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【摘要】 本文通过介绍江苏省南京市江心洲生态科技岛地源热泵项目实例，对监理在地源热泵工程施工过程中如何控制做了论述。
【关键词】 地源热泵；简介；原理；优缺点；监理重点
【中图分类号】 TU712+.2【文献标识码】 B 【文章编号】 1727-5123（2014）01-084-02地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（电能），即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于采暖；在夏季，把室内的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡。由于地源热泵比较节能，现在我国使用者也越来越多。
1项目简介
江心洲，中国长江下游一河岛，是南京市西南长江中的冲积沙洲，面积22平方千米，位于南京城西南长江之中，距市中心6.5公里，隶属于南京市建邺区。本工程设计地埋管位于地下车库的底板下，整个地下室将地埋管孔井分成八个区域，分别设计对应的窗井分集水器间，每组分集水器连接若干个由6~10口井组成的同程式水环路，使每个水环路的水量保持相对的平衡，各组分集水器的总管汇至相应地源热泵主机房内。
2施工原理
由于地下土壤的温度和季节变化并没有关系，它能够保持一年四季始终保持在一定的温度范围内，因此地源热泵便是把管道埋入地下或地下水中，使管道中的水与地下土壤或地下水充分换热，然后进入热泵机组中供制冷剂吸收其热量完成蒸发。因此，地源热泵能做到进入机组的水冬天时气温比室外气温高，夏天时气温比室外气温低。
地源热泵按照换热方式不同可分为三类：①地下水系统；②地表水系统；③土壤埋管系统。其中土壤埋盘管系统分为水平埋管和垂直埋管系统，由于水平埋管占地面积过大，地下水系统存在回灌技术的硬伤，地表水系统受到地理条件限制，因此大多数使用地源热泵的商业和机构的工程都用的是垂直埋管系统。本工程就是采用的垂直埋管系统。
3地源热泵使用中的优缺点
3.1地源热泵使用的优点：①地源热泵技术属可再生能源利用技术；②地源热泵属经济有效的节能技术；③地源热泵环境效益显著；④地源热泵一机多用，应用范围广；⑤地源热泵空调系统维护费用低；⑥不用锅炉或冷却塔。
3.2地源热泵使用的缺点：①一次性投资价格高；②地源热泵中央空调的使用受到场地限制，热交换是在地下进行的，没有足够的场地满足不了能量交换，浅表地层热能也是来源于太阳。
３．３如果使用地下水地源热泵，对地下水和地质有不好的影响，保护不好会污染地下水，回灌不好会影响地基下沉。
3.4施工工艺有待完善。
3.5维修难度大。
3.6某些地源热泵系统还会对结构有所影响。
4地源热泵在施工中的优缺点
4.1地源热泵施工的优点：施工工艺简单，就是简单的钻孔、地下埋管、水平埋管工作，没有什么比较复杂的技术含量。
4.2地源热泵施工的缺点：①施工机械易损耗，消耗成本较大，施工工期不能确保。在本工程中，施工的机械是经常需要修理的，施工时效率低下而且时常损坏。工人在管道搬运时未能小心轻放，未采用柔韧性能好的皮带、吊带或吊绳进行装卸，直接抛摔和沿地拖曳，导致破损管道严重，消耗成本过大。由于江心洲靠近长江边，地质土壤比较松散，一口竖井打完，必须马上下管灌浆回填避免塌方，地埋管将无法到达设计所设计的深度，影响热量，需要另外补深度埋管补充热量。钻井时角度不够垂直就有可能将已隐蔽的地埋管钻坏，基本不能进行修复，只能报废此地埋管，重新钻孔埋设，严重影响施工工期。
②施工影响结构、防水等。一般施工是将管道埋入楼板层，水在地埋管内与土壤换热后进入楼板向室内辐射放热，实现室内恒温（20~26摄氏度），而穿楼板进入室内使用防水套管以及套管封堵。在本工程中由于施工人员水平参差不齐，导致施工套管封堵不严实，在施工结束2个月后套管处漏水，影响了其他工序施工的时间，拖延了工期。
③和其他施工单位的协调工作。地源热泵的施工一般是专业分包队伍施工，和土建施工单位、水电安装单位以及装修施工单位之间的沟通协调比较欠缺。在本工程中施工单位只顾埋头自己干活，不和其他单位配合，导致泥浆乱排，工序跟不上，总包单位为此支付高额的环境整治费用。
5监理工作的控制
地源热泵虽然受到自然条件限制，在实际操作中也存在很多需要解决的问题，但其在节能，环保上有着巨大的优势，因此在当今能源紧缺的社会还是有着很大的发展前景，现在江苏、上海等地有越来越多的项目要求使用地源热泵工程，可见地源热泵已成为空调供暖行业的发展趋势，作为监理人员应对这项技术有着充分的了解才能在施工监理过程中做到充分发挥其优点，合理规避其缺点。因本次举例工程使用的垂直埋管系统，所以我对监理在该系统工程中应做到的工作进行浅要分析。
5.1施工前准备阶段。
5.1.1系统施工前，应了解埋管场地内已有地下管线，其它地下构筑物的功能及其准确位置，并进行场地清理平整，应仔细审核埋管区域的工程勘察资料、设计文件、施工组织设计和经审查批准的施工图纸，进行图纸会审及技术交底工作。本工程所属地原来是江边，无太多地下管线。地质勘察热响应实验报告主要技术参数如下：Φ130实验井100米，双U管布置，夏季地埋管放热量60W/m（延米），冬季地埋管吸热量45W/m（延米）。
5.1.2系统施工应由具有该类工程施工资质的专业队伍完成，其专业施工人员应持有此专业的上岗证书，在开始施工之前，应作好施工准备工作，承包商应获得与工作项目有关的所有开工许可。
5.1.3图纸交底时应特别注意：①为避免换热短路，钻孔间距应满足换热需要，宜为3~6m，水平连接管的深度应在冻土层以下0.6m，距地面不宜小于1.5m。
②埋管环路两端应分别与供、回水环路集管相连接 ，且宜同程布置；每对供、回水环路集管连接的管环路数宜相等，供、回水环路集管的间距不应小于0.6m。
③由于该系统为闭式系统，所以设计时有自动补水定压系统（如膨胀水箱、定压罐等），应设在水泵入水口处。
④设计图纸中应对回填所用泥浆的成分和配合比有明确的规定，因为其对管道与土壤的换热有很大影响。本工程要求竖直换热器灌浆回填料采用10%膨润土和90%细沙的混合物或专用灌浆材料，回填材料的导热洗漱必须打到2.40W/m.K以上。
5.2施工阶段。
5.2.1进入现场的地埋管及管件应严格报审手续，逐件进行检查，其厚度和强度应符合相应的国家标准；本工程使用聚乙烯（PE100管），管件与管材为相同材料；管材的公称压力为1.60MPa，PE管的外径及壁厚满足有关规范的要求。
５．２．２钻孔井的位置和深度、埋管的直径及长度均应符合设计要求；本工程钻孔深度为100米，钻孔孔径Φ130，每口井为双U并联布置。
５．２．３管道搬运时应小心轻放，采用柔韧性能好的皮带、吊带或吊绳进行装卸，不得抛摔和沿地拖曳，以免破换管道。
５．２．４竖直地埋管换热器U型管的组对长度应能满足插入钻孔后与环路集管连接的要求，组对好的U型管的两个开口端部，应及时密封。
５．２．５埋地管道应采用热熔或电熔连接，竖直地埋管换热器的U型弯管接头，宜选用定型的U型弯头成品件，不宜采用直管道煨制弯头。
５．２．６竖直地埋管换热器插入钻孔前，应做第一次水压试验。试验压力为1.5MPa，在试验压力下稳定15min，稳压后压力降不应大于3％且无泄漏现象为合格，将其密封后，在有压状态下插入钻孔，完成灌浆之后保压1h。
５．２．７竖直地埋管换热器与环路集管装配完成后，回填灌浆前进行第二次水压试验，试验压力为1.5MPa，在试验压力下稳定30min，稳压后压力降不应大于3％且无泄漏现象为合格；环路集管与机房分、集水器连接完成后，回填前应进行第三次水压试验，试验压力为1.5MPa，在试验压力下稳定2h，且无泄漏现象为合格；在系统全部安装完毕回填完成后，还应进行最后一次水压试验，试验压力为1.5MPa，在试验压力下稳定12h，稳压后压力降不应大于3％为合格；每次水压试验都要留下记录；不得已气压实验代替水压试验。
５．２．８竖直地埋管换热器U型管安装完毕后，应立即灌浆回填封孔，隔离含水层，灌注合适的浆液可以加强土壤和热交换器之间的热接触，防止污染物从地面向下渗漏和防止各含水层之间水的移动，是带有强制性的要求。
５．２．９灌浆所用泥浆必须严格按照设计要求进行配比，泥浆泵的泵压应足以使孔底的泥浆上返至地表，当上返泥浆密度与灌注材料的密度相等时，即认为灌浆过程结束，本工程施工单位为求速度很容易偷工减料(或泥浆配合比不符合要求或不把孔洞灌满)，监理发通知单要求整改。
５．２．１０一定要严格控制钻孔的垂直度，避免倾斜钻坏已回填的管道。
５．２．１１水平管施工完毕进行黄沙回弹和垫层施工，水平地埋管回填土应细小、松散、均匀且不含包块，回填过程应压实、均匀。
５．２．１２地源分、集水器及地下车库内的地源水管均设保温，保温材料采用难燃B级橡塑，厚度为32mm。
５．２．１３地源管穿检查井外墙除需预埋刚性防水套管，PE管穿地源检查井安装柔性防水套管。本工程就是在这个环节时处置不当，导致渗水，后期花费成本重新进行封堵。
5.3调试、验收阶段。
5.3.1地源热泵系统在进行整体运转、调试前，应进行系统试运转与调整。
５．３．２竖直地埋管地源热泵系统整体运行和调试应符合下列规定：①整体运转与调试前应制定整运转与调试方案，应对其进行审核；②热泵系统机组试运转前应进行水系统及风系统平衡调试，确定系统循环总流量，各分支流量及各末端设备流量均达到设计要求；③水力平衡调试完成后，应进行热泵系统机组的试运转，并填写运转记录，运行数据应达到设备技术要求；④水源热泵机组试运转正常后，应进行连续24h的系统试运转，并填写运转记录。
因写此文时，本工程的地源热泵尚未进行调试，有些注意事项未能详细描述。
6结语
随着我国能源政策的不断推行，节能要求的不断提升，环境要求不断提高，新能源和可再生能源技术的不断完善，地源热泵这种性能良好、经济可行、不会导致雾霾的技术将广泛应用。
参考文献
1中华人民共和国国家标准.地源热泵系统工程技术规范.(GB50366—2005).北京：中国建筑工业出版社，2005
2徐伟等译．地源热泵工程技术指南，中国建筑工业出版社，2001
【关键词】 地源热泵；简介；原理；优缺点；监理重点
【中图分类号】 TU712+.2【文献标识码】 B 【文章编号】 1727-5123（2014）01-084-02地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（电能），即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于采暖；在夏季，把室内的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡。由于地源热泵比较节能，现在我国使用者也越来越多。
1项目简介
江心洲，中国长江下游一河岛，是南京市西南长江中的冲积沙洲，面积22平方千米，位于南京城西南长江之中，距市中心6.5公里，隶属于南京市建邺区。本工程设计地埋管位于地下车库的底板下，整个地下室将地埋管孔井分成八个区域，分别设计对应的窗井分集水器间，每组分集水器连接若干个由6~10口井组成的同程式水环路，使每个水环路的水量保持相对的平衡，各组分集水器的总管汇至相应地源热泵主机房内。
2施工原理
由于地下土壤的温度和季节变化并没有关系，它能够保持一年四季始终保持在一定的温度范围内，因此地源热泵便是把管道埋入地下或地下水中，使管道中的水与地下土壤或地下水充分换热，然后进入热泵机组中供制冷剂吸收其热量完成蒸发。因此，地源热泵能做到进入机组的水冬天时气温比室外气温高，夏天时气温比室外气温低。
地源热泵按照换热方式不同可分为三类：①地下水系统；②地表水系统；③土壤埋管系统。其中土壤埋盘管系统分为水平埋管和垂直埋管系统，由于水平埋管占地面积过大，地下水系统存在回灌技术的硬伤，地表水系统受到地理条件限制，因此大多数使用地源热泵的商业和机构的工程都用的是垂直埋管系统。本工程就是采用的垂直埋管系统。
3地源热泵使用中的优缺点
3.1地源热泵使用的优点：①地源热泵技术属可再生能源利用技术；②地源热泵属经济有效的节能技术；③地源热泵环境效益显著；④地源热泵一机多用，应用范围广；⑤地源热泵空调系统维护费用低；⑥不用锅炉或冷却塔。
3.2地源热泵使用的缺点：①一次性投资价格高；②地源热泵中央空调的使用受到场地限制，热交换是在地下进行的，没有足够的场地满足不了能量交换，浅表地层热能也是来源于太阳。
３．３如果使用地下水地源热泵，对地下水和地质有不好的影响，保护不好会污染地下水，回灌不好会影响地基下沉。
3.4施工工艺有待完善。
3.5维修难度大。
3.6某些地源热泵系统还会对结构有所影响。
4地源热泵在施工中的优缺点
4.1地源热泵施工的优点：施工工艺简单，就是简单的钻孔、地下埋管、水平埋管工作，没有什么比较复杂的技术含量。
4.2地源热泵施工的缺点：①施工机械易损耗，消耗成本较大，施工工期不能确保。在本工程中，施工的机械是经常需要修理的，施工时效率低下而且时常损坏。工人在管道搬运时未能小心轻放，未采用柔韧性能好的皮带、吊带或吊绳进行装卸，直接抛摔和沿地拖曳，导致破损管道严重，消耗成本过大。由于江心洲靠近长江边，地质土壤比较松散，一口竖井打完，必须马上下管灌浆回填避免塌方，地埋管将无法到达设计所设计的深度，影响热量，需要另外补深度埋管补充热量。钻井时角度不够垂直就有可能将已隐蔽的地埋管钻坏，基本不能进行修复，只能报废此地埋管，重新钻孔埋设，严重影响施工工期。
②施工影响结构、防水等。一般施工是将管道埋入楼板层，水在地埋管内与土壤换热后进入楼板向室内辐射放热，实现室内恒温（20~26摄氏度），而穿楼板进入室内使用防水套管以及套管封堵。在本工程中由于施工人员水平参差不齐，导致施工套管封堵不严实，在施工结束2个月后套管处漏水，影响了其他工序施工的时间，拖延了工期。
③和其他施工单位的协调工作。地源热泵的施工一般是专业分包队伍施工，和土建施工单位、水电安装单位以及装修施工单位之间的沟通协调比较欠缺。在本工程中施工单位只顾埋头自己干活，不和其他单位配合，导致泥浆乱排，工序跟不上，总包单位为此支付高额的环境整治费用。
5监理工作的控制
地源热泵虽然受到自然条件限制，在实际操作中也存在很多需要解决的问题，但其在节能，环保上有着巨大的优势，因此在当今能源紧缺的社会还是有着很大的发展前景，现在江苏、上海等地有越来越多的项目要求使用地源热泵工程，可见地源热泵已成为空调供暖行业的发展趋势，作为监理人员应对这项技术有着充分的了解才能在施工监理过程中做到充分发挥其优点，合理规避其缺点。因本次举例工程使用的垂直埋管系统，所以我对监理在该系统工程中应做到的工作进行浅要分析。
5.1施工前准备阶段。
5.1.1系统施工前，应了解埋管场地内已有地下管线，其它地下构筑物的功能及其准确位置，并进行场地清理平整，应仔细审核埋管区域的工程勘察资料、设计文件、施工组织设计和经审查批准的施工图纸，进行图纸会审及技术交底工作。本工程所属地原来是江边，无太多地下管线。地质勘察热响应实验报告主要技术参数如下：Φ130实验井100米，双U管布置，夏季地埋管放热量60W/m（延米），冬季地埋管吸热量45W/m（延米）。
5.1.2系统施工应由具有该类工程施工资质的专业队伍完成，其专业施工人员应持有此专业的上岗证书，在开始施工之前，应作好施工准备工作，承包商应获得与工作项目有关的所有开工许可。
5.1.3图纸交底时应特别注意：①为避免换热短路，钻孔间距应满足换热需要，宜为3~6m，水平连接管的深度应在冻土层以下0.6m，距地面不宜小于1.5m。
②埋管环路两端应分别与供、回水环路集管相连接 ，且宜同程布置；每对供、回水环路集管连接的管环路数宜相等，供、回水环路集管的间距不应小于0.6m。
③由于该系统为闭式系统，所以设计时有自动补水定压系统（如膨胀水箱、定压罐等），应设在水泵入水口处。
④设计图纸中应对回填所用泥浆的成分和配合比有明确的规定，因为其对管道与土壤的换热有很大影响。本工程要求竖直换热器灌浆回填料采用10%膨润土和90%细沙的混合物或专用灌浆材料，回填材料的导热洗漱必须打到2.40W/m.K以上。
5.2施工阶段。
5.2.1进入现场的地埋管及管件应严格报审手续，逐件进行检查，其厚度和强度应符合相应的国家标准；本工程使用聚乙烯（PE100管），管件与管材为相同材料；管材的公称压力为1.60MPa，PE管的外径及壁厚满足有关规范的要求。
５．２．２钻孔井的位置和深度、埋管的直径及长度均应符合设计要求；本工程钻孔深度为100米，钻孔孔径Φ130，每口井为双U并联布置。
５．２．３管道搬运时应小心轻放，采用柔韧性能好的皮带、吊带或吊绳进行装卸，不得抛摔和沿地拖曳，以免破换管道。
５．２．４竖直地埋管换热器U型管的组对长度应能满足插入钻孔后与环路集管连接的要求，组对好的U型管的两个开口端部，应及时密封。
５．２．５埋地管道应采用热熔或电熔连接，竖直地埋管换热器的U型弯管接头，宜选用定型的U型弯头成品件，不宜采用直管道煨制弯头。
５．２．６竖直地埋管换热器插入钻孔前，应做第一次水压试验。试验压力为1.5MPa，在试验压力下稳定15min，稳压后压力降不应大于3％且无泄漏现象为合格，将其密封后，在有压状态下插入钻孔，完成灌浆之后保压1h。
５．２．７竖直地埋管换热器与环路集管装配完成后，回填灌浆前进行第二次水压试验，试验压力为1.5MPa，在试验压力下稳定30min，稳压后压力降不应大于3％且无泄漏现象为合格；环路集管与机房分、集水器连接完成后，回填前应进行第三次水压试验，试验压力为1.5MPa，在试验压力下稳定2h，且无泄漏现象为合格；在系统全部安装完毕回填完成后，还应进行最后一次水压试验，试验压力为1.5MPa，在试验压力下稳定12h，稳压后压力降不应大于3％为合格；每次水压试验都要留下记录；不得已气压实验代替水压试验。
５．２．８竖直地埋管换热器U型管安装完毕后，应立即灌浆回填封孔，隔离含水层，灌注合适的浆液可以加强土壤和热交换器之间的热接触，防止污染物从地面向下渗漏和防止各含水层之间水的移动，是带有强制性的要求。
５．２．９灌浆所用泥浆必须严格按照设计要求进行配比，泥浆泵的泵压应足以使孔底的泥浆上返至地表，当上返泥浆密度与灌注材料的密度相等时，即认为灌浆过程结束，本工程施工单位为求速度很容易偷工减料(或泥浆配合比不符合要求或不把孔洞灌满)，监理发通知单要求整改。
５．２．１０一定要严格控制钻孔的垂直度，避免倾斜钻坏已回填的管道。
５．２．１１水平管施工完毕进行黄沙回弹和垫层施工，水平地埋管回填土应细小、松散、均匀且不含包块，回填过程应压实、均匀。
５．２．１２地源分、集水器及地下车库内的地源水管均设保温，保温材料采用难燃B级橡塑，厚度为32mm。
５．２．１３地源管穿检查井外墙除需预埋刚性防水套管，PE管穿地源检查井安装柔性防水套管。本工程就是在这个环节时处置不当，导致渗水，后期花费成本重新进行封堵。
5.3调试、验收阶段。
5.3.1地源热泵系统在进行整体运转、调试前，应进行系统试运转与调整。
５．３．２竖直地埋管地源热泵系统整体运行和调试应符合下列规定：①整体运转与调试前应制定整运转与调试方案，应对其进行审核；②热泵系统机组试运转前应进行水系统及风系统平衡调试，确定系统循环总流量，各分支流量及各末端设备流量均达到设计要求；③水力平衡调试完成后，应进行热泵系统机组的试运转，并填写运转记录，运行数据应达到设备技术要求；④水源热泵机组试运转正常后，应进行连续24h的系统试运转，并填写运转记录。
因写此文时，本工程的地源热泵尚未进行调试，有些注意事项未能详细描述。
6结语
随着我国能源政策的不断推行，节能要求的不断提升，环境要求不断提高，新能源和可再生能源技术的不断完善，地源热泵这种性能良好、经济可行、不会导致雾霾的技术将广泛应用。
参考文献
1中华人民共和国国家标准.地源热泵系统工程技术规范.(GB50366—2005).北京：中国建筑工业出版社，2005
2徐伟等译．地源热泵工程技术指南，中国建筑工业出版社，2001