图 4.0.1-1 地源热泵专用 PE 管
2 钻井
2.1 熟识系统施工平面图，丈量钻井场地，并对该系统图纸进一步审核，确定井位、组别、区域、数量、孔径、深度。一旦确认严格按图施工。
2.2 实地处理地表、绿化、障碍物等，使该地块与施工平面图相符，并能实施钻井作业。
2.3 钻井布孔放样，孔位误差、偏移应保证在 0.1m 以内。
2.4 钻井机采用电动φ300 型，开孔用>φ350 套管护壁，钻杆应与水平面保持垂直，最大角度偏差允许在 1o 以内。钻井架必须定位正确，稳固牢靠。
2.5 钻井施工时安排好交叉施工措施，落实泥浆排放和沉淀措施，一般采用挖泥浆池、泥浆沟沉淀，
以免泥浆泛滥影响工程施工。
2.6 钻井时发生钻入困难现象比较常见，可以采取加大泥浆浓度的办法。
2.7 单孔钻井完毕必须检查钻孔深度（以钻杆长度测算）,深度必须保证设计值±0.2m。并检查井内 是否有缩井现象，如果有必须采取措施进行护壁，以免下垂直管发生障碍。
3 垂直双 U 管预制
3.1 检查 PE管质量，应有出厂合格证，质检报告和生产许可证。现场检查管径、壁厚、光洁度和色 泽。
3.2 PE管堆放必须选择平整的地块，最好是室内，夏天防止在烈日下爆晒，冬天 0℃以下不准露天 灌水存放。
3.3 垂直管中间不允许套接。用二个 D32 弯头与垂直管二根热熔承插焊成一个 U 型管。向U型管内 注水对U型管试压，试验压力为工作压力的 1.5 倍且不小于 0.6Mpa，当工作压力大于 1.0Mpa 应为工作 压力加 0.5Mpa。保持 15 分钟压降在 3%内视为合格。随后封死 PE 供回水管。
3.4 垂直管制作完成后 U 型管底部安装φ250 定位器 圈，以防管底磨损和下管时损伤 U 型弯，并能防止 U 型 管上浮，做到正确定位。
4 垂直放管
4.1 井内垂直放管是一个集体、团队工作，必须有 7 个以上工人参加，应互相配合统一指挥，做到 PE 管不落 地拖拉，不弯曲无死角，在放到一根钻杆长度时加扎一 个φ200 的隔离钢圈，以防供回水管热短路。
图 5.4.1-1 PE 管隔离钢圈
4.2 一般垂直管放到位后，地面留有 1m 左右外管供接水平管用，随后应立即用膨润土和细砂混合浆 向孔内回填。
5. 检修井制作安装
5.1 每孔有二组U 型管（供回水管）分别进入检修井，成一个回路到水平总管后进机房，每组 U 型 管供回水管段设 PE 承插式截止阀，即可关闭任何一个回路，有利于地下管的保养和检修。
6.1 根据施工图纸对 PE 管垂直井进行划组、分区与水平管连接，特别应注意的是水平管必须保证同程，并使每个区域、组别水流量平衡，若因井距和其它因素造成不平衡，应加设平衡阀以使其流速、流 量平衡。
6.2 根据水平管变径大小，尽量在地面上预制好水平管组件，以减少在地沟内作业不便。
6.3 用小型挖掘机掘出管沟，沟深一般在地面以下 1.5m 左右，沟底宽不小于 700mm。
6.4 水平埋管供回水管之间应有 0.5m 以上间距，以防热短路。
6.5 挖掘管沟完成后，平整拍实沟底，将预制的水平管放入沟底，进行热熔承插焊接，对接或电熔焊接。
6.6 在水平沟下焊接 PE 管时必须清洗焊接口，完全干燥后方能热熔焊。
6.7 完成组别或区域的水平管焊接后，应进行区域试压。
6.8 试压验收合格后，分组、分区回填，一般回填采用原土回填，首先由人工筛选回填物回填，厚 度不小于 300mm。当发现底部有坚硬物料或弹簧土时，应向沟底和管面回填部分沙子和混合沙土，以保 证水平管埋设质量，回填结束后应压实回填料，使其密集，并有一定的抗压能力，不被器物和车辆进出而破坏。临时外露管口必须严密封口，防止杂物进入。
7 PE 管焊接
7.1 U型 PE 垂直管和水平 PE 管应采用热熔焊接，管径大于 63mm 的一般采用对接热熔焊接，不管哪 种焊接其焊接部分抗拉和抗压强度都应该高于原管强度。若因施工场地限制，确实无法进行热熔焊接时，可采用电熔焊接。
7.2 热熔焊接设备采用机动或手动对接热熔焊接机和承插热熔焊接机，有台式和便携式两种。承插式热熔温度为 260±10℃，对接式热熔温度为 200～210℃。
7.3 承插热熔焊接操作先开启承插热熔焊接机，使其达到设定温度值，焊件插入同规格的凹凸模具 上使焊件表面熔化，同时拔出管件，对准管线，水平均匀用力推入相应深度，冷却后即焊接完毕。注意热熔温度和均匀水平用力不致造成管内翻边而影响水流量。若发现翻边超标，必须重新制作。翻边尺寸 标准为小于管径 8%。
7.4 对接热熔焊接操作首先利用热熔焊机刮刀盘，固定管件在刮刀盘两侧，刮刀盘转动均匀刮削管件两端平面，使其完全平合，然后推出刮刀盘，装入电热板压紧，管件两平面电热板加热至热熔温度， 管件两端平面熔化，迅速退出电热板，压紧管件两端使其均匀粘结，应严格控制热熔温度、时间和力度，待完全冷却后才能移动管件。
7.5 特殊部位热熔焊接不能操作的情况下，则采用电熔焊接，向电熔焊接件通电，使管件内部熔丝
8 地埋管清洗和试压
8.1 所有地埋 PE 管预制后，试压前必须清水清洗，待确认管内无杂物后方可实行试压。
8.2 地埋管试压是保证地下隐蔽工程的重要工作，试压介质为水，其水温最高不得超过 40℃。
8.3 地埋 PE 管试压一般不少于 4 个部分。①U 型管预制后单管试压，将熔接好的 U 型管一头接压力 表，另一头用钢塑转换接头连接试压泵，注水，开启压力泵，保压 15 分钟压降<3%视为合格，然后用热 熔焊机将 PE 管的进出口熔焊闷头，待埋管使用。②U 型管垂直埋管回填后试压，操作顺序同上。③组别 试压同上。其保压时间为 1 小时，压降<3%。④系统试压，待全部地埋管系统完成，各部分都经试压合格，管路汇集到集、分水器后才能对系统进行试压，保压时间为 24 小时以上，压降<3%以内视为合格。
材料与设备本工法所使用的主要施工设备机具如下表6.1：
表6.1 主要施工设备机具一览表
8 质量控制
8.0.1 钻井成孔质量是做好垂直管的关键，因此需控制好钻井位置偏差在 0.1m 以内、钻机钻杆垂直度 最大角偏值在 1o 以内、钻井深度达到设计值±0.2m、并采用高浓度泥浆护壁防止井壁塌陷和缩孔。7.0.2 双 U 型 PE 管制作以及试压合格是系统投入正常运行的保证，一般需进行四次试压，分别是：双 U 管预制完毕插入钻孔前试压，插入钻孔并灌浆后保压 1h；竖直管与环路集管装配完成回填前试压；环压。四次试压稳压时间分别不少于：15min、30min、2h、12h，压力降不大于 3%。
8.0.3 由于双 U管在钻孔内布置有四根 PE 管，为防止供回水管之间直接接触形成热短路，垂直下管时 需每 4m 在 PE 管上用尼龙扎带固定一个φ200 的钢圈支撑架。
8.0.4 施工过程中严格防止砂石等杂物进入 PE 管，每完成一段管道必须进行临时封堵。系统完成后进 行冲洗。
8 安全措施
8.0.1 特种作业人员如钻机操作手、焊工必须持证上岗。
8.0.2 现场用电设备较多，且区域范围大，属于露天作业，电线不得乱拖、乱拉。材料运输、堆放时，一定要注意保护好电线，防止碰砸电线。现场施工机电设备均应有良好的三级防护装置。电动机械及工 具应严格按一机一闸制接线，并设漏电保护开关。
8.0.3 PE管热熔焊接操作切忌皮肤接触热熔板、模，以防烫伤。
9 环保措施
9.0.1 钻孔产生的泥浆定期外运，防止现场泥浆四溢。
9.0.2 采用电动钻机，以减少噪音和废气排放。
10 效益分析
10.0.1 由于采用双U 型垂直管，钻孔数量减少将近一半，钻孔费用降低，钻孔占地面积也节约近一半。
10.0.2 垂直管检修连接井数量相应地减少一半，维护管理相对集中。
10.0.3 由于有温度相对稳定的地热源，地源热泵系统比普通风冷热泵空调节能 50%左右，供热时没有 燃烧过程，避免了大气污染，供冷时不需冷却塔，避免了噪音及废热向大气排放，具有明显的节能和环 保双重效益。
11 应用实例
双 U 型PE 竖直地埋管已应用于宁波诺丁汉大学可持续环境研究院楼工程中，经两个供暖、制冷期运行，系统工作良好。宁波诺丁汉大学可持续环境研究院楼位于宁波市高教园区，地上五层、地下一层，总建筑面积为1556m2。该工程在 2009 年法国戛纳影节宫举行的国际房地产投资交易会上荣获“绿色建筑奖”，这是唯一一个来自中国的获奖建筑项目；同时该项目为 2007 年度浙江省第一批建筑节能示范工程，并于 2009 年通过了省建设厅组织的专家验收。该工程采用地源热泵中央空调，室外采用双 U 型竖直 PE 地埋管， 设地源热泵空调主机一台，室内空调采用天棚辐射顶加新风方式，地下室夏季采用地板新风置换系统，冬季新风采用地风管预热方式；主楼夏季新风由屋面新风空调提供，冬季采用向阳面双表皮玻璃预热新 风并经各层地板下翅片散热管加热方式。地源热泵系统钻井 20 个，井深 70m，孔径φ300mm，井距 5.6m×7m，采用双 U 型管垂直埋设，垂直管总长 5680 m，管材为 PE80 型SDR11 级 D32 PE 管。水平管同程敷 设管材为DN40-DN80 的 PE 管，公称压力 1.0MPa。井内每组供回水管均进入检修井，并联连接总水平管进入机房。
