CN110055996B - 一种冻结法联合地源热泵的施工方法 - Google Patents

一种冻结法联合地源热泵的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种冻结法联合地源热泵的施工方法，具体步骤包括：确定冻结孔的施工位置；在确定的施工位置处钻孔，在冻结孔内安装无缝钢管，无缝钢管组成管路；在地面设置冻结站；启动冻结站，通过管路进行土地冻结，当土地达到冻结条件后进行地下工程的施工，直至地下工程施工完毕；拆除冷冻机组，对循环机组和管路进行冲水清理；将循环机组和管路接入完成后地下工程的地源热泵系统；对地源热泵系统整体进行冲水、排气和水压试验。与现有技术相比，本发明采用地源热泵系统将冻结法地下施工和空调系统进行有机结合，能够起到节约施工成本，缩短工期的作用。

Description

一种冻结法联合地源热泵的施工方法
技术领域
本发明涉及一种地下工程施工方法，尤其是涉及一种冻结法联合地源热泵的施工方法。
背景技术
随着城市化进程的快速发展，大城市、超大城市的出现已是历史的必然，城市对地下空间的需求日益增加。目前，人工冻结法施工已成为一种成熟的地下施工方法，但在施工结束之后，冷冻循环系统的废弃或拆除对资源产生了极大的浪费。同时，当商场、地铁站等地下空间施工完成后，势必需要对地下空间进行温度控制的空调系统，而空调系统的安装成本和施工方式也需要消耗大量的人力和物力。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种冻结法联合地源热泵的施工方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种冻结法联合地源热泵的施工方法，具体步骤包括：
S1、确定冻结孔的施工位置；
S2、在确定的施工位置处钻孔，在冻结孔内安装无缝钢管，无缝钢管互相之间通过螺纹连接组成管路；
S3、在地面设置冻结站，冻结站内包括制冷机组和循环机组，将管路的两端接入循环机组，循环机组内采用氯化钙盐溶液为传热介质，使用制冷机组对管路进行制冷；
S4、启动冻结站，通过管路进行土地冻结，当土地达到冻结条件后进行地下工程的施工，直至地下工程施工完毕；
S5、拆除冷冻机组，对循环机组和管路进行冲水清理，将循环机组和管路内的传热介质由氯化钙盐溶液替换为清水；
S6、将循环机组和管路接入完成后地下工程的地源热泵系统，该地源热泵系统包括水源热泵机组、地热能交换模块和建筑物内空调模块，其中，管路作为地源热泵系统的地热能交换模块，循环机组作为地源热泵系统的热泵机组；
S7、对地源热泵系统整体进行冲水、排气和水压试验。
进一步地，所述的制冷机组包括互相连接的压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器。
进一步地，所述的循环机组包括水箱和水泵。
进一步地，所述的无缝钢管埋深大于5m。
进一步地，所述的无缝钢管为厚度大于等于6mm的低碳无缝钢管。
进一步地，在无缝钢管组成管路的同时在冻结壁外缘设置测温孔，用于观测管路的温度。
进一步地，在水压试验下，稳压至少12h小时，稳压后压力降小于等于3％。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明采用地源热泵系统将冻结法地下施工和空调系统进行有机结合，将冻结法施工中的管路作为地源热泵系统的地热能交换模块，循环机组作为地源热泵系统的热泵机组，能够起到节约施工成本，缩短工期的作用。
2、进行冻结时，采用氯化钙盐溶液为传热介质，氯化钙盐溶液在冻结过程中起到了热量传递的作用，既能够减少冷却液对管路的腐蚀，而且易于清洗，方便后续接入地源热泵。
3、采用无缝钢管组成管路具有耐盐水腐蚀，寿命长的优点。
4、无缝钢管埋深大于5m，能够使无缝钢管位于温度稳定区。
5、无缝钢管采用为厚度不小于6mm的低碳无缝钢管，能够具有良好的热传导特性，同时满足冻结法和热泵管路的施工需求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为冷冻站改造的局部过程示意图；
附图标记：1、管路，11、管路进液口，12、管路出液口，2、循环机组，21、水泵，211、水泵进液口，212、水泵出液口，3、商场空调模块，31、空调管路，311、空调管路进液口，312、空调管路出液口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例提供了一种冻结法联合地源热泵的施工方法，现以需要建造地铁站的某商场为例：
步骤一、确定场地施工位置
根据待施工地下结构的位置及场地情况确定冻结孔的施工位置，在确定冷冻站的具体位置时，应充分了解场地内已有地下管线及构筑物，同时考虑方便冻结法施工管路与商场室内空调管路的连接。
步骤二、安装冷冻循环系统及冻结站
铲除场地杂草，平整地面。利用钻机钻孔，成孔后下放管壁厚度不小于6mm的低碳无缝钢管或符合标准的新型材料，组成管路，无缝钢管之间通过螺纹连接。无缝钢管埋深大于5m，同时在冻结壁外缘设置测温孔，方便观测冻结施工过程中地层温度的变化以及后续地源热泵系统的地源温度。
安装冷冻站，冷冻站包括制冷机组及循环机组。制冷机组包括互相连接的压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器；循环机组包括水箱和水泵，循环机组内采用氯化钙盐溶液为传热介质。连接管路和冷冻站并进行调试，将管路供液管与循环机组的水泵相接，并让管路供液管通过制冷机组的蒸发器，以吸收氯化钙盐溶液的热量，实现制冷。对上述装置的外漏部分采用橡塑等保温材料进行保温，保温层厚度不得小于30mm。
步骤三、盐水冻结及地下结构施工
运行制冷机组和循环机组进行积极冻结，达到设计冻结条件后，进行地下结构的开挖。同时不可停冻，根据冻土帷幕的稳定性进入维护冻结阶段，直至地下主体结构施工完成。
步骤四、冷冻站停冻与改造
如图1和图2所示，施工完成之后冷冻站停冻，拆除制冷机组后入库。保留管路1和循环机组2。对循环机组2和管路1进行冲水清理，做好清洗和防腐工作，将循环机组2和管路1内的传热介质由氯化钙盐溶液替换为清水；将循环机组2和管路1接入完成后地下工程的地源热泵系统，该地源热泵系统包括水源热泵机组、地热能交换模块和商场(建筑物内)空调模块3，在商场空调模块3内具有空调管路31。其中，将管路1作为地源热泵系统的地热能交换模块，循环机组2作为地源热泵系统的热泵机组。
具体步骤为：将管路出液口12与循环机组的水泵进液口211断开，保留管路进液口11与水泵21的水泵出液口212的连接，空调管路出液口312与水泵进液口211连接，空调管路进液口311与管路出液口12连接。
步骤五、对改造后的地源热泵系统整体进行冲水、排气，并进行水压试验，在试验压力下，稳压至少12h小时，稳压后压力降不能大于3％。
步骤六、对上述地源热泵系统进行整体运转、调试与验收后交付使用。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种冻结法联合地源热泵的施工方法，其特征在于，具体步骤包括：
S1、确定冻结孔的施工位置；
S2、在确定的施工位置处钻孔，在冻结孔内安装无缝钢管，无缝钢管互相之间通过螺纹连接组成管路；
S3、在地面设置冻结站，冻结站内包括制冷机组和循环机组，将管路的两端接入循环机组，循环机组内采用氯化钙盐溶液为传热介质，使用制冷机组对管路进行制冷；制冷机组包括互相连接的压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器；循环机组包括水箱和水泵；
S4、启动冻结站，通过管路进行土地冻结，当土地达到冻结条件后进行地下工程的施工，直至地下工程施工完毕；
S5、拆除冷冻机组，对循环机组和管路进行冲水清理，将循环机组和管路内的传热介质由氯化钙盐溶液替换为清水；
S6、将循环机组和管路接入完成后地下工程的地源热泵系统，该地源热泵系统包括水源热泵机组、地热能交换模块和建筑物内空调模块，其中，管路作为地源热泵系统的地热能交换模块，循环机组作为地源热泵系统的热泵机组；具体步骤为：将管路出液口与循环机组的水泵进液口断开，保留管路进液口与水泵的水泵出液口的连接，空调管路出液口与水泵进液口连接，空调管路进液口与管路出液口连接；
S7、对地源热泵系统整体进行冲水、排气和水压试验。
2.根据权利要求1所述的冻结法联合地源热泵的施工方法，其特征在于，所述的无缝钢管埋深大于5m。
3.根据权利要求1所述的冻结法联合地源热泵的施工方法，其特征在于，所述的无缝钢管为厚度大于等于6mm的低碳无缝钢管。
4.根据权利要求1所述的冻结法联合地源热泵的施工方法，其特征在于，在无缝钢管组成管路的同时在冻结壁外缘设置测温孔，用于观测管路的温度。
5.根据权利要求1所述的冻结法联合地源热泵的施工方法，其特征在于，在水压试验下，稳压至少12h小时，稳压后压力降小于等于3％。
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