竖直地埋管地源热泵施工中的若干问题探讨

朱景明

摘 要：竖直地埋管地源热泵施工在现代施工中占据重要地位，随着社会的发展和各项科技的进步，竖直地埋管地源热泵的施工也呈现逐渐上升的发展趋势，但是不可避免的存在一些问题，包括排水沟和泥浆地设置等多方面，有待相关人员有针对性的提出解决措施，以便促进竖直地埋管地源热泵施工的有序进行。

关键词：竖直地埋管；地源热泵；施工；问题；解决方法

立足于当前社会发展的具体环境，我们不难发现，能源和资源问题已经成为全社会未来发展的重要问题，随着现代化社会的发展，社会群体更加注重资源和能源的可持续发展，尤其在地源热泵的的研究和发展方面，得到了更为广泛的应用，全球范围内的发展呈现逐渐上升的趋势。但在其实际实施过程中，不可避免的存在一些问题，因而对于竖直地埋管地源热泵施工的研究和探讨是非常必要的。

1 施工准备阶段存在的问题

1.1 竖直U形地埋管成品弯头的选用

在实际施工过程中，应当在施工前就组装好竖直U形地埋管，并且在组装过程中，应当注意组装的零件应当保证是成品且按照相关规定和程序进行组装。若对接的U形地埋管连接处存在不平整问题，会严重影响管路系统的正常运行，导致管路系统极度不畅并受到操作人员的技术纯熟程度等影响，U形地埋管内水流经过时局部阻力过大以及影响换热效果，从而不利于管路系统的稳定运行。

1.2 竖直U形管管卡问题

竖直地埋管地源热泵的施工过程较为复杂且具有一定特殊性，因而相关操作人员应当注重施工的质量和效果，避免供、回水管热量回流的问题出现，也就是人们常说的热短路。热短路状况的出现，会在产生较大程度的影响，严重阻碍地源热泵的施工进度和效果。产生热短路的原因主要是供水管和回水管设计以及安排的不科学，导致供、回水管热量回流。地埋管通常埋入地下40米以上，也即是说施工中若产生一系列问题，后期整改难度相当大，因而在地源热埋的施工过程中，应当尽可能规范的操作，遵照相关施工要求和标准，尽可能降低施工问题出现的频率。

减少热短路问题的出现，需要相关人员采取有效措施进行处理，可以通过专用的地热弹簧进行支管弹离分开，也可以通过短管或管卡等支撑物撑开供水管和回水管。但是通过相关研究人员和学者的探索和实际调查，发现在施工过程中，受到价格因素以及安装过程繁琐等因素的影响，在支管上安装构件的情况相对较少，也有部分施工人员你认为现有的减少热短路的方式并未起到预期的作用，并且在实际应用过程中手复杂情况的而影响和阻碍，安装管卡等难度相对较大，并且容易松动甚至脱落。

1.3 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。

2 竖直地埋管及水平管连接施工中存在的问题

2.1 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。

2.2 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。

3 水平沟施工存在的主要问题

水平沟内主要安放供、回水环路集管。由于供、回水管之间存在温差，相距过近时，会产生“热短路”。为防止“热短路”的发生，现阶段主要有两种措施：（1）水平管道供、回水管分层铺设，上下两层PE管之间必须有100～200mIn的黄砂回填层。（2）供、回水环路集管的间距不小于0.6m。上述两种措施在防止“热短路”上都有不错的效果，但是施工起来相对都比较麻烦，特别是第一种，不但要将供、回水管分开，而且要分层施工，如果施工质量不高，很容易对管道造成损坏，这也是此种方法很少使用的主要原因。第二种方法虽然相对第一种略微简单，但也存在很多施工难点。

结束语

地源热泵系统的成功与否，主要受地埋管系统的影响，科学且可靠的地埋系统能够促进地源热泵系统的稳定运行。通过相关研究人员的分析我们发现，在竖直地埋管地源热泵的实际施工过程中，不可避免的存在诸多问题有待我们去解决，积极迎接挑战，迎难而上，处理好地下施工以及土壤探测方面的问题，不断提升相关施工人员的专业能力和综合素质，减少热短路问题的出现，提升地源热泵的实际效果，从而推动热泵产业的发展，促进资源能源节约型社会的建立和发展。■

参考文献

[1]刁乃仁，方肇洪.地埋管地源热泵技术[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]赵军，戴传山.地源热泵技术与建筑节能应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[3]中国建筑科学研究院.GB50366-2009地源热泵系统工程技术规范

[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[4]徐伟.中国地源热泵发展研究报告（2008）[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.