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新能源及工艺

竖直U型埋管地源热泵技术的应用

刘冬生,庄迎春,肖西卫
((吉林大学建设工程学院,吉林长春130026)

摘要:通过工程实例详细介绍了U型埋管地源热泵技术的主要施工技术、施工工艺。阐述了竖直U型埋管
地源热泵技术在我国发展的必要性和可行性。
关键词:U型埋管;地源热泵;地下热交换器
中图分类号:TB65文献标识码:B文章编号:1004-3950(2003)01-0004-03

TheapplicationofverticalU2typelayingpipeground
sourceheatpumptechnology
LIUDong2sheng,ZHUANGYing2chun,XIAOXi2wei
(SchoolofArchitecturalEngineeringJilinUniversity,Changchun130026,China)
Abstract:Takingtheexampleofprojects,thisarticleintroducesthemajortechniqueandconstructionprocess,expoundsthe
necessityandfeasibilityofdevelopingU2typelayingpipeGSHPtechnologyinChina.
Keywords:U2typelaying2pipe;GSHP;geothermalheatexchanger

完全可满足该建筑物的空调需要。共设计采用
0引言
16口100m深、直径为150～200mm之间不等的
在中国,冬季取暖普遍采用燃煤锅炉烧热水井,作为用于热泵的热交换井。

的方式。锅炉产生大量煤灰、CO2、SO2气体等,给1.2工程地质条件
城市造成一系列的环境和社会问题。因此积极探由于施工场地地处伊通河畔,受河流沉积作
讨地源热泵技术是非常有必要的。用影响,上部1～3m为杂填土,粉质粘土、卵砾石
长春市冬季供热,一年中有5.5个月,主要是以及含砂第四纪地层,下部为基岩,包括泥页岩、
燃煤锅炉供热。取暖用煤的消耗量年平均在250砂岩和石灰岩,硬度等级较高。由于地质环境影
3
万t以上,取暖产生的CO2气体达20亿m,SO2排响,砂层深度变化较大,但总体不超过12m。
出量3万t,煤烟排放量达到5000t以上。长春市
2施工设备及工艺流程
冬季期间地下大约1.6m处都结冻,自来水管、煤
气管都埋在1.7m以下,冬季气温在零下20℃左2.1主要设备
右,若使用空气源热泵受外界温度影响严重,采用根据设计要求,一共采用四台钻机钻孔和一
地热进行热交换的热泵几乎不受外界影响。埋管套灌注系统。灌注系统由搅拌机、集浆箱、泥浆泵
式地热源热泵的原理及特点在资料[1]里有详细的组成。
阐述。2.2工艺流程
为了确保工程安全,保质保量,整个工程的工
1工程概况及地质条件
艺流程如图1所示。
1.1工程概况
3U型埋管热泵技术施工
工程对一幢四层办公楼进行制冷和供热,建
筑面积为1000m2。实际施工埋管长度为1600m,影响埋管换热器的主要因素有埋管形式、埋

收稿日期:2002-09-26
作者简介:刘冬生(1977-),男,湖南省衡阳市人,博士生,主要从事岩石工程新技术和浅层地热能的开采技术研究。

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新能源及工艺

图1直埋式地源热泵系统的设计计算流程
管或竖井的间距、埋深、管径、循环介质流量等。
此外,还受埋管地点的地质状况、气候特征、建筑
物的负荷变化状况的影响。地下埋管换热器施工
主要包括钻孔和换热器的安装。
3.1钻孔
钻孔是竖埋管换热器施工中最重要的工序。
图3U型管的连接方式
施工前应对埋管场地地质状况进行了解。特别应在都采用人工下管。应注意尽量保持同心度并且
注意是否在地下管线及其准确位置。孔径的大小
管与管不要接触太紧,以防止产生换热器的“短
以能够容易的插入所设计的U型管及灌浆管为路”现象。
准。灌浆用管采用相同材料和规格。本工程中开
3.4回填封井
孔直径«150mm,终孔直径«100mm。孔位布置如
下管完成后做第二次水压实验后,确认U型
图2所示。
管无渗漏,便可封井。施工时,先将水泥、膨润土
和水按预先设计好的配比放入高速搅拌机中搅拌
2～3min,然后排入低速搅拌罐中低速搅拌。灌
浆时,先将阀门打开,把浆液排入到贮浆器中(保
证注浆不间断)。通过高压泥浆泵注入孔内,回落
时,根据灌浆的快慢将灌浆管逐渐抽出。使混合
浆自下而上回灌封井,如图4所示。确保钻孔回
灌密实无空腔。

图2孔位平面布置
3.2U型