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摘要：随着我国经济的快速发展，能源和环境问题却越来越严重，人们对能源和环境问题十分关注，人们更加重视利用可再生能源的地源热泵，这种技术得到快速的发展，但是在发展的同时遇到很多问题。本文对竖直地埋管地源热泵实施中存在的问题进行研究与分析，使此种技术可以得到更好的发展。
关键词：竖直埋管；地源热泵；施工；问题；探讨
一、施工准备阶段存在的问题
1.竖直U形地埋管成品弯头的选用
对于竖直U形地埋管，埋管前应进行组装，组装U形管的时候选择定形的U形弯头成品件，如果使用两个弯管对接的话，连接处内部就会凹凸不平，使得管路系统不通畅导致水流经过U形管时产生很大的阻力，影响换热效果。
2.竖直U形管管卡问题
在竖直地埋管地源热泵施工时，怎样防止供、回水管热量回流是人们一致研究的问题，竖直地埋管产生热量回流的原因是供水管和回水管并排布置，贴靠在一起，但是管内的温度不同，随着深度的增加，热量回流造成很大的影响。
应该利用专用的地热弹簧将两个支管分开，并且使其与灌浆管连接，还可以用塑料管卡或者是塑料短管等支撑物将两个支管撑开，并将支撑物绑在支管上。
3.排水沟和泥浆池对管井的影响
从施工程序来看，在钻孔施工之前应当对排水沟和泥浆池进行清理，以适应施工的实际需要进行泥浆的排放。由于钻孔产生的你讲谁会喷出地面，可就此机会挖出排水沟，排水沟末端与泥浆池相连接，从而促进一个连续的运行过程，有助于喷出地面的泥浆直接流入泥浆池进行沉淀，促进回填。
但是在实际施工过程中，泥浆池的建设往往不尽人意，位置选择和宽度设计存在一定问题，从而不利于后期的相关工序的实施。这就要求相关施工人员应当在施工过程中，全面布局规划，综合考量可能会产生影响的多种因素，进而选取最优化的方案进行施工。
二、竖直地埋管及水平管连接施工中存在的问题
1.竖直地埋管井间距问题
在实际的施工过程中，地埋管井的位置选取以及确定都需要严格遵照设计方案和图纸进行定位，以便竖直地埋管的施工符合国家标准和施工要求，从而保证施工的稳定运行。若存在特殊情况可适当进行调整，但不能改变基本情况，应当最大程度的缩减偏差范围。若综合考量实际情况后，发现偏差较大且不得不进行特殊处理时，应当进行补井。在补井的过程中应当依据工程技术的操作标准和规范，满足工程施工的实际要求，尽可能保证良好的换热效果，更好的为社会群体服务。
2.竖井埋管时的回填问题
换热管下管并试压完毕后，应立即用灌浆材料回填封口，隔离含水层。灌浆的目的主要有两个：一是强化换热管与孔壁之间的换热，满足换热要求；二是满足环保要求，避免地表污染物渗漏到钻孔中，防止不同含水层水质的混合串通，防止自流井水由钻孔向上喷出。填充材料的选择决定了传热率的大小，选择一种热阻抗比较小的材料是提高整个系统效率的有效途径。目前灌浆回填料一般为5%的膨胀土、95%的水泥砂浆；如果钻孔时取出的泥砂浆凝固后收缩率很小时，也可用作灌浆材料，即原浆回填。
回填灌浆必须采用泥浆泵机械填灌，这在我国很多地方标准中已经作为硬性规定。但是在目前阶段，有些施工单位在实际施工中并没有采取规定的灌浆材料和灌浆方式，而是采用另外一种不完全可行的回填方法，即原浆沉淀+人工填砂。该回填方式的回填料主要是钻孔时取出的泥砂浆，虽然在一些地源热泵技术书籍上有过这样的规定，但是并非所有的施工现场都可以用原浆作为回填料。根据对多个施工现场泥浆的抽样研究，得知一般泥浆的收缩率为65%～75%，在一些地质疏松、含水率高的地方，例如江苏、上海、浙江等地，泥浆收缩率可达到50%，这些泥浆基本上都达不到回填料的要求。
三、地源热泵系统垂直埋管的施工特点
地源热泵空调采用垂直埋管形式地下换热系统，其垂直埋管间距必须满足地源热泵系统的最大吸热量或释热量的要求，且埋管换热器的深度宜小于20米，钻孔孔径不小于0.11米，钻孔间距应满足换热需求，间距不小于3米，且成排、成列的钻井水平、垂直偏差不大于30cm。另垂直埋管安装完毕后，应立即灌浆封孔，且灌浆宜从孔井的底部至顶部缓慢进行以保证其孔井的密实度，防止垂直埋管受到外力的作用出现上浮从而使管顶的标高超限缩短钻孔内垂直埋管的长度，从而减少了换热量。因此在地源热泵系统垂直埋管施工过程中必须严格控制其埋管的定位位置和管顶标高以保证埋管的间距和钻井内埋管的长度符合设计要求，进而有效的保证地源热泵空调系统的运行工况。
四、工程应用案例
1.工程概况
本工程地下3层、地上23层。地上1-5层采用地源热泵机组和制冷、蓄冰双工况机组结合的中央空调系统，其中地源热泵垂直埋管共252条，采用管径为Φ32的PE100双U管，埋管间距布置为5*5米，在夏季制冷时，垂直埋管为地源热泵机组提供765KW的冷量，冬季制热时需提供680KW的热量。
2.垂直埋管系统设计方案
（1）垂直埋管定位布置方案
由于本工程的工程桩横向间距分别为7.5米和6.6米，而垂直埋管的布置间距要满足5*5米的要求，因此需要先在7.5米工程桩之间布置2排垂直埋管，埋管距离工程桩的距离不小于1.1米，这样依次按5*5米埋管间距将垂直埋管定位布置在6.6米间距的工程桩之间。
（2）埋管深度及管顶标高的控制方案
为了满足地源热泵机组换热要求，需要垂直埋管换热器的深度为70米，而地下室负三层底板标高为-13.2米、因此垂直埋管“逆做法”钻井的深度应为83.2米，为了有效的控制钻井深度，则必须对现场钻井的的钻头长度、钻杆长度进行了解和掌握。通过对钻头和钻杆的把控来控制其钻井深度。由于钻孔内的条件比较复杂，即使钻井深度能达到设计规定的深度，但也无法确保垂直埋管能安装在地下室底板下70米，因此为了保证垂直埋管的深度在埋管端部增加配重，然后用专用工具下放埋管，并在埋管管顶栓一条细绳，通过测量此绳留在孔外的长度来判断垂直埋管是否沉入孔底，管顶的标高是否满足地下室结构逆做法挖土标高的控制要求。
五、初步结论与展望
1.初步结论
通过对地源热泵系统垂直埋管“逆做法”施工应用的研究，相关要点小结如下：
1）地下室结构采用逆做法施工，只要对工程桩的定位准确、挖机挖土的标高进行严格控制和垂直埋管施工中钻井深度及埋管深度的重点监控，垂直埋管采用“逆做法”施工是完全可行的。
2）布置在地下室工程桩之间的垂直埋管，对于地下室结构采用逆做法施工，其垂直埋管也可采用“逆做法”施工可以避免在后期施工中出现的一些不利因素，有效的缩短施工工期，降低施工成本。
2.展望
目前，在土地资源日趋紧张的情况下，施工用地也变的十分有限，而很多工程由于收到周围环境的影响，为了能有效的利用有限的施工场地，合理的布置各种临时设施，地下室结构采用逆做施工也渐渐受到建筑者的青睐，因此对于布置在地下室工程桩之间地源热泵系统的垂直埋管换热系统采用“逆做法”施工也具有广阔应用和推广的前景。
结语
影响地源热泵系统的关键就是地埋管系统的质量，所以应做好项目策划、设计、施工及运行维护的关键环节，推动热泵产业不断的完善，还应尽量的完善各种法律法规与施工规定等规范，只有统一的地源热泵标准体系、各种相应的验收标准和质量评定规则，以保证施工的质量，从源头来提高地源热泵系统的可靠性和节能性。
参考文献
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