清理的土方随覆土一同清运走。基槽槽底必须保证原状土地基，保证一定的密实度。底部槽底的开挖严禁使用机械。

在管子连接前，监理人员应该对基底进行认真查验，保证槽底的平整度。

2、联络管安装

支管连接前，必须挨个进行查验，避免出现有折弯等施工硬伤，影响PE管使用寿命及换热效果。

施工过程中注意端口的保护，以免杂物进入管内，沉积在U型头中，影响水的循环使用。

3、阀部件安装

阀门和伸缩节到场后，必须经压力试验合格后方可进行安装，试验压力应为公称压力的1.5倍，阀体和填料处无渗漏为合格。

阀门安装时和管道保持平齐，注意朝向，防止装反。安装完毕，及时做好保护，防止损坏。

4、压力试验

在干管和水平联络管全部连接完毕后，做第四次打压准备。将直管段部分用回填土覆盖压住，接头处明露以便检查渗漏。系统管道无渗漏为合格。

压力试验合格后进行管道冲洗，从供水管接入干净自来水，回水管排出，连续冲洗，直到出水口水色和进水口一致为合格。

5、管沟回填

回填时管底15cm至管顶30cm用细砂人工回填，先回填管道底部和管道两侧，采用人工夯实的方法，逐层夯实密实。管道顶部30cm内不能直接打夯，回填第二步时采用平板振捣器夯实。

每步回填土不超过30cm厚，分层振捣密实后在回填下一层。

管道以上30cm范围内回填天然砂后，顶层回填原土至设计室外地坪。回填采用人工回填机械振捣，每层回填厚度不大于300mm，采用打夯机夯实，每层夯实遍数不小于3遍。

五、结束语

竖直埋管热泵系统充分利用地能资源，具有明显的优势，是我国推广的节能技术之一。现阶段此类工程越来越多，其中地埋管系统施工效果严重影响了系统的换热效果。本文就竖直埋管热泵系统的质量控制进行了初步探讨。

参考文献：

GB50366-2005，地源热泵系统技术规范，中国建筑工业出版社，2005

徐伟，地源热泵工程技术指南，中国建筑工业出版社，

【3】刘东升，孙友宏，竖直埋管地源热泵技术，世界地质，2002

【4】庄迎春，孙友宏，地源热泵地下直埋式换热器的施工，探矿工程，2002

【4】CJJ101-2004,埋地聚乙烯给水管道工程技术规范，中国建筑工业出版社，2004