有个做农业园区的老板,去年在园区里打了两百多口换热孔,做地源热泵给温室供暖。打孔的钱花出去了,管材这笔他想省,听说镀锌管便宜又结实,就让施工队把地下那段换成了 DN32 的镀锌管,丝接,说反正在地底下,坏了也不用修。
今年夏天系统开始出问题。机组进出水温差越来越小,说明地下换热量掉了。抽了一支回路做水压试验,掉压。挖开一个检查井,丝口那一圈已经锈成红褐色,管壁一敲就破。两百多口孔,等于两百多颗钉子埋在地里。
先把结论说清:地埋管这一块,规范只认塑料管。GB 50366-2009《地源热泵系统工程技术规范》第 4.1.4 条写得很明白,地埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小的塑料管材及管件,宜采用聚乙烯管 PE80 或 PE100,也可以用聚丁烯管 PB,不宜采用聚氯乙烯管,管件与管材应为相同材料。
同一条里还有一句关键的话:地埋管应按设计长度成捆供应,中间不应有机械接口及金属接头。这一句直接把镀锌管挡在门外,因为镀锌管一根六米,中间必然有接头。

第 4.1.4 条给了三个条件:化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小。四个词里,镀锌管只占两条,导热好、阻力小,前两条恰好是它的短板。
同一条还规定了压力等级:管材的公称压力及使用温度应满足设计要求,且工作压力不应小于 1.0 兆帕;埋深达到 120 米时,必须采用公称压力不低于 1.6 兆帕的管材,工作温度在零下 20 到 40 摄氏度之间。
这几条合起来看,规范的思路很清楚:地埋管是一次性埋进地下的,设计寿命按 50 年算,中间不能检修,不能换管,所以材料必须在这五十年里既不烂也不漏。镀锌管在空气里能撑二三十年,在土壤里撑不到这个数,这是下面要算的账。
算一笔数。一口 100 米深的孔,用双 U 型布置,管子总长约 200 米。镀锌管定尺 6 米,200 米就是 34 根,接头 33 个。两百口孔,就是 6600 个接头,全部埋在地下三四十米到一百米之间。
PE 管的做法完全不同。按规范,地埋管要按设计长度成捆供应,一口孔的管子在工厂里做成一个整根的 U 型成品件,现场只有一个或两个连接点,接在环路集管上,而且设在检查井里,人能下去看。
六千多个接头和几十个接头,差别不在数量,在可检修性。埋在灌浆体里的螺纹接头,一旦渗漏,唯一的处理办法是废掉这口孔,重新钻孔。一口 100 米孔的钻孔加下管加灌浆,市场价几千块,两百口孔重做一遍,是另一个数量级的钱。
还有人会说,那我把镀锌管焊起来,不就没接头了。焊接在地埋管里同样不行,焊缝在内壁有焊瘤,会积气、会增加阻力,外壁的锌层被烧掉,那一段就是裸钢,埋在潮湿土壤里最先烂。GB 50366 要求 U 型弯头用定型成品件、不宜直管煨制,思路是一样的,凡是现场加工的环节,都是薄弱点。
锌在土壤里的腐蚀速率,一般按每年 3 到 5 微米估算,具体看土壤电阻率、含水率、含盐量和通气条件。黏土、回填土、靠近海边的盐碱地,取上限甚至更高。
按 85 微米的热镀锌层算,每年 4 微米,二十一年见铁。镀锌管在土壤里比空气里活得短,因为土壤里的水是长期接触的,氧气又不均匀,容易形成氧浓差电池,局部腐蚀比均匀腐蚀快得多。
地埋管还有两个加速因素。一个是温度,换热孔周围的土壤温度常年比自然地面温度高几度,夏季排热时更明显。电化学腐蚀的速率随温度上升,十度左右的温升,速率能提高三成到一倍。另一个是灌浆材料,膨润土加细砂的回填料含水率高,管壁始终处在湿润环境里,这跟埋在干燥砂土里不是一回事。
还有杂散电流。园区里如果有变电所、轨道、大型电机,地下会有杂散电流,钢质管道是良导体,电流从管壁进出,进出点就是电解腐蚀点,一年能吃掉零点几毫米。这一点在 污水池里的镀锌管,能用几年 里算过类似的账,湿、盐、电流三个条件凑齐,锌层消耗速度是翻倍的。
地埋管下管之前要做水压试验,回填灌浆之后还要再做一次。规范要求试验压力不低于工作压力的 1.5 倍,且不小于 0.6 兆帕,稳压一段时间压力不降为合格。
螺纹连接在这个环节很尴尬。三十几个丝口,每个都有微漏的可能,打压时压力慢慢往下掉,你分不清是哪个口漏,也分不清是管子本身有砂眼。PE 管是热熔或电熔连接,接口和母材同质,熔好了就是一个整体,打压一次就过。
灌浆是另一道坎。竖直孔下管后要灌浆封孔,回填料用膨润土和细砂的混合浆,或者水泥基材料。灌浆时管外要承受侧压力,钻孔越深压力越大。镀锌管刚度够,这一关反而比 PE 管轻松,但灌浆体把管子包死之后,接头就彻底失去检修可能了。
拆开看,镀锌管在地埋这一段是「前期省事、后期没路」。PE 管是「前期麻烦、后期省心」。地埋管埋下去要用五十年,这个取舍没什么悬念。
说到这儿要划清界限,镀锌管在地源热泵系统里不是一根都不能用,只是不能进地下。
机房里是可以用的。机组、循环泵、板换之间的连接管道,介质是加了防冻剂的循环水,温度不高,压力不大,用镀锌管加法兰或沟槽连接,配合支架和保温,没有问题。机房这一段可检修、可更换,跟地埋段是两种工况。
从地下环路集管到机房的引入段,要分开看。集管出土之后到进机房之前这一段,如果埋在室外冻土层以下,仍然要按埋地管处理,PE 管或者做加强级防腐的钢管;进了机房、上了墙,就可以转成镀锌管。转换点要设在检查井里,用法兰或者钢塑转换接头,接头要能看见、能拆。
转换接头的做法,跟市政给水的钢塑过渡是一个道理,具体在 镀锌管接PE管,怎么过渡 里有分解。要点是两个界面:钢端要做加强级防腐,PE 端要留柔性弯吸收沉降。
第一条是整体换。把孔里的管子拔出来不现实,实际做法是废弃旧孔,在旁边重新钻孔下 PE 管。旧孔灌浆封死,当作不存在。这个办法彻底,代价是重新花一遍钻孔钱。
第二条是降级使用。如果孔还不算多,系统负荷有余量,可以把渗漏的回路关掉,用剩下的回路运行,同时把机组出水温度调高、负荷调低。这是拖时间的办法,适合先撑过一个采暖季再改造。
第三条是加阴极保护。埋地钢质管道可以加牺牲阳极或者外加电流阴极保护,把管子变成阴极,腐蚀就停下来。地埋管做阴极保护的难点在于阳极要另外打地床,孔与孔之间间距大,保护电流分布不均,实际效果有限。这一条只在特殊项目上用过,不适合当常规方案。
顺便说一句,判断地下回路有没有漏,最直接的办法是看补水。系统是闭式的,正常一年补水不该超过系统水容量的百分之几。如果补水频率明显偏高,又没有地上部分的明显漏点,基本可以判定地下环路出问题了。
地源热泵的管材、钻孔、回填这几项经常是分开招的,PE 管的规格、压力等级、U 型头是不是成品件,报价单上写得含糊的很多。把孔深、孔数、管径、压力等级列清楚发到钢管动力,做地埋管和做钻孔的队伍都看得到,比一家一家问省事。
地源热泵地埋管到底能不能用镀锌管?
不能。GB 50366-2009 第 4.1.4 条规定地埋管应采用塑料管材及管件,宜用 PE80、PE100 或 PB,并且明确中间不应有机械接口及金属接头。镀锌管定尺 6 米,一口 100 米双 U 孔就要三十多个接头,既违反条文,也没法检修。
镀锌管埋在地下大概能用多少年?
锌在土壤里的腐蚀速率一般按每年 3 到 5 微米算,85 微米的热镀锌层大约二十到二十八年见铁。换热孔周围土壤温度偏高、灌浆体长期含水,速率还要再快一些。地埋管的设计寿命是 50 年,这个差距补不上。
机房里的管道能不能用镀锌管?
可以。机房里机组、水泵、板换之间的连接段在室内,介质是循环水,可检修可更换,用镀锌管配法兰或沟槽连接没有问题。分界点放在检查井里,出土段到井之前仍按埋地管处理,用 PE 管或加强级防腐钢管。
地埋管打压要多大的压力?
试验压力不低于工作压力的 1.5 倍,且不小于 0.6 兆帕,稳压后压力不降为合格。管材本身的公称压力不应小于 1.0 兆帕,埋深达到 120 米时必须用不低于 1.6 兆帕的管材。下管前和灌浆后各做一次。
已经埋了镀锌管的系统怎么判断漏没漏?
看补水。闭式系统正常一年补水不超过系统水容量的百分之几,如果补水频繁又找不到地上漏点,基本可以判定地下环路渗漏。也可以逐个回路关阀做保压,掉压的那一支就是问题回路,关掉后先用其余回路维持运行。
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