地埋管技术部分.doc

解决方案一、工程简介1、项目名称:； 2、建筑面积：约为7200平方米；3、使用性质：办公；4、项目地址：；5、基本情况：本办公楼共六层，一层到六层全为办公使用。二、解决方案（一）、机房系统解决方案1、中央空调行业在国内发展不断的进步，技术逐渐，的成熟起来，个别领域以达到国际先进水平。因此建议主机选用国内的一线品牌上海堃霖生产的地源热泵中央空调设备来提供室内的供热、供冷。2、本办公楼建筑面积约为7200平方米，根据办公楼的使用、结构特点和我们多年的中央空调施工经验，结合国家规范标准，主机选用上海堃霖生产的KLSH-180S螺杆式地源热泵机组一台来提供冷热源；3、循环水泵设计：因为水泵的故障率要远远高与空调主机的故障率，为了保证整个空调系统运行的稳定行，室外和室内的循环水泵都采用一台备用泵的。4、地源热泵机组具备多种控制功能，具有机组启停控制、远程、近程控制选择、机组程序管理、供回水温度设定、能量调节自动控制、高低水温报警设定、防冻保护设定、压缩机手动控制、机组定时控制、水泵控制、全功能运行参数显示、故障报警及诊断功能等多种控制功能。5、地源热泵机组具备多种安全保护功能，具有压缩机缺相、相序保护、压缩机过载、过热保护、系统高、低压力保护、系统超压保护、防短路保护、防冻保护、水流保护、喷液保护等安全保护功能。6、系统控制采用配电柜，配电柜用于对整个系统提供动力用电和运行控制。机房系统的主要设备，包括冷冻水泵、冷却水泵，为手动控制。系统运行有手动/自动两种状态。系统在自动状态下，开启总电源后，冷热源控制系统将根据负荷情况能够自动在多种工况之间调节控制，保证整个系统处于效率最佳的运行状态。（二）、末端系统解决方案1、冷热源末端形式根据建筑物使用功能及甲方明确要求，采用风机盘管系统，风机盘管要求采用三排管，符合国标要求，稳定可靠、经久耐用；2、风机盘管电机采用三速电机设计，风机三档调速，并具有发热断电保护装置，日本进口优质NSK滚动轴承，寿命更长；3、风机盘管热交换器采用优质高纯度无缝紫铜管和双翻边麻点铝质散热翅片经机械胀接使铜管与铝片紧密结合，翅片表面亲水处理，风阻低，传热效果更好；4、风机盘管箱体钣金使用无锌花、环保型镀锌板，具有超强的耐蚀性、抗高温、氧化热反射率高等优点；5、水盘为高级钢板经磨具加工成型，表面经热浸烤漆处理，外部采用有良好保温性能的高倍发泡聚乙烯粘贴，可消除用户对凝结水的担忧；6、风机盘管风机风轮为高效率低噪声多翼式离心风叶，采用铝锌材，重量轻，动平衡性好；7、末端循环系统使用高效电子水处理仪，处理钙镁离子，降低循环水的硬度，减少结垢，保护设备换热器和管道，提高换热器换热效率，降低运行费用；（三）、地埋系统解决方案一、根据本工程的建筑面积和我们以往的地埋管的工程经验系统配置预案如下：1、 根据本工程的建筑面积和主机设备的选型，暂定钻孔的孔数为140个单孔双U型，且每孔的深度为90米；2、 为了使每一个孔内流进的水量能和土壤充分的换热，孔与孔之间的间距为4.5米4.5米；3、 钻孔时孔的深度超过100米时成本就会增加，所以孔深定为90米，这样既降低了造价又节省了占地面积；4、 单孔单U换热量小，相同的冷量需要的孔数较多，所以造价会比较高，占地面积会比较大，因此本系统采用单孔双U型；5、 根据郑州地区的冻土层厚度约为0.6米左右，所以地埋管水平埋管的深度为1.5米左右。这样不影响地面上的绿化及其他用途而且满足了地埋管国标的要求。系统配置预案表序号项目配置备注1埋设形式单孔双U型2孔数（个）1403孔深（m）904换热管材质及规格 D322.95敷设形式Rectangle6填料类型原浆回填7孔间距4.5m4.5m二、换热井及垂直换热管施工2.1 施工工艺 钻孔放线定位挖泥浆池钻机就位成孔钻进孔深孔径核查管材、耗材准备一次打压试验下管二次打压试验回填。 2.2 换热孔及垂直埋管主要施工方法 2.2.1 定位放线 根据施工图纸，对换热孔位置进行放线定位，每个孔位采用木桩进行标识，且保证孔位距抗拔桩距离不小于 1.2m，避开后浇带、基础底板反梁下面。 2.2.2 挖泥浆池按照一个泥浆池就近满足周边钻机使用的原则组织泥浆坑。采用人工开挖，深度为15m，长度、宽度均为2m。挖好泥浆池后，现场调制泥浆。2.2.3钻机定位 根据就近施工钻机间不相互干扰，减少设备移位，就近利用泥浆池的原则分片布置钻机。2.2.4成孔 钻孔设备就位后，核查钻孔位置、钻机垂直度、钻头直径。钻进过程中，记录起、停钻的时间，钻进尺度，以及在钻进过程中有可能出现的其他问题。钻进到达要求深度后，查验钻孔深度和孔位，在下管程序没有准备好以前不能过早提起钻具，并且保证泥浆循环。2.2.5下管准备 双U型管的接头采用电熔连接方法，在工厂进行，每个U型管接头熔接成功后，进行清洗、打压试验，打压16MPa观测1小时以上，不泄漏为合格。 下管前先用自来水对管道进行冲洗，然后进行试压。试压12MPa，带压观测15min以上，不渗不漏无破裂，压力下降不超过003MPa为合格。试压完毕，每组双U型换热管头必须立即密封。安装管卡。为保证换热管能尽可能贴近孔壁，避免换热管之间的短路传热，3m间隔安装管卡，安装一定要牢固。2.2.6下管填料四根管应均匀平稳下入，入过程中确保与地面垂直的地上管段不得小于1m。 下入换热管后，为检验在下管过程中是否有管壁划伤破损，进行二次打压，试验压力08MPa，带压观测30min以上，压力下降不超过002MPa为合格。 打压合格后，把所有管头再次密封保压，进行回填级配砂石。换热管与钻孔之间回填级配砂石直至基底。填料时要求填料由四周缓慢填入，填级配砂石的同时间断地向孔内注水，确保成孔内级配砂石的尽可能密实。填料分次填入。一次填满后过两三天就会自然下沉约1m，发现下沉要及时再次填满，加适量的水浇灌以促进下沉，大约三次就不再下沉，填料密实。三、联络管施工3.1 工艺流程 管沟开挖敷设砂垫层主管道熔接支管与主管熔接打压试验管顶敷砂，如图2、3所示。3.2 主要施工方法 3.2.1 联络管管沟坑开挖 管沟坑按照实际施工进度，分区开挖，主管道管沟采用小型机械，配合人工清理，一次开挖到位，联络管支管管沟采用人工开挖。 3.2.2 PE管道安装 干管安装将预制好的管道运到管沟，按事先编码顺序摆放。然后进行连接，管道的连接方式按管径大小分为热熔连接和电熔连接。干管为D90全部热熔连接，三通甩口要求垂直于相应井位支管，偏差不得大于15。支管连接：每根干管连接好后，开始连接支管，支管为D32全部采用电熔连接，将换热孔分支管引到干管三通处，按顺序逐个连接。遇到塑料管和钢管连接时采用专用钢塑转换接头连接。3.2.3 压力试验 管道连接完毕后，进行08MPa的打压试验，水压保持2h以上，压降不超过0024MPa为合格。 管道打压合格后，对管沟进行回填，同时，从供水管接入干净自来水进行冲洗，由回水管排出，连续冲洗，直到出水口水色和进水口一致为合格。冲洗完毕后，对所有管口进行再次密封，防止杂物进入管内。 3.2.4 土方回填1） 回填地沟 如果管道是在多个不同深度被放进地沟，重要的是要认真用用砂子回填每一管道层上方15cm厚的第一层回填层，并仔细清除尖利的岩石块和其他碎石。这一管道层的其余部分，则可用机械回填泥土至下一高度层。应尽可能将土块打碎。加水人工夯实这一层后，再安装下一管道层。在地表面上应将地沟上方剩下的土堆起来压实。对曲线型或螺旋形的热交换器，则需采取不同的回填程序。在水平联络管管顶填300mm厚细砂，加200mm厚碎石。碎石以满足地基承载力的要求。在回填时要填实管底，管底采用150mm厚砂垫层，再同时回填管道两侧，依次回填至管顶500mm处，如图4所示。2)垂直竖井的灌浆 垂直热交换器系统中的竖井应使用导管灌浆。对灌浆的选择取决于地下条件，灌浆材料特性和土壤热交换器的预期运行温度。灌筑合适的灌浆可以加强土壤和热交换器之间的热接触，防止污染物从地面向下渗漏，和防止各含水层之间水的移动。垂直热交换器的灌浆在许多管辖区域是强制性的。含有95%水、泥和5%膨润土的灌浆应在钻井完成和安装了每一个热交换器之后立即进行。为尽可能减少每一批的灌浆配料之间的准备时间，应使用大容量的灌浆混合器/分离存储罐。应该用直径不小于1in的聚氯乙烯管（宁可将管径选大些，以减少磨擦阻力损失）做导管，并在将其往下放进竖井之前连接到U形管热交换器上。如果可以预期热交换是埋设在冻土层以上的地块运行，则可使用以膨润土为基料的灌浆，按单位灌浆产生的基本体积计价，要比水泥灌浆便宜。水泥基料的灌浆会以可渗透的粒状形式损耗掉，所以所用的灌浆体积需相应增加，而且它们还会收缩和龟裂，传热能力降低并增加了灌浆的渗透性。如果预期热交换器是在冻土层以下非常密实或坚硬的土壤或岩石内运行，与以膨润土为基料的灌浆相比，则水泥基料的灌浆更有优势，因为孔隙水会冻结并膨胀。这会损坏膨润土灌浆，而且产生的力会导致管道被挤压并产生节流。水泥基料灌浆可以抵抗这种膨胀力。其他灌浆原则或需考虑的事项如下：1. 监督检测灌浆的运行操作，以保证灌浆以正确的比例被充分混合，并有足够的粘性以便用泵将其充入竖井。2. 灌浆承包商应有备用灌浆管、软管和在工地上能容易使用的设备。3. 正位移泵（螺旋或活塞型）最适宜于将灌浆向下充入竖井。4. 内径34in的吸入管和内径12in的排放管即可满足要求。5. 水泥基料灌浆应由纯水泥和重量比为5%的膨润土粉组成。6. 水与水泥取0.55比0.6的重量比即可满足要求。3.2.5穿过建筑物围护结构通常发生穿过的位置是通过地基基础墙或向上通过机房地面。应将供回水管线支架组至少分开2ft。每一组中的各支架应至少相距0.5ft。通过地面的管线穿过可用灌入水泥来抑制。墙的穿过则可在墙内安装套管密封。应保护靠近墙的供回管线支架免受因空洞而造成的土壤沉降差的影响。墙的外表面应用适宜的材料填缝，并用冷作用沥青密封防水，应在回填之前处理。3.2.6与中央泵站的连接应在机房中设置供水集管以将热交换器的回水从内部水环路送到所有管线的供水支管中。应设置回水集管以收集从所有管线的回水支管流回的水流量并将其送至内部水循环管路系统。每一供回管线都应带有关闭阀。供回集管还应安装带有关闭阀的维修口和柔性连接软管。3.2.7试验和鉴定全部竖井的位置和深度以及热交换器的长度是否符合设计要求。对灌浆类型、混合过程和将灌浆充入竖井的检验与安装土壤热交换器同步进行。监督循环管路、循环集管和管线的试压是否按前面所述要求进行，以保证没有泄漏。如果有必要，需监督不同管线的的水力平衡情况。检验防冻液和化学防腐剂的特性及浓度是否符合设计要求。四、关键控制点埋地换热器系统是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能否安全可靠的运行，而且工程一旦完成，其将不可修复。因此，必须从以下几个方面进行严格控制。 4.1 高密度PE管的质量 （1）产品出厂时应有产品合格证。 （2）进货后，现场分批取样送检。 （3）下管前要进行打压，并保压1h以上，合格的PE管方可下入钻好的换热孔。 （4）PE管下到孔底后，在回填料之前再进行二次打压试验，合格后 方可进行回填料。 4.2 PE 管下入孔前的技术准备 在PE管间安装管卡，严格控制在3m左右间距，保证PE管之间具有一定的距离，减少PE管之间的换热干扰。同时选用加重管底接头，保持管柱下入时的垂度。同时在下管程序没在准备好以前不能过早提起钻具，并且保证泥浆循环。 4.3 下管后的填料 填料的密实与否直接关系到换热孔的换热效率，为了提高填料的密实程度，一方面要严格控制填料的速度，沿孔壁四周均匀慢速填料，减少因填料过快而造成填料在孔内搭桥的机会。 4.4 设计前的试验 地源热泵设计前必须对所在场地进行试验，获取土壤相关的热物性参数和确立最佳施工方法。按上面的试验和鉴定结果提交报告给业主，并保证将实际竣工情况记录在设计平面图上。（四）水井系统解决方案1、根据主机的所需井水量，水井暂定四口，两供两回，每口井深90米（要根据当地的地质情况再做具体的确定）。2、井壁采用桥式过滤管，能进一步降低井水含沙量，保护水源热泵井水系统降低摩擦，延长系统使用寿命；3、滤料必须达到暖通空调井设计要求，能进一步降低井水含沙量，保护水源热泵井水系统降低摩擦，延长系统使用寿命；4、井水系统水处理采用高效旋流除砂器及过滤器除沙，从长期保护换热器，延长水源热泵主机使用寿命。5、井水地温空调系统的能量来源，作为井水系统的动力源，潜水泵的作用不言而喻；选用专业生产潜水泵的河北虹银水泵作为本工程的潜水泵，进一步确保了地温空调系统的稳定性；四、负荷计算1、设计参数（1）室外气象参数：冬季大气压力：1015.5mbar 夏季大气压力：989.1mbar冬季空调室外相对湿度：56% 夏季空调室外计算湿球温度：27.5 冬季空调室外计算干球温度：-5.7 夏季空调室外计算干球温度：35 夏季空调室外计算日平均温度：30.1（2）室内设计参数：参数冬季夏季温度（）18242228风速（m/s）23相对湿度（%）306040652、设计依据： （1）建筑平面图（2）通风与空气调节设计规范（GB19-87）（3）采暖通风与空气调节设计规范（GBJ19-87）（4）室内空气质量标准（GB/T18883-2002）（5）实用供热空调设计手册 3、负荷计算：（1）空调冷负荷指标为85W/，冷负荷为612KW；（2）空调热负荷指标为80W/，热负荷为576KW； 4、设备选型：根据我公司长期的工程经验以及本工程使用性质的特点选用上海堃霖生产的螺杆式地源热泵机组KLSH-180S一台来提供室内能冷热源。堃霖螺杆式地源热KLSH-180S泵参数如下：1)、制冷时参数制冷量：655KW 输入功率：124KW ； 循环水流量：113 m3/h 循环水进出口温度：12/7 冷却水流量：61m3/h 进出口温度：18/292）、制热时参数制热量：721KW 输入功率：159KW； 循环水流量：113m3/h 循环水进出口温度：40/45冷却水流量：61m3/h 进出口温度：15/7五、工程造价1、土壤源热泵总投资概算及分项投资 单位：元人民币 编号分项名称投资（元）备注1机房2空调末端3地埋部分4税金工程造价总计（元）2、井水源热泵总投资概算及分项投资 单位：元人民币 编号分项名称投资（元）备注1机房2空调末端3打井部分4税金工程造价总计（元）3、水源热泵机房报价 单位：元人民币序号设备名称型号性能参数数量单位单价（元）合计（元）一主机房系统 1地源热泵机组台2空调循环水泵 台4电子水处理仪台5高位膨胀水箱 台6焊接钢管项7阀门项8电缆及电线及配电柜项9橡塑保温项10管件及其它辅材项12人工费项13合计 4、水源热泵末端系统报价 单位：元人民币序号设备名称型号数量单位单价（元）合计（元）二末端系统1风机盘管台2台3台4台5镀锌钢管项6PVC管项7风口套8阀门项9管件项10保温项11电线项12辅材及其他项13人工费项145、室外地埋管部分报价 单位：元人民币序号名称数量单位单价（元）合价（元）1垂直钻孔费用160米2土壤换热器UDe32米3水平埋管De40米4水平埋管De63米5水平埋管De75米6管道冲洗及试压米7土方开挖及回填立方8集分水器DN325个9地埋管循环泵台10合计6、空调用水井报价：（水井深度暂定）序号名称型号数量单位单价（元）合价（元）1水井*米/口口2室外井水管网项3潜水泵台六、几种中央空调形式比较（一）、土壤源热泵（地埋管形式）1、土壤源热泵系统简介土壤源热泵是一种以土壤作为低温热源的热泵，它利用水或一些特定的防冻液作为中间介质，通过地下密闭的热交换网与土壤进行热交换从土壤中获得热量。由于土壤是热泵的一种良好的低温热源，它温度变化小，并且有一定的蓄热作用，换热器不需要除霜。我们知道地温年变化相当于气温有一定的延迟与衰减，当室外温度较低是时，热源要供需给较多的热量，而土壤此时相对与气温尚有较高的温度，而当2-3月份时，虽然土壤温度降到了最低，但此时需要的供热量也比最冷月少，因而以土壤作为冷（热）源既有利于夏季空调运行时向地下放热，也有利于冬季供暖运行时从地下吸热。土壤源热泵以电力作为动力从大地中转移热量，能效比较高，热泵机组每消耗1KW的电就可以提供4KW的热量，其中3KW的热量直接来自于大地，节约了大量的运行费用。土壤源热泵通过利用大地这样稳定的热源，供热工况时供气温度要比传统的空气热泵高很多，与传统的空调设备相比，土壤源热泵能够创造更恒定的室内温度与更舒适的相对湿度，提高室内的舒适水平。2、方案描述土壤源热泵系统主要包括三部分：土壤埋管系统、主机、室内空气系统。土壤埋管系统包括一个地下密封的高密度塑料管热交换网，管网内充有特定的防冻液，当处于制冷工况时，室内液体温度上升，热量向大地散出，供热工况时，管内液体温度下降，热量从大地吸入，埋管形式由于可用的土壤面积较小，采用垂直埋管。水源热泵机组水平吊装于室内。室内为全空气系统，回风经机组处理后由送风管直接送到各房间，解决冬夏季的采暖空调问题。3、方案特点节能高效，运行费用低，充分利用地下能源，用一份电可制造4份以上的热量，其中三份的热量直接来源于大地，运行费用仅为普通采暖空调方式的1/2左右；环保概念：系统运行时不向周围环境排放COX、SOX、NOX等有害气体，属真正的环保意义的空调方式；应用灵活：系统简单，易于管理，故障点少，维修工作方便简单，费用低，控制简单，其运行可靠性好，寿命长，一般为30年左右；缺点：该方案室外埋管系统技术含量高，难度大，初投资大。（二）锅炉供暖+分体空调1、锅炉供暖采用锅炉供暖方式进行冬季供暖，结合管道设置、要求选一个集中供热锅炉房位置，末端可以采用以下几种方式：散热器+温控器的方式，双管供热。这种方式比较简单，易于控制，末端采用风机盘管+新风的方式，这种情况下供应的热水温度可以进一步降低，可以节约管道能量耗损；地板采暖方式。锅炉房的设备包括锅炉、水处理和除氧设备、锅炉鼓引风机、给水泵、补水泵、除尘、除渣设备和控制系统等，具体情况需结合实际情况进行设计。2、分体空调采用普通壁挂机；3、本方案特点是最常规的方案，投资少。但是使用锅炉供暖得需要一定的场地堆放煤炭，还得有专门的烧锅炉的工人2-3名，锅炉工作时灰尘及烟雾会造成环境污染，不适合需要干净整洁环境的医院使用，另外锅炉的故障率高，且没有备用，极易出现冬天供热不足的现象；壁挂机耗电量大，室外机安装在外墙影响建筑美观，并且存在一定的危险系数（如室外机坠落造成人员伤亡）。（三）水源热泵1、水源热泵的定义水源热泵系统由水源水系统、水源热泵和用户末端三部分组成，水源热泵是一种高效、节能、环保的冷热源设备，其工作原理是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效的带走热量，而冬季，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中，通常水源热泵消耗1KW的能量，用户可以得到4KW以上的热量或冷量。2、水源热泵的特点（1）属可再生能源利用技术水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和散发的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说，水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。（2）高效节能水源热泵机组可利用的水体温度冬季为1222，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体为1835，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。（3）运行稳定可靠水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性，不存在空气源热泵的冬季除霜能难题。（4）环境效益显著水源热泵使用电能，电能本身为一种清洁的能源，但在发电时，消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放，所以节能的设备本身的污染就小，设计良好的水源热泵的电力消耗，与空气源热泵相比，相当于减少30%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上。水源热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放废物的场地，且不用远距离输送热量（5）一机多用，应用范围广水源热泵系统可供暖、空调，还可供生活用水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉家空调的两套装置或系统，特别对于同时有供热和供冷要求的建筑物，水源热泵有着明显的优点，不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求，减少了设备的初投资。水源热泵可应用于宾馆、医院、商场、办公楼、学校等建筑，小型的水源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。（6）自动运行水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低，自动控制程度高，使用寿命长可达15年以上。（7）空调水井每年需要洗井，井水不容易回灌。（四）