一种水热泵安装过程中的质量控制方法与流程

本发明属于质量控制技术领域，尤其涉及一种水热泵安装过程中的质量控制方法。

背景技术：

水源热泵技术是地源热泵技术的一种形式，该技术以吸引太阳辐射能力的地下水作为冷热源，利用能量转换的原理，通过少量高品位电能的消耗，对地下水中不可以直接利用的低位热能进行提取，并转变为可利用的高位热能，实现低位热能向高位热能的转移，从而达到向建筑物供暖和制冷的目的。一般情况下，向水源热泵系统输入1kw的能量，就能够得到4kw以上的热量或冷量。

由于地球表层的蓄热及隔离效果，使得地下水的温度受地表空气温度变化的干扰较小，常年维持在一个相对恒定的温度范围。在冬季，地下水温度要高于室外空气温度，通过热泵系统可将热量转移至建筑物内，使得地下水的温度降低，大地存储了冷量可供夏季使用；在夏季，地下水温度低于室外空气温度，有利于带走建筑物内的热量，地下水在完成热交换后通过回灌井返回地下，向大地传输建筑物中多余的热量，大地就可以存储热量以供冬季使用。与传统冷机组和锅炉系统相比，水源热泵系统节能效果明显，运行稳定，环保无污染。

水源热泵机组主要由压缩机、蒸发器、冷凝器以及膨胀阀等组成。在冬季供暖时，通过液态制冷工质在蒸发器的蒸发吸热，使地下水存储的热量进入热泵机组，并且通过压缩机的压缩对吸收的热量进行提升，制冷工质经过压缩机压缩后进入冷凝器冷凝为液态，在蒸发器中吸收的热量和压缩机做功所转化的热量在工质冷凝的过程中被释放，从而达到向建筑物供暖的目的。在夏季制冷时，工质液体在蒸发器内蒸发，带走建筑物内部的热量，工质经压缩机压缩后，变成高温高压的气体，在冷凝器中凝结，把热量传递给地下水。水源热泵系统制冷或制热模式的转换，则是通过四通换向阀切换制冷剂在蒸发器与冷凝器之间运行方向来实现。水源热泵机组冬季运行的工作原理如图1所示。

常见的水源热泵系统有开式系统和闭式系统两种，这是根据热源井与水源热泵机组之间的连接方式不同进行区分。闭式水源热泵系统是由两个环路组成，第一个环路是水在地源侧和板式换热器之间进行循环，第二个环路是循环水在板式换热器和热泵机组之间的循环，这样的系统连接形式称为闭式系统。由于地下水不直接的进入机组，所有该系统能够减少水中腐蚀性分子对热泵机组直接连接，直接将地下水送入热泵机组，当地下水与机组内的工质换热完成后，再通过回灌井重新回灌至地下。与闭式系统相比，开式系统结构简单，设备投资较低，并且没有采用板式换热器，其换热效率高。但是，由于地下水的水质较为复杂且未知，开式系统很容易导致腐蚀和堵塞等严重后果的产生，对设备使用寿命产生影响。

另外，由于地下水不同的回灌形式，还可以将系统分为异井回灌和同井回灌。同井回灌系统是指，抽水和回水在同一口井，但是抽水水位与回灌水管的位置不一样，前者的管子位置要低于后者。该系统占地面积小，设备投资费用较低。但由于抽、回两管安装于同一口井，容易造成“热短路”现象。异井回灌系统，即抽水和回灌分别由不同的热源井进行作业。抽水井和回灌井之间应保持一定的距离间隔，并且抽、灌井可以定期交换使用。异井回灌系统有利于地下水的抽、灌平衡，可以有效地利用地下水的存储能量。与同井回灌系统相比，该系统占地面积较大，设备投资费用较高。

水源热泵技术作为一种高效又节能的可再生的能源利用技术，其理论知识及技术水平经长时间的发展已经非常成熟，但是在实际的应用过程中还是存在一些问题，主要体现在以下方面：

在安装过程中缺乏必要的勘查分析、设计参数不准确

水源热泵系统是一项专业的综合技术，其中包含有多种学科知识。由于不同地区的水文地质条件相差很大，在项目开展前必须对所在地的水文地质条件进行详尽的勘查及调研，确保水源的水质、污染物含量、水温、水量等多种条件必须符合水源热泵系统正常运行的要求，同时还要对水源周围的场地条件进行实地调查，避免对热源井的布置造成影响。

水源热泵系统是由多个部分共同组成的一个整体，系统的节能涉及到多个方面。如果水源热泵机组能够以较小的水量提供较多的能量，但是由于设计人员安装质量控制不好，这就会导致系统节能效果的降低。另外，由于缺乏必要的勘查，在设计和施工阶段时就无法根据项目所在的的水文地质条件进行适应性分析和论证方案(未能进行安装质量控制)，大部分都是依据个人的设计经验，使得在实际运行时的运行指标与方案数值有很大的出入，最终造成系统无法正常运行，导致经济损失和能源浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种水热泵安装过程中的质量控制方法。

本发明采用如下技术方案：

一种水热泵安装过程中的质量控制方法，包括如下步骤：

步骤一.室外管沟系统安装的质量控制

进一步的技术方案是，包括(1)管槽开挖的质量控制、(2)管材安装的质量控制、(3)水压试验的质量控制

其中，管槽开挖的质量控制包括：

根据图纸所给点位精确放线，并注意开挖过程中应严格按照管槽宽度放线开挖，保证管道安装时有足够的工作面；

主要以机械开挖为主，人工开挖为辅，严格控制管槽底部高程，若超挖应使用碎石或素土换填，不得采用原土换填；

雨季开挖时应采取尽可能缩短开槽长度的做法，尽可能的做到快开挖、快成槽、快回填。

管材安装的质量控制包括：

管道公称直径dn≥50mm时，应采用无缝钢管；管道公称直径dn＜50mm时，应采用焊接钢管，连接方式均为焊接连接；

对管口焊缝除进行外观检查外，还应进行无损探伤检查，检查程序和要求按《城市供热管网工程施工及验收规范》(cjj28-89)进行；

其中，固定焊缝探伤比例为10-15％，转动焊缝为5％，探险手段为x射线探伤仪，焊缝符合gb3323-87ⅲ级为合格。

进一步的技术方案是，焊接完毕应对焊口处进行管道防腐处理，并采用聚氨酯填充保温。

水压试验的质量控制包括：

室外管沟属有压管道，管材为钢管时，试验压力下10min内压力将不应大于0.05mpa，然后降至工作压力进行行检查，压力应保持不变且管道不渗不漏。

步骤二.取回水井的安装质量控制

进一步的技术方案是，包括(1)钻孔、(2)抽水、回灌试验、(3)管道安装

其中，钻孔包括：

a.钻孔前应了解埋管场地内已有的地下管线、地下构筑物的功能及其准确位置，竖孔开钻前应开挖深坑，探坑直径不小于300mm，深度不小于1.9mm，最后200mm应采取人工开挖，避免破坏地下可能有的管网而造成返工现象的发生；

b.钻孔中应保证竖杆的垂直度以确保各个竖孔不会在施工过程中交叉，造成窜孔现象的发生，所以在探坑形成后应下基础套管，套管直径不低于600mm长度不低于1.5m，这样避免钻头钢绳受重力因素乱窜而造成的斜钻和相应的安全事故；

进一步的技术方案是，为避免钻孔过程中砂石层向孔内塌陷或者塌孔，在基础孔形成后应下二次套管，二次套管直径不低于580mm长度不低于6m，并在冲击过程中根据砂石层的孔隙度、水压配置相应稠度的泥浆和泥浆在孔内部的浆面高度，必要时可借助外部水源灌入孔中，以此来抵抗水压和防止钻孔的塌陷。

c.钻孔完成后，在置入井管之前要将孔内的泥浆清理干净，清理完泥浆后要及时置入井管尤其是深井，防止长时间暴露而造成的井孔塌陷，在置入井管时井管与井管之间的连接采用全满焊连接，在置入滤水管时要用不锈钢纱网包裹外层，增加滤水效果。

进一步的技术方案是，井管置入完成后在井管周围应用砾料填实，所选砾料分两种：一种是碎石，一种是豆石；

如果是用碎石填料则应区分取回水井：取水井所选用的碎石直径较小这样可以保证滤水效果，而回水井的碎石直径应偏大这样便可以保证回水效果，而选用豆石则无需区分。

进一步的技术方案是，砾料填充完毕以后要进行洗井，洗井过程中应该从井管最小面开始按每一节井管往上洗，然后又从上往下洗最后进行反冲洗，保证将井内的泥沙清洗干净。

抽水、回灌试验包括：

a.设置一口抽水井，两口观测井，完成后要先记录抽水井和观测井的静水位，随后进行抽水试验，并记录数据；

b.所有数据采集完毕以后可根据以下公式计算影响半径：

根据《供水水文地质手册》(第二册)有两个观测孔计算承压含水层影响半径的公式：

其中：

r—影响半径(m)

s1、s2—观测孔内水位降深(m)

r1、r2—抽水孔至观测孔之间的距离(m)；

管道安装包括：

竖直下管前应对所需管材进行水压试验，试压管道在试验压力下先观测10分钟，压力降不得大于0.05mpa，然后降到工作压力进行检查，要不渗不漏，管道承压测试时间最少为60分钟。水压严密性试验在水压强度试验和管网冲洗合格后进行，试验压力为设计的工作压力，稳压24h，应无渗漏。

进一步的技术方案是，取水井施工完成后应及时下管，避免出现孔内泥沙沉淀，减少管道有效深度。

本发明的有益效果：

(1)水源热泵作为可再生资源，利用地球本体所储藏的太阳能资源作为冷热源，是一种可重复利用、变废为宝的技术；

(2)机组的制热效率可达到4左右；

(3)相较于传统的空气源热泵系统，水源热泵的污染物排放量可减少40％以上，比直接电供暖的减少70％以上

(4)同等条件下，水源热泵系统能大幅度减少维护费用，因为它的机械运动部件非常少，且室内安装机组可以避免室外的恶劣气候，机组使用寿命长；

(5)水源热泵机组可一机多用，不仅可以供暖、制冷，也可为生活区提供生活热水，可同时担任空调和锅炉系统的功效；

(6)水源热泵机组的应用范围很广，严寒地区、热带地区同样适用。

附图说明

图1为背景技术的水热泵结构示意图；

图2为本发明的步骤示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明的一种水热泵安装过程中的质量控制方法，包括如下步骤：

s1.室外管沟系统安装的质量控制

(1).管槽开挖

根据图纸所给点位精确放线，并注意开挖过程中应严格按照管槽宽度放线开挖，保证管道安装时有足够的工作面；主要以机械开挖为主，人工开挖为辅，严格控制管槽底部高程，若超挖应使用碎石或素土换填，不得采用原土换填。雨季开挖时应采取尽可能缩短开槽长度的做法，尽可能的做到快开挖、快成槽、快回填。

(2)管材安装

管道公称直径dn≥50mm时，应采用无缝钢管；管道公称直径dn＜50mm时，应采用焊接钢管，连接方式均为焊接连接。对管口焊缝除进行外观检查外，还应进行无损探伤检查，检查程序和要求按《城市供热管网工程施工及验收规范》(cjj28-89)进行。其中，固定焊缝探伤比例为10-15％，转动焊缝为5％，探险手段为x射线探伤仪，焊缝符合gb3323-87ⅲ级为合格。

焊接完毕应对焊口处进行管道防腐处理，并采用聚氨酯填充保温。

(3)水压试验

室外管沟属有压管道，应根据《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》(gb50242)中9.2.5所示方法：管材为钢管时，试验压力(工作压力的1.5倍，但不小于0.6mpa)下10min内压力将不应大于0.05mpa，然后降至工作压力进行行检查，压力应保持不变且管道不渗不漏。

s2.取回水井的安装质量控制

(1).钻孔

钻孔前应了解埋管场地内已有的地下管线、地下构筑物的功能及其准确位置，竖孔开钻前应开挖深坑，探坑直径不小于300mm，深度不小于1.9mm，最后200mm应采取人工开挖，避免破坏地下可能有的管网而造成返工现象的发生。

钻孔应保证竖杆的垂直度以确保各个竖孔不会在施工过程中交叉，造成窜孔现象的发生。所以在探坑形成后应下基础套管，套管直径不低于600mm长度不低于1.5m，这样避免钻头钢绳受重力因素乱窜而造成的斜钻和相应的安全事故。

为避免钻孔过程中砂石层向孔内塌陷或者塌孔，在基础孔形成后应下二次套管，二次套管直径不低于580mm长度不低于6m，并在冲击过程中根据砂石层的孔隙度、水压等配置相应稠度的泥浆和泥浆在孔内部的浆面高度，必要时可借助外部水源灌入孔中，以此来抵抗水压和防止钻孔的塌陷。

钻井完成，在置入井管之前要将孔内的泥浆清理干净，清理完泥浆后要及时置入井管尤其是深井，防止长时间暴露而造成的井孔塌陷。在置入井管时井管与井管之间的连接采用全满焊连接，在置入滤水管时要用不锈钢纱网包裹外层，增加滤水效果。

井管置入完成后在井管周围应用砾料填实，所选砾料分两种：一种是碎石，一种是豆石(天然开采豆石)。如果是用碎石填料则应区分取回水井：取水井所选用的碎石直径较小这样可以保证滤水效果，而回水井的碎石直径应偏大这样便可以保证回水效果，而选用豆石则无需区分。

砾料填充完毕以后要进行洗井，洗井过程中应该从井管最小面开始按每一节井管往上洗，然后又从上往下洗最后进行反冲洗，保证将井内的泥沙清洗干净。

(2)抽水、回灌试验

设置一口抽水井，两口观测井。完成后要先记录抽水井和观测井的静水位，随后进行抽水试验。其记录表格如下：

回灌试验，记录表格如下：

所有数据采集完毕以后可根据以下公式计算影响半径：

根据《供水水文地质手册》(第二册)有两个观测孔计算承压含水层影响半径的公式：

其中：

r—影响半径(m)

s1、s2—观测孔内水位降深(m)

r1、r2—抽水孔至观测孔之间的距离(m)

(3)管道安装

竖直下管前应对所需管材进行水压试验，试压管道在试验压力下先观测10分钟，压力降不得大于0.05mpa，然后降到工作压力进行检查，要不渗不漏，管道承压测试时间最少为60分钟。水压严密性试验在水压强度试验和管网冲洗合格后进行，试验压力为设计的工作压力，稳压24h，应无渗漏。

取水井施工完成后应及时下管，避免出现孔内泥沙沉淀，减少管道有效深度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。