當代MoMA:熱泵系統埋地換熱器施工工藝

tags:    時間:2014-03-12 02:08:42
當代MoMA:熱泵系統埋地換熱器施工工藝簡介
     關鍵詞:;;施工 中圖分類號:TU731.3文獻標識碼:B文章編號:1000-4726-(2007)04-0307-02 ……
當代MoMA:熱泵系統埋地換熱器施工工藝正文
    

關鍵詞:;;施工

中圖分類號:TU731.3文獻標識碼:B文章編號:1000-4726-(2007)04-0307-02

當代MOMA工程位於北京市東直門東北角,總建築面積22萬!,東西長256m,南北寬52m。地上由九棟塔樓和四棟裙樓成U字形分佈組成,高位空中大型鋼結構連廊將塔樓連為一體。中間的地下車庫將各塔樓、裙樓連為一體。

本工程地源空調系統為恆溫恆濕,空調覆蓋面積為15萬m2,溫度為夏季26℃、冬季供暖溫度為20℃,全年提供生活熱水。空調、熱水由2台和8台地源熱機組提供,其中4台熱泵機組供應天棚輻射系統,另4台供應空調新風系統,生活熱水夏季採用部分熱回收、不足部分由補充。冬季和過渡季節由燃氣鍋爐加熱生活熱水。

地源熱泵系統採用垂直埋管換熱,共計鑽換熱孔635個,換熱孔間距

5m,全部布置在中央地下車庫基礎底板之下。孔徑為/150mm,孔深100m,換熱管規格為外徑DN32的雙U型PE高密度聚乙烯埋管,周圍的空隙採用導熱係數較高的填料回填。換熱器水平聯絡管位於車庫基礎底板以下500mm水平敷設。垂直換熱管通過水平聯絡管彙集到檢查井(共設置45個檢查井)內的集水器,各個集水器通過管道彙集,最終進入機房內與熱泵機組相連,如圖1所示。

1換熱井及垂直換熱管施工

1.1施工工藝

鑽孔放線定位→挖泥漿池→鑽機就位→成孔鑽進→孔深孔徑核查→管材、耗材準備→一次打壓試驗→下管→二次打壓試驗→回填。

1.2換熱孔及垂直埋管主要施工方法

1.2.1定位放線

根據施工圖紙,對換熱孔位置進行放線定位,每個孔位採用木樁進行標識,且保證孔位距抗拔樁距離不小於

1.2m,避開后澆帶、基礎底板反梁下面。

1.2.2挖泥漿池

按照一個泥漿池就近滿足周邊鑽機使用的原則組織泥漿坑。採用人工開挖,深度為1.5m,長度、寬度均為2m。挖好泥漿池后,現場調製泥漿。由於本工程泥漿池底位於車庫基礎墊層之下,為防止泥漿池滲水,破壞天然地基,影響天然地基的承載力,故在泥漿池內設兩層塑料薄膜和一層彩條布,防止泥漿滲漏。施工完成後,泥漿池深度超出槽底部分的採用級配砂石處理,以滿足地基承載力要求。設計天然地基的承載力為180kPa。


1.2.3鑽機定位

根據就近施工鑽機間不相互干擾,減少設備移位,就近利用泥漿池的原則分片布置鑽機。

1.2.4成孔

鑽孔設備就位后,核查鑽孔位置、鑽機垂直度、鑽頭直徑。鑽進過程中,記錄起、停鑽的時間,鑽進尺度,以及在鑽進過程中有可能出現的其他問題。鑽進到達要求深度后,查驗鑽孔深度和孔位,在下管程序沒有準備好以前不能過早提起鑽具,並且保證泥漿循環。

1.2.5下管準備

雙U型管的接頭採用電熔連接方法,在工廠進行,每個U型管接頭熔接成功后,進行清洗、打壓試驗,打壓1.6MPa觀測1小時以上,不泄漏為合格。

下管前先用自來水對管道進行沖洗,然後進行試壓。試壓1.2MPa,帶壓觀測15min以上,不滲不漏無破裂,壓力下降不超過0.03MPa為合格。試壓完畢,每組雙U型換熱管頭必須立即密封。安裝管卡。為保證換熱管能儘可能貼近孔壁,避免換熱管之間的短路傳熱,3m間隔安裝管卡,安裝一定要牢固。

1.2.6下管填料

四根管應均勻平穩下入,入過程中確保與地面垂直的地上管段不得小於1m。

下入換熱管后,為檢驗在下管過程中是否有管壁划傷破損,進行二次打壓,試驗壓力0.8MPa,帶壓觀測30min以上,壓力下降不超過0.02MPa為合格。

打壓合格后,把所有管頭再次密封保壓,進行回填級配砂石。換熱管與

鑽孔之間回填級配砂石直至基底。填料時要求填料由四周緩慢填入,填級配砂石的同時間斷地向孔內注水,確保成孔內級配砂石的儘可能密實。填料分次填入。一次填滿後過兩三天就會自然下沉約1m,發現下沉要及時再次填滿,加適量的水澆灌以促進下沉,大約三次就不再下沉,填料密實。

2聯絡管施工

2.1工藝流程

管溝開挖→敷設砂墊層→主管道熔接→支管與主管熔接→打壓試驗→管頂敷砂,如圖2、3所示。

2.2主要施工方法

2.2.1聯絡管管溝坑開挖

管溝坑按照實際施工進度,分區開挖,主管道管溝採用小型機械,配合人工清理,一次開挖到位,聯絡管支管管溝採用人工開挖。


2.2.2PE管道安裝

干管安裝將預製好的管道運到管溝,按事先編碼順序擺放。然後進行連接,管道的連接方式按管徑大小分為熱熔連接和電熔連接。干管為D90全部熱熔連接,三通甩口要求垂直於相應井位支管,偏差不得大於15°。支管連接:每根干管連接好后,開始連接支管,支管為D32全部採用電熔連接,將換熱孔分支管引到干管三通處,按順序逐個連接。遇到塑料管和鋼管連接時採用專用鋼塑轉換接頭連接。

2.2.3壓力試驗

管道連接完畢后,進行0.8MPa的打壓試驗,水壓保持2h以上,壓降不超過0.024MPa為合格。

管道打壓合格后,對管溝進行回填,同時,從供水管接入乾淨自來水進行沖洗,由回水管排出,連續沖洗,直到出水口水色和進水口一致為合格。沖洗完畢后,對所有管口進行再次密封,防止雜物進入管內。

2.2.4土方回填

在水平聯絡管管頂填300mm厚細砂,加200mm厚碎石。碎石以滿足地基承載力的要求。在回填時要填實管底,管底採用150mm厚砂墊層,再同時回填管道兩側,依次回填至管頂500mm處,如圖4所示。

3換熱干管穿基處底板處的施工

本工程換熱干管位置相當特殊,垂直埋管位於地下車庫基礎底板以下,水平換熱管幹管必須穿過基礎底板柔性防水層和鋼性基礎底板後進入檢查井,此作法尚無先例,也無成功經驗。經過多次專家論證,最後確定其下法,如圖5所示。


4關鍵控制點

埋地換熱器系統是整個地源熱泵系統的核心和關鍵,其質量的好壞直接關係到整個系統能否安全可靠的運行,而且工程一旦完成,其將不可修復。因此,必須從以下幾個方面進行嚴格控制。

4.1高密度PE管的質量

(1)產品出廠時應有產品合格證。

(2)進貨后,現場分批取樣送檢。

(3)下管前要進行打壓,並保壓1h以上,合格的PE管方可下入鑽好的換熱孔。

(4)PE管下到孔底后,在回填料之前再進行二次打壓試驗,合格后

方可進行回填料。

4.2PE管下入孔前的技術準備

在PE管間安裝管卡,嚴格控制在3m左右間距,保證PE管之間具有一定的距離,減少PE管之間的換熱干擾。同時選用加重管底接頭,保持管柱下入時的垂度。同時在下管程序沒在準備好以前不能過早提起鑽具,並且保證泥漿循環。

4.3下管后的填料

填料的密實與否直接關係到換熱孔的換熱效率,為了提高填料的密實程

度,一方面要嚴格控制填料的速度,沿孔壁四周均勻慢速填料,減少因填料過快而造成填料在孔內搭橋的機會。

4.4設計前的試驗

地源熱泵設計前必須對所在場地進行試驗,獲取土壤相關的熱物性參數和確立最佳施工方法。


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