PE管道在地源熱泵系統(tǒng)施工中的應(yīng)用情況|資料

地源熱泵是利用淺層地下土壤、巖石、地下水或其他介質(zhì)中儲(chǔ)存的大量低溫?zé)嵩礊榻ㄖ臻g提供暖氣、空調(diào)和熱水的一種能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。地源熱泵是迄今為止最舒適、高效和環(huán)保的技術(shù)之一。地源熱泵可應(yīng)用于包括辦公樓、別墅、學(xué)校、賓館、醫(yī)院等工程中的中央空調(diào)系統(tǒng)、地板采暖、熱水供應(yīng)等領(lǐng)域，其中尤其以應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)最為常見(jiàn)。

地源熱泵簡(jiǎn)介

地源熱泵的節(jié)能原理

普通中央空調(diào)夏季主要通過(guò)冷卻塔、冷卻水池實(shí)現(xiàn)制冷的效果，冬季主要通過(guò)鍋爐實(shí)現(xiàn)供暖的效果。其中，不管是夏季致冷和冬季供暖，能源消耗都非常大，效率也不高。地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)則利用地下數(shù)十米到一、二百米以內(nèi)土壤或巖石的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的致冷或供暖。該系統(tǒng)所利用的溫度全年中一般在15攝氏度到零下17攝氏度之間，冬季明顯高于地面氣溫，夏季顯著低于地面氣溫，且夏天收集的部分熱能可儲(chǔ)存在地下土壤中，用于冬季供暖。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)60%-70%的能量來(lái)自土壤，30%-40%來(lái)自電能，因此具有突出的節(jié)能性能。

地源熱泵的分類

地源熱泵按照熱源的來(lái)源可分為地下水地源熱泵、地表水地源熱泵及地埋管地源熱泵。其中地埋管地源熱泵的低位熱能主要來(lái)源自淺層地下土壤、巖石等介質(zhì)中，通過(guò)管道閉路系統(tǒng)循環(huán)水進(jìn)行熱交換，資源極其豐富，幾乎不受地理位置的限制，且高度環(huán)保、節(jié)能，因此該方式應(yīng)用前景最為廣闊。

地源熱泵系統(tǒng)用管道產(chǎn)品

地源熱泵系統(tǒng)的管道部分主要采用PE（PE100、PE80級(jí)）管道和PB管道兩種，其中PE管道由于其顯著的經(jīng)濟(jì)性，在很多工程中 采用。地源熱泵的管道部分主要包含連接熱泵機(jī)組的主管（集合管）、進(jìn)行熱交換的埋地管和連接整個(gè)管路系統(tǒng)的各種配件。

主管

主管一般采用D40-63規(guī)格，部分大型項(xiàng)目采用D110左右的主管。主管的壓力等級(jí)一般采用1.0MPa以上，管材的相關(guān)尺寸參照PE給水管材國(guó)標(biāo)GB13663。主管的長(zhǎng)度一般根據(jù)工程的設(shè)計(jì)確定，有時(shí)由于地理位置或地質(zhì)條件的限制，地埋管的鋪設(shè)可能需要遠(yuǎn)離建筑物1到2公里，這時(shí)需配備較長(zhǎng)的主管。

主管一般供應(yīng)直管，特殊情況由設(shè)計(jì)單位與生產(chǎn)廠家協(xié)商確定。

為避免管道在冬季結(jié)冰，主管需埋設(shè)于凍土層以下，連接室內(nèi)機(jī)組時(shí)才出地面，主管在凍土層以上的部分一般需聚苯或橡塑材料做保溫處理。

地埋管

地埋管有D16、D20、D25、D32、D40等規(guī)格，但大多數(shù)為D25和D32規(guī)格，其中尤以D32規(guī)格居多，由于埋地深度一般達(dá)100m左右，其壓力等級(jí)多為1.0MPa以上，以1.6MPa最為多見(jiàn)。地埋管材的相關(guān)尺寸要求也參照PE給水管材國(guó)標(biāo)GB13663。地埋管材一般為盤(pán)卷形式，長(zhǎng)度由工程設(shè)計(jì)要求決定，每根在80米到100米之間。
若采用雙U管形式埋設(shè)，則每個(gè)單元的管材長(zhǎng)度還需增加3倍，一般由4根100米左右的管材通過(guò)特制的雙U彎管件連接后，統(tǒng)一盤(pán)卷，盤(pán)卷的內(nèi)徑約為1米。若采用垂直螺旋埋設(shè)，盤(pán)卷的直徑需根據(jù)設(shè)計(jì)單位的要求定做。
管件

地源熱泵管道系統(tǒng)中埋地管采用垂直鋪設(shè)時(shí)，需采用U型彎和固定支架等管件。其中U型彎的作用是保持兩根管材間的連通，形成水路循環(huán)系統(tǒng)，目前管材與U型彎的連接一般采用電熔套筒連接。由于下井較深，井中的水對(duì)管材的浮力較大，需在U型彎頭的中間部位設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)螺栓，施工人員利用金屬桿，通過(guò)長(zhǎng)螺栓將管材壓到預(yù)定深度的水中。固定支架的作用是使埋地管材之間保持固定的距離，以免管材之間由于距離過(guò)近而影響導(dǎo)熱效果。在井下一般每隔1米或2米需要配備1只固定支架，因此用量較大。

一口井中如果只鋪設(shè)2根管材，采用單U彎和雙孔支架。如果一口井中鋪設(shè)4根管材，則需采用雙U彎和四孔支架。

埋地管材與主管間一般采用熱熔承插變徑管件，如異徑直通和異徑三通，規(guī)格多為D40~D63。一個(gè)工程設(shè)計(jì)的埋地井?dāng)?shù)量越多，采用的連接管件就越多。

主管與熱泵機(jī)組或其他材料的管道的連接一般采用活接或法蘭，規(guī)格多為D40~D63。

技術(shù)要求

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)于2006年初出臺(tái)了一份地源熱泵系統(tǒng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB5036-2005，詳細(xì)規(guī)定了地源熱泵系統(tǒng)的施工和設(shè)計(jì)要求，并在附錄中規(guī)定了地源熱泵用PE管道的尺寸要求，其尺寸要求實(shí)際上與PE給水管材一致，因此可以采用PE給水管道國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13663組織生產(chǎn)地源熱泵系統(tǒng)用PE管道產(chǎn)品。

平鋪設(shè)

地源熱泵埋地管材水平鋪設(shè)一般可細(xì)分為水平直管鋪設(shè)和水平螺旋鋪設(shè)兩種。

地源熱泵埋地管材采用水平埋設(shè)方式時(shí)，要求最上層埋管頂部應(yīng)在凍土層以下0.4米，且距地面不宜小于0.8米。

采用水平鋪設(shè)的方式，工程施工相對(duì)簡(jiǎn)單，難度較小，工程投資相對(duì)較小，但占地面積較大。

國(guó)內(nèi)目前水平鋪設(shè)的方式采用較少。

垂直鋪設(shè)

地源熱泵埋地管材垂直鋪設(shè)一般也可細(xì)分為垂直直管鋪設(shè)和垂直螺旋鋪設(shè)兩種，其中直管鋪設(shè)又分單U管、雙U管及多U管（目前國(guó)內(nèi)曾采用過(guò)的最多為由16根管材組成的8U管）鋪設(shè)，目前國(guó)內(nèi)采用較多的鋪設(shè)方式為雙U管鋪設(shè)。采用單U管時(shí)，需采用單U彎管件和兩孔固定支架。采用雙U管時(shí)，需采用雙U彎管件和四孔固定支架。相應(yīng)的固定支架應(yīng)根據(jù)規(guī)格的大小和期望達(dá)到的效果來(lái)決定其支架間距，一般在1米到2米之間為宜。

采用垂直鋪設(shè)時(shí)，埋管深度宜大于20米，鉆孔孔徑不宜小于0.11米，鉆孔間距以3米到6米為宜，水平主管的深度應(yīng)在凍土層以下0.6米，且距離地面不宜小于1.5米。

采用垂直鋪設(shè)的方式，占地空間相對(duì)較小，熱交換充分，但鉆孔的工程造價(jià)較高，且需配套相應(yīng)的U型彎和固定支架等管件。

目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)地源熱泵工程采用的是雙U管垂直鋪設(shè)的方式。