![[武汉]综合实验楼地源热泵空调系统工程施工方案](/e/data/images/notimg.gif)
施工组织设计下载简介
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[武汉]综合实验楼地源热泵空调系统工程施工方案U型管安装完毕后，应立即用灌浆材料回填封孔，隔离含水层。灌浆的目的一是强化换热管与地耦孔壁之间的传热，满足传热要求；二是满足环保要求，表现在：避免地表污染物渗漏到地耦孔中；防止不同含水层水质的混合串通；防止自流井水由地耦孔向上喷漏等。
回填浆料中不得有大粒径的颗粒，灌浆回填料一般为膨润土和细沙（或水泥）的混合浆或其它专用灌浆材料。膨润土的比例宜占4％～6％。钻孔时取出的泥沙浆凝固后如收缩很小时，也可用作灌浆材料。如果地埋管换热器设在非常密实或坚硬的岩土体或岩石情况下，宜采用水泥基料灌浆，以防止孔隙水因冻结膨胀损坏膨润土灌浆材料而导致管道被挤压节流。
地埋管换热系统应根据地质特征确定回填料配方，回填料的导热系数不应低于钻孔外或沟槽外岩土体的导热系数。回填材料方案如下：泥岩部分采用膨润土混合水泥砂浆结合钻孔原浆，回填比例1:6；粘土部分则采用膨润土混合黄砂结合钻孔原浆，回填比例1:7。其中补浆部分则采用钻孔原浆。
本工程设置一套土壤温度数据采集系统。在室外埋管区域选择9个有代表性的地点布置温度数据采集装置某砖混结构六层带阁楼施工组织设计，每个地点垂直方向间隔10M设置一个土壤温度传感器，共81个温度测点。我们结合实际测试经验以及土壤温度分布特性考虑，平面测点共布置10个，其中钻孔测点6个（监测钻孔外土壤温度变化），地埋管测点4个（温度传感器随地埋管下管布置，监测地埋管钻孔内回填料温度变化），垂直方向，间隔20m布置一个传感器，共40个温度测点。（详见埋管总平面布置图）
对土壤全年温度数据进行采集分析，以对今后空调实际运行及土壤热平衡措施、卫生热水使用进行科学的指导。
根据土壤全年温度数据，进行全年土壤热平衡冷却塔运行措施：当地源热泵机组出水温度大于38℃时,开启冷却塔,小于36.7℃时,关闭冷却塔。当空调系统第二个夏季运行前一个月,土壤温度传感器检测的平均温度高于空调系统第一个夏季运行前的检测的平均温度时，开启冷却塔、冷却水泵、地源侧冷水泵对土壤进行降温，直至使土壤达到常年正常温度为止。
地温测点的施工方案图（如下图1），对局部地温测点的布置，我们一般采取的方案是直接将温度传感器按照图纸要求布置在待下的PE管段上，通过导管机械下管，埋设于指定的深度，数据线通过塑料套管保护，传感器直接与土壤接触测试土壤温度。定位完毕后，下回填料填充井孔。数据采集总线接至指定控制机房数据接口即可。该方案实施简单，初始测试温度较为准确，但温度传感器可能会随着地下土壤和水腐蚀，精度、灵敏度有所降低。
温度采集集合体结构示意图2
在温度采集体的设计上，我方考虑的第二种方案是采用在钢管上安装后整体下埋的方法（如上图2）。
该集合体的关键是实施过程和保证长期稳定工作。我方在这两方面做如下考虑和建议：
实施方面需要注意的问题及建议：
1、因本集合体的长度非常长，采取挖埋方式不太现实，只能考虑在预制桩孔中填埋的方式；
2、因集合体的外部要安装突出主体的传感器，而不是一个光滑的柱体，所以我方考虑到在传感器外要加焊保护管，以尽量避免对传感器可能造成的机械伤害；
3、因柱体很长，在吊装过程中可能要采用分段吊装，现场组合的方式。这样就要求所有传感器的接线和主管连接处的密封和机械强度都要加以着重考虑。我们建议采用航空插头等高可靠性的接插件来完成现场接续工作，如施工条件允许尽量保持线缆的完整性。
4、考虑到一旦安装后，再进行维护的可能性不大，所以建议在完整吊装后，为了保障集合体的工作稳定，建议将集合体内部加以密封，以防浸水等对线缆和传感器造成的伤害。
5、该方法实施难度较大，造价较高。
鉴于多工种同时施工，同时有零时建筑物，工地只能提供部分打井埋管作业面，需分期分批施工，应根据工地实情合理划分区域，合理安排工期。严格确保本埋管工期与大楼整体工期一致性。
开工前，双方应对现场工作面等必备条件进行检查和确认，办理交接手续，明确管理范围和责任界限。
本合同工程严格按总包方编制的并经监理方核准的进度计划执行，施工进度须与总包方的总体施工进度相协调。
根据招标文件提供的资料，对施工现场勘察的结果结合投标工程特点制定工程进度计划表。进度表包括从合同签订后设计开始至全部工程竣工交付时的全部工作内容的安排；各项工作的关系、秩序，并同时附上施工组织计划的文字说明。
以业主指定的工程开工期进场施工，整个工程分为3个阶段分期交工，具体交工期要求如下：
室外部分管网施工由开工起在70个公历天内施工完毕
机房安装由开工起在40个公历天内施工完毕
系统调试及验收阶段由开工起在10个公历天内施工完毕
总施工期为4个月即120个工作日，以不影响总包施工进度为前提，确保建设单位按期交付。
根据原设计，全热回收机组热回收量200kw，由系统原理图可以看出全热回收机组仅仅用于全年的卫生热水，其制冷效率并未有效利用，全热回收的实际意义就完全浪费了。
一般建议将全热回收机组在夏季工况并入制冷工况运行，一方面可以缓冲峰值冷负荷，另一方面免费提供卫生热水，系统COP值增加。如此则可以减小另外2台部分热回收机组的制冷量940kw选型。该系统减小了主机的初投资，但增加了水泵、管道及整个系统控制的投资，增加了机房面积。
根据甲方要求，主楼11、12层末端既能够并入整体运行又能够加班单独运行，同时考虑节能运行。我们考虑利用该全热回收机组结合运行，具体核算如下：
11、12层建筑面积均为931.46平方米，共1863m2，办公按照100w/m2考虑装机负荷，总冷量为186kw。
全热回收机组制冷量200kw，正好可以满足最大负荷要求，同时可免费提供卫生热水200kw。
因此在原设计基础上，增加一台冷冻水泵，对应全热回收机组运行即可。
（本项目在机房面积无法调整的情况下，也可采用如下方案：不增加任何设备的情况下，将全热回收机组改为标准型热水机组，减少了机组的一个副冷凝器的造价，纯粹供热工况运行即可。该方案在原有设计上减小了一定的机组投资。）
地埋侧冷却水泵及冷却塔的优化
按照原设计，考虑串联板换＋冷却塔系统运行，根据地埋侧水泵扬程核算如下：
1).机组阻力：取80kPa（8m水柱）； 2).管路阻力：取机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为60kPa；取地埋侧最不利管路长度200m与比摩阻300Pa/m，则磨擦阻力为300*200=60000Pa=60kPa；如考虑地埋侧侧的局部阻力为磨擦阻力的50%，则局部阻力为60kPa*0.5=30kPa；系统管路的总阻力为60kPa+60kPa+30kPa=150kPa（15m水柱）；A'I
3）.电动阀等阀门阻力：取50kPa（5.0水柱）。
4）.板换的阻力（冷却塔开启时）：取70kp（7m水柱）
5）.水系统的各部分阻力之和为：80kPa+150kPa+70kPa＋50kPa=360kPa（35.0m水柱） 6）.水泵扬程：取10%的安全系数，则扬程H=35m*1.10=38.5m。
（若不考虑板换的阻力，则计算水泵扬程约为32m。）
综上，如果按照原设计，冷却水泵扬程需为38.5m，但实际冷却塔运行较少，即板换的阻力不应长期考虑在冷却水泵扬程里面，所以必须单独配置板换循环水泵10m扬程即可解决。否则在冷却塔开启时，冷却水泵扬程将无法满足要求。
我们的建议方案如下：根据热平衡和机组运行特性，我们选用一台210t冷却塔（详见2.2冷却塔的计算），直接与一台部分热回收机组并联，运行方式为：当空调系统第二个夏季运行前一个月,土壤温度传感器检测的平均温度高于空调系统第一个夏季运行前的检测的平均温度时，在夏季初单独开启冷却塔结合一台主机运行，运行至一台主机无法满足室内要求时停止，同时关闭冷却塔控制阀（若考虑主机内可能存在冷却塔杂质混入地埋管，可先排掉主机内残留水，清洗过滤网），此时，在开启二台主机配合地埋管运行。如此运行1个夏季工况，全年的土壤热平衡即可解决（详见2.2热平衡分析计算）。
地源热泵系统工程监测方案要求
湖北xx局综合实验楼属公用建筑物，项目建设地点在武汉市汉阳琴台路北侧，建筑设计采用钢筋砼框架结构，总建筑面积为27074㎡，工程可再生能源集成技术示范面积20989.23m2。
本工程夏季空调总冷负荷1800kw，冬季空调总热负荷1300kw。为了达到较好的经济性和节能效果并提供较好的舒适环境，项目整体采用了地埋管地源热泵空调系统，通过以地热为空调冷热源结合地源热泵机组特性来解决建筑的制冷、供暖和卫生热水。对采暖和制冷系统进行温度调节，配合优良的外遮阳系统和外保温结构，再辅以完善的新风设备和相关系统提供高质量的室内气体环境，使之达到最佳的节能效果。
测试内容是根据对工程技术经济评价指标所需的数据而确定的测试参数。
地源热泵与建筑集成工程技术经济评价指标包括以下两类：系统能效比、室内外环境温湿度。
下面分别对每类指标所需的参数进行说明。
系统能效比是指在特定工况下，系统的制冷(热)量加卫生热水负荷与制冷(热)所有消耗功率之比。
其中：——系统能效比；
——地源热泵系统输出冷(热)量，KW；
——热泵机组制冷(热)耗电量，KW。
——热泵系统所有循环泵耗电量，KW。
用户端进出口水温差△T，℃；
地源热泵机组制冷(热)耗电量，kw；
地源热泵循环泵耗电量，kw，
具体参数关系见图1。其中系统输出冷(热)量，kw。
图1系统能效比监测参数示意图
因此，地源热泵与建筑集成工程需要测试的参数有：
地源热泵系统进出口水温度，流量；
地源热泵机组制冷耗电量；
水泵等其他用电设备用电量。
本工程的BA控制系统采用直接数字控制系统
通过采用数据采集系统对运行中的地源热泵与建筑集成系统的相关参数和数据采集并传送至监控中心（监控中心设在地下室机房控制室内）进行数据处理，同时定时远传到远程网络控制中心进行综合处理。
整个系统由位于建筑物内不同楼层的数据采集设备箱、监测室内的计算机、远程网络控制中心等组成。图3为远程监测系统分布示意图。图4为建筑内数据采集设备分布示意图。
图3监测系统分布示意图
图4建筑内数据采集设备分布示意图
采集设备箱主要由相关传感器（或变送器）、智能仪表、数据转换模块、数据采集箱和数据传输总线组成。
数据采集设备及监测室要求：
具有220V供电接口及综合布线；
具有以太网接口及综合布线；
预留CAN总线或485总线接口及综合布线；
预留仪表和模块数据传输线路接口及综合布线。
数据采集箱采用专用的可再生能源建筑示范工程能源监测系统采集箱。
地源热泵系统数据采集点布置示意图，见图5。
图5地源热泵系统数据采集点布置示意图
测量参数：测量温度、流量并计算热量；集热系统进出口水温差△T及水流量m；热用户端进出口水温差△T及水流量m。
位置：安装在热泵机组输出出口、生活热水蓄热水箱的冷水进口、热水出口。
接口要求：具有485接口、CAN接口或标准电压/电流信号。
测量参数：地源热泵机组耗电功率；地源热泵系统循环泵耗电量。
位置：安装在热泵机组、水泵等其他用电设备上；
接口要求：具有485接口、CAN接口或标准电压/电流信号。
注：各种设备视设备类型选用不同的电度表。
数据采集箱的信号转换模块包含以下几类模块：
a.485/CAN智能协议转换模块，用于将485接口的仪表接入CAN总线。
b.模拟量采集模块，用于将电流或电压模拟量输出信号接入CAN总线。
c.TCP/CAN智能协议转换模块，用于将TCP接口的仪表接入CAN总线。
d.PCI接口卡，用于接收CAN总线信号，并传送到工控机。
a.表类设备的数据传输布线要沿着管线走
b.监测设备要靠近监测楼
系统软件（由课题组统一提供）分为两部分：
本地监测中心软件：完成试验性建筑监测节点采集数据的存储、图形和表格显示、简单分析和数据上传至远程监测中心。
远程监测中心软件：完成从不同试验性建筑监测中心上传数据的存储、分析和处理；完成从不同的示范性建筑监测信息采集软件上报数据的存储、分析和处理。
远程监测中心软件采用B/S(浏览器/服务器)结构。具体功能如图6所示。
图6远程监测中心主要软件功能示意图
自动读数半小时保留一次数据，人工读数每天十三点到十四点。该类建筑监测数据实时采集，并定时远传到远程监测中心进行综合处理。
本地采集监测数据，每30分钟（暂定，可设置）自动远传到监控中心。
地源热泵系统监测方案设计
根据根据湖北xx局楼宇自控系统的招标要求我司进行以下方案设计建议。
本设计参照招标相应技术文件及图纸为设计依据，我司在本技术设计方案中基于对以上文件、图纸进行详细、仔细的阅读及理解后，进行了深化设计。范围包括以下部分:
联网型风机盘管温控器监控
5.2、设计标准及依据
系统设计应遵守国家现行的规范与标准，对我国尚未制定的规范，可参照相应的国际标准。本工程智能化系统设计依据的主要技术规范及标准包括:
16）《欧洲电工标准》EN50090
17）《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300
18）《建筑电气安装工程施工质量验收规范》GB50306
湖北xx局地源热泵系统监控内容如下:
部分热回收地源热泵机组2台
全热回收地源热泵机组1台
厨房及单身公寓热水箱1个
卫生热水循环空调泵 2台
卫生热水循环泵 4台
膨胀水箱补水泵 2台
各种总管及只管采集信号 1组
5.3.2、基本控制功能
a)由中央监控系统按内部预先编写之时间程序或通过管理中心操作员，启动地源热泵机组及各相关设备之连联锁控制。
系统能保证各设备开机\关机的顺序。
地源热泵机组开机顺序:
地源热泵机组关机程序:
当其中一台水泵出现故障时,备用水泵会自动投入工作。
b)根据供/回水温差和回水流量计算出空调系统在该区域的冷(热)负荷；并根据实际冷(热)负荷以及机组的运行时间累计来决定机组的启停组合及台数。
c)通过装于冷冻机房内的现场控制器(DDC)及现场检测元件，量度用户侧水系统供/回水总管之压差，控制相对应之旁通阀之开度，使维持合适的压差，保证空调系统的正常工作。
d)各联动设备的启停程序包括一个可调整的延迟功能，以便于配合冷热源系统内各装置的特性。
e)补水功能。监视全自动落地式膨胀水箱液位状态，当发生低水位报警时，联动补水泵给水箱补水。
f)按照中央监控系统按内部预先编写之时间程序或通过管理中心操作员远程开启卫生热水循环泵，以保证卫生用水压力及水温均衡。同时监视热水循环泵运行状态、手自动状态及故障报警。
g)热水箱设置液位传感器，当水箱处于低水位时，自动开启自来水补水阀直至正常水位；高水位报警时，自动开启底端电动蝶阀，向地下室生活水箱排水直至正常水位，同时报警提示检修自来水补水阀。
根据设计文件，夏季整个系统进入制冷工况：
按照中央监控系统按内部预先编写之时间程序或通过管理中心操作员远程开启两台部分热回收地源热泵机组给空调系统供冷。通过DDC监视相关控制柜的故障报警、运行状态、手自动状态。
监视地源热泵机组冷凝器出水温度，当出水温度高于38摄氏度时，系统联动开启冷却泵――冷却塔，补充冷却量。当出水温度低于36.7摄氏度时，系统联动关闭冷却塔－冷却泵。
部分热回收供热水功能。由厨房及单身公寓热水箱和实验室热水箱储蓄地源热泵机组副冷凝器的热量，提供卫生热水。由现场传感器监视热水箱水温，当水温低于45摄氏度时远程自动开启卫生热水循环空调泵直至水温达到45摄氏度，同时监视水泵运行状态、手自动及故障报警。
补偿土壤热平衡功能。当空调系统第二个夏季运行前一个月，DDC通过土壤温度传感器收集土壤温度并计算出平均值，与第一个夏季运行前检测的平均值作比较。当平均温度高于第一季平均温度0.3摄氏度以上时，开启冷却塔、冷却水泵、地源侧冷水泵对土壤进行降温，直至土壤达到常年正常温度为止。
5.3.4、过渡季节工况
过渡季节，选用1台全热回收地源热泵机组提供卫生热水。由厨房及单身公寓热水箱和实验室热水箱储蓄全热回收地源热泵机组冷凝器的热量，提供卫生热水。由现场传感器监视热水箱水温，当水温低于55摄氏度时远程自动开启卫生热水循环空调泵直至水温达到55摄氏度，同时监视水泵运行状态、手自动及故障报警。
根据设计文件，冬季整个系统进入制热工况：
按照中央监控系统按内部预先编写之时间程序或通过管理中心操作员远程开启两台部分热回收地源热泵机组给空调系统供热。
按照中央监控系统按内部预先编写之时间程序或通过管理中心操作员远程开启1台全热回收地源热泵机组给厨房及单身公寓和实验室提供50/55摄氏度的卫生热水。通过DDC监视相关控制柜的故障报警、运行状态、手自动状态。
在地源热泵、空调泵、地源侧冷却泵、楼层空调等设备的控制柜内设置电量传感装置，在系统冷冻/冷却水总管上设置流量传感装置及温度传感装置。现场DDC通过电量传感装置采集系统运行所耗瞬时电量，通过温度及流量传感装置采集并计算系统运行消耗的冷、热负荷。通过中央操作站节能管理软件进行相关能量数据分析。
5.4、室外埋管部分（土壤温度监控）
套管型（表面型）温度传感器 40个
5.4.2、基本控制功能
本系统的工作原理比较简单，通过分部在整个地源埋管区内的多根温度采集集合体内部垂直方向的各个均匀采集点的表面型温度传感器，均匀、全面的将不同深度、不同区域、不同方向的全面地温数据，及时、连续的加以采集，通过后端DDC的处理及后段的数据分析，做到随时可以对现场地温的各种情况加以数字化，为地源系统的使用效能分析、控制等多方面工作提供第一手资料。
5.4.3、温度采集集合体的描述
为监视地源热泵机组运行过程中，埋管土壤温度的变化状况，本系统特设有土壤温度数据采集系统。
补偿土壤热平衡功能。当空调系统第二个夏季运行前一个月，DDC通过土壤温度传感器收集土壤温度并计算出平均值，与第一个夏季运行前检测的平均值作比较。当平均温度高于第一季平均温度0.3摄氏度以上时，开启冷却塔、冷却水泵、地源侧冷水泵对土壤进行降温，直至土壤达到常年正常温度为止。
埋点方式（供参考）。可将套管型（表面型）温度传感器预先安装在沿轴向分离为两半的半圆状柱体的管壁上。引出接线，然后将另一半与之合拢。经过防水、防腐处理后，再将钢管埋至地下。一般来讲，一旦将钢管埋入地下后，基本不可能进行维修或更换，因此建议每个监测点处加装一个温度传感器，以作备用（本次深化设计不含预留考虑的温度传感器）。同时，为了保证整个传感器集合体在吊装过程中，及以后各种复杂的状况可能对传感器带来的损伤，建议将传感器轴向与安装柱体轴向成45度夹角，并且沿传感器探头安装方向焊装10倍于探头直径的保护管（探头位于该管中心轴向位置）。同时为了尽量延长整个传感器集合体有效的工作时间，提高采集数据的准确性，我们建议作用金属管材为不绣钢材质。且在安装无误后，将内心密封成实体，以避免积水等对线路的伤害。
本次深化设计室内部分主要需求是对每个楼层的空调机电设备进行电力和空调能耗计量；对每个风机盘管进行远传控制和监视
本部分的建设需求是为了通过对各楼层空调设备的能耗计量的实现，采集必要的数据来进行数据，实现对各个楼层及区域的空调能耗分析；同时在这些数据的基础上通过BAS系统来实现对地源热泵系统的节能、高效的运行管理。
在另一个层面上，这些也是整个地源热泵系统投资效益比的必要数据。通过对本项目的各种分析，为地源热泵系统相关的研究课题奠定实践基础，以期实现更大的社会效益。
综上所述，能耗数据采集部分的作用可能是在2年甚至更长的一个时期内的数据累积、挖掘过程，我们结合此应用的特色，进行了对应的设计。
我们把能量计量部分分为2方面考虑，即消耗冷热量的计量和消耗电能的计量
5.5.1.1冷热量的计量：
我们根据图纸分析，在各楼层空调水总管上安装1个热能表，该装置通过对进水管和出水管的温度采集结合管内的流量通过计算，得出消耗的空调能量。
能量表一般由流量计、温度传感器和计算器组成。当水流经热交换系统时，流量计测出热（冷）水流量，并将测算结果以脉冲形式传给计算器，计算器通过与之相连的配对温度传感器测出进、出口的水温，以及水流经的时间，根据以下方程计算出系统释放（或吸收）的热量。
北京某工程混凝土施工方案（大体积混凝土）4.3.2.3Q:热交换系统释放/吸收的热量
V：通过热交换系统的冷/热水体积
Δh：在热交换系统的入口和出口温度下水的焓差值
系统组网除了拥有扩充系统的能力外，还允许快速入门和通讯仪表的安装，组网方案如下图：
能量表采集到数据后，通过通信线采用脉冲的方式将数据发送至DDC，DDC处理后将数据通过控制终端显示在屏幕上，同时实时地将数据保存到数据库中GB51208-2016 人工制气厂站设计规范.pdf，为各种统计和分析提供数据基础。
5.5.1.2电能的计量：
在各楼层空调配电总柜上安装多参数电力分析仪。我司在本工程中采用的是电参数智能仪表Integra1560，该智能仪表该设备可对每一电回路监测高达20个电参数，其中包括电回路中的相电压、线电压、电流、频率、功率、功率因素、电量等，测量的精确度高于0.2%。Integra1560在监视相关电流电压等电力参数可判断相关空调设备是否正常运行，同时将电量参数通过传输网络输送至操作站进行汇总、统计，得出有效的累积数据，为后期的分析提供科学依据。