桩埋管热泵地下换热器工艺研究-北京工业大学环能学院.PDF

可再生能源 Renewable Energy Resources 桩埋管热泵地下换热器工艺研究 □ 北京工业大学环境与能源工程学院 唐志伟 郑鹏 张宏宇 □ 宁波海申环保能源技术开发有限公司 李若中 某市一小区会所工程建筑面积2000平方米，采用 进行套管保护。套管的材质应选承压能力较强的聚乙 桩埋管式地源热泵空调系统，室内末端为风机盘管系 烯管或聚丁烯管，这是为了保护在破桩的过程中不会 统，单个桩埋管施工深度为60m（同桩基深度），换热器 损坏PE管。破桩表皮厚度为300-500mm,待水平与 与桩基的空隙间填充水泥砂浆。结合该工程，我们对桩 垂直管连接后再进行修复。 埋管工艺进行了研究与探讨。 对热泵地下换热器而言，可分为水平埋管式、垂直 水平管的敷设与安装 埋管式和桩埋管三种主要类型。水平埋管式的优点是便 水平管的敷设方式有两种模式，第一种方式是将 宜而且简单可行，缺点是换热效率不高，易受室外温度 供、回水管与水平干管相连，水平管分别在各自的沟 的影响，并且这种方式需要较大的埋管面积。垂直埋管 槽中。其优点是水平供、回水管距离相对较远，没有 式相比水平式换热效率好，运行稳，但钻孔费用高。桩 热短路的影响，但其占用地基面积较大，由于地梁的 埋管作为最近几年新出现的一种埋管方式，即把地下U 影响往往会加大施工的难度。第二种模式是将供、回 型管换热器埋于建筑物混凝土桩基中，使其与建筑结构 水平干管在同一沟槽内，其占用地基面积较少，但容 相结合，充分利用建筑物的面积，通过桩基与周围大地 易产生热短路。在实际工程中，建议采用后一种模式， 形成换热，从而减少了钻孔和埋管的费用。由于建筑物 尽量将供、回管分开在沟槽两边，并分别用保温材料 桩基的自有特点，使U型管与桩、桩与大地接触紧密，减 进行保温，将其热干扰降到最低。管沟宽度参照 《给 少接触热阻，强化了循环工质与大地土壤的传热。 水排水管道工程施工及验收规范》规定。 稳固土壤中管沟的最小宽度值如表所示： 桩埋管换热器制作与前期工作 钢筋笼制作过程中，最关键的是保证PE管在笼中的 管道公称外径 （mm） 管沟最小宽度 （mm） 牢固固定，管距底部应留有1-2米的距离。加固管的钢 75＜D≤400 外+300D 筋笼结构要足够坚固，保护换热单元不受损坏。在浇注 400＜D≤630 外+450D 混凝土的过程中，很有可能是PE管在垂直方向上发生移 动，所以在钢筋笼的底部，焊接横向支撑。最好采用整 管道一侧的工作宽度： 个钢筋笼整体制作，PE管整体固定。当桩深过大、施 工难度加大时，可分段下笼，分步进行钢筋笼固定。 外径管道D外 管道一侧的工作宽度 （mm） 混凝土浇注要格外谨慎，应使用导管将混凝土引至 ≤D500 250 孔底。在导管的安置与提升过程中，要始终保持轴线顺 500＜D≤630 350 直和居中，这样有利于灌注过程中导管周边阻力以及混 凝土充实桩体时的流动压力相对均匀，不致挂笼或其它 管道在地下连接时，可适当增加接口处槽底宽 异常故障发生。同时要防止露筋，露筋不但会使钢筋笼 度，管道槽底宽度不宜小于管外径D+500，且总宽度 生锈，也将会给整个建筑基础造成很大隐患，混凝土柱 不得小于700mm。按照标高开挖，最后形成的沟槽底 与孔壁接触不充分，将直接影响换热器的换热效果。出 部要求平整、密实、无尖锐硬物。当槽底为监坚硬石 于这种情况，灌注前一定要用清水稀释泥浆,并掏出部 时，应将坚硬土石挖深不小于150mm,挖深部分用细 分沉淀的泥石渣,使钢筋笼外侧的混凝土能正常顶升， 砂或细土回填密实。当槽底土质极差时，可将管沟挖 有可能的话，应当采用受力面较大的混凝土弧形垫块装 深一些，在挖深的管沟底用碎石填平，然后用水泥砂 置，这样可以有效的防止露筋现象的出现。 浆灌填均匀，再铺上一层细砂进行回填，密实厚度不 在PE管固定在钢筋笼的同时，应该对 PE管的上部 小于150mm,使管底具有足够的支撑力