铁路车站地源热泵施工工法

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1、XX站地源热泵施工工法前言：XX站是世界上首条高寒地区高速铁路——XXX至XX客运专线中间站之一，室内温度调节以地源热泵机组空调系统为主。该工程核心技术在于利用地下恒温水层与地面温度差，进行水循环换热处理，达到热交换目的。经地质勘查，钻孔测试区域地质主要为页岩。测试结果表明：埋管区域的导热系数为1.855W/m℃。该区域土壤地层平均导热系数较大，比热容较大，综合换热能力较强，适合使用地埋管地源热泵空调系统；岩土体初始温度12.9℃，初始温度较低，冬季提取热量时的可利用温差较小，夏季向地下散热时的

2、可利用温差较大，有利于夏季释放热量。（一）工法特点：1、高效节能，稳定可靠地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，土壤与空气温差一般为17度（高寒地区略低），冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%～60%，因此要节能和节省运行费用40%－50%左右。通常地源热泵消耗1KW的能量，用户可以得到5KW以上的热量或4KW以上冷量，所以我们将其称为节能型空调系统。2、无环境污染地源热泵的污染物排放，与空气源热

3、泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，真正的实现了节能减排。3、维护费用低地源热泵系统运动部件要比常规系统少，因而减少维护，系统安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。4、使用寿命长地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，寿命可达50年。要比普通空调高35年使用寿命。5、节省空间没有冷却塔和其它设备，省去了冷却塔占用的宝贵面积，产生附加经济效益，并改善了环境外部形象。（二）适用范围：（三）工艺原理：地源热泵系统是利用浅层地能进行供热制冷的新型

4、能源利用技术的环保能源利用系统。地源热泵系统通常是转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方，还利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力，冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环系统，实现节能减排的功能。制冷模式在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环同时再通过冷凝器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地水、

5、地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过风机盘管，以13℃以下的冷风的形式为房间供冷。供暖模式地源热泵制热模式在供暖状态下，压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地表水、地下水或土壤里的热量，通过冷凝器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝，由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以35℃以上热风的形式向室内供暖。（四）施工工艺：1、放线、钻孔该地埋管区域主要地质构成：

6、钻孔测试区域地质主要为页岩。测试结果表明：埋管区域的导热系数为1.855W/m℃。该区域土壤地层平均导热系数较大，比热容较大，综合换热能力较强，适合使用地埋管地源热泵空调系统；岩土体初始温度12.9℃，初始温度较低，冬季提取热量时的可利用温差较小，夏季向地下散热时的可利用温差较大，有利于夏季释放热量。将地热换热器设计图纸上的钻孔的排列、位置逐一落实到施工现场，孔径为150mm。本工程设计选用外径为32mm的U型管。灌浆用管采用相同材料和规格，为确保U型管顺利安全的插入孔底，孔径要适当，必要时应固

7、化。在钻孔过程中，根据地下地质情况、地下管线敷设情况及现场土层热物性的测试结果，适当调整钻孔的深度、个数及位置，以满足设计要求，降低转孔、下管及封井的难度，减少已有地下工程的影响。在大面积施工前，应当开钻实验井，及时对钻孔深度方向上土层的热物性进行测定，以便对地热换热器的设计作适当修正。钻孔防护：在钻孔工程中因地质条件的限制，将有大量的灰尘，为保证工程的顺利进行，且不影响现场办公，将采取措施，防止灰尘蔓延。2、U型管现场组装、试压与清洗U型管在现场组装、切割为宜，以满足有可能出现的设计变更，尤其

8、是钻孔深度的需要。下管前应对U型管进行试、冲洗。然后将U型管两个端口密封，以防杂物进入。3、下管与二次试压本工程采用的是人工下管的方法。U型管头部设防护装置，以防止在下管过程中的损伤；U型管内充满水，增加自重，减少下管过程中的浮力。因为钻孔内一般情况下充满泥浆。钻完一个孔，应接着下管。因为钻好的孔搁置时间过长，有可能出现局部的堵塞，这将导致下管的困难。下管是将两根聚乙烯管一起插入孔中，直至孔底。U型管的长度应比孔深略长，以使其能够露出地面。下管完成后，做第二次水压实验。确认U型管无渗漏后，方可用