太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法

太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法

《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》是陝西建工集團第一建築工程有限公司、長春建工集團有限公司完成的建築類施工工法,完成人是靳少平、程華安、肖建軍、張全軍。該工法適用於長江流域以北地區,可廣闊套用在辦公樓、賓館、學校、宿舍、醫院、飯店、商場、別墅、住宅等領域。

《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》主要的工法特點是:具有高效節能、穩定可靠、無環境污染、一機多用、維護費用低、使用壽命長。

2011年9月30日,《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。

基本介紹

  • 中文名:太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法
  • 工法編號:GJEJGF155-2010
  • 完成單位:陝西建工集團第一建築工程有限公司、長春建工集團有限公司
  • 主要完成人:靳少平、程華安、肖建軍、張全軍
  • 審批單位中華人民共和國住房和城鄉建設部
  • 主要榮譽:國家二級工法(2009-2010年度)
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,

形成原因

隨著經濟的飛速發展和科技的不斷進步,能源和環境成為21世紀的兩大社會問題,傳統能源(如煤、石油等)會對環境造成嚴重的污染。2006年1月1日,《可再生能源法》正式實施,地源熱泵系統作為可再生能源套用的主要途徑之一,同時也是最利於與太陽能供熱系統相結合的系統形式,在中國得到了日益廣泛的套用。
《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》是陝西建工集團第一建築工程有限公司根據邊家村3號高層及辦公樓的實際套用總結而成的,在節能型空調系統的施工中具有推廣套用價值。

工法特點

《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》的工法特點是:
地源熱泵系統具有高效節能、穩定可靠、無環境污染、一機多用、維護費用低、使用壽命長(要比普通空調高35年使用壽命)等優點。採暖運行費用比空調節約22%~25%比燃油、燃煤鍋爐運用費用節約40%~60%。地源熱泵系統的能量來源於自然能源,不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣,是一種理想的“綠色空調”。被認為是可使用的對環境最友好和最有效的供熱、供冷系統。太陽能輔助地源熱泵技術不僅會減少石化能源的消費量,使能源結構得到最佳化,實現可持續發展計畫,而且將是解決能源和環境問題的重要措施之一,將會成為21世紀暖通行業的方向。

操作原理

適用範圍

《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》適用於中國長江流域以北地區,可廣闊套用在辦公樓、賓館、學校、宿舍、醫院、飯店、商場、別墅、住宅等領域。

工藝原理

《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》的工藝原理敘述如下:
一、基本原理
利用地源熱泵專用的PE管與定型的專用雙U形彎頭成品件製作成地埋管換熱器,埋入地下,使地下淺層地熱資源成為熱泵機組的低位熱源。同時,利用太陽能集熱器作為輔助,彌補了單一地源熱源的不足。
二、理論基礎
地源熱泵是一種不需要人工冷熱源、可以取代鍋爐或市政管網等傳統的供暖方式、利用地下淺層地熱資源(包括地下水、土壤或地表水等)的既可供熱又可製冷的高效節能裝置。夏季製冷時,大地作為排熱場所,把室內熱量以及壓縮機耗能通過地埋管換熱器排入大地中,再通過土壤的導熱和土壤中水分的遷移把熱量擴散出去。冬季供熱時,大地作為熱泵機組的低溫熱源,通過地埋管換熱器獲取土壤中熱量為室內供熱。熱泵機組的兩個換熱器都既可作冷凝器又可作蒸發器,只是因季節不同而功能不同。可以看到,在地源熱泵空調系統中由於冬季從大地中取出的熱量可在夏季得到補償,因而可使大地熱量基本平衡。同時,在屋面設定太陽能集熱器採集熱量,通過換熱,用於提升進入蒸發器入口的介質的溫度,從而提供整個系統的COP值。
三、術語
地源熱泵系統——以岩土體、地下水或地表水為低溫熱源,由水源熱泵機組、地熱能交換系統、建築物內系統組成的空調系統。地埋管換熱器——供傳熱介質與岩土體換熱用的,由埋於地下的密閉循環管組構成的換熱器,又稱土壤換熱器。環路集管——連線各並聯環路的集合管,通常用來保證各並聯環路流量相等。也稱作聯絡管。電熔連線——採用內埋電阻絲的專用電熔管件,通過專用設備,控制通過內埋於管件中的電阻絲的電壓、電流及通電時間,使電熱絲髮出一定的熱量,加熱管材和管件的連線面,進而達到熔接目的的連線方法。電熔連線方式有電熔承插連線、電熔鞍形連線。太陽能集熱器——吸收太陽輻射並將產生的熱能傳遞到熱工質的裝置。

施工工藝

  • 工藝流程
《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》的工藝流程見下圖。
太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法
施工工藝流程圖
  • 操作要點
《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》的操作要點如下:
一、施工準備
1.埋管區域的工程勘察資料、設計檔案齊備,且已審查通過。
2.施工組織設計及施工方案已經批准。
3.施工場地符合施工組織設計的要求。
4.現場水、電、場地、道路等條件能滿足正常施工需要。
5.預留基座、孔洞、預埋件和設施符合設計圖紙,並已驗收合格。
6.材料設備等已按計畫時間進場,規格、型號、性能等均符合設計要求,合格證、檢驗報告、材質證明等資料齊全。
二、地源熱泵系統施工
1.打井(鑽孔)
(1)放線定位。根據設計圖紙(以3號高層及辦公樓工程為例:總計打井150個,如下圖1所示),在施工現場將所有打井的位置放線定位。
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圖1 打井位置分布圖
(2)打井(鑽孔)作業。打井是豎埋管換熱器施工中最重要的工序。為保證鑽孔施工完成後於孔壁保持完整,如果施工區地層土質比較好,可以採用裸孔鑽進;如果是砂層,孔壁容易坍塌,則必須下套管。鑽機就位後,用水平尺測量鑽機機座的水平,測量鑽機立軸的垂直度,以保證成孔的垂直度孔徑的大小以略大於U形管與灌漿管組件的尺寸為宜,一般要求鑽機的鑽頭的直徑根據需要在100~150毫米之間,鑽進深度可達到150~200米,鑽孔間距應滿足換熱需要,一般孔間距為3~6米。由於鑽孔深度較淺,一般採用常規的正循環鑽進方法。在中國,可以選用普通的工程勘察鑽機、岩心鑽機施工。施工前應了解埋管場地內已有地下管線、其他地下構築物的功能及準確位置,並應進行地面清理,剷除地面雜草、雜物,平整地面。施工時嚴禁損壞既有地下管線及構築物。
2.U形地埋管連線
(1)地埋管及管件應符合設計要求,且應具有質量檢驗報告和生產廠的合格證。地埋管換熱系統施工過程中,應嚴格檢查並做好管材保護工作。
(2)連線方式及注意事項
①埋地換熱器及至地埋管至分集水器的管道應採用熱熔或電熔連線方式。聚乙烯管道連線應符合國家標準《埋地聚乙烯給水管道工程技術規程》CJJ 101的有關規定(下圖2)。
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圖2 地源熱泵專用PE管
②豎直地埋管換熱器的U形彎管接頭,選用定型的專用雙U形彎頭成品件,不宜採用直管道煨制彎頭,組對好的U形管的開口端部,應及時密封(下圖3)。
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圖3 專用PE管電熔連線管件
③電熔連線施工步驟:
a.垂直切割管材,把承插到電熔管件的管材位置用刮刀或者打磨機除去表面氧化層。
b.按照電熔管件的承插深度用記號筆在管材表面做好標識線。
c.將管材插入電熔管件直至標識線的深度,安裝後管材的軸心線與電熔管件重合。如下圖4。
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圖4 電熔焊機及電熔連線
④電熔承插連線注意事項
a.管材、管件連線面上的有機物及其他污染物套用潔淨棉布擦淨。
b.測量管件承口長度,並在管材插入端或插口管件插入端標出插入長度和刮除插入長度+10毫米的插入段表皮,刮削氧化皮厚度宜為0.1~0.2毫米。
c.管材不圓度影響安裝時,應採用整圓工具對插入端進行整圓。
d.將管材或管件插入端插入電熔承插管件承口內,至插入長度標記位置。
e.通電前,應校直兩對應的待連線件,使其在同一軸線上,必要時採用專用夾具固定管材、管件。
f.操作人員焊接管件時必須遠離焊接管件,直至完成焊接並冷卻30秒後方可靠近。
g.在冷卻過程中,不能移動管材和管件。
3.第一次水壓試驗
(1)豎直地埋管換熱器插入鑽孔前,應做第一次水壓試驗,試驗壓力為1.6兆帕。在試驗壓力下,穩壓至少15分鐘,穩壓後壓力降不應大於3%,且無泄漏現象為合格;
(2)管路安裝完畢並經試壓合格後,應對系統進行沖洗乾淨。
4.U形地埋管換熱器安裝。
(1)豎直地埋管換熱器安裝應在鑽孔鑽好且孔壁固化後立即進行,下管前應將U形管與灌漿管捆綁在一起,在鑽孔完畢後,立即進行下管施工。具體做法要求是:豎直地埋管換熱器第一次水壓試驗合格後,將其密封,在有壓狀態下插入鑽孔。由於下井較深,井中的水對管材的浮力較大,需在U形彎頭的中間部位設定一個長螺栓,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。下管過程中,應在井下一般每隔1米或2米需要配備1隻4孔固定支架(下圖5)固定支架的作用是使埋地管材之間保持固定的距離,以免管材之間由於距離過近而影響導熱效果。當鑽孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等導致成孔困難時,應設護壁套管。下管完畢後要保證U形管有露出地面的餘量,以便於後續施工。
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圖5 4孔固定支架
(2)豎直地埋管換熱器U形管安裝完畢後,應立即灌漿回填封孔(下圖6)。為了使熱交換器具有更好的傳熱性能,國外常選用特殊材料製成的專用灌注材料進行回填,鑽孔過程中產生的泥漿的間距。沉澱物也是一種可選擇的回填材料。回填物中不得有大粒徑的顆粒,回填時必須根據灌漿速度的快慢將灌漿管逐步抽出,使混合漿自下而上回灌封井,確保回灌密實,無空腔,減少傳熱熱阻。當上返泥漿密度與灌注材料的密度相等時,回填過程結束。當埋管深度超過40米時,灌漿回填應在周圍臨近鑽孔均鑽鑿完畢後進行。完成灌漿之後保壓1小時。
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圖6 回填封孔
(3)地埋管換熱器安裝完成後,在埋管區域做出標誌或標明管線的定位帶,並採用2個現場的永久目標進行定位。
5.環路集管安裝
(1)環路集管水平鋪設,鋪設前,溝槽底部應先鋪設相當於150毫米厚的細砂,然後鋪上水平管道。
(2)所有環路集管均由兩根DN25的PE管匯合而成,管徑均為DN32,各乾管之間不再發生連線(環路集管的安裝形式如下圖7所示),所有乾管直接引入分集水器小室,經分集水器由總管與熱泵機房連線。
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圖7 環路集管安裝形式
6.第二次水壓試驗
為保證系統可靠地運行,在地埋管換熱器與環路集管裝配完成後應對管道進行第二次水壓試驗。試驗壓力為0.6兆帕,在試驗壓力下,穩壓至少30分鐘,穩壓後壓力降不應大於3%,且無泄漏現象為合格。
7.回填
環路集管與地埋管連線完,並試壓合格後,用250毫米厚的細砂回填,回填應鬆散、均勻,然後用水淋濕、夯實,回填壓實過程應均勻,回填料應與管道接觸緊密,且不得損傷管道。再鋪200毫米厚級配砂石,再夯實。室外水平連線的環路集管的深度應在凍土層以下0.6米,且距地面不宜小於1.5米。
三、太陽能系統施工
1.基礎製作安裝
支墩製作安裝。根據施工圖設計確定支墩位置,以下圖1為例,支墩為在屋面上採用C20混凝土製作,規格為:長300×寬300×高450毫米,如下圖2所示。
2.鋼結構支架製作安裝
支架採用鋼結構焊接而成,按設計要求安裝在支墩上,位置準確,安裝牢固,並與建築物接地系統可靠連線(下圖3)。
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圖3 太陽能型鋼支架
3.太陽能集熱器安裝
(1)集熱器為單層安裝,安裝傾角為20度方向正南,東西差不超過10度,集熱器的間距為0.68H(H為集熱器安裝高度)。
(2)集熱器連線保證同程(屋面設設備間,開式貯熱水箱、集熱器循環水泵及補水軟化裝置至於屋面設備間)。
(3)連線集熱器的主管尺寸為DN65。
4.太陽能系統管道安裝
(1)該系統管道可採用適應熱水要求的複合管、金屬管、塑膠管等。
(2)集熱器於集熱器之間的連線按設計要求方式連線,要求密封可靠,無泄漏,無扭曲變形。連線件應便於拆卸和更換(下圖4)。
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圖4 太陽能集熱器安裝實例
(3)太陽能系統管道接至地下室,通過換熱器與地源熱泵系統進行銜接,從而形成太陽能輔助地源熱泵系統,原理圖如下圖5所示。
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圖5 太陽能輔助地源熱泵系統原理圖
5.系統試壓
管道系統安裝完畢之後,應分別按照設計檔案進行水壓試驗。當設計無要求時,太陽能管道系統按照《建築給水排水及採暖工程施工質量驗收規範》GB 50242-2002執行。
四、保溫
1.太陽能系統管道安裝完畢並經水壓試驗合格後,應按設計要求進行保溫。
2.需保溫的金屬管道應在保溫前刷兩道防鏽漆,然後再按設計要求進行保溫。
3.機房內管道、太陽能系統管道及分集水器保溫材料一般採用阻燃橡塑保溫,厚度為25毫米。
4.保溫要求
(1)將管殼沿軸線方向平直剖開對包在管上,可塗膠的在剖面上塗膠,兩手用力擠住,纏裹時要用力,壓茬要平整,粗細要一致。
(2)法蘭、閥門等附屬部件的保溫應根據標準圖的做法進行施工,既要保證保溫效果,又要保證修理及操作方便。
(3)機房內和屋面上的管道保溫用鐵皮做保護殼,縱縫搭口應朝下,鐵皮的搭接長度,環形為30毫米。
(4)保溫應平整美觀,厚度均勻。接逢縫處嚴密。不得空鼓,鬆動。
五、機房設備安裝
1.施工準備。按照施工圖及主機安裝說明查看基礎及地腳螺栓或螺栓孔洞是否預留正確。基礎必須壓光,平整,最好用水平尺進行校核。
2.設備開箱檢驗。
(1)會同建設及監理單位和設備供應部代同進行開箱檢驗。
(2)開箱前檢查包裝外觀有無損壞和受潮。
(3)開箱後認真檢查設備名稱、規格、型號是否條例設計圖紙要求,產品說明書、合格證是否齊全。
(4)按照裝箱清單和設備技術檔案,檢查主機附屬檔案、專用工具等是否齊全,設備表面有無缺陷、損、鏽蝕、受潮等現象。
(5)檢查設備是否漏製冷劑(檢查機組壓力表)。
(6)將檢驗結果作好記錄,參與開箱檢查責任人員簽字蓋章,作為交接資料和設備技術檔案依據。
3.設備運輸吊裝
(1)現場水平運輸可用管道滾動運輸,但要注意不要損壞機器。
(2)吊裝應根據機組要求選擇合理吊裝點吊裝受力點應在主機底座主樑上。
(3)在設備未就位安裝之前儘量不要將設備包裝中主要骨架拆除。
4.設備就位安裝
在設備吊裝到設備基礎上並與地腳螺栓連線之後,用水平尺在底座水平加工面上利用墊鐵調整找平,機組底座不得有明顯傾斜。然後緊固地腳螺栓,進行配管安裝,在機組找平過程中應保證機組不受損傷。
六、調試與試運行
1.地源熱泵系統交付使用前,應進行整體運轉、調試與驗收。
2.太陽能輔助地源熱泵空調系統控制方案。
(1)該聯合運行供熱系統包含四套循環(關閉閥門“夏”、打開閥門“冬”):
①太陽能熱水循環。太陽能集熱器中的水將太陽能吸收,升高到一定溫度後存儲在熱水箱裡,作為蒸發器的熱源使用。
②地熱換熱器水循環。水通過在地熱換熱器中的循環,將地熱能吸收,在蒸發器中將熱量傳遞給製冷劑。
③製冷劑循環。熱泵中的製冷劑在蒸發器中將太陽能和地熱能吸收,將熱量傳遞給冷凝器。
④室內水循環。通過水的循環將熱量傳遞到室內,供採暖使用。經過以上四套循環系統,達到供熱目的。
(2)夏季製冷工況時,則關閉閥門“冬”、打開閥門“夏”。在太陽能吸收式製冷系統中,太陽能集熱器將太陽能轉化為水的顯熱儲存在熱水箱中。如果太陽能集熱器中的熱水溫度不足以驅動吸收式制冷機工作時,啟動輔助加熱系統將熱水加熱到一定溫度,使制冷機工作。在地源熱泵製冷系統中,盤管通過水循環將室內熱量轉移到蒸發器中。在蒸發器中,熱泵中的製冷劑將熱量吸收傳遞到冷凝器中,然後地熱換熱器中的水在冷凝器中跟製冷劑發生熱交換,最終通過地熱換熱器將熱量排放到土壤中,通過三套循環達到製冷目的。
3.地源熱泵系統整體運轉與調試應符合下列規定:
(1)整體運轉與調試前應制定整體運轉與調試方案,並報送專業監理工程師審核批准。
(2)熱泵機組試運轉前應進行空調各系統平衡調試,確定系統循環總流量、各分支流量及各末端設備流量均達到設計要求。
(3)水力平衡調試完成後,應進行熱泵機組的試運轉,並填寫運轉記錄,運行數據應達到設備技術要求。
(4)熱泵機組試運轉正常後,應進行連續24小時的系統試運轉,並填寫運轉記錄。
(5)地源熱泵系統調試應分冬、夏兩季進行,且調試結果應達到設計要求。調試完成後應編寫調試報告及運行操作規程,並提交甲方確認後存檔。
(6)夏季熱泵系統啟動順序為地埋管側循環水泵、空調循環水泵、地源熱泵機組,夏季停機順序相反。冬季熱泵系統啟動順序為空調循環水泵、地埋管側循環水泵、地源熱泵機組,冬季停機順序相反。
(7)系統設定冬夏季轉換閥,應在換季時進行切換。進行季節轉換時,應將熱泵機房的熱泵機組和各系統水泵停機後,首先關閉全部切換閥,再打開需要開啟的閥門。再重新開機前,還應對熱泵機組兩側的供回水溫度和兩側循環泵的控制壓力值、轉數進行重新設定。
(8)地埋管換熱器系統運行前必須經過調試,保證各異程管路的平衡(集水器上各異程管路加裝有平衡閥)。
(9)由於地埋管換熱器實際運行情況較複雜,應對所有數據進行記錄分析,為以後各年制定最經濟運行方案。
4.太陽能系統的調試和試運行
(1)調整水泵控制閥門,使系統循環的流量和揚程滿足設計要求。
(2)調整各個分支迴路的調節閥門,使各迴路流量平衡。
(3)在系統聯動調試完成後,應連續試運行3天,並達到設計要求。
七、驗收
1.水源熱泵機組、附屬設備、管道、管件及閥門的型號、規格、性能及技術參數等應符合設計要求,並具備產品合格證書、產品性能檢驗報告及產品說明書等檔案。
2.太陽能輔助地源熱泵系統整體驗收前,應對地源熱泵系統進行冬、夏兩季運行測試,並對地源熱泵系統的實測性能作出評價。
3.太陽能輔助地源熱泵系統的水源熱泵機組及建築物內系統安裝、整個系統的整體試運轉、調試與驗收應符合國家標準《製冷設備、空氣分離設備安裝工程施工及驗收規範》GB 50274-98、《通風與空調工程施工質量驗收規範》GB 5243-2002、《民用建築太陽能熱水系統套用技術規範》GB 50364-2005、《地源熱泵系統工程技術規範》GB 50366-2005的規定。
《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》的勞動力組織見下表。
勞動力組織計畫表
序號
人員
數量
1
安全員
1人
2
材料員
1人
3
質量員
1人
4
太陽能系統施工班組
6人
5
地源熱泵系統施工班組
8人
6
保溫工
3人
7
焊工
2人
8
現場臨時電工
1人

材料設備

《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》所用的材料及設備明細如下:
一、地源熱泵系統所用的管材、管件應採用化學穩定性好、耐腐蝕、導熱係數大、流動阻力小的塑膠管材及管件,宜採用聚乙烯管(PE80或PE100級),經小室匯集後的管道可採用鍍鋅鋼管、焊接鋼管、無縫鋼管等;太陽能系統管道可採用適應熱水要求的複合管、金屬管、塑膠管等。管材與管件應為相同的材料。管材和管件及管道附屬設備應符合國家的有關產品標準的規定。見下表1、下表2。
表1 PE管外徑、壁厚及公稱壓力要求
公稱外徑D(毫米)
公稱壁厚/材料等級(毫米)
公稱壓力(兆帕)
32
3.0/PE100
1.6
40
3.7/PE80
1.25
50
4.6/PE80
1.25
63
4.7/PE100
1.25
75
5.6/PE100
1.25
90
6.7/PE100
1.25
表2 鋼管外徑、壁厚要求
公稱直徑DN(毫米)
外徑×壁厚(毫米)
公稱直徑DN(毫米)
外徑×壁厚(毫米)
15
21.3×2.75
80
89×4.0
20
26.8×2.75
100
108×4.0
25
33.5×3.25
125
133×4.0
32
42.3×3.25
150
159×4.5
40
48×3.5
200
219×6.0
50
57×3.5
250
273×7.0
70
73×4.0
/
/
二、用戶在接受管材、管件時的驗收,應按有關標準重點檢查下列項目:
(1)檢驗合格證;(2)檢測報告;(3)使用的聚乙烯原料級別;(4)外觀;(5)顏色;(6)長度;(7)不圓度;(8)外徑及壁厚;(9)生產日期;(10)產品標誌。
三、PE管材從生產到使用之間存放時間不宜超過1年,管件不宜超過2年。超過上述期限時宜重新抽樣,進行耐老化性能檢驗,合格後方可使用。
四、PE管電熔連線時使用電熔焊機,相關要求按下表執行。
電熔焊機以及配線參考
焊機型號
電源要求
電源線要求(按中國國家標準)
備註
東方3千瓦焊機
單相220伏
4毫米×74電纜
將兩線並成一線分兩組連線
東方5千瓦焊機
單相220伏
6毫米×4電纜
將兩線並成一線分兩組連線
力達11千瓦焊機
兩相380伏
6毫米×4電纜
將兩線並成一線分兩組連線
正維9千瓦焊機
三相380伏
4毫米×3電纜
/
正維15千瓦焊機
三相380伏
6毫米×3電纜
/
五、施工中採用的常用機具有:11千瓦鑽機、7.5千瓦鑽機、交流電焊機、電動試壓泵、空壓機、砂輪切割機、台鑽、台虎鉗、角磨機、衝擊鑽等。

質量控制

《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》的質量控制要求如下:
一、質量控制標準
1、地緣熱泵系統施工質量執行《地源熱泵系統工程技術規範》GB 50366-2005。
2、太陽能系統施工按下列質量標準執行:
(1)《太陽能熱水系統施工技術規程》DB11/T 461-2007。
(2)《民用建築太陽能熱水系統套用技術規範》GB 50364-2005。
3、室內空調系統施工按下列質量標準執行:
(1)《製冷設備、空氣分離設備安裝工程施工及驗收規範》GB 50274-98。
(2)《通風與空調工程施工質量驗收規範》GB 50243-2002。
二、主控項目
1、電熔連線機具與電熔管件應正確連通,連線時,通電加熱的電壓和加熱時間應符合電熔連線機具和電熔管件生產企業的規定。
2、豎直地埋管換熱器的U形彎管接頭,宜選用定型的U形彎管接頭成品件,不得採用直管道揻制彎頭;豎直地埋管換熱器的U形管的組對長度應能滿足插入鑽孔後與環路集管連線的要求,組對好的U形管的兩開口端部,應及時密封。
3、豎直地埋管換熱器U形管應帶壓安裝,安裝完畢後,應立即灌漿回填封孔。
4、太陽能集熱器應與支架牢固連線集熱氣連線管應為可拆卸件。
5、支撐太陽能集熱器的鋼結構支架應與建築物接地系統可靠連線。
三、一般項目
1、PE管道連線前應對管材、管件及管道附屬檔案按設計要求進行核對,並應在施工現場進行外觀質量檢查,管材表面傷痕深度不應超過管材壁厚的10%,符合要求方準使用。
2、PE管道連線宜在環境溫度為-5~4攝氏度範圍內進行,在寒冷氣候(-5攝氏度以下)和大風(大於5級)環境條件下進行熱熔和電熔連線操作時,應採取防風、保溫措施,並調整連線工藝;在炎熱夏天進行熱熔和電熔連線操作時,應採取遮擋措施,避免強烈陽光直射。
3、管道連線時,每次收工,管口應臨時封堵。
4、太陽能熱水系統在安裝過程中,產品和物件的存放、搬運、吊裝不應受到碰撞和損壞,半成品應妥善保護。

安全措施

採用《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》施工時,除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外,尚應遵守注意下列事項:
一、認真貫徹“安全第一,預防為主”的方針,根據國家有關規定、條例,結合施工單位實際情況的具體特點,組成專職安全員和班組兼職安全員以及工地安全用電負責人參加的安全生產管理網路,實行安全生產責任制,明確各級人員的職責,認真抓好安全生產管理工作。
二、施工前制定出相應的安全技術交底,並對施工人員進行全員交底。
三、加強安全監督檢查工作的力度,確保所有施工環節都在安全的環境中進行作業。
四、進入施工現場,必須戴好安全帽,高處作業必須佩戴安全帶,並高掛低用。
五、施工現場按照符合防火、防風、防雷、防觸電等安全規定健全施工要求進行布置,完善各種安全標識。
六、臨時用電嚴格按照《施工現場臨時用電安全技術規範》的有關規定執行。
七、屋面太陽能施工時,要求周圍必須做好安全防護圍擋和安全警示。同時,嚴禁將材料和其他物件放置在屋面邊緣地帶,以免造成高空墜物。
八、設備安裝必須有安全員現場指導和監督,確保人員和設備安全。

環保措施

《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》的環保措施如下:
一、打井現場做好有組織的臨時排水措施,廢水應經沉澱後排放,不得將泥水直接排放,確保施工環境和周邊環境不受影響。
二、施工現場做到工完場清,現場垃圾日產日清,及時清運,收集後的垃圾集中運送到指定地點統一處理。
三、該工程位於住宅區,施工過程中應合理安排工序,避免夜間施工。
四、屋面作業應注意避免揚塵,保持現場環境衛生、整潔。

效益分析

《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》的效益分析如下:
一、一次投資費
地源熱泵系統同傳統的空調系統相比,主要區別在於室外換熱器,室內系統基本是一致的。對於一次投資費用的比較,相對地講就簡單一點。與工程中使用較多的風冷熱泵機組和水冷機組+中央熱水機組進行比較:
以3000平方米的公共建築為例,估算製冷裝機容量為30萬千卡/小時,制熱裝機容量24萬千卡/小時。若採用風冷熱泵機組,一次投資為主機的造價,按市場一般行情2元1千卡/小時,估算價格。若採用水冷機組+中央熱水機組,一次投資除主機的造價外,還應包括冷卻塔和冷卻水泵的造價。而太陽能輔助地源熱泵系統的一次投資包括太陽能系統以及主機和地下埋管系統的造價,按照已經實施的工程概算單價60元/米進行估算。將三類系統的可比初投資列於下表。
三類系統得初投資比較
系統名稱
可比初投資(萬元)
備註
水冷機組+中央熱水機組
50
按照中國國產機組價格計算
風冷熱泵系統
60
按市場一般行情計算
太陽能輔助地緣熱泵系統
70
按照長5000米地下換熱器計算
由上表看出,太陽能輔助地緣熱泵系統初投資高於其他系統。實際上,太陽能輔助地緣熱泵系統所用水源熱泵,單位冷量造價為1.4元(千卡/小時),比風冷熱泵低,但是總造價要高出風冷熱泵系統,主要是室外部分造價高。由於地緣熱泵系統運行穩定,在主機選型上不用考慮富裕,因此,主機的裝機容量至少要少10%左右,上表中的投資比較沒考慮這一因素。在全面考慮上述因素後,太陽能輔助地緣熱泵系統投資僅僅比風冷熱泵系統高10%左右。
二、運行費用
系統的運行費用與COP值有關,該值詳見下表。
COP值
系統形式
夏季
冬季
傳統空調系統
2.9
2.8
地源熱泵空調系統
4.1
3.1
運行時間,每天按6小時計,冬夏兩季各按3個月計,總計兩季各為540小時。性能調節係數按0.9考慮,電價按照0.75元/度計算。按照夏季的運行效率,傳統空調系統的用電量為64800度,地源熱泵系統的用電量為45360度,夏季地源熱泵系統可節約運行費14580元;同樣,可計算得到冬季節約的運行費用3645元,全年共節約運行費18225元。和風冷熱泵系統相比,不到4年時間,即可將增加的除投資收回;若和造價更便宜的冷水機組+中央熱水機組的方案相比,地源熱泵系統仍然可以在5年內收回增加的投資。集中空調系統的壽命一般可以到15年以上,按照上述比較,在15年內,運行費用將節約27萬元。由於地源熱泵的地下換熱器採用的是高強度惰性材料,埋地壽命至少50年,與建築的使用壽命幾乎相當。因此,從使用壽命和運行費用來考慮,地源熱泵系統的經濟性是高於傳統的空調系統的。
註:施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》的套用實例如下:
一、邊家村3號高層及辦公樓總建築面積26800平方米。其中3號樓地上27層,建築高度90米,建築面積23800平方米;辦公樓地上3層,建築面積3000平方米。
二、北京市育紅中學空調工程,該工程總建築面積35800平方米,由教學樓、實驗樓、小禮堂、公寓樓、食堂、體育館和附屬用房等建築組成。
三、山西省太原市瑞園大廈,建築高度50米,地上18層,地下一層,建築面積18600平方米。

榮譽表彰

2011年9月30日,中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單》,以建質[2011]154號檔案公布,《太陽能輔助地源熱泵空調系統施工工法》被評定為中國國家二級工法。

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