關鍵詞：地源熱泵； 換熱器； 施工
　　中圖分類號： ＴＵ７３１．３        文獻標識碼： Ｂ     文章編號： １０００－ ４７２６－ （２００７）０４－ ０３０７－ ０２
　　當代 ＭＯＭＡ 工程位于北京市東直門東北角， 總建筑面積 ２２ 萬!， 東西長 ２５６ｍ， 南北寬 ５２ｍ。地上由九棟塔樓和四棟裙樓成Ｕ字形分布組成，高位空中大型鋼結構連廊將塔樓連為一體。中間的地下車庫將各塔樓、裙樓連為一體。
　　本工程地源熱泵空調系統為恒溫恒濕，空調覆蓋面積為１５萬ｍ２，溫度為夏季 ２６℃、冬季供暖溫度為 ２０℃，全年提供生活熱水。空調制冷、熱水由２ 臺燃氣鍋爐和８臺地源熱泵機組提供，其中４臺熱泵機組供應天棚輻射系統，另４臺供應空調新風系統，生活熱水夏季采用部分熱回收、不足部分由鍋爐補充。冬季和過渡季節由燃氣鍋爐加熱生活熱水。
　　地源熱泵系統采用垂直埋管換熱，共計鉆換熱孔６３５ 個，換熱孔間距
５ｍ，全部布置在中央地下車庫基礎底板之下。孔徑為 /１５０ｍｍ，孔深 １００ｍ，換熱管規格為外徑 ＤＮ３２ 的雙Ｕ型ＰＥ 高密度聚乙烯埋管，周圍的空隙采用導熱系數較高的填料回填。換熱器水平聯絡管位于車庫基礎底板以下５００ｍｍ 水平敷設。垂直換熱管通過水平聯絡管匯集到檢查井（共設置 ４５ 個檢查井）內的集水器，各個集水器通過管道匯集，最終進入機房內與熱泵機組相連，如圖 １ 所示。
                    
    １ 換熱井及垂直換熱管施工
    １．１ 施工工藝
    鉆孔放線定位→挖泥漿池→鉆機就位→成孔鉆進→孔深孔徑核查→管材、耗材準備→一次打壓試驗→下管→二次打壓試驗→回填。
    １．２ 換熱孔及垂直埋管主要施工方法
    １．２．１ 定位放線
    根據施工圖紙， 對換熱孔位置進行放線定位，每個孔位采用木樁進行標識， 且保證孔位距抗拔樁距離不小于
    １．２ｍ， 避開后澆帶、基礎底板反梁下面。
    １．２．２ 挖泥漿池
     按照一個泥漿池就近滿足周邊鉆機使用的原則組織泥漿坑。采用人工開挖， 深度為 １．５ｍ，長度、寬度均為２ｍ。挖好泥漿池后，現場調制泥漿。由于本工程泥漿池底位于車庫基礎墊層之下，為防止泥漿池滲水，破壞天然地基，影響天然地基的承載力，故在泥漿池內設兩層塑料薄膜和一層彩條布，防止泥漿滲漏。施工完成后， 泥漿池深度超出槽底部分的采用級配砂石處理，以滿足地基承載力要求。設計天然地基的承載力為 １８０ｋＰａ。
    １．２．３ 鉆機定位
     根據就近施工鉆機間不相互干擾，減少設備移位，就近利用泥漿池的原則分片布置鉆機。
    １．２．４ 成孔
    鉆孔設備就位后，核查鉆孔位置、鉆機垂直度、鉆頭直徑。鉆進過程中，記錄起、停鉆的時間，鉆進尺度，以及在鉆進過程中有可能出現的其他問題。鉆進到達要求深度后，查驗鉆孔深度和孔位，在下管程序沒有準備好以前不能過早提起鉆具，并且保證泥漿循環。
    １．２．５ 下管準備
    雙Ｕ型管的接頭采用電熔連接方法，在工廠進行，每個Ｕ型管接頭熔接成功后，進行清洗、打壓試驗， 打壓 １．６ＭＰａ 觀測 １ 小時以上， 不泄漏為合格。
    下管前先用自來水對管道進行沖洗，然后進行試壓。試壓１．２ＭＰａ， 帶壓觀測 １５ｍｉｎ 以上，不滲不漏無破裂，壓力下降不超過 ０．０３ＭＰａ 為合格。試壓完畢，每組雙 Ｕ型換熱管頭必須立即密封。安裝管卡。為保證換熱管能盡可能貼近孔壁， 避免換熱管之間的短路傳熱， ３ｍ 間隔安裝管卡， 安裝一定要牢固。
    １．２．６ 下管填料
    四根管應均勻平穩下入，入過程中確保與地面垂直的地上管段不得小于 １ｍ。
    下入換熱管后， 為檢驗在下管過程中是否有管壁劃傷破損， 進行二次打壓， 試驗壓力 ０．８ ＭＰａ， 帶壓觀測 ３０ｍｉｎ 以上， 壓力下降不超過 ０．０２ ＭＰａ為合格。
    打壓合格后， 把所有管頭再次密封保壓， 進行回填級配砂石。換熱管與
鉆孔之間回填級配砂石直至基底。填料時要求填料由四周緩慢填入，填級配砂石的同時間斷地向孔內注水，確保成孔內級配砂石的盡可能密實。填料分次填入。一次填滿后過兩三天就會自然下沉約１ｍ，發現下沉要及時再次填滿，加適量的水澆灌以促進下沉，大約三次就不再下沉，填料密實。
    ２ 聯絡管施工
    ２．１ 工藝流程
   管溝開挖→敷設砂墊層→主管道熔接→支管與主管熔接→打壓試驗→管頂敷砂， 如圖 ２、３ 所示。
                     
    ２．２ 主要施工方法
    ２．２．１ 聯絡管管溝坑開挖
   管溝坑按照實際施工進度，分區開挖，主管道管溝采用小型機械，配合人工清理，一次開挖到位，聯絡管支管管溝采用人工開挖。
    ２．２．２ ＰＥ 管道安裝
    干管安裝將預制好的管道運到管溝，按事先編碼順序擺放。然后進行連接，管道的連接方式按管徑大小分為熱熔連接和電熔連接。干管為 Ｄ９０ 全部熱熔連接，三通甩口要求垂直于相應井位支管，偏差不得大于 １５°。支管連接： 每根干管連接好后，開始連接支管，支管為Ｄ３２全部采用電熔連接，將換熱孔分支管引到干管三通處，按順序逐個連接。遇到塑料管和鋼管連接時采用專用鋼塑轉換接頭連接。
     ２．２．３ 壓力試驗
     管道連接完畢后， 進行 ０．８ＭＰａ 的打壓試驗， 水壓保持 ２ ｈ 以上， 壓降不超過 ０．０２４ＭＰａ 為合格。
     管道打壓合格后，對管溝進行回填，同時，從供水管接入干凈自來水進行沖洗，由回水管排出，連續沖洗，直到出水口水色和進水口一致為合格。沖洗完畢后，對所有管口進行再次密封，防止雜物進入管內。
    ２．２．４ 土方回填
    在水平聯絡管管頂填３００ｍｍ厚細砂，加２００ｍｍ厚碎石。碎石以滿足地基承載力的要求。在回填時要填實管底，管底采用１５０ｍｍ厚砂墊層，再同時回填管道兩側，依次回填至管頂５００ｍｍ處，如圖４所示。
                
    ３ 換熱干管穿基處底板處的施工
     本工程換熱干管位置相當特殊，垂直埋管位于地下車庫基礎底板以下，水平換熱管干管必須穿過基礎底板柔性防水層和鋼性基礎底板后進入檢查井，此作法尚無先例，也無成功經驗。經過多次專家論證，最后確定其下法，如圖５所示。
    ４ 關鍵控制點
    埋地換熱器系統是整個地源熱泵系統的核心和關鍵，其質量的好壞直接關系到整個系統能否安全可靠的運行，而且工程一旦完成，其將不可修復。因此，必須從以下幾個方面進行嚴格控制。
               
    ４．１ 高密度 ＰＥ 管的質量
   （１） 產品出廠時應有產品合格證。
   （２） 進貨后，現場分批取樣送檢。
   （３） 下管前要進行打壓， 并保壓１ｈ 以上， 合格的 ＰＥ 管方可下入鉆好的換熱孔。
   （４） ＰＥ 管下到孔底后，在回填料之前再進行二次打壓試驗，合格后
方可進行回填料。
    ４．２ ＰＥ 管下入孔前的技術準備
    在 ＰＥ 管間安裝管卡，嚴格控制在３ｍ左右間距，保證ＰＥ管之間具有一定的距離，減少ＰＥ管之間的換熱干擾。同時選用加重管底接頭，保持管柱下入時的垂度。同時在下管程序沒在準備好以前不能過早提起鉆具，并且保證泥漿循環。
    ４．３ 下管后的填料
      填料的密實與否直接關系到換熱孔的換熱效率，為了提高填料的密實程
度，一方面要嚴格控制填料的速度，沿孔壁四周均勻慢速填料，減少因填料過快而造成填料在孔內搭橋的機會。
    ４．４ 設計前的試驗
    地源熱泵設計前必須對所在場地進行試驗， 獲取土壤相關的熱物性參數和確立最佳施工方法。