水源热泵系统施工工法

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1、水源热泵系统施工工法Construction process of water source heat pump system2010年11月14日发布2010年12月 1日实施青岛一建集团有限公司1 前言地球表面的浅层水源，如地下水、地表水（地表的河流、湖泊和海洋）、城市中水，吸 收了太阳能和地热能而形成了低温低位热能资源，并且水源的温度一般都十分稳定。地下水 地源热泵是以地下水为低温热源，利用铺设在地下与热源水井相连的地下水换热系统、水源 热泵机组、建筑物内系统，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位 热能转移，实现空调房间和地下水的换热，通过能量转换既可供暖又可制冷,以

2、达到建筑空 调的效果。推广应用水源热泵技术已成为优化能源结构，促进城市可持续发展的重要举措。为提高 水源热泵的工效，进一步完善该工艺，由青岛一建集团有限公司的工程技术人员，结合青岛 海都国际（酒店工程）施工现场实际情况，对水源热泵施工的关键工艺进行了研究，总结 出一套质量高、整体效果好的施工技术。该课题于2010 年 11 月通过了青岛市科技局组织的 专家鉴定，总体水平达到国内领先，本工法就是在此基础上编写完成的。2 工法特点2.0.1 本工法施工利用了地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水） 既可供热又可制冷的高效节能空调系统，环保效益显著。2.0.2 高效节能，水体温度较恒定

3、的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了 系统的高效性和经济性。2.0.3 将大型的冷水机组小型化，机房位置可以作为停车场；循环水管路温度是常温， 无须考虑管路保温的费用；此外，综合性能和施工质量比传统工艺有显著提高，延长了使用 寿命。2.0.4 本工法有利于发展低碳经济，推广节能新技术、新产品，机组运行简单可靠，维 护费用低；自动控制程度高，使用寿命长。3 适用范围适用于利用井从地下含水层中抽取地下水和回灌水的水源热泵系统施工工程。4 工艺原理4.0.1地下水分别作为冬季供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量 “取”出来，释放到水中去，由于地下水温度低，所以可以高效地带走

4、热量，以达到夏季给 建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从地下水中“提取”热能，送到 建筑物中采暖。4.0.2地下水换热系统是指与地下水进行热交换的地热能交换系统，分为直接地下水换 热系统和间接地下水换热系统。直接地下水换热系统是由抽水井取出的地下水，经处理后直 接流经水源热泵机组热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统；间接地下水换热系统 是由抽水井取出的地下水经中间换热器热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。（本工法为直接地下水换热系统）。4.0.3水源热泵机组是一种采用循环流动于共用管路中的水、从水井、湖泊或河流中抽 取的水或在地下盘管中循环流动的水为冷（热）源，

5、制取冷（热）风或冷（热）水的设备；包括一 个使用侧换热设备、压缩机、热源侧换热设备，具有单制冷或制冷和制热功能。5 工艺流程及操作要点5.1 工艺流程工艺流程主要包括以下几项内容：工程的勘察、建筑物外的系统施工（地下水换热系统 、抽回灌井室）、建筑内系统施工（水源热泵机房内设备安装、管线安装与末端设备）、系统 整体运转调试验收。5.2 操作要点5.2.1 工程勘察1 热源热泵系统方案设计前，应进行工程场地状况调查，并应对浅层地热能资源进行勘 察。2 对已具备水文地质资料或附近有水井的地区，应通过相关部门获取水文地质资料。3 工程勘察应由具有勘察资质的专业队伍承担。工程勘察完成后，应编写工程勘察

6、报告， 并对资源可利用情况提出建议。4 工程场地状况调查应包括下列内容：1）场地规划面积、形状及坡度；2）场地内已有建筑物和规划建筑物的占地面积及其分布；3）场地内树木植被、池塘、排水沟及架空输电线、电信电缆的分布；4）场地内已有的、计划修建的地下管线和地下构筑物的分布及其埋深；5）场地内已有水井的位置。5 水源热泵系统方案设计前，应根据水源热泵系统对水量、水温和水质的要求，对工程 场区的水文地质条件进行勘察。6 地下水换热系统勘察应包括下列内容：1）地下水类型；2）含水层岩性、分布、埋深及厚度；3）含水层的富水性和渗透性；4）地下水径流方向、速度和水力坡度；5）地下水水温及其分布；6）地下水

7、水质；7）地下水水位动态变化。7 地下水换热系统勘察应进行水文地质试验。试验应包括下列内容：1）抽水试验；2）回灌试验；3）测量出水水温；4）取分层水样并化验分析分层水质；5）水流方向试验；6）渗透系数计算。8 当地下水换热系统的勘查结果符合地源热泵系统要求时，应采用成井技术将水文地质 勘探孔完善成热源井加以利用。成井过程应由水文地质专业人员进行监理。9海都国际工程，该场地地下水类型主要为第四系微承压水，含水层为第层细粒土 质中、粗砂和第层细粒土质砾砂，在场地内分布较均匀，层顶埋深6.7011.90m，厚度 6.5 013.00m，该含水层富水性较好。10 地下水径流、补给、排泄条件及水力坡度

8、。根据青岛市城阳区水文地质长年监测资 料，该地下水迳流方向为东北西南向，流向260，水力坡度2.42%o，地下水主要接受大 气降水和侧向径流补给，由侧向迳流及蒸发排泄。5.2.2 地下水换热系统1、地下水换热系统应根据水文地质勘察资料进行设计。必须采取可靠回灌措施，确保 置换冷量或热量后的地下水全部回灌到同一含水层，并不得对地下水资源造成浪费及污染。 系统投入运行后，应对抽水量、回灌量及其水质进行定期监测。2、地下水的持续出水量应满足水源热泵系统最大吸热量或释热量的要求。3、地下水供水管、回灌管不得与市政管道连接。5.2.3 地下水换热系统施工1、热源井的施工队伍应具有相应的施工资质。2、地下

9、水换热系统施工前应具备热源井及其周围区域的工程勘察资料、设计文件和施 工图纸，并完成施工组织设计。3、热源井施工过程中应同时绘制地层钻孔柱状剖面图。4、热源井施工应符合现行国家标准供水管井技术规范GB50296的规定。5、热源井在成井后应及时洗井。洗井结束后应进行抽水试验和回灌试验。6、抽水试验应稳定延续12h,出水量不应小于没计出水量，降深不应大于5m；回灌试 验应稳定延续 36h 以上，回灌量应大于设计回灌量。7、验收热源井应单独进行验收，且应符合现行国家标准供水管井技术规范GB 50296及供 水水文地质钻探与凿井操作规程 CJJ13 的规定。1）热源井持续出水量和回灌量应稳定，并应满足

10、设计要求。持续出水量和回灌量应符 合本规范第5.3.6条的规定。2）抽水试验结束前应采集水样，进行水质测定和含砂量测定。经处理后的水质应满足 系统设备的使用要求。3）地下水换热系统验收后，施工单位应提交热源井成井报告。报告应包括管井综合柱 状图，洗井、抽水和回灌试验、水质检验及验收资料。4）输水管网设计、施工及验收应符合现行国家标准室外给水设计规范GB 50013及 给水排水管道工程施工及验收规范 GB50268 的规定。5.2.4 抽（回）灌管井的构造井壁管井管直径5-10 砾石填料5.2.4-1 抽（回）灌管井室示意图1、井室1）井室外壁应做好防水，以防止地下水进入井内；2）井口周围需要用

11、粘土或水泥等不透水材料封闭，其封闭深度不小于3mm；2、井壁管 井壁管不透水，它主要安装在不需要进水的岩土层段，其功能是加固井壁、隔离不良的含水层。井壁管的基本要求是：1）要有足够的强度，能经受地层和人工充填物的侧压力，可采用焊接钢管和塑料管。2）井壁管与井壁间的环形空间内填入不透水粘土，形成粘土封闭层3、过滤器（花管） 过滤器又称花管，它是带有孔眼或缝隙的管段，与井壁管直接连接，安装在含水层中，其功能是集取地下水和阻挡含水层的砂粒进入井中。过滤器的形式：圆孔、条孔过滤器是由金属管材和非金属管材加工制造的，即在管上按错开的梅花形钻眼或条孔；在滤水管外壁铺设若干垫筋（06-08）,然后包裹20目

12、的尼龙网， 在过滤器周围回填一定规格的砾石层（一般为直径5-10 mm的砾石），形成填砾过滤器。4、沉淀管 沉淀管位于管井的底部，用于沉淀进入井内的细小泥沙颗粒和自地下水析出的其他沉淀物。沉淀管的长度一般为2-10m。5.2.5 抽（回）灌管井的施工及技术要求粘土1 施工程序：钻凿井孔物探测井冲孔换浆井管安装回填滤料 封闭洗井抽水回灌试验管井验收。5.2.5-1青岛海都国际工程井室平面布置图2 技术要求：1）打井、成井和验收标准必须按国家规定和技术规范GB0296-99的相关标准进行。2）终孔：使用0 500mm，井壁管：0300*8 mm钢管；3）滤水管为钢筋网状滤水器，过滤材料采用铅丝网，

13、滤料直径为3-5 mm，保证井水的 含沙量：V1/200000 （体积比）；4）成井应有排气装置和井水水位的监测装置；5）成井后，回灌水水管应在水位的上方30-50cm,做到排尽管道内空气，不至发生气 堵；成井后，要反复洗井，直至达到规范要求。6）在含水层，除粉沙层外，全部下滤水管，尽量扩大出水量和回灌量；7）成井后，应作回灌试验，回灌量应达到出水量的 60-80%； 井口要求封闭。8）回灌时，灌水量应逐渐增大（例如从10m3/h直到到达回灌目标），在一个周期（一 到两个星期）内完成。打通回灌通路；9）成井后，在水泵到现场的情况下，应当将水泵安装到位。若在成井时，潜水泵未到 现场，应出具书面文

14、件标明动、静水位位置，方便水泵安装。10 ）在所有井成井后，记录保留所有资料，备以后报验及管井维护。3 钻凿井孔 钻孔直径应根据井管外径和主要含水层的种类确定：在硕石、粗砂层中，孔径应比井管径外径大150mm；在中、细、粉砂层中，应大于200 mm。4 物探测井 井孔打成后，需马上进行物探测井，查明地层构造、含水井与隔水层是深度、厚度地下水的水质等，以便为井管安装、填砾和粘土封闭提供可靠的资料。5 冲孔换浆 为了在井管安装前将井孔中的泥浆及沉淀物排出井孔外，应进行冲孔换浆。即用钻机将不带钻头的钻杆放入井底，用泥浆泵吸取清水打入井中，将泥浆换出，直至井孔全为清水为 止。6 井管安装 换浆完毕后，

15、应立即进行井管的安装（简称下管）。下管的顺序一般为沉淀管、过滤管、井壁管。安装中应注意：应根据凿井资料，确定过滤器的长度和安装位置。7 填砾和粘土封闭 下管完毕后，应立即填砾石和封闭。管井填砾和封闭质量的好坏，都直接影响管井的水 量。为此，应注意以下问题：1）砾时要平稳、均匀、连续、密实，应随时测量填砾石深度，掌握砾料回填状况，以 免出现中途堵塞现象。2）粘土封闭一般用粘土球，球径约为 25mm。3）填至井口时，应进行夯实。4）洗井和抽水试验。5.2.6 水源热泵机房内设备安装1水源热泵机组性能应符合现行国家标准水源热泵机组GB / T 19409的相关规定， 且应满足地源热泵系统运行参数的要求。2 水源热泵机组应具备能量调节功能，且其蒸发器出口应设防冻保护装置。3 水源热泵机组及末端设备应按实际运行参数选型。4 在水源热泵机组外进行冷、热转换的地源热泵系统应在水系统上设冬、夏季节的功能 转换阀门，并在转换阀门上作出明显标识。地下水直接流经水源热泵机组的系统应在水系统 上预留机组清洗用旁通管。5 水源热泵系统在具备供热、供冷功能的同时，宜优先采用水源热泵系统提