某地源熱泵項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入室內(nèi)機房。本文結(jié)合某實際地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，就PE管道穿越地下室底板防水套管的設(shè)計和施工進行了分析和探討，為上海地區(qū)同類項目的實施提供一定的技術(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、停車場下，不占有地面空間。但是對于上海市中心城區(qū)內(nèi)的項目，由于土地資源緊張而沒有足夠的場地埋設(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機房。而當管道需穿越大底板時，將面臨PE管道穿越底板防水問題。
1 研究現(xiàn)狀
底板防水在建筑工程中歷來是個關(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內(nèi)其它推廣地源熱泵技術(shù)較早的省市有極個別案例，河南地區(qū)的劉磊結(jié)合某通信局地源熱泵項目，從結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工對地源熱泵管道地下結(jié)構(gòu)施工進行了分析，強調(diào)該工藝要求多，需結(jié)構(gòu)施工和地源熱泵施工2個工種的較好結(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。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題不同）及工程經(jīng)驗還較少，有必要針對上海地區(qū)的地層條件，研究適用于上海工程項目的防水套管。
2研究內(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，在此形成了防水斷層，因此地埋管穿越地下室底板要保證防水工程有效，必須采用嚴密的防水套管設(shè)計。本次研究的目的即針對PE管穿越底板防水套管的防水技術(shù)開展，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
通過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)驗制作多個方案，通過多個實物模型承壓能力財比分析等多種途徑，終于制定了一套切實可行的方案。
設(shè)計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試驗過程
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)場如圖2所示。
防水套管試壓試驗現(xiàn)場如圖3所示。第一次試壓試驗從2010年8月5日13：05開始，PE管與套管第二次試壓試驗從8月8日14：10-16：30，試驗壓力采用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。后又分別進行0.6 MPa試壓壓力3次，最長穩(wěn)壓時間達到17h，壓力降為0.01
MPa，符合規(guī)范要求，試驗合格。
經(jīng)過一個月的反復試壓試驗，套管沒有再發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，試壓成功。現(xiàn)場防水套管壓力試驗記錄數(shù)據(jù)詳見表1。
3主要成果
通過本次研究，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日提交申請了《一種非金屬管穿底板防水套管》國家發(fā)明專利技術(shù)(專利號：201010619158.9)。
4 工程案例
采用本研究中的發(fā)明專利，設(shè)計實施了上海地區(qū)第一個埋設(shè)于建筑物基礎(chǔ)深達22m下的大型、高檔商業(yè)地源熱泵工程。
4.1工程概況
上海某國際金融廣場，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行費用，采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，由于地處上海市核心地帶，沒有場地，因此將土壤換熱器設(shè)置在四層車庫底板下，共計360
組單U換熱管，埋深100m。車庫地下四層底板標高-22m，共有86個管道穿底板。四層地下室結(jié)構(gòu)現(xiàn)場施工圖如圖4所示。
本項目地埋管的數(shù)量大，分布范圍廣，按照相對集中的原則，將整個土壤換熱器分為6個區(qū)域，大約每10個左右的垂直換熱孔設(shè)置為一個換熱循環(huán)單元，
供、回水分別集中到單獨的分、集水器上。水平聯(lián)絡(luò)管采用De63、De75PE管，整個土壤換熱器系統(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。此做法對柔性防水套管做了改進，采用上、下2道壓環(huán)，確保地下水不會通
過管遒和套管內(nèi)壁滲入地下室。
目前該項目已順利完成了地埋管換熱器部分的施工，并進行了調(diào)試，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)運行狀況良好。
5結(jié)語
通過研究，發(fā)明了一種非金屬穿底板防水套管技術(shù)，同時該項研究及項目中的實施應(yīng)用使我們積累了管道穿底板防水技術(shù)方面的經(jīng)驗，這對上海地區(qū)類似
項目的實施提供一定的技術(shù)支持，同時也將對上海地區(qū)地源熱泵工程在土地資源緊張的市中心實施和推廣起到促進作用。
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