[發明專利]一種地源熱泵地下換熱器傾斜埋設的施工方法

無效

• 申請號: 201310044066.6
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103134236A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 孔綱強
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 虞希光

技術領域

本發明涉及地源熱泵系統的埋設技術領域，尤其涉及一種地源熱泵地下換熱器傾斜埋設的施工方法。

背景技術

地源熱泵技術，是一種利用地下的土壤、地表水、地下水等溫度相對穩定的特性，通過以大地為儲能體進行熱量交換的可再生能源的空調系統，替代傳統空調技術，達到節能減排的目的。地下埋設換熱器，是地源熱泵空調系統的施工難點和投資重點。相關工程實例應用和研究表明，下管是安裝地源熱泵系統的一個非常關鍵的步驟，下管的成功與否決定了系統是否能夠順利安裝的第一步。

目前土壤源地源熱泵的埋管主要方法有水平埋管式和豎直埋管式兩種。水平埋管式一般采用開挖、埋設和回填的技術步驟；但是水平埋管式由于多埋于淺層，換熱效果相對垂直埋管要差一些，施工時占地面積大。針對豎直埋管式，在本發明之前，中國發明專利“一種地源熱泵地下換熱器的埋設裝置”（專利號：ZL200810237256.9）公開了一種主要由支架、圓弧槽輥軸、手柄、主動輪、從動輪及支撐架等組成的地源熱泵地下換熱器的垂直埋設裝置。相比于人工埋管方法，該法具有提高埋管的施工效率、且操作簡單、成本低、保證施工質量，便于野外作業等技術優勢。中國發明專利“地源熱泵埋管裝置及埋管方法”（專利號：ZL201010545176.7）公開了一種由傘狀爪形噴盤、換熱器聯箱、止推塊、地源熱泵管、井架、井管吊頭、升降機、高壓水管、高壓水泵、井管和水管扣環等組成的垂直埋設裝置。該法采用水力切削原理實現打井埋管一次完成，提高了施工效率、解決了流沙層塌陷堵塞井孔而導致無法埋管的技術問題。豎直埋管式一般經濟埋設深度為60-80?m，埋設過深，鉆孔施工費用增加較大；而當建筑物地下埋深中存在漂石、穿越隧道、市政管道與管線，以及復雜地層等時，非常有必要采取相應措施避開這些位置。因此，開發有別于常規的水平埋管式和垂直埋管式的埋管施工方法的新型埋管施工技術方案顯得尤為迫切。

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發明內容

本發明的目的就在于克服水平埋管式換熱效果差、施工占地面積大，垂直埋管式施工無法穿越地下隧道、市政管線以及復雜地層，埋設深度大導致鉆孔費用高等技術問題，開發一種施工便捷、經濟性好、使用方便的新型傾斜換熱器埋設施工方法，有效解決占地面積大、避開復雜土層施工困難等的技術方案。

一種地源熱泵地下換熱器傾斜埋設技術，由換熱器、換熱器連接頭、水平定向鉆機、鉆頭、鉆桿、固定牛角、連接繩、以及導熱液體等部分組成，其特征在于：利用水平定向鉆機在地層中傾斜鉆孔，并將帶換熱器接頭的換熱器系統埋設在傾斜孔內，回填填筑材料，完成地下換熱器的傾斜埋設施工。

本發明一種地源熱泵地下換熱器傾斜埋設的施工方法，包括以下技術步驟：

（1）探明擬埋設地下換熱器的地層情況，包括施工范圍內地鐵隧道、市政管道等地下結構物、以及含漂石等復雜地層等分布情況，設計地下換熱器埋設層數、傾斜角度、長度、根數、以及走向等參數；

（2）平整場地、測量放線，確定水平定向鉆機工作坑、入土點位置及鉆桿傾斜角度等；

（3）在工作坑內架設水平定向鉆機施工機械，鉆頭和鉆桿對應入土點，鉆機和鉆桿布置方向與擬埋設的相應換熱器方向一致，相對誤差不超過1?%，并連接好地錨箱、泥漿系統、鉆桿、輔助動力源、液壓管線、以及控制電纜，并進行試運轉調試表盤、操作手柄以及泥漿系統各部位運行情況；

（4）將換熱器通過換熱器接頭連接好，利用連接繩將換熱器套在鉆桿上的固定牛角上；

（5）根據設計曲線，從入土點開始鉆進導向鉆孔并采用泥漿護壁，導向孔的鉆具由導向鉆頭、控向儀和鉆桿組成，曲線半徑不小于1500倍的導向鉆孔直徑，每根鉆桿傾角為0.4-0.6度，每隔25?m布置監測標記，監測每根鉆桿的位置，在實際鉆進過程中，動態調控控向儀保證鉆進方向；

（6）完成導向鉆孔至設計深度后，撤出鉆桿和鉆頭，連接換熱器的連接繩與鉆桿上的固定牛角自動分離；換熱器留在鉆孔內；

（7）向埋設完成換熱器的鉆孔內回填傳熱性能良好的回填材料；

（8）完成第一根換熱器的埋設施工后，轉動水平定向鉆機鉆桿在本傾斜角平面內的偏角方向，重復步驟（2）~（7），在第一根換熱器附近施工完成后續每根換熱器的埋設施工；

（9）完成第一層換熱器的埋設施工后，轉動水平定向鉆機鉆桿的傾斜角方向，重復步驟（2）~（8），在第一層換熱器附近施工完成后續各層換熱器的埋設施工；