梁华杰

【摘要】随着国内提倡绿色建筑，推进可持续发展的理念，从而为人们提供舒适的住宅环境，地源热泵技术作为一种利用土壤所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖制冷空调系统，较传统电、燃料的供暖及制冷方式有不可比拟的优点，实现了节能减排的功能。

【关键词】地源热泵;供暖制冷

1、工程概况

杭政储出【2015】27号地块商品住宅项目紧邻杭州市委、市政府保护利用老工业厂房着力打造的以博物馆集群为核心的国际旅游综合体，地处杭州市下城区胜景路西侧，7号路（在建）东侧，建总建筑面积约139151.63m?，其中地上建筑面积90321m?，地下建筑面积48830.63m?，包含住宅、商业及配套公建等多种功能，共4栋7层住宅，9栋18层高层住宅，1栋3层商业及配套公建，1座开闭所和垃圾站，地下二层，局部一层。

2、地源热泵系统概况

地源热泵是一种利用浅层和深层的大地能量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作为冬季热源和夏季冷源，然后再由热泵机组向建筑物供冷供热的系统，是一种利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空调系统。

2.1制冷原理

在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由水路循環将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过冷媒-空气热交换器，以13℃以下的冷风的形式为房供冷（附图1）。

2.2供暖原理

在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过四通阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量，通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的冷凝，由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以35℃以上热风的形式向室内供暖（附图2）。

3、施工难点

本系统关键在于地源钻井、埋设管路的施工，地源井、管路埋设的施工周期需与本项目基础工程施工同步进行，由于基础工程涉及桩基施工、土方开挖、井点降水、支护结构施工等，参建单位较多且工期较紧，施工完成的地源井及埋设管路的成品保护要求高，同时，本项目地质较差，地下环境复杂，机器设备位移困难，钻孔过程中不利用因素较多，同时地源埋管是一次性产品，没有返修的机会，必须保证其一次性合格率，故施工需合理统筹、优化安排，制定切实可行施工方案，才能满足此系统后期正常运行。

4、施工顺序

地埋管钻井及灌浆→水平管施工→管路水压实验、水冲洗→穿窗井连接集水器

5、施工工艺

5.1地埋管钻井及灌浆施工

（1）钻井任务：本工程钻井数量1400眼，根据地下室二层区域底板底标高计算，有效埋井深度不少于95m，钻井深度不得于96m，成井直径130mm。成井字型按4.2m间距布置，特殊部位布井可进行综合协调;

（2）钻井施工：井位布置后，钻井设备安装并进行水平校正，钻进过程中用垂直吊线法检验钻进设备主轴的垂直度，使其垂直度误差<0.5%L，过程中需对钻头直径进行检查，磨损超过5mm及时更换，确保钻井直径满足下管要求，成井达到设计有效深度后做好记录并进行验收程序（附图3）;

（3）U型管制作：每台钻井设备配置2名热熔焊接人员，热熔焊接时最大限度控制缩径，将U型管件与PE管热熔相接后进行压力实验，确保U型管完好无渗漏，并充水封帽，以免下管和存放过程中沙土等杂物堵塞管身;

（4）下管：为保证有效埋管深度，必须让钻井深度大于有效埋管深度1--2米以上，要做到提完钻杆后不停顿立即下管，此工艺通过测量体上来钻杆的总长度确定打井深度，在下管前通过PE管上的标尺核实整个管道的长度（注：刻度做好保护，防止磨损），下管后根据留出的管道长度计算下管深度，此两项工作现场质量检查人员必须严格纪录。

下管的方法：人工下管、机械下管和重物下管。因本工程地质主要为泥层，且孔内没有碎石等等杂物，所以本工程采用人工配合机械下管。Pe管应长出垂直孔1-2m以便于查找和水平管的连接;

（5）注浆：灌浆材料为细沙、膨润土、水泥、水混合搅拌的混合浆。根据本项目地质情况，本工程拟用钻井钻杆配合下埋井Pe管，下至井底开始注浆，并采取加压回灌措施，保证钻井灌浆密实，无空腔，否则会降低传热效果，影响工程质量。完成后实时观察沉降情况及时补浆或回填沙，严格检查密实度以保证回填完全密实。

5.2水平管施工

根据事先定位的进行沟槽开挖，开挖至设计深度后进行水平供回水管的分层敷设，管段做好编号后便于检查及供回水与窗井内分集水器连接，待水平敷设进行试压合格后进行回填处理，回填过程中控制分层回填厚度及压实程度（附图4）。

5.3管路水压实验、水冲洗（附图5）

（1）垂直埋地管插入钻孔前，应做第一次水压试验。在试验压力下（1.0Mpa，稳压至少30分钟，压力降不高于0.2MPa，降压至0.6Mpa，带压插入钻孔。完成灌浆之后观察压力稳定，则认为合格;

（2）水平管铺设完成后，回填前应进行第二次水压试验。在试验压力下（0.6Mpa，稳压至少2小时，压力降不高于0.2MPa，则认为合格;

（3）地源管与机房分集水器连接完成前，应进行第三次水压试验。在试验压力下（0.6Mpa，稳压至少2小时，压力降不高于0.2MPa，并对每个单井进行冲洗，无污水杂物流出则认为合格;

（4）埋地管换热系统全部安装完毕，排气及回填完成后，应进行第四次水压试验。在试验压力下（0.6Mpa，稳压至少12小时，压力稳定，则认为合格;