PE管道在地源熱泵系統(tǒng)施工中的應用情況|資料

地源熱泵是利用淺層地下土壤、巖石、地下水或其他介質(zhì)中儲存的大量低溫熱源為建筑空間提供暖氣、空調(diào)和熱水的一種能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。地源熱泵是迄今為止最舒適、高效和環(huán)保的技術(shù)之一。地源熱泵可應用于包括辦公樓、別墅、學校、賓館、醫(yī)院等工程中的中央空調(diào)系統(tǒng)、地板采暖、熱水供應等領(lǐng)域，其中尤其以應用于中央空調(diào)系統(tǒng)最為常見。

地源熱泵簡介

地源熱泵的節(jié)能原理

普通中央空調(diào)夏季主要通過冷卻塔、冷卻水池實現(xiàn)制冷的效果，冬季主要通過鍋爐實現(xiàn)供暖的效果。其中，不管是夏季致冷和冬季供暖，能源消耗都非常大，效率也不高。地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)則利用地下數(shù)十米到一、二百米以內(nèi)土壤或巖石的溫度，實現(xiàn)對建筑物的致冷或供暖。該系統(tǒng)所利用的溫度全年中一般在15攝氏度到零下17攝氏度之間，冬季明顯高于地面氣溫，夏季顯著低于地面氣溫，且夏天收集的部分熱能可儲存在地下土壤中，用于冬季供暖。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)60%-70%的能量來自土壤，30%-40%來自電能，因此具有突出的節(jié)能性能。

地源熱泵的分類

地源熱泵按照熱源的來源可分為地下水地源熱泵、地表水地源熱泵及地埋管地源熱泵。其中地埋管地源熱泵的低位熱能主要來源自淺層地下土壤、巖石等介質(zhì)中，通過管道閉路系統(tǒng)循環(huán)水進行熱交換，資源極其豐富，幾乎不受地理位置的限制，且高度環(huán)保、節(jié)能，因此該方式應用前景最為廣闊。

地源熱泵系統(tǒng)用管道產(chǎn)品

地源熱泵系統(tǒng)的管道部分主要采用PE（PE100、PE80級）管道和PB管道兩種，其中PE管道由于其顯著的經(jīng)濟性，在很多工程中 采用。地源熱泵的管道部分主要包含連接熱泵機組的主管（集合管）、進行熱交換的埋地管和連接整個管路系統(tǒng)的各種配件。

主管

主管一般采用D40-63規(guī)格，部分大型項目采用D110左右的主管。主管的壓力等級一般采用1.0MPa以上，管材的相關(guān)尺寸參照PE給水管材國標GB13663。主管的長度一般根據(jù)工程的設計確定，有時由于地理位置或地質(zhì)條件的限制，地埋管的鋪設可能需要遠離建筑物1到2公里，這時需配備較長的主管。

主管一般供應直管，特殊情況由設計單位與生產(chǎn)廠家協(xié)商確定。

為避免管道在冬季結(jié)冰，主管需埋設于凍土層以下，連接室內(nèi)機組時才出地面，主管在凍土層以上的部分一般需聚苯或橡塑材料做保溫處理。

地埋管

地埋管有D16、D20、D25、D32、D40等規(guī)格，但大多數(shù)為D25和D32規(guī)格，其中尤以D32規(guī)格居多，由于埋地深度一般達100m左右，其壓力等級多為1.0MPa以上，以1.6MPa最為多見。地埋管材的相關(guān)尺寸要求也參照PE給水管材國標GB13663。地埋管材一般為盤卷形式，長度由工程設計要求決定，每根在80米到100米之間。
若采用雙U管形式埋設，則每個單元的管材長度還需增加3倍，一般由4根100米左右的管材通過特制的雙U彎管件連接后，統(tǒng)一盤卷，盤卷的內(nèi)徑約為1米。若采用垂直螺旋埋設，盤卷的直徑需根據(jù)設計單位的要求定做。
管件

地源熱泵管道系統(tǒng)中埋地管采用垂直鋪設時，需采用U型彎和固定支架等管件。其中U型彎的作用是保持兩根管材間的連通，形成水路循環(huán)系統(tǒng)，目前管材與U型彎的連接一般采用電熔套筒連接。由于下井較深，井中的水對管材的浮力較大，需在U型彎頭的中間部位設置一個長螺栓，施工人員利用金屬桿，通過長螺栓將管材壓到預定深度的水中。固定支架的作用是使埋地管材之間保持固定的距離，以免管材之間由于距離過近而影響導熱效果。在井下一般每隔1米或2米需要配備1只固定支架，因此用量較大。

一口井中如果只鋪設2根管材，采用單U彎和雙孔支架。如果一口井中鋪設4根管材，則需采用雙U彎和四孔支架。

埋地管材與主管間一般采用熱熔承插變徑管件，如異徑直通和異徑三通，規(guī)格多為D40~D63。一個工程設計的埋地井數(shù)量越多，采用的連接管件就越多。

主管與熱泵機組或其他材料的管道的連接一般采用活接或法蘭，規(guī)格多為D40~D63。

技術(shù)要求

執(zhí)行標準

我國于2006年初出臺了一份地源熱泵系統(tǒng)的國家標準《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB5036-2005，詳細規(guī)定了地源熱泵系統(tǒng)的施工和設計要求，并在附錄中規(guī)定了地源熱泵用PE管道的尺寸要求，其尺寸要求實際上與PE給水管材一致，因此可以采用PE給水管道國家標準GB/T13663組織生產(chǎn)地源熱泵系統(tǒng)用PE管道產(chǎn)品。

平鋪設

地源熱泵埋地管材水平鋪設一般可細分為水平直管鋪設和水平螺旋鋪設兩種。

地源熱泵埋地管材采用水平埋設方式時，要求最上層埋管頂部應在凍土層以下0.4米，且距地面不宜小于0.8米。

采用水平鋪設的方式，工程施工相對簡單，難度較小，工程投資相對較小，但占地面積較大。

國內(nèi)目前水平鋪設的方式采用較少。

垂直鋪設

地源熱泵埋地管材垂直鋪設一般也可細分為垂直直管鋪設和垂直螺旋鋪設兩種，其中直管鋪設又分單U管、雙U管及多U管（目前國內(nèi)曾采用過的最多為由16根管材組成的8U管）鋪設，目前國內(nèi)采用較多的鋪設方式為雙U管鋪設。采用單U管時，需采用單U彎管件和兩孔固定支架。采用雙U管時，需采用雙U彎管件和四孔固定支架。相應的固定支架應根據(jù)規(guī)格的大小和期望達到的效果來決定其支架間距，一般在1米到2米之間為宜。

采用垂直鋪設時，埋管深度宜大于20米，鉆孔孔徑不宜小于0.11米，鉆孔間距以3米到6米為宜，水平主管的深度應在凍土層以下0.6米，且距離地面不宜小于1.5米。

采用垂直鋪設的方式，占地空間相對較小，熱交換充分，但鉆孔的工程造價較高，且需配套相應的U型彎和固定支架等管件。

目前國內(nèi)大多數(shù)地源熱泵工程采用的是雙U管垂直鋪設的方式。