一、工程概況
   某工程為辦公綜合樓，地上建筑為19層，地下一層車庫及設備層。地上的1至3層主要功能為大廳、辦公室、活動室及餐廳，除10層為信息中心外，其它樓層為辦公室、多功能廳以及會議室和招待所等。該工程總建筑面積26000m²，建筑高度71m，其中空調面積為19000m²。
二、空調系統的設計
本文所舉例工程其空調系統由兩部分組成，5臺美國進口的熱泵機組組成K-1系統，主要供應10層、14層、18及19層使用，其是為了滿足第10層中信息中心、接待室以及多功能廳等相對特殊場的所有應用；2臺意大利熱泵機組組成K-2系統，供其它樓層使用。K-1系統的夏天制冷及冬天制熱，均是把制冷劑利用機組內置電動四通換向閥進行轉換來實現的；兩臺大熱泵機系統則設置12個手動的閥門，進行冷凍、冷卻水的切換，從而實現空調系統的制冷與制熱。空調的冷凍水系統所采用的是一次泵變流量系統，布置管道的方式為豎向、水平同程；空調的冷卻水系統同樣采用一次泵變流量系統，其管道的布置方式為14個水平的同程環路。辦公樓1至4層的餐廳、大廳所使用的是空調風柜加低速風道系統，而辦公室則采用風機盤管加新風系統，自動控制系統為DDC。
三、室外垂直埋管換熱器的設計
   埋管換熱器中的循環介質和大地巖土的換熱過程十分復雜，所以地下換熱器的設計就是整個空調系統中的難點。埋管換熱器和大地巖土的換熱受各種復雜因素的影響，比如埋管的形式、埋管或者豎井間距、管徑、埋管的深度以及循環介質流量的大小等等，這些參數也是換熱器運行的主要參數。并且埋管處的地質情況、建筑物負荷的變化以及當地的氣候特征等環境因素對換熱器的運行也有一定的影響。
   在本設計中，地埋管管材和管件均采用導熱系數高、流動阻力低、抗腐蝕性好、穩定性強的塑料管和管件。按照工程所在地的氣候特征來選擇傳熱介質，本工程采用水作為傳熱介質，為防止冷卻循環水管內的水在一定溫度下凍結，可以添加防凍劑，或啟動循環泵采用感溫自控系統，這種感溫系統的優點在于，如果循環水的溫度小于4℃，那么自控系統就會啟動循環泵，以驅動循環水進行循環，并做報警，從而有效的防止埋管內水介質出現凍結的問題。在地埋管空調系統中，垂直埋管換熱器系統的總吸熱量要和總釋放量保持平衡，大地巖土的熱穩定性、土壤源熱泵系統的經濟性以及空調實際的運行效果才能得到相應的保證。因此該工程經過各方面經濟、技術等因素的比較，調峰形式采用輔助冷卻源和地埋管換熱器結合使用的方案，最熱月峰值的負荷利用室外的消防噴泉水池做輔助散熱進行消除。利用原土回填作為鉆孔回填材料。地埋管水系統采用機房集水器、分水器以及14個水平同程環路相連接，為一次泵定流量系統。地埋管土壤源熱泵系統的運行方法如下：室外噴水池散熱幫助5臺小熱泵機組實現夏季的冷卻功能，而冬天制熱則由地埋管系統提供熱源來實現；利用地埋管散熱實現2臺大熱泵機組的夏季冷卻及冬天制熱功能。5臺小機組的制冷與制熱轉換，是采用機組的內置電動四通換向閥，轉換制冷劑流量，以實現制冷、制熱轉換的功能；2臺大機組的制冷與制熱，則是利用其外面設置好的12個手動閥門進行冷凍、冷卻水的切換來實現。
四、地埋管空調系統的室外施工工藝
   采用XY-1以及XY-1B型號的鉆機，往復式泥漿泵的型號為BW-250；管道系統采用PE管U型單排管，該材質具有抗腐蝕性強、穩定性強、流動阻力小及導熱系數高等特點。
（一）預制井下垂直PE管
    預制PE管時采用熱熔焊接工藝，按照熱熔對口與熱熔承插連接的方法。將需要焊接的管口削平，保證其工作面在同一面上，并與管線垂直，標出兩管的連接軸線。承插式加熱熔接溫度為260℃±10℃，而對接式的則為200-210℃。焊接后其焊接處的強度要比管材本身的強度高，焊好管線底部U形彎后進行注水加壓試驗，合格后泄壓，將管內清水保留下來，并焊好封頭。接下來制作井頭定位針，以保證PE管可以順利的插入井底，并進行定位；如果埋底未露出管頭，則要在PE管悶蓋處做管口標記，以便尋找管頭，另一悶蓋處也要做標記，以控制落管深度；要做好管間距的控制。
（二）放管監控
本工程鉆井工作和后續的放管工序之間的銜接比較緊密，所以一口井打井安裝完畢后要馬上放管，否則隨著停留時間越來越長，那么井下就會出來越來越嚴重的擠壓現象，此時放管就會越來越困難。放管過程中要多人合作進行，不能將管子放在地上拖拉，不能形成非自然性的彎曲現象，更不能出現角度；鉆桿套住直徑為一公分的圓鋼，利用鉆桿的壓力把管子逐漸下到設計深度為止。進行定位控制時，管子底部的螺紋鋼箭頭要直插至井底的中心，由于井下的土質相對較軟，管子到達底部后會繼續下沉，此時要控制管子的下落尺寸，緊緊拉住施工的繩子使其不再下落，落至設計尺寸后再鎖定位置，快速的進行灌沙定位。型號相同、場地相同的管子其頂部尺寸也要盡可能保持一致。管道預制及放管的過程中，均不可將PE管放在地面上拖拉，并且注意車輛出入時不可滾壓或者碰撞PE管，露出地面的管頭不可使用。最后進行材料的回填，上述工序全部完成后，就開始向井內進行材料的回填，本工程采用原土回填。回填時要注意，回填速度要快，并且一定要保證管子處于井中的位置要穩定，管子不可以井中任意沉浮或者移動。由于井中泥漿比重相對較大，沙子沉落相對困難，此時要向井內注入一定量的清水，以稀釋泥漿，減小其比重，促使砂沉落井底。灌砂的深度不可過深或過淺，大概為井深的50%到60%左右，其它部分會被泥石自然填充。
五、節能分析
    該工程在冬天最終地源側其出水溫度基本上穩定在11-13℃之間，熱泵機組能效比可以達到4.0以上，由此可以看出，相對于空氣源熱泵空調系統、燃氣鍋爐供熱空調系統等，土壤源熱泵空調的節能效果、環保效果都比較好，并且避免空氣源熱泵在冬天需要進行化霜、處于極端環境下的供熱效果不理想等問題。土壤源熱泵空調系統在夏天的冷卻水的進出溫度分別為27.3℃和33℃，而常規的空調冷水機組的冷卻水其進出溫度分別為32℃和37℃，二者相比而言，滿負荷運行狀態下，地埋管空調系統的能耗可以節約15%，負荷為70%的狀態下，可以節能35%，而負荷狀態為50%時，則土壤源熱泵空調可節能達60%。該工程與常規的空調冷水機組和燃氣鍋爐進行供熱相比，盡管總的投資有所增加，為12%，但是空調全年的運行費用可以節約39%，3年即可收回成本。因此，地埋管空調系統可以做為一種新型的節能環保空調系統大力推廣。
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