CN112833486A - 一种寒冷地区浅层地热交换系统及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种寒冷地区浅层地热交换系统及其施工方法，交换系统包括依次连接的进风管、地埋管、出风管和室内进风管，地埋管连接有集水井，进风管的上端位于地面以上且进风口处设有防尘罩，其下端与地埋管连接，室内进风管的进风口处安装有新风检测仪，新风检测仪外设有仪器保护箱。施工流程包括定位放线、沟槽开挖、安装管道、管道定位、管道试压、进风管的顶端进风口处安装防尘罩和保护罩、室内进风管的进气口一端安装新风检测仪和仪器保护箱、管道回填。本发明利用地层对自然界的冷、热能量的储存作用来降低建筑物的空调采暖负荷，地热作为清洁能源，环境效益显著，施工难度小，施工周期短，为寒冷地区开发使用清洁能源创造了条件。
Description
技术领域
本发明属于新风系统技术领域，尤其涉及一种寒冷地区浅层地热交换系统及其施工方法。
背景技术
随着我国经济的发展，传统能源资源日益紧缺，急需开发新型清洁能源替代资源。浅层地热能资源储量巨大，分布广泛，可循环利用，且具有开采成本低、技术成熟、不受地理环境影响、节能环保等明显优势，具有良好的社会、经济和环境效益。利用蓄存在土壤中的地热能(地下2.5～3m以下的土壤温度保持恒定间)可对室内空气进行冷却或加热，以改善室内空气环境，达到降低建筑物的空调采暖负荷。但目前利用浅层地热能改善室内空气温度的应用很少，尤其是缺少其应用过程采用的方式和途径。
发明内容
针对上述背景技术中指出的不足，本发明提供了一种寒冷地区浅层地热交换系统及其施工方法，利用地层对自然界的冷、热能量的储存作用来降低建筑物的空调采暖负荷。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种寒冷地区浅层地热交换系统，包括平行设置的多组通风管，所述通风管包括进风管、地埋管、出风管和室内进风管，所述进风管竖向设置，进风管的上端位于地面以上且进风口处设有防尘罩，进风管的下端位于地面以下且与地埋管的一端连接，相邻的两根地埋管之间连接有集水井，地埋管的另一端连接出风管，所述出风管的出风口与室内进风管连接，所述室内进风管的进风口处连接有支管，所述支管上安装有新风检测仪，所述新风检测仪外设有仪器保护箱。
优选地，所述防尘罩内安装有300mm ELIXAIR过滤网。
优选地，所述防尘罩外设有保护罩，所述保护罩采用钢化玻璃制作。
优选地，所述进风管与地埋管之间及地埋管与出风管之间均通过90°全环氧双承弯头相接。
本发明进一步提供了一种寒冷地区浅层地热交换系统的施工方法，该方法包括以下步骤：
(1)开挖沟槽，对原土基础进行压实处理，在原土上铺设20cm厚中砂，进行密实处理；
(2)平行埋设多根通风管，首先安装地埋管，然后依次安装进风管、出风管、室内进风管，多根通风管同步安装，相邻管道之间净距离为0.6m，最内侧管道距离墙体0.8m，管道埋设最低点距离正负零为2m，按照2％进行放坡；
(3)安装定位卡件，对地埋管进行定位加固，每两根地埋管之间设置一处集水井；集水井设置在管道埋设的最低点；
(4)通风管安装完毕后，在沟槽回填之前进行管线气压试压；
(5)气压试压合格后，在进风管的顶端进风口处安装防尘罩，防尘罩外采用不锈钢方钢连接钢化玻璃形成保护罩；
(6)在室内进风管的进气口一端安装新风检测仪，在新风检测仪的外部安装仪器保护箱；
(7)管道回填，首先对管道两侧进行回填，填塞密实，确保管道不会晃动；然后进行分层回填、压实。
优选地，所述通风管采用DN300球磨铸铁管。
优选地，所述通风管安装时，首先在已安装管道口内侧涂刷一层胶水，粘接IM接口NBR胶圈，然后采用电动葫芦将预安装管道张拉至已安装管道接口处进行安装固定。
优选地，管道回填时，分层回填的每层厚度为100-200mm，压实系数不小于0.95；对管定以上500mm范围内，采用原土、中砂、粗砂或粒径＜40mm的沙砾进行回填，压实系数不小于0.9；对于管顶500mm以上，采用原土进行分层回填，分层压实，压实系数不小于0.9。
优选地，所述定位卡件包括长方形底框和卡杆，所述长方形底框的两条长边上分别竖向固定多个相对应的卡杆，沿长方形底框的长边上相邻卡杆之间的间距按照地埋管外径和相邻地埋管间距大小交替设置。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种寒冷地区浅层地热交换系统相当于一台土壤-空气热交换器，利用地层对自然界的冷、热能量的储存作用来降低建筑物的空调采暖负荷，地热作为清洁能源，环境效益显著，能够保护大气环境，节约能源。本发明利用浅层地热，施工难度小，为寒冷地区开发使用清洁能源创造了条件。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种寒冷地区浅层地热交换系统的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的地埋管与集水井连接的俯视结构示意图。
图3是本发明实施例提供的定位卡件的结构示意图。
图中：1-进风管；2-地埋管；3-出风管；4-室内进风管；5-全环氧双承弯头；6-防尘罩；7-保护罩；8-支管；9-仪器保护箱；10-定位卡件；101-长方形底框；102-卡杆；11-集水井。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的一种寒冷地区浅层地热交换系统，参照图1，交换系统的通风管包括进风管1、地埋管2(管道长度为30000mm)、出风管3和室内进风管4，进风管1竖向设置，进风管1的上端位于地面以上且进风口处设有防尘罩6，防尘罩6内安装有300mm ELIXAIR过滤网，防尘罩6外设有保护罩7，保护罩采用钢化玻璃制作。进风管1的下端位于地面以下，且与地埋管2的一端通过90°全环氧双承弯头5相接，相邻的两根地埋管2之间连接有集水井11，集水井11靠近地埋管2的吹风口处(参照图2)，地埋管2的另一端通过90°全环氧双承弯头5连接出风管3，出风管3的出风口与室内进风管4连接，室内进风管4的进风口处连接有支管8，支管8上安装有新风检测仪，新风检测仪外设有仪器保护箱9。
在某办公楼应用浅层地热交换系统，施工方法如下：
(1)沟槽开挖
根据使用需要，选择开挖沟槽的宽度，以安装4根通风管为例，4根通风管平行埋设，相邻管道之间净距离为0.6m，最内侧管道距离墙体0.8m，开挖沟槽宽度为5000mm。对原土基础进行压实处理，在原土上铺设20cm厚中砂，进行密实处理。
(2)管道定位安装
通风管道选用DN300球磨铸铁管，首先安装水平设置的地埋管，然后依次安装竖向的进风管和出风管，最后安装室内进风管进风管，安装时在已安装管道口内侧涂刷一层胶水，粘接IM接口NBR胶圈，然后采用电动葫芦将预安装管道张拉至已安装管道接口处进行安装固定。4根通风管需同步安装，不能安装完一条，再安装另外一条，防止在施工过程中，对已安装完的管道造成破坏，避免返工，造成工期延误。管道埋设最低点距离正负零为2m，按照2％进行放坡。地埋管安装过程中，由于4根管道同时进行安装，因此需要安装定位卡件对地埋管进行定位加固，防止管道移位、接口开缝。定位卡件10(参照图3)包括长方形底框101和卡杆102，长方形底框101的两条长边上分别竖向固定多个相对应的卡杆102，沿长方形底框101的长边上相邻卡杆102之间的间距按照地埋管外径和相邻地埋管间距大小交替设置。管道安装完毕后，应及时对墙体孔洞间隙做填塞及防水处理。因管道后期在运行过程中，会产生冷凝水，因此每两根地埋管之间应设置一处集水井，集水井设置在管道埋设的最低点；集水井选用与通风管同型号管材，通过PN10法兰盲板和PN10-16GS转接头与管道连接，形成冷凝竖井。
(3)管道试压
通风管安装完毕后，在沟槽回填之前进行管线气压试压；气压试验参考标准是法国标准NF1610，目的是检测接口的密封性,管线试压压力为0.1bar，保压10分钟，若压力下降小于1kpa(10mbar)，气压合格。
(4)安装防尘罩
气压试压合格后，在进风管的顶端进风口处安装防尘罩，防尘罩采用300mmELIXAIR，用于新风的粗过滤，防尘罩里安装8片300300mmELIXAIR进气过滤网。
(5)安装保护罩
保护罩采用不锈钢方钢与钢化玻璃加工制作，做成形似坡屋顶的样子，起到垃圾、雨水等污染物进入防尘罩，避免防尘罩损坏。
(6)安装新风检测仪
在室内进风管的进气口一端安装新风检测仪，主要用来检测新风的清洁程度及温湿度，以便收集能耗损失数据，进行对比分析。
(7)安装仪器保护箱
在新风检测仪的外部安装仪器保护箱，并在保护箱上加设锁子，设专人保管钥匙，以防仪器遭破坏。
(8)管道回填
回填时，先采取人工回填的方式，对管道两侧进行回填，填塞密实，确保管道不会晃动；然后进行分层回填，分层压实后，每层厚度为100-200mm，压实系数不小于0.95；对管定以上500mm范围内，采用原土、中砂、粗砂或粒径＜40mm的沙砾进行回填，压实系数不小于0.9；对于管顶500mm以上，采用原土进行分层回填，分层压实，压实系数不小于0.9。
该办公楼应用地道新风系统后，办公楼内冬季最大温升7.7℃，夏季最大温降10℃，采暖需求降低11262kWh，制冷需求降低12008kWh。减少了室内地暖及空调的使用量，减少了用电量，具有较好的经济效益。该系统利用能源清洁、无污染，具有良好的社会效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种寒冷地区浅层地热交换系统，其特征在于，包括进风管、地埋管、出风管和室内进风管，所述进风管竖向设置，进风管的上端位于地面以上且进风口处设有防尘罩，进风管的下端位于地面以下且与地埋管的一端连接，相邻的两根地埋管之间连接有集水井，地埋管的另一端连接出风管，所述出风管的出风口与室内进风管连接，所述室内进风管的进风口处连接有支管，所述支管上安装有新风检测仪，所述新风检测仪外设有仪器保护箱。
2.如权利要求1所述的寒冷地区浅层地热交换系统，其特征在于，所述防尘罩内安装有300mm ELIXAIR过滤网。
3.如权利要求2所述的寒冷地区浅层地热交换系统，其特征在于，所述防尘罩外设有保护罩，所述保护罩采用钢化玻璃制作。
4.如权利要求1所述的寒冷地区浅层地热交换系统，其特征在于，所述进风管与地埋管之间及地埋管与出风管之间均通过90°全环氧双承弯头相接。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的寒冷地区浅层地热交换系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)开挖沟槽，对原土基础进行压实处理，在原土上铺设20cm厚中砂，进行密实处理；
(2)平行埋设多根通风管，首先安装地埋管，然后依次安装进风管、出风管、室内进风管，多根通风管同步安装，相邻管道之间净距离为0.6m，最内侧管道距离墙体0.8m，管道埋设最低点距离正负零为2m，按照2％进行放坡；
(3)安装定位卡件，对地埋管进行定位加固，每两根地埋管之间设置一处集水井；集水井设置在管道埋设的最低点；
(4)通风管安装完毕后，在沟槽回填之前进行管线气压试压；
(5)气压试压合格后，在进风管的顶端进风口处安装防尘罩，防尘罩外采用不锈钢方钢连接钢化玻璃形成保护罩；
(6)在室内进风管的进气口一端安装新风检测仪，在新风检测仪的外部安装仪器保护箱；
(7)管道回填，首先对管道两侧进行回填，填塞密实，确保管道不会晃动；然后进行分层回填、压实。
6.如权利要求5所述的寒冷地区浅层地热交换系统的施工方法，其特征在于，所述通风管采用DN300球磨铸铁管。
7.如权利要求5所述的寒冷地区浅层地热交换系统的施工方法，其特征在于，所述通风管安装时，首先在已安装管道口内侧涂刷一层胶水，粘接IM接口NBR胶圈，然后采用电动葫芦将预安装管道张拉至已安装管道接口处进行安装固定。
8.如权利要求5所述的寒冷地区浅层地热交换系统的施工方法，其特征在于，管道回填时，分层回填的每层厚度为100-200mm，压实系数不小于0.95；对管定以上500mm范围内，采用原土、中砂、粗砂或粒径＜40mm的沙砾进行回填，压实系数不小于0.9；对于管顶500mm以上，采用原土进行分层回填，分层压实，压实系数不小于0.9。
9.如权利要求5所述的寒冷地区浅层地热交换系统的施工方法，其特征在于，所述定位卡件包括长方形底框和卡杆，所述长方形底框的两条长边上分别竖向固定多个相对应的卡杆，沿长方形底框的长边上相邻卡杆之间的间距按照地埋管外径和相邻地埋管间距大小交替设置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210525 |