[发明专利]一种地源热泵地下换热器倾斜埋设的施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及地源热泵系统的埋设技术领域，尤其涉及一种地源热泵地下换热器倾斜埋设的施工方法。

背景技术

地源热泵技术，是一种利用地下的土壤、地表水、地下水等温度相对稳定的特性，通过以大地为储能体进行热量交换的可再生能源的空调系统，替代传统空调技术，达到节能减排的目的。地下埋设换热器，是地源热泵空调系统的施工难点和投资重点。相关工程实例应用和研究表明，下管是安装地源热泵系统的一个非常关键的步骤，下管的成功与否决定了系统是否能够顺利安装的第一步。

目前土壤源地源热泵的埋管主要方法有水平埋管式和竖直埋管式两种。水平埋管式一般采用开挖、埋设和回填的技术步骤；但是水平埋管式由于多埋于浅层，换热效果相对垂直埋管要差一些，施工时占地面积大。针对竖直埋管式，在本发明之前，中国发明专利“一种地源热泵地下换热器的埋设装置”（专利号：ZL200810237256.9）公开了一种主要由支架、圆弧槽辊轴、手柄、主动轮、从动轮及支撑架等组成的地源热泵地下换热器的垂直埋设装置。相比于人工埋管方法，该法具有提高埋管的施工效率、且操作简单、成本低、保证施工质量，便于野外作业等技术优势。中国发明专利“地源热泵埋管装置及埋管方法”（专利号：ZL201010545176.7）公开了一种由伞状爪形喷盘、换热器联箱、止推块、地源热泵管、井架、井管吊头、升降机、高压水管、高压水泵、井管和水管扣环等组成的垂直埋设装置。该法采用水力切削原理实现打井埋管一次完成，提高了施工效率、解决了流沙层塌陷堵塞井孔而导致无法埋管的技术问题。竖直埋管式一般经济埋设深度为60-80 m，埋设过深，钻孔施工费用增加较大；而当建筑物地下埋深中存在漂石、穿越隧道、市政管道与管线，以及复杂地层等时，非常有必要采取相应措施避开这些位置。因此，开发有别于常规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术方案显得尤为迫切。

 

发明内容

本发明的目的就在于克服水平埋管式换热效果差、施工占地面积大，垂直埋管式施工无法穿越地下隧道、市政管线以及复杂地层，埋设深度大导致钻孔费用高等技术问题，开发一种施工便捷、经济性好、使用方便的新型倾斜换热器埋设施工方法，有效解决占地面积大、避开复杂土层施工困难等的技术方案。

一种地源热泵地下换热器倾斜埋设技术，由换热器、换热器连接头、水平定向钻机、钻头、钻杆、固定牛角、连接绳、以及导热液体等部分组成，其特征在于：利用水平定向钻机在地层中倾斜钻孔，并将带换热器接头的换热器系统埋设在倾斜孔内，回填填筑材料，完成地下换热器的倾斜埋设施工。

本发明一种地源热泵地下换热器倾斜埋设的施工方法，包括以下技术步骤：

（1）探明拟埋设地下换热器的地层情况，包括施工范围内地铁隧道、市政管道等地下结构物、以及含漂石等复杂地层等分布情况，设计地下换热器埋设层数、倾斜角度、长度、根数、以及走向等参数；

（2）平整场地、测量放线，确定水平定向钻机工作坑、入土点位置及钻杆倾斜角度等；

（3）在工作坑内架设水平定向钻机施工机械，钻头和钻杆对应入土点，钻机和钻杆布置方向与拟埋设的相应换热器方向一致，相对误差不超过1 %，并连接好地锚箱、泥浆系统、钻杆、辅助动力源、液压管线、以及控制电缆，并进行试运转调试表盘、操作手柄以及泥浆系统各部位运行情况；

（4）将换热器通过换热器接头连接好，利用连接绳将换热器套在钻杆上的固定牛角上；

（5）根据设计曲线，从入土点开始钻进导向钻孔并采用泥浆护壁，导向孔的钻具由导向钻头、控向仪和钻杆组成，曲线半径不小于1500倍的导向钻孔直径，每根钻杆倾角为0.4-0.6度，每隔25 m布置监测标记，监测每根钻杆的位置，在实际钻进过程中，动态调控控向仪保证钻进方向；

（6）完成导向钻孔至设计深度后，撤出钻杆和钻头，连接换热器的连接绳与钻杆上的固定牛角自动分离；换热器留在钻孔内；

（7）向埋设完成换热器的钻孔内回填传热性能良好的回填材料；

（8）完成第一根换热器的埋设施工后，转动水平定向钻机钻杆在本倾斜角平面内的偏角方向，重复步骤（2）~（7），在第一根换热器附近施工完成后续每根换热器的埋设施工；

（9）完成第一层换热器的埋设施工后，转动水平定向钻机钻杆的倾斜角方向，重复步骤（2）~（8），在第一层换热器附近施工完成后续各层换热器的埋设施工；