某地源熱泵項(xiàng)目管道穿底板防水套管應(yīng)用研究
摘要：目前上海地區(qū)采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的建筑越來(lái)越多，而在高度密集的建筑物中采用此空調(diào)系統(tǒng)，一般需要PE管道穿越地下室大底板進(jìn)入室內(nèi)機(jī)房。本文結(jié)合某實(shí)際地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，就PE管道穿越地下室底板防水套管的設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行了分析和探討，為上海地區(qū)同類項(xiàng)目的實(shí)施提供一定的技術(shù)支持。
關(guān)鍵詞：地源熱泵；地下結(jié)構(gòu)；防水套管；
引言
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)地埋管換熱器一般埋設(shè)在建筑物的周邊綠地、停車場(chǎng)下，不占有地面空間。但是對(duì)于上海市中心城區(qū)內(nèi)的項(xiàng)目，由于土地資源緊張而沒(méi)有足夠的場(chǎng)地埋設(shè)土壤換熱器，往往需要地埋管換熱器穿越側(cè)墻或者底板后連接進(jìn)機(jī)房。而當(dāng)管道需穿越大底板時(shí)，將面臨PE管道穿越底板防水問(wèn)題。
1 研究現(xiàn)狀
底板防水在建筑工程中歷來(lái)是個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通常采用柔性和剛性兩道防水層做法。目前圖集和規(guī)范中均有穿外墻防水套管做法，這兩種防水都是考慮剛性管道穿墻的防水，與非金屬管道穿底板防水技術(shù)要求是不同的。此種做法的工程在國(guó)內(nèi)其它推廣地源熱泵技術(shù)較早的省市有極個(gè)別案例，河南地區(qū)的劉磊結(jié)合某通信局地源熱泵項(xiàng)目，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工對(duì)地源熱泵管道地下結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行了分析，強(qiáng)調(diào)該工藝要求多，需結(jié)構(gòu)施工和地源熱泵施工2個(gè)工種的較好結(jié)合；北京地區(qū)的蔡曉鴻主要就防水材料的選擇和施工方法進(jìn)行了深入研究，為地源熱泵管道穿越底板防水探索了新經(jīng)驗(yàn)。但由于各地區(qū)地質(zhì)條件的差異較大（需處理的基坑降水等問(wèn)題不同）及工程經(jīng)驗(yàn)還較少，有必要針對(duì)上海地區(qū)的地層條件，研究適用于上海工程項(xiàng)目的防水套管。
2研究?jī)?nèi)容
2.1目的任務(wù)
上海地區(qū)的地下水水位較高，地下室底板一般作為防水板使用。而地埋管穿越地下室底板，破壞了底板的防水層，在此形成了防水?dāng)鄬?，因此地埋管穿越地下室底板要保證防水工程有效，必須采用嚴(yán)密的防水套管設(shè)計(jì)。本次研究的目的即針對(duì)PE管穿越底板防水套管的防水技術(shù)開(kāi)展，提供一種止水效果好的非金屬管穿底板防水套管，使得地源熱泵技術(shù)在此類工程中的應(yīng)用不受限制。
2.2防水套管設(shè)計(jì)
通過(guò)深入研究目前防水工藝、規(guī)范，結(jié)合施工中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)制作多個(gè)方案，通過(guò)多個(gè)實(shí)物模型承壓能力財(cái)比分析等多種途徑，終于制定了一套切實(shí)可行的方案。
設(shè)計(jì)采用了柔性和剛性相結(jié)合的防水做法。如圖1所示，一種非金屬管穿底板防水套管，包括穿底板非金屬管1、法蘭組件、止水橡膠5、鋼管7、止水翼環(huán)9、膨脹水泥8，所述的法蘭組件設(shè)在穿底板鋼管7兩端，膨脹水泥8包在兩個(gè)法蘭組件之間的穿底板非金屬管l側(cè)表面與鋼管7內(nèi)側(cè)表面上，膨脹水泥8兩端設(shè)有止水橡膠5，鋼管7包在膨脹水泥8側(cè)表面上，止水翼環(huán)9套在鋼管7上，法蘭組件包括法蘭4、法蘭壓蓋2、螺栓3，法蘭壓蓋2通過(guò)螺栓3與法蘭4固定連接，法蘭4焊接在鋼管7，止水翼環(huán)9焊接在鋼管7的側(cè)表面上，止水橡膠5兩端設(shè)有平墊6。
2.3試驗(yàn)過(guò)程
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本次研究發(fā)明的防水套管止水效果好，首次使用在非金屬管穿底板上，并且效果顯著。防水套管加工現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。
防水套管試壓試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖3所示。第一次試壓試驗(yàn)從2010年8月5日13：05開(kāi)始，PE管與套管第二次試壓試驗(yàn)從8月8日14：10-16：30，試驗(yàn)壓力采用0.8MPa，140min后降到0.78MPa，根據(jù)規(guī)范要求壓力降小于3qo，試壓成功。后又分別進(jìn)行0.6 MPa試壓壓力3次，最長(zhǎng)穩(wěn)壓時(shí)間達(dá)到17h，壓力降為0.01
MPa，符合規(guī)范要求，試驗(yàn)合格。
經(jīng)過(guò)一個(gè)月的反復(fù)試壓試驗(yàn)，套管沒(méi)有再發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，試壓成功?，F(xiàn)場(chǎng)防水套管壓力試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表1。
3主要成果
通過(guò)本次研究，發(fā)明了一種止水效果較好的非金屬管道穿底板防水套管，為上海地區(qū)在埋管區(qū)域受限的建筑物下方應(yīng)用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用提供了技術(shù)支持。并于2010年12月29日提交申請(qǐng)了《一種非金屬管穿底板防水套管》國(guó)家發(fā)明專利技術(shù)(專利號(hào)：201010619158.9)。
4 工程案例
采用本研究中的發(fā)明專利，設(shè)計(jì)實(shí)施了上海地區(qū)第一個(gè)埋設(shè)于建筑物基礎(chǔ)深達(dá)22m下的大型、高檔商業(yè)地源熱泵工程。
4.1工程概況
上海某國(guó)際金融廣場(chǎng)，總占地面積約為13 856平方，總建筑面積約115 000平方。其中商業(yè)輔樓和商業(yè)建筑空調(diào)系統(tǒng)采用地埋管換熱器熱泵空調(diào)系統(tǒng)，商業(yè)輔樓建筑面積6532.l平方，商業(yè)建筑面積5529平方，共計(jì)12061.1平方。
4.2空調(diào)系統(tǒng)概述
系統(tǒng)設(shè)訃充分考慮初投資和運(yùn)行費(fèi)用，采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，由于地處上海市核心地帶，沒(méi)有場(chǎng)地，因此將土壤換熱器設(shè)置在四層車庫(kù)底板下，共計(jì)360
組單U換熱管，埋深100m。車庫(kù)地下四層底板標(biāo)高-22m，共有86個(gè)管道穿底板。四層地下室結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)施工圖如圖4所示。
本項(xiàng)目地埋管的數(shù)量大，分布范圍廣，按照相對(duì)集中的原則，將整個(gè)土壤換熱器分為6個(gè)區(qū)域，大約每10個(gè)左右的垂直換熱孔設(shè)置為一個(gè)換熱循環(huán)單元，
供、回水分別集中到單獨(dú)的分、集水器上。水平聯(lián)絡(luò)管采用De63、De75PE管，整個(gè)土壤換熱器系統(tǒng)按同程方式連接，確保各換熱孔內(nèi)循環(huán)液的流量、流速一致，為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供可靠的保障。部分地埋管與樁基平面布置如圖5所示。
本項(xiàng)目采用地埋管穿底板防水套管技術(shù)，水平管道穿出底板采用DN108mm的鋼管做防水套管。在DN108mm的鋼管外側(cè)用5mm厚的鋼板止水環(huán)，高度在一端200mm處，另外在DN108mm的鋼管內(nèi)做2道橡膠防水圈并用膨脹水泥填充。此做法對(duì)柔性防水套管做了改進(jìn)，采用上、下2道壓環(huán)，確保地下水不會(huì)通
過(guò)管遒和套管內(nèi)壁滲入地下室。
目前該項(xiàng)目已順利完成了地埋管換熱器部分的施工，并進(jìn)行了調(diào)試，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好。
5結(jié)語(yǔ)
通過(guò)研究，發(fā)明了一種非金屬穿底板防水套管技術(shù)，同時(shí)該項(xiàng)研究及項(xiàng)目中的實(shí)施應(yīng)用使我們積累了管道穿底板防水技術(shù)方面的經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)上海地區(qū)類似
項(xiàng)目的實(shí)施提供一定的技術(shù)支持，同時(shí)也將對(duì)上海地區(qū)地源熱泵工程在土地資源緊張的市中心實(shí)施和推廣起到促進(jìn)作用。
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