地源热泵施工组织设计.docx

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地源热泵施工组织设计

地源热泵系统钻井、埋管工程

施工组织设计

本施工组织设计作为施工的指导性文件，在编制过程中我们对项目管理机构

设置、劳动力安排、施工工期及保证措施、进度计划控制、机械设备配备、主要

分部分项工程的施工方法、工程质量及保证措施、安全保证措施、文明施工及环

境保护措施等诸多因素进行了考虑，以突出施工组织设计的科学性、可行性。

我

们将严格按照本施工组织设计指导施工。

第一节工程说明

1.1、编制依据

1.项目地源热泵中央空调系统实际情况；

2.施工图纸、国家有关标准及规范、规定；

3.质量手册及ISO9001质量体系程序文件。

1.2、编制原则

1.工程名称：

2.建设地点：

3.建设规模：

106200平方米

4.承包方式：

专业施工承包

1.3、施工范围

地源热泵系统工程的系统钻井、埋管工程

1.4、各分部分项工程的施工工艺说明

（一）、地源热泵系统设计技术要求

1、地埋管换热系统设计前，应根据岩土体地质勘查结果评估地埋管换热系

统实施的可行性及经济性。

2、埋管区域建筑物之间的距离，应符合地下构筑物与建筑物间距的相关规

定。

3、地埋管施工时严禁损坏其它地下管线及构筑物。

4、地埋管换热器安装完成后，应在埋管区域做出标志或表明管线的定位带，

并以现场的两个永久目标进行定位。

（二）、底埋管管材与换热工质

1、地埋管管材应符合以下规定：

①.底埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小、热膨

胀型号的塑料管及管件，不应采用金属管道或聚氯乙烯（PVC）管及管件。

宜采

用高密度聚乙烯管。

②.地埋管质量应符合国家规定标准中的各项规定，管材工称压力不得小于

1.0Mpa。

工作温度应在-20℃～-50℃范围内。

地埋管壁厚宜按外径与壁厚之比为

11倍选择。

③.地埋管应能按设计要求长度成捆供应，中间不得有机械接口及金属接头。

2、换热工质应以水为首选。

（三）、地埋管换热系统设计

1、地埋管换热系统设计前应明确待埋管区域内各种地下管线的种类、位置

及深度，预留未来地下管线所需的埋管空间及埋管区域进出重型设备的车道

位置和荷载。

2、地埋管换热器应根据可使用地面面积、岩土体地质勘查结果及挖掘成本

等因素确定埋管方式。

3、地埋管换热器设计计算应考虑岩土体及回填材料热物性的影响，宜采用

专用软件进行设计计算。

4、垂直地埋管换热器埋管深度应大于30m，宜为60m～150m；钻孔间距宜为

3m～6m。

水平管埋深应不小于1.2m。

5、地埋管环路之间应并联且同程布置，两端应分别与供、回水管路集管相

连接。

每个环路集管连接的环路数宜相同。

6、地埋管换热器宜靠近机房或以机房为中心设置。

铺设供、回水集管的管

沟宜分开布置；

7、地埋管换热系统应根据地质特性确定回填料配方，回填料的导热系数应

不低于钻孔外岩土体层的导热系数。

（四）、地埋管换热系统施工

1、地埋管换热系统施工前应具备以下资料：

①.埋管区域的现场勘查资料；

②.设计说明及孔位布置图纸

③.施工组织设计；

2、地埋管换热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，并应进行地面清理，铲除地面杂草、杂物和浮土，平整

地面。

3、地埋管换热器安装位置应远离水井及室外排水设施。

4、地埋管及管件应符合以下规定：

①.地埋管及管件应符合设计要求，且应具有质量检验报告和生产长的合格

证。

②.进入现场的地埋管及管件必须逐段进行外观检查，破损和不合格产品严

禁使用。

③.地埋管及管件存放时，应避免阳光直接照射。

搬运和运输时，应小心轻

放，采用柔韧性好的皮带、吊带或吊绳进行装卸，不应抛摔和沿地拖拽。

5、管道的连接应符合以下规定：

①.所有埋地管道应采用热融或电融连接。

管道连接应符合《埋地聚乙烯

给水管道工程技术规范》CJJ101的有关规定。

②.垂直地埋管换热器的U型弯管接头，宜选用定型的U型弯头成品件，不

应采用直管道煨制弯管接头，也不宜采用两个90°的弯管对接的方式构成U型

弯管接头。

③.U型管的组对长度应能满足插入钻口后与环路集管连接的要求，组对好

的U型管的开口段部，应及时密封。

④.从事管道连接的操作工人上岗前，应经过专门培训，经考试和技术评定

合格后，方可上岗操作。

6、施工安装设备选择应根据现场条件和费用，以移动土方工程量较少为原

则确定。

7、水平埋管地沟结构应综合考虑地上和地下障碍物、地表坡度、管道转弯

半径、回填和复原要求等因素的影响。

在软土或砂质土条件下施工时，宜采用边

挖沟边铺设管道的施工方法。

8、水平埋管换热器安装应符合以下规定：

①.埋管前应将沟中的石块清理干净，并在沟底铺设厚度为10～15cm的细土

或沙子。

②.待安装管道不应有折断、扭结等问题，且应按设计连接完毕，并经

水压试验合格。

③.应检查沟中无石块且细沙土平整后，再将管道放入沟中。

④.管道的安装位置应与设计相符，且应采取固定措施。

⑤.下管过程中，应对管道采取保护措施，并应防止块石等重物撞击管身。

10、水平地埋管换热器回填土应细小、松散、均匀且不含石块及土块。

槽底

至管顶以上50CM范围内，不得含有机物和冻土。

11、水平地埋管换热器沟槽回填压实应逐层进行，且不的损伤管道。

回填压

实过程应均匀，回填土应与管道接触紧密。

12、垂直钻孔时应符合以下规定：

①.垂直钻孔时，可根据现场岩石类型，考虑钻孔费用等因素调整钻孔位置

及深度。

②.钻孔揭露多层地下水时，应采取回填封闭措施。

③.垂直钻孔的不垂直度不应大于2.5%。

④.当钻孔处土壤不牢固或者存在孔洞、洞穴等造成导致成孔困难时，应设

壁套管。

⑤.湿式钻孔施工时应设排水沟和泥浆池等清理设施，以及时排除和处理钻

井时产生的大量水和泥浆。

13、垂直地埋管换热器安装应符合以下规定：

①.当一个钻孔钻好且孔壁固化后，应立即下管。

下管时，U型管内宜充满

水。

②.钻孔深度及孔内地下水（或泥浆）水位较浅时，宜采用人工下管。

当下

管较困难时，可采用机械下管。

③.垂直地埋管换热器安装完毕后，应用灌浆封孔，直至密实无空腔。

15、地埋管换热器与环路集管装配完成后及地埋管换系统全部安装完成后应

对管道进行冲洗。

（五）、地埋管换系统的检验与验收：

1、地埋管换热系统安装过程，应由检测或监理机构进行现场检验，并提供

检验报告，检验内容应符合以下规定：

①.管材、管件等材料应符合国家现行标准的规定；

②.钻孔的位置、深度以及地埋管换热器的长度应符合设计要求；

③.回填材料及其配合比应符合设计要求；

④.水压试验应合格；

⑤.各环路流量达到平衡要求；

⑥.循环水流量及进出水温差应符合设计要求。

2、水压试验应符合以下规定：

①.垂直地埋管换热器插入钻孔前，应做第一次水压实验。

在实验压力下，

稳压至少15分钟，观察无明显压力降后，则认为合格。

②.将U型管密封后插入钻孔，稳压15分钟，观无明显压力降后，则认为合

格。

③.地埋管换热器与环路集管装配完成后，回填前应进行地二次水压实验，

在试验压力下，稳压至少2小时，观察无明显压力降后，则认为合格。

④.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，

在实验压力下，稳压至少2小时，观察无明显压力降后，则认为合格。

⑤.地埋管换热系统全部安装完毕，且冲洗、排气及回填完成后，应进行地

四次水压试验，在试验压力下，稳压至少12小时，观察无明显压力降后，则认

为合格。

⑥.试验压力，当前工作压力小于等于1.0Mpa时，应为工作压力的1.5倍，

且不应小于0.6Mpa。

当前工作压力大于1.0Mpa时，应为工作压力加0.5Mpa。

⑦.水压试验宜采用打压泵缓慢升压，升压过程中应随时观察与检察部的有

渗漏；不宜以气压试验代替水压试验。

3、对回填过程的检验应与安装地埋管换热器同步进行。

二、整体运转调试和验收

㈠、一般规定

1、地源热泵系统在室外换热系统及室内系统分项完成施工、调试和验收后

应进行整体运转、调试和验收。

2、地源热泵系统的整体调试和验收应符合《通风与空调工程施工质量验收

规范GB50243和《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》GB50274

的规定。

㈡、运转与调试

1、地源热泵系统运转调试之前应会同建设单位进行全面检查，符合设计与

相关规范要求后，才能进行运转与调试。

2、地源热泵系统运转与调试应符合以下规定

①.调试前应编制调试方案，并报送专业监理工程师审核批准；

②.调试前应进行水力平衡调试，确定系统循环总流量、各分支流量及各末

端设备流量达到设计要求。

③.水力平衡调试完成后，应进行设备单体试运转。

运转结果应符合相关参

数，并调整到符合设计要求。

3、调试完成后应编写调试报告及运行操作规程，并提交甲方确认并存档。

㈢验收

1、地源热泵系统调试合格后应进行竣工验收，竣工验收应由建设单位负责，

组织施工、设计、监理等单位共同进行，合格后应办理竣工验收手续。

2、地源热泵系统的验收应包括设备验收、工程验收、效果验收三部分。

3、验收时，施工单位应提供下列资料：

①.设计文件、设计变更通知单、图纸会审纪录和竣工图。

②.主要设备、材料等的出场合格证明及验收报告；

③.管道安装施工纪录，包括施工过程中对重大技术问题的处理情况；

④.质量检验纪录和质量验收报告；隐蔽工程验收单和中间验收纪录。

⑤.制冷系统试验纪录。

⑥.空调系统的联合试运转纪录。

⑦.竣工报告。

第二节施工方案及关键部位施工工艺与方法

2.1、地下换热器系统施工方案

根据本工程特点，采用竖直埋管形式，打井口径130mm，有效深度80m，井

内安装双U管，钻孔平均间距4.5m。

本工程地下换热器主要布置于地下室车库及小区绿化带，每个分区支管连接

的地下换热器同程连接。

1、施工工艺

分析地质资料，用专业计算软件进行地下换热器的模拟计算，确定设计和施

工方案。

地埋管换热器安装主要包括钻孔、试压、下管、回填等工序，主要施工工艺

流程如下：

2、施工方案

熟悉现场及施工图纸，进行施工准备，包括人员、机具及现场临设，对施工

人员进行有针对性的交底工作。

1.专用设备材料进场：

1.1钻井机：

钻孔直径50~200mm，最大钻孔深度170m，具有防塌方技术、

井下配管6专用装置等多项专利技术，保证打井及配管质量及效率。

该钻机为专

业土壤热泵系统用小型钻机，可在打孔后直接将预制好的双U型管道下到孔内，

施工速度快，质量好，设备使用简便。

1.2专用回填泵：

专为地源热泵井下换热器设计，适用于各类流质回填材料，

科学的泵入压力及流速，使回填的材料密实无空隙，保证井下换热器换热效率。

1.3井下换热管（PE管）专用焊机：

保证井下及埋地水平管焊缝严密性，提

高系统可靠性。

1.4准备专用管材（双U形）、专用回填料（按地质特征进行配方）等；本

工程地下换热器采用高密度PE管，每口井采用双U形管布管方式。

专用回填料,确保回填层传热系数接近土壤传热系数，并保证回填料的环保

性，保证井下换热器的换热效率。

2.放线

根据业主所放定位点进行放线，按照施工图纸标定换热孔的位置，并根据现

场地下室车库位置对钻孔进行适当调整，在每口井位置钉木桩，以保证打孔位置

准确。

3.竖立钻机

①.以钻孔点定位塔架底盘，采用水平尺对底盘横向、纵向进行找平，水平

度≤0.5㎜/m；

②.底盘定位后，安装塔架竖杆，利用铅锤和直尺测量塔架的垂直度，保证

塔架竖杆垂直；

③.安装钻机头、钻机提升装置和钻头充水（泥浆）等附属装置；

④.按要求挖好泥水池及泥水沟，并使其畅通。

⑤.对钻机及附属装置接电、接水管，对每台设备进行点试，确定转向；

4.钻孔

①.拟采用下列钻进方法：

1～3级粘土、壤土等覆盖层；螺旋钻、硬质合金回转清水钻进；

1～5级松散层；泥浆护壁或跟管钻进；

1～6级部分7级软、中硬岩层；硬质合金回转钻进；

4～14级较完整均一岩层；孕锒金刚石清水回转钻进；当钻孔孔壁不牢固或

者存在孔洞、洞穴等导致成孔困难时，应设护壁套管。

②.开钻前须确定转向无误，并重新校核塔架底盘，竖杆的水平和垂直度；

③.施钻过程中应合适的速度为宜，密切注意钻机及附属设备的运行情况，

发现异常应及时处理，防止拉断钻杆和接头丝扣、跌落钻头等现象发生，并时刻

注意地层地质变化，做好记录；

④.施钻过程中钻机长和操作手应定时对钻机及附属设备进行巡回检查，及

时做好维护和保养工作，提高工作效率；

⑤.钻孔到要求深度后，应对孔反复进行通孔，为下换热管创造顺利条件。

5.下换热管

5.1.下管

①.将换热管与接头进行熔焊，按设计要求在地面进行压力试验；下换热管

之前按设计要求进行水压试验。

在试验压力下，稳压至少15min，稳压后压力降

不应大于3%，且无泄漏现象。

将其密封保持有压状态，准备下管。

②.下管采用机械下管，速度要均匀，防止下管过程中损坏塑料管，如果遇

有障碍和不顺畅现象，应及时查明原因，待做好处理后才能继续下管；

③.为保证换热效果，换热支管之间需保持距离，

④.换热管道到位后，提起下管钻杆，提杆过程中应防止换热器上浮，如发

现上浮立即采取措施，确保管下到位。

5.2.回填

①.回填材料选用材料为膨润土和细砂（或水泥）的混合浆，水泥：

膨润土：

细砂=1：

2：

7，灌浆前计算好每个井需用灌浆液的用量，且需一次灌浆完毕。

②.回填前须对换热管进行第二次试压；

③.试压合格后进行回填，在回填过程中管道须进行保压，一旦发现压力出

现异常，立即停止，查明原因并进行处理后方可继续回填；

④.采用专用回填设备：

回填料灌料时，要求高压回填。

若人工回填，压力

不够空隙教多，严重影响传热效果，无法达到设计参数，系统供冷、供热均无法

实现。

我公司使用的回填设备，具有很大的回填压力，确保无回填空隙，回填料

凝固后由良好的导热能力。

⑤.回填完后将留在地面的管道管口进行封堵保护，防止后续施工造成损坏。

回填材料的导热能力对地下管路的换热能力有着重要的影响，回填料在施工

完成后与地下换热器接触最紧密，回填料的配比与选择，决定了其传热性能，传

热特性直接影响换热效果。

除考虑传热外，还要考虑其凝固强度等级，因地质结

构不同、膨胀能力不同，产生的挤压力也差别很大。

选择合适的回填料还可以防

止挤压破坏地下换热管。

因此，依据地质报告，配比选择回填料，也是保证土壤

热泵成功应用的重要一环。

6、钻孔质量与验收

钻孔质量与验收依据业主的设计要求和有关规程进行。

7、质量保证措施

①.探设备安装之后，各机组长必须进行安全等项目的检查，确认安装合格

后，报有关部门批准，方可开钻。

②.理选用钻进方法、钻具、钻进技术参数及工艺。

③.格按钻探规程进行作业，合理掌握回次进尺长度。

④.施工过程中，按一定的钻孔深度，使用水平尺校正钻机。

⑤.机应准确对位，对位误差小于2.0cm，由质检员复检后方能施工。

⑥.平钻机，用垂直吊线法检验其主轴的垂直度，使其垂直度误差＜0.5%L。

⑦.径：

施工前和施工过程中，经常检查钻头直径，确保不小于110mm。

磨

损超过5mm时及时补焊，确保钻头直径达到设计桩径要求。

⑧.记录员认真负责地使用蓝黑钢笔或碳素黑色笔随施工进度情况准确、真

实，字迹工整地填写现场记录。

认真做好竣工验收工作，钻孔达到设计孔深后，

及时报请有关人员验收签章。

8、安全生产

①.井设备安装完毕，机长必须进行安全检查；

②.立和拆卸钻架，必须在机长的统一指挥下进行。

③.格按照钻探规程和钻探安全制度进行操作，做到安全施工。

2.2、PE管道安装技术措施

1、材料

①.埋地聚乙烯给水管道工程采用的管材、管件应分别符合现行国家标准

《给水用聚乙烯（PE）管材》GB/T13663、《给水用聚乙烯（PE）管件》