CN109680699B

CN109680699B - 一种闭式海水源热泵系统干地施工方法

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Publication number: CN109680699B
Application number: CN201811564359.6A
Authority: CN
Inventors: 于慧俐; 胡松涛; 刘国丹; 王刚; 季永明; 王海英
Original assignee: Qingdao University of Technology
Current assignee: Qingdao University of Technology
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2021-02-05
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: CN109680699A

Abstract

本公开提供了一种闭式海水源热泵系统干地施工方法，包括：在海水退潮时，进行砂土层厚度的测量，并根据砂土层厚度确定沉箱高度；根据沉箱高度进行沉箱模块加工制作以及沉箱内毛细管网栅安装，完成毛细管网沉箱制备；统计海水落潮和涨潮时间，与海水潮汐时间表作对比，得出可施工时间；根据可施工时间开挖土方，进行集分水器以及部分集管的提前预埋；根据可施工时间开挖基坑，进行毛细管网沉箱的吊装埋设；将毛细管网沉箱与集管相连，并进行水压试验，完成闭式海水源热泵系统的干地施工。

Description

一种闭式海水源热泵系统干地施工方法

技术领域

本公开涉及海水源热泵系统施工技术领域，具体涉及一种在海床干地进行海水源热泵施工的方法。

背景技术

随着我国海洋能源的快速发展，海水源热泵作为一种利用海水低品位能源生产高品位能源的技术受到了越来越多的重视。目前的海水源热泵安装基本是在水下进行施工，导致其施工费用较一般的非海水源热泵的前端换热器施工费用较高，且现有的海水源热泵前端换热器换热能力较弱，抗破坏的能力和耐久性差，因此，如何减少简化安装过程，减小安装费用，提高海水源热泵前端换热器抗破坏的能力和耐久性是本公开所要解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种闭式海水源热泵系统干地施工方法，本公开采用新型的毛细管网系统作为前端换热器以提高换热能力，并将毛细管网以沉箱的形式放入海水中以提高其抗破坏的能力和耐久性，同时利用海水涨退潮的时间差进行施工，降低了海水源热泵系统施工的成本，提高了施工的安全系数。

为了实现上述目的，本公开的技术方案如下：

一种闭式海水源热泵系统干地施工方法，包括：

在海水退潮时，进行砂土层厚度的测量，并根据砂土层厚度确定沉箱高度；

根据沉箱高度进行沉箱模块加工制作以及沉箱内毛细管网栅安装，完成毛细管网沉箱制备；

统计海水落潮和涨潮时间，与海水潮汐时间表作对比，得出可施工时间；

根据可施工时间开挖土方，进行集分水器以及部分集管的提前预埋；

根据可施工时间开挖基坑，进行毛细管网沉箱的吊装埋设；

将毛细管网沉箱与集管相连，并进行水压试验，完成闭式海水源热泵系统的干地施工。

进一步的，所述沉箱模块内均匀安装有多个毛细管网，所述毛细管网间同程连接。

进一步的，所述毛细管网沉箱的进出水口设有预留管道，所述毛细管网沉箱通过预留管道与集管相连。

进一步的，所述毛细管网沉箱之间并联形成多个并联环路，所述并联环路之间压力损失相对偏差不大于15％。

进一步的，所述方法还包括在土方开挖和基坑开挖过程中，对于隧道壁面凹凸严重部位，采用水泥砂浆对基面进行找平，在明挖地段，对地面不平之处采用水泥砂浆找平。

进一步的，所述方法还包括分段与整体相结合的水压试验，所述水压试验具体包括：

1、单个毛细管网沉箱的水压试验；

2、集管安装后的水压试验；

3、单个毛细管网沉箱与集管连接后的水压试验；

4、部分毛细管网沉箱与集管连接后的分段水压试验；

5、集分水器至毛细管网沉箱的整体水压试验。

进一步的，所述水压试验的步骤为：

1)从注水排气阀缓慢注水，同时将管道内空气排出；

2)充满水后，进行水密封检查；

3)采用加压泵缓慢升压，升压时间不得小于设定值；

4)升至规定试验压力后，停止加压，稳压一段时间，观察有无漏水现象；

5)稳压一段时间后，补充至规定试验压力值，规定时间内的压力降不超过设定值，无渗漏合格。

进一步的，所述方法还包括在所述闭式海水源热泵系统的最高点设置自动排气阀。

进一步的，所述方法还包括安装定压罐和自动补水阀，用于所述闭式海水源热泵系统的补水。

进一步的，若施工过程中发现毛细管损坏，则将该毛细管所在的毛细管网栅与水路分离，将泄漏管剪掉，待干燥后将两端口封闭加热并将剪切表面压挤到一起，并重新进行压力测试。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

本公开采用新型的毛细管网系统作为前端换热器，可以提高系统的换热能力，本公开将毛细管网以沉箱的形式放入海水中，可以提高其抗破坏的能力和耐久性，同时本公开利用海水涨退潮的时间差进行施工，降低了海水源热泵系统施工的成本，提高了施工的安全系数，并保证了施工的质量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开施工方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本公开做进一步的说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

作为一种或多种实施例，如图1所示，一种闭式海水源热泵系统干地施工方法，包括沉箱模块加工制作、沉箱内毛细管安装、水压试验、施工准备、土方开挖、集分水器安装、部分集管安装、水压试验、沟槽沙土回填、基坑开挖、沉箱模块埋设、基坑回填、沉箱模块与集管连接和水压试验。

所述沉箱模块加工制作包括沉箱高度确定，所述沉箱高度通过在海水退潮时测量的砂土层厚度进行确定。

根据确定的沉箱高度完成沉箱模块加工制作后，进行沉箱内毛细管网栅安装，完成毛细管网沉箱制备。

具体的，将毛细管网栅均匀的安装于沉箱模块内，毛细管网栅间同程连接。

毛细管网栅采用的管材和管件应选用不腐蚀、不脱落、对水质无影响、线性膨胀系数小、耐压抗破坏性强、蠕变小以及安装连接方便可靠的管材和管件。

因此，本公开中，毛细管网栅选用塑料毛细管网栅，材质为无规共聚聚丙烯管(PP-R)或耐热聚乙烯管(PE-RT)，由联集干管和毛细支管通过焊接技术焊接而成，用编管塑料卡条均匀排列固定，形成网栅形式的换热器。

所述毛细管网栅单根毛细管应一次成型，中间无接头焊接，毛细管网栅要求出厂水压测试，端头要求无痕密封打压，出厂测试压力不低于0.3Mpa保持5-10分钟。毛细管网栅的编管卡条要求与细管面宽等长，且为一根完整卡条，保证网片编管平整，不允许多根卡条搭接。毛细管网栅的编管卡条上要有固定孔，固定孔内凹，固定后固定孔上沿要求与自攻钉顶面平齐。具体实施中，毛细管网栅的管材公称外径、壁厚与偏差如表1所示

表1

当毛细管网沉箱所组成的换热器中安装有铁质易腐蚀构件时，系统连接管材宜有阻氧层或在系统中添加除氧剂。

毛细管网沉箱之间在系统中并联，形成多个并联环路，所述并联环路之间压力损失相对偏差不大于15％。

所述施工准备包括统计海水落潮和涨潮时间，与海水潮汐时间表作对比，找出差异，得出可施工时间。

本公开选用海水落潮后进行施工，施工内容包括开挖土方，进行集分水器以及部分集管的提前预埋；开挖基坑，进行毛细管网沉箱的吊装埋设；将毛细管网沉箱与集管相连，进行水压试验。

具体的，在土方开挖和基坑开挖过程中，对于隧道壁面凹凸严重部位，采用水泥砂浆对基面进行找平，在明挖地段，对地面不平之处采用水泥砂浆找平。

所述水泥砂浆为沙子：水泥＝1:3制成。

所述毛细管网沉箱的进出水口设有预留管道，预留管道长度至无水沙滩上，所述毛细管网沉箱通过预留管道与集管相连。

所述水压水压试验应采取分段和整体试压结合的方式，水压试验分多次进行，具体安排如下：

1、单个毛细管网沉箱的水压试验，水压试验压力为0.8Mpa，稳压为0.4MPa，直至保持到集管与集分水器连接之前；

2、集管安装后的水压试验，试验压力为0.8MPa，稳压0.4MPa；

3、单个毛细管网沉箱与集管连接后的水压试验，试验压力为0.8MPa，稳压0.4MPa；

4、部分毛细管网沉箱与集管连接后的分段水压试验，每一个安装段完成，必须进行水压试验，并保压至二衬钢筋网绑扎、二衬浇注完成；

5、集分水器至毛细管网沉箱的整体水压试验，试验压力为0.8MPa；稳压0.4MPa。

水压试验按照工作压力的1.5倍进行，具体根据设计图纸工作压力确定。

不可用气压代替水压。

所述水压试验的步骤为：

1)从注水排气阀缓慢注水，同时将管道内空气排出；

2)充满水后，进行水密封检查；

3)采用加压泵缓慢升压，升压时间不得小于设定值；

施工过程中发现某安装段漏压，要及时处理并重新试压、保压，如果确实无法恢复，此段将不与系统连接。

施工过程中若发现毛细管损坏，则将该毛细管所在的毛细管网栅与水路分离，将泄漏管剪掉，待干燥后将两端口封闭(使用焊枪或电烙铁)加热并将剪切表面压挤到一起，并重新进行压力测试。

所述方法还包括在所述闭式海水源热泵系统的最高点设置自动排气阀。

所述方法还包括安装定压罐和自动补水阀，用于所述闭式海水源热泵系统的补水。

实施例1：

根据测量数据，本实施例中沉箱高度设计为1060mm；

根据具体设计内容，本实施例沉箱模块内的设计为：800m²毛细管网，拟采用16个沉箱模块2610mm*2100mm*1060mm，每个沉箱模块布置25片毛细管网，毛细管网型号规格为1000mm*2000mm*10mm，毛细管网之间的间距为100mm，毛细管网之间采用同程连接。

每两个沉箱模块作为一个系统连接到集分水器，集管采用PPR热水管，管径为De25。

预制的毛细管沉箱在厂内加工完毕必须做水压试验，试验压力为0.8MPa，稳压0.4MPa，稳压一小时。泄压后，所有管道接口做管帽热熔封堵。

为了降低成本，避免在水下焊接作业，在沉箱模块吊装之前，每个模块的进出水管全部焊接完毕，预留管道长度至无水沙滩上。且每个模块单独做水压试验，水压试验压力为0.8MPa；稳压为0.4MPa，直至保持到集管与集分水器连接之前。

为了保证施工进度，集分水器以及部分集管提前预埋，沟槽开挖深度1000mm。并做好水压试压，试验压力为0.8MPa；稳压0.4MPa。

由于机组在岸边最高点，故在最高点设置自动排气阀。

补水系统方式采用定压罐和自动补水阀。

本实施例中，水压试验的步骤具体为：

1)从注水排气阀缓慢注水，同时将管道内空气排出。

2)充满水后，进行水密封检查。

3)采用加压泵缓慢升压，升压时间不得小于15min。

4)升至规定试验压力后，停止加压，稳压1h，观察有无漏水现象。

5)稳压1h后，补充至规定试验压力值，15min内的压力降不超过0.05MPa，无渗漏合格。

若在海水涨潮之前，未完成全部沉箱以及集管连接。做好牢固的施工标记，为下个阶段施工提供便利。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims

1.一种闭式海水源热泵系统干地施工方法，其特征在于，包括：

根据可施工时间开挖基坑，进行毛细管网沉箱的吊装埋设；

将毛细管网沉箱与集管相连，并进行水压试验，完成闭式海水源热泵系统的干地施工；

所述沉箱模块内均匀安装有多个毛细管网，所述毛细管网间同程连接；

所述方法还包括在土方开挖和基坑开挖过程中，对于隧道壁面凹凸严重部位，采用水泥砂浆对基面进行找平，在明挖地段，对地面不平之处采用水泥砂浆找平。

2.如权利要求1所述的一种闭式海水源热泵系统干地施工方法，其特征在于，所述毛细管网沉箱的进出水口设有预留管道，所述毛细管网沉箱通过预留管道与集管相连。

3.如权利要求1所述的一种闭式海水源热泵系统干地施工方法，其特征在于，所述毛细管网沉箱之间并联形成多个并联环路，所述并联环路之间压力损失相对偏差不大于15％。

4.如权利要求1所述的一种闭式海水源热泵系统干地施工方法，其特征在于，所述方法还包括分段与整体相结合的水压试验，所述水压试验具体包括：

1、单个毛细管网沉箱的水压试验；

2、集管安装后的水压试验；

3、单个毛细管网沉箱与集管连接后的水压试验；

4、部分毛细管网沉箱与集管连接后的分段水压试验；

5、集分水器至毛细管网沉箱的整体水压试验。

5.如权利要求4所述的一种闭式海水源热泵系统干地施工方法，其特征在于，所述水压试验的步骤为：

1)从注水排气阀缓慢注水，同时将管道内空气排出；

2)充满水后，进行水密封检查；

3)采用加压泵缓慢升压，升压时间不得小于设定值；

6.如权利要求1所述的一种闭式海水源热泵系统干地施工方法，其特征在于，所述方法还包括在所述闭式海水源热泵系统的最高点设置自动排气阀。

7.如权利要求1所述的一种闭式海水源热泵系统干地施工方法，其特征在于，所述方法还包括安装定压罐和自动补水阀，用于所述闭式海水源热泵系统的补水。

8.如权利要求1所述的一种闭式海水源热泵系统干地施工方法，其特征在于，若施工过程中发现毛细管损坏，则将该毛细管所在的毛细管网栅与水路分离，将泄漏管剪掉，待干燥后将两端口封闭加热并将剪切表面压挤到一起，并重新进行压力测试。