工程实训中心地源热泵竖直地埋管换热器施工安全管理

于景晓，王杨洋

（吉林建筑大学　城建学院，吉林　长春　130000）

工程实训中心地源热泵竖直地埋管换热器施工安全管理

于景晓，王杨洋

（吉林建筑大学城建学院，吉林长春130000）

以吉林建筑大学城建学院工程实训中心地源热泵竖直地埋管施工工程为例，分析在施工过程的危险性，并提出了管理对策，为防止安全生产事故提供依据.

地源热泵；危险性；安全管理

1　地源热泵系统简介

地源热泵利用天然能源包括土壤、地下水和地表水等这些浅层和深层的大地能量作为冬季热源和夏季冷源的来源，再使用热泵机组将其输送给建筑物进行冬季供热夏季供冷的系统.地源热泵系统使用可再生能源来进行供暖制冷多功能的的新型中央空调系统.专业术语“热泵”来源于“水泵”.在自然环境中，水往低处流动，热向低温位传递.地表土壤可以大量吸收太阳能并将其以其他形式储存在土壤当中，是一个含有巨大能量巨大的蓄能体.通过“热泵”将土壤中的能量进行转换为建筑物提供制冷供热所需的能量.热泵是将土壤中低温位热能交换传递到高温位.其工作原理是，由电能驱动压缩机，使工质（如R22）循环运动反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中气化吸热、在冷凝器中液化放热，使热量不断得到交换传递，并通过阀门切换使机组实现制热（或制冷）功能.地源热泵作为一种可再生能源技术，具有节能、环保、运行费用低等诸多优点，正成为越来越多业主的选择.其中，土壤源热泵是发展最快、普及率最高的一种形式，被广泛应用于建筑的供暖、制冷之中.

2　工程概况

吉林建筑大学城建学院工程实训中心是集地源热泵机房系统、太阳能系统、末端空调系统（辐射吊顶、空气幕）、室外地埋系统多个系统组成的示范项目工程.项目选址位于吉林省长春市市宽城区兰家镇，建筑面积：3924.6平方米；建筑高度：11m；建筑层数：2层.该项目是吉林长春超低能耗示范建筑，建筑功能为工程实训中心与超低能耗建筑部分（研发中心），故需要夏季制冷、冬季制热、以及生活热水负荷.地源热泵系统选择一台标准地源热泵机组和一台毛细管辐射式热回收热泵机组，太阳能系统选择太阳能集热板，集热面积约200平方米.

3　竖直地埋管施工过程危险性分析

地源热泵关键技术——竖直地埋管换热器的施工，如果地埋管换热器埋入地下后，维修和更换工序比较复杂，费钱又费力，这就要求管道自身的化学稳定性高，同时要求抗腐蚀！根据相关规范要求选择高密度聚乙烯（HDPE）管材，SDR11系列，额定承压能力为1.6MPa.室外埋管考虑如下因素：a)地埋管管材寿命及强度，导热系数大，流动阻力，确保系统的热损耗达到最小，总水阻小；b)必须保证埋管深度及间距，确保地下埋管发挥最大换热能力；c)从经济性考虑保证钻孔（埋管）量；d)保证地源热泵系统长时间运行的热平衡性；综上：根据实训中心实际情况，竖直埋管系统以夏季负荷作埋管[1].

3.1工期紧，工程量大

吉林建筑大学城建学院工程实训中心建设工期共20个月，由于吉林冬季室外温度降低，低于5℃，在个多月不适合地源热泵系统的施工.除地源热泵系统外，工程实训中心还进行太阳能系统、末端空调系统（辐射吊顶、空气幕）等多个系统，同时地源热泵作为安全工程必须等待土建工程进行到一定阶段才能进行，整体工期较为紧张.

3.2孔洞数量多，密度大，孔径小，孔洞深

根据《地源热泵系统工程技术规范》采用垂直埋管换热器时，垂直埋管的深度宜大于20米，通常地源热泵系统利用浅层地表热能，单孔的深度一般在几十米至上百米左右.本项目在设计初期由于地质情况未定，根据一些项目的经验暂定打井深度为100米.打井个数：116个.为保证系统能过长期运行，所以需要将孔数后乘以5%的富余系数，以确保在今后系统运行中即使出现坏孔情况，系统也能够正常运行.综合考虑夏季地埋管的充分散热、打井占地面积以及施工费用等因素，竖井间的距离保持在6m×6m，如遇地下其他构筑物或管道等，适当避让.则：需埋设122个竖井，间距至少保证6m×6m，井深.在室外进行打孔的过程中会穿孔现象，致使相邻孔洞同时报废，造成损失.

3.3施工现场交叉作业多，安全隐患大

在现场施工过程中，工序繁杂，涉及到动焊、起重吊装、深基坑开挖、脚手架等多项危险性较大的分部分项工程.在进行作业过程中由于人的不安全行为和物的不安全状态会引发许多安全生产事故，包括高处坠落、机械伤害、物体打击、起重、火灾、触电等.同时现场有大量的施工器械也会引发安全事故，存在严重的安全隐患.

4　竖直地埋管施工过程的安全管理

4.1安全施工措施

4.1.1安全管理体系

在施工过程中，贯彻国家安全施工的原则，施工单位必须建立自己企业的安全管理体系，由项目经理、专职安全管理人员或者安全管理机构构成.因为该工程实训中心在建设时，学校已经开始正常的教学活动，施工单位除了自己公司的管理体系还要和学校的安全部门建立沟通合作，避免不必要的事故发生.

4.1.2安全施工措施

4.1.2.1安全施工保证体系

①安全施工保证体系组织机构.施工企业根据根据本单位机构设置安全管理机构，明确项目经理是安全生产第一责任人.项目经理作为施工现场安全管理机构的核心，下设总工程师、专职安全管理人员为管理层次，其次是各班组长作为基层管理人员的管理组织机构.

②建立健全和严格执行各项安全管理制度.对于施工企业来说，每一级管理人员都要明确自己的安全责任和义务，按照相关规定完成各自工作.

建立和开展各种安全教育制度.开展新职工教育、三级教育规定特种作业人员教育，并建立个人安全教育卡片.每天上班前由班组长对班组成员进行班前教育，包括操作规程和需要注意的危险因素.

贯彻和实施安全检查制度.由安全管理人员定期进行安全检查，对于危险性比较大的施工工序要求专职安管理人员必须每天进行检查.检查人员要认真做好记录，如果发现问题和隐患要立即组织整改，防止安全事故的发生.在施工工程中要进行安全交底，施工单位相关技术人员在进行施工方案和作业指导书编制时，针对存在的危险源要编制安全技术措施.对于危险性比较大的分项工程还要组织专家进行论证，在操作之前要向现在施工人员进行并向进行书面交底，并要求双方签字确认.

安全事故处理制度.施工现场如果发生安全生产事故，事故现场工作人员要立即上报相关负责人，如果事故较严重，例如发生重大、特大事故要向相关安全部门报告，不得谎报、隐瞒不报.

4.1.2.2施工安全保证措施

①一般规定.三个必须：进入施工现场必须正确佩戴安全帽；高空作业必须正确佩带安全带；特殊工种必须持有操作合格证.

②施工用电安全措施.临时用电时，线路电线或电缆不能拖，如发生意外不可估量；应使用不能因高温而变色、裂纹、缺损的配电箱且配电箱外壳应绝缘无带电体外露，必须设有专用工作和保护接零端子；箱内接线应排列整齐，不松散，每个供电支路应标记铭牌确保万一急救准确地切断电源；在灯头损坏时，应通知电工及时替换，不得私拉、私接电线；电工应对施工场内的所有机具设备熟悉，按制度巡查检验，遇到设备隐患或电路障碍时应及时处理；进入设备的电源线应架空或埋设,管口密封,能防腐防蚀；严禁电缆线通过设备，防止电缆线绝缘皮暴露时使设备带电；分析当设备需要进行调试或维修必须由持证电工负责，并严格执行现场安全工作制度，采取有效的安全防护措施，移动设备，必须切断电源；对地面设备的保护（中）要连接牢固，导线截面符合要求，不得使用2.5mm以下的单芯线与接线端子；用蛙式打夯机操作时严禁夯打电源线，以免受到触电伤害，应保证电源线的完好无损；行使振动棒（板）的操作职员，在操作之前应将绝缘手套和穿胶鞋佩戴齐全，且手不得接触开关，应保证电源线的完整性.

③施工安全防护措施.进入施工现场必须戴安全帽，进行高处时作业必须系安全带，钻孔桩施工中危险源最重大的是泥浆池.泥浆池四周按要求必须用围栏防护，围栏要求：围栏沿泥浆池周围向外延伸1m铺设，主杆部分长1.5m，埋深0.5m，横向栏杆离地朝上延伸1.5m设一层，围栏上挂三角旗作为醒目标志，在醒目位置设置安全警示牌，值班人员日常维护，设密目式安全网满围，非施工人员不得靠近泥浆池.

④施工现场防火措施.施工现场建立防火制度和设立防火警示牌，材料仓库、油库、材料场等严禁用火；配备消防器材和消防设施；设置消防通道；施工中使用电焊作业前经申请方可动火，消除一切火灾隐患；每个施工现场应根据施工项目的具体情况制定方案，建立消防安全系统和操作安全的操作规程.

⑤施工机械安全措施.施工作业中的机械设备必须由具有操作证的技术人员进行安装，安装完毕验收合格方可使用；作业场所中的施工机械必须安装有关的技术规程配备合格的的安全防护设施和安全措施，同时严禁拆除机械设备上的各种安全防护设施；施工现场操作人员要严格按照机械设备的操作规程和保养规程对所有的机械进行定期保管、修理，做好机械设备的清洁、紧固、润滑、调整和防腐工作；机械设备必须在规定的负荷下使用，如有故障必须立即进行检修，维修合格后方可继续使用；必须在施工现场的机械设备的醒目位置放置操作规程及注意事项.

⑥防高空坠落和物体打击措施.操作人员在进入施工现场之前必须佩戴好安全帽，避免高处坠落引发物体砸伤施工人员.只要是在2米以上作业并且无防护设施且有坠落伤害的施工作业时必需系好安全带.在预留的洞口按情况采用硬质板材进行防护和设置安全防护栏，且并在洞口下方应设置水平网进行防护.坑洞口必须安装固定的安全防护栏.文明施工管理中的规定应及时落实，材料堆放整齐、平整、现场清理及时做好每一个工人的清理工作.

4.2应急预案的制定

地源热泵系统施工过程本身就是隐蔽性工程，在施工工程中又涉及多项危险性较大的分部分项工程，同时该工程施工环境比较特殊在校园内进行，如果发生安全生产事故必将引起师生的恐慌.从安全管理的角度来说，施工单位要制定应急救援预案，同时组织师生进行演练.

施工企业组织应急抢险队伍，抢险队伍由施工单位抢险队和抢险预备队组成.施工单位抢险队得负责事故险情发生后的救援行动，且队长由安全总监负责.抢险预备队各施工单位抢险预备队，由施工单位所在的集团调配.当事故发生单位救援队满足应急要求时，各部门的储备要服从项目经理部署，负责地源热泵系统事故救援工作.在抢险过程中的人员及物资在险情发生后应相互团结一起，由最高领导人调配.施工单位应随时准备，当事故发生险情后第一时间到达事故现场进行抢救.事故的突然性不可避免，一旦发生立即启动相对的应急救援预案，救援队伍携带救援设备在最短时间内到达现场，立即抢救.施工单位应急救援抢险队伍必须有相应的器材、设备.

5　结论

地源热泵系统竖直地埋管换热器施工过程工艺复杂、交叉作业多、作业环境特殊等多个原因导致该工程在施工过程中存在着安全生产隐患，立足于当前安全生产形势的大环境下安全管理不容忽视.

〔1〕GB50366-2005，地源热泵系统工程技术规范［S］．

〔2〕鞠晓丽．上海市大型超市空调冷热源方案的综合评价研究[D].西安：西安建筑科技大学，2003.

TU995

A

1673-260X（2016）09-0052-02

2016-05-11

吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目（吉教科合字[2015]第576号）