一种用于城镇社区的浅层地热能利用系统及其施工方法与流程

一种用于城镇社区的浅层地热能利用系统及其施工方法
1.技术领域：本发明涉及一种地热能循环系统及该系统的施工方法，特别涉及一种用于城镇社区的浅层地热能利用系统及其施工方法。
2.

背景技术：
现代城镇社区建设中，大限度的利用地下空间和社区绿化占比较大，社区绿化范围内地表覆土较厚，深层土壤温度相比地表较为恒定，且冬、夏季与地表温度差较大，现在很多社区均对范围内的浅层地热能进行开发，在进行浅层地热能施工时，一般会在社区绿化范围内回填土时，加装横向管排用于浅层地热能的交换，但是现有的水平换热管道施工时会存在一下缺点：由于浅层的植物根部会对水平敷设的管排造成破坏，所以我们在管排上方增设了隔离层，即加设土工膜，由于管排与坑基内壁之间空间有限，铺设土工膜时，工作人员无法站在坑基内进行土工膜的铺设或对土工膜的局部进行后期整理，而且现有的土工膜呈卷状分布，且体积大，重量重，铺设时，需要两名工作人员需要抱着土工膜站在管排两侧进行铺设，施工稍有不慎，会使土工膜下坠，还会对管排造成挤压损坏的情况。
3.

技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于城镇社区的浅层地热能利用系统的施工方法，避免施工不当对管排造成损坏，提高了施工质量，减轻了工作人员的负担。
4.本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：一种用于城镇社区的浅层地热能利用系统，包括坑基，所述坑基由下至上依次设置有底板、第一土层、管排、第一隔离层、第二土层、第二隔离层和第三土层；所述管排形成一个环路并与垂直地埋换热器连接。
5.所述管排形成一个环路并与垂直地埋换热器连接。
6.所述第一隔离层为土工膜，所述第二隔离层为隔离网。
7.所述的用于城镇社区的浅层地热能利用系统的施工方法，具体包括如下步骤：a、施工准备：
①
、竖立钻机，确定打孔的位置，并进行基础开挖；
②
、钻井的同时做下管准备，下换热管之前需对换热管进行水压试验；下管时，换热管内需充满水并保持一定的压力，下管速度要均匀；换热管下道位后，底面上必须保留1.5m的换热管；
③
、采用反浆的方式对换热管进行回填，由钻孔底部注入填料向上反填，逐步排除空气，确保无回填空隙；b、水平管排的施工：
①
、在室外进行坑基的开挖，开挖前对管排沟进行定位放线；
②
、开挖完毕后，对沟槽底部进行清理，并进行人工夯实操作，待沟底整理平整后，在沟底铺设底板；
③
、底板铺设完毕后，在底板上填充第一土层，且第一土层的厚度为10cm，填充完
毕后进行人工夯实操作；
④
、在第一土层的上方铺设管排，且管排与换热管连接；
⑤
、利用隔离层铺设装置在管排的上方铺设土工膜，使用前，调节第一螺杆在u型架上的位置，将成卷的土工膜的两端分别固定在两个第二螺杆上，避免土工膜底部压在管排上，且保证管排与土工膜底部之间距离为6cm
‑
10cm之间；
⑥
、待土工膜的固定在支撑组件上以后，将土工膜的端部放置在坑基a左端的外部，且土工膜伸出坑基a左端外部10cm
‑
20cm的距离，并通过砖块将伸出的部分压紧；将底座沿着位移板移动，使竖杆距离u型架7之间的距离为10cm，根据管排两侧外部的位置，移动斜杆，使斜杆底部的滚轮位于管排外侧与坑基内壁之间的位置处；调节第三螺杆在第一横板上的位置，使压板的底部压在土工膜的上方，调节完毕后，工作人员可以手扶插杆，进行土工膜的铺设；
⑦
、土工膜铺设完毕后，在土工膜的上方铺设第二土层，且铺设的厚度为10cm，填充完毕后进行人工夯实操作；
⑧
、待第二土层铺设完毕后，在第二土层上方铺设隔离网，且在隔离网两侧的坑基内，每间隔5cm就设置一横板和螺钉，用于固定隔离网；
⑨
、待隔离网铺设完毕后，进行第三土层的铺设，第三土层的厚度为10cm，填充完毕后进行人工夯实操作。
8.所述隔离层铺设装置由包括底座、位移板和u型架，所述底座为两个，均呈l状分布，且两个底座呈对称状分布在坑基的两侧；所述底座的底部设置有滚轮，在每个底座上分别滑动杆连接有位移板，且在两个位移板的左端之间设置有l状分布的连接板，所述连接板的底板上垂直设置有两个支撑杆，在两个支撑杆的顶部之间设置有连接柱，所述连接柱上设置有压紧组件，且压紧组件由斜杆、竖杆、套筒、第一横板和第二横板组成；在所述压紧组件右侧的底座上设置有u型架，在所述u型架的顶部插设有两个第一螺杆，且第一螺杆通过通过第一螺母与u型架固定在一起；所述每个第一螺杆的底部分别设置有支撑组件，且支撑组件由第一竖板和第二螺杆组成。
9.所述连接板的竖板上设置有第一矩形通孔；所述两个支撑杆的位置分别与u型架两端的位置相对应，所述u型架的两端分别与底座顶部的中间位置固定连接在一起；所述底座的外侧面和底面上分别设置有第一凹槽和第二凹槽，所述位移板的上端与第一凹槽滑动连接在一起，所述位移板的下端与第二凹槽滑动连接在一起，在所述位移板的左端设置有两个第二竖板，且在两个第二竖板的底部之间设置有滚轮，所述位移板与底座通过螺栓固定在一起，所述螺栓位于底座顶部左侧的位置处；所述斜杆为两个，且每个斜杆的左端分别套设在连接柱上，在每个所述斜杆的两侧的连接柱上分别通过螺纹设置有相匹配的第二螺母；在每个所述斜杆右端的底部分别设置有竖杆，且斜杆与竖杆呈135
°
夹角，竖杆与坑基呈垂直状分布；所述竖杆的底部套设有套筒，且套筒通过螺栓与竖杆固定在一起，在每个所述套筒的底部设置有滚轮；在每个所述套筒内侧的顶部分别设置有第一横板，且第一横板与竖杆呈垂直状分布；在每个所述第一横板的端部分别垂直的插设有第三螺杆，且第三螺杆通过第三螺母与第一横板固定在一起，在所述每个第三螺杆的底部分别设置有压板；所述竖杆为两个，在两个竖杆的顶部之间插设有插杆，且插杆的两端分别位于底座的外侧；所述两个第一竖杆位于坑基两侧内壁之间的位置处，在每个第一竖杆的底部分别固定连接有第
一竖板，在每个所述第一竖板上分别通过螺纹连接有第二螺杆，且第二螺栓贯穿第一竖板的侧面。
10.本发明的积极有益效果是：1、本发明通过在管排的上方设置第一隔离层和第二隔离层，能够避免植被对管排造成损坏；同时利用隔离层铺设装置进行施工，提高了土工膜铺设的效率，且美观大方。
11.2、本发明通过设置该浅层地热能利用系统，能够对资源利用最大化，符合节能环保的要求，且利用该方法施工，减少零部件施工时的受损率，延长了使用寿命。
12.3、本发明通过设置支撑组件，使用时，将卷状的土工膜固定在第二螺杆上，配合压板的使用，既可以将土工膜快速铺设，又能使平铺设好的土工膜非常平整；通过两个第一螺杆通过第一螺母进行固定，使用时，根据管排的位置，随时调节土工膜与管排之间的距离，避免土工膜施工时将管排压坏。
13.4、本发明斜杆的左端通过第二螺母进行固定，使用时，根据土工膜两侧的位置自由调整斜杆的位置，再根据管排的位置，调整压板与土工膜之间的位置，工作人员边铺设土工膜，同时利用压板使土工膜尽可能的平铺在管排上方，避免铺设时出现褶皱的情况，工作人员不用后期再对土工膜进行拽拉、调整的操作。
14.附图说明：图1为本发明坑基内部的结构示意图；图2为本发明的结构示意图；图3为本发明压紧组件的局部结构示意图；图4为本发明位移板的结构示意图；图5为图4的左视图；图6为本发明底座的结构示意图。
15.其中，1
‑
底板，2
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第一土层，3
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管排，4
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第一隔离层，5
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第二土层，6
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第二隔离层，7
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第三土层，8
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底座，801
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第一凹槽，802
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第二凹槽，9
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位移板，10
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滚轮，11
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连接板，11
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1 第一矩形通孔，12
‑
螺栓，13
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支撑杆，14
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连接柱，15
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斜杆，16
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第二螺母，18
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竖杆，19
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插杆，20
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套筒，21
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u型架，22
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第一螺杆，23
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第一螺母，24
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第一竖板，25
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第二螺杆，26
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第一横板，27
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压板，28
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第三螺栓，29
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第三螺母，30
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第二竖板。
16.具体实施方式：下面结合附图对本发明作进一步的解释和说明：实施例1：参见图1，一种用于城镇社区的浅层地热能利用系统，包括坑基a，坑基a由下至上依次设置有底板1、第一土层2、管排3、第一隔离层4、第二土层5、第二隔离层6和第三土层7；第一土层22、第二土层5和第三土层7的厚度均为10cm；管排3形成一个环路并与垂直地埋换热器连接；第一隔离层4为土工膜，第二隔离层6为隔离网。
17.实施例2：参见图2
‑
图6，上述的用于城镇社区的浅层地热能利用系统的施工方法，具体包括如下步骤：a、施工准备：
①
、竖立钻机，确定打孔的位置，并进行基础开挖；
②
、钻井的同时做下管准备，下换热管之前需对换热管进行水压试验；下管时，换热管内需充满水并保持一定的压力，下管速度要均匀；换热管下道位后，底面上必须保留
1.5m的换热管；
③
、采用反浆的方式对换热管进行回填，由钻孔底部注入填料向上反填，逐步排除空气，确保无回填空隙；b、具体操作步骤：
①
、在室外进行坑基a的开挖，开挖前对管排沟进行定位放线；
②
、开挖完毕后，对沟槽底部进行清理，并进行人工夯实操作，待沟底整理平整后，在沟底铺设底板1；
③
、底板1铺设完毕后，在底板1上填充第一土层2，且第一土层2的厚度为10cm，填充完毕后进行人工夯实操作；
④
、在第一土层2的上方铺设管排3，且将管排3与换热管连接；
⑤
、利用隔离层铺设装置在管排的上方铺设土工膜，使用前，调节第一螺杆在u型架上的位置，将成卷的土工膜的两端分别固定在两个第二螺杆上，避免土工膜底部压在管排上，且保证管排与土工膜底部之间距离为6cm
‑
10cm之间；
⑥
、待土工膜的固定在支撑组件上以后，将土工膜的端部放置在坑基a左端的外部，且土工膜伸出坑基a左端外部10cm
‑
20cm的距离，并通过砖块将伸出的部分压紧；将底座沿着位移板移动，使竖杆距离u型架7之间的距离为10cm，根据管排两侧外部的位置，移动斜杆，使斜杆底部的滚轮位于管排外侧与坑基内壁之间的位置处；调节第三螺杆在第一横板上的位置，使压板的底部压在土工膜的上方，调节完毕后，工作人员可以手扶插杆，进行土工膜的铺设；
⑦
、土工膜铺设完毕后，在土工膜的上方铺设第二土层，且铺设的厚度为10cm，填充完毕后进行人工夯实操作；
⑧
、待第二土层铺设完毕后，在第二土层上方铺设隔离网，且在隔离网两侧的坑基内，每间隔5cm就设置一螺钉，用于固定隔离网；
⑨
、待隔离网铺设完毕后，进行第三土层的铺设，第三土层的厚度为10cm，填充完毕后进行人工夯实操作。
18.隔离层铺设装置由包括底座、位移板和u型架，底座为两个，均呈l状分布，且两个底座呈对称状分布在坑基的两侧；底座的底部设置有滚轮，在每个底座上分别滑动杆连接有位移板，且在两个位移板的左端之间设置有l状分布的连接板，连接板的底板上垂直设置有两个支撑杆，在两个支撑杆的顶部之间设置有连接柱，连接柱上设置有压紧组件，且压紧组件由斜杆、竖杆、套筒、第一横板和第二横板组成；在压紧组件右侧的底座上设置有u型架，在u型架的顶部插设有两个第一螺杆，且第一螺杆通过通过第一螺母与u型架固定在一起；每个第一螺杆的底部分别设置有支撑组件，且支撑组件由第一竖板和第二螺杆组成。
19.连接板的竖板上设置有第一矩形通孔；两个支撑杆的位置分别与u型架两端的位置相对应，u型架的两端分别与底座顶部的中间位置固定连接在一起；底座的外侧面和底面上分别设置有第一凹槽和第二凹槽，位移板的上端与第一凹槽滑动连接在一起，位移板的下端与第二凹槽滑动连接在一起，在所述位移板的左端设置有两个第二竖板，且在两个第二竖板的底部之间设置有滚轮，位移板与底座通过螺栓固定在一起，所述螺栓位于底座顶部左侧的位置处；斜杆为两个，且每个斜杆的左端分别套设在连接柱上，在每个斜杆的两侧的连接柱上分别通过螺纹设置有相匹配的第二螺母；在每个斜杆右端的底部分别设置有竖
杆，且斜杆与竖杆呈135
°
夹角，竖杆与坑基呈垂直状分布；竖杆的底部套设有套筒，且套筒通过螺栓与竖杆固定在一起，在每个套筒的底部设置有滚轮；在每个套筒内侧的顶部分别设置有第一横板，且第一横板与竖杆呈垂直状分布；在每个第一横板的端部分别垂直的插设有第三螺杆，且第三螺杆通过第三螺母与第一横板固定在一起，在每个第三螺杆的底部分别设置有压板；竖杆为两个，在两个竖杆的顶部之间插设有插杆，且插杆的两端分别位于底座的外侧；两个第一竖杆位于坑基两侧内壁之间的位置处，在每个第一竖杆的底部分别固定连接有第一竖板，在每个第一竖板上分别通过螺纹连接有第二螺杆，且第二螺栓贯穿第一竖板的侧面。
20.上述描述中，位于u型架7顶部上方和下方的第一螺杆8上分别设置有 相匹配的第一螺母9。
21.上述描述中，位移板左端底部的滚轮与底座底部的滚轮位移同一水平面上。
22.上述描述中，坑基a内为铺设好的管排。
23.上述描述中，两个压板的长度根据坑基的宽度而定，且两个压板的内端之间的距离为7
‑
10cm。
24.上述描述中，使用时，根据坑基的深度，调节套筒20在竖杆上的位置，使套筒底部的管轮位于基坑底部，起到支撑和便于移动的作用；在使用时，工作人员只需要手扶插杆，推动该装置移动即可。
25.在铺设土工膜时，底座沿着坑基两侧移动，通过底座的移动，使土工膜开始铺设，且铺设时，压板压在管排上方的土工膜的上方，使铺设的土工膜处于平整无褶皱的状态，且压板距离u型架之间的距离，通过位移板和底座的移动来调整，调整完毕后，通过螺栓进行固定。
26.在之前的施工中，工作人员往往需要抱着成卷的土工膜进行铺设，费时费力，且需要两名工作人员需要站在管排两侧的坑基内，进行行走并完成铺设，稍有不慎，工作人员还会将双脚踩在管排上，从而对管排造成损伤，待土工膜铺设完毕后，工作人员还需要分阶段的将土工膜拉平整，以满足施工要求，因为若土工膜出现大片褶皱的情况，会影响土层的铺设，褶皱处的土层会处于蓬松状态，从而影响了施工质量。
27.上述描述中，相邻隔离网之间的搭接尺寸为10cm，且搭接交汇处用铁丝捆绑，然后在搭接处设置一块横板，并在横板上打入一颗螺钉，使螺钉插设在土层内，将横板固定。
28.上述描述中，回填方式采用反浆回填，在实际操作中，还可以采用
①
：人工回填的方式，即用人工将回填料由钻孔四周缓慢填入钻孔内，回填的同时，间断性的向孔内注水，尽可能的确保孔内填料密室，但是由于钻孔内存在大量空气以及泥浆很难确保回填密实，一般需要第一次填完后还应进行多次补充；
②
、原浆回填：在完成一个成孔后，进行下一个钻孔时，让循环泥浆流经上一个已下管的成孔内，泥浆循环过程中的沉淀物会沉淀在成孔内，表层不能填满部分采用回填料填密实。
29.本发明通过设置浅层地热能利用系统，能够对资源利用最大化，符合节能环保的要求，且利用该方法施工，减少施工中材料的受损率，延长了使用寿命；通过利用隔离层铺设装置施工，使铺设出来的土工膜平整、美观，且减轻了公人员的负担，使用方便，操作简单。