专利汇可以提供保温式多组管状换热器地能转换预应力混凝土管桩专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种保温式多组管状换热器地能转换预应 力 混凝土 管桩,它通过在预 应力 混凝土管桩中埋设多组各形状的管状换热器装置进行承载的同时,可以进行浅层低温 地 热能 转换,起到桩基和 地源 热 泵 的双重作用。在采用闭合 钢 桩尖施工的 预应力混凝土 管桩管内孔中,直接下置多组U型管状换热器或螺旋型盘管换热器或其它形状的管状换热器,管桩管内孔壁与管状换热器的空隙中充填回填材料,桩顶附近回填保温材料。管桩内的各类管状换热器与地表管路连接,换热器管路内充填交换 流体 ,通过管状换热器系统中的交换流体与回填材料、回填保温材料、管桩桩身、桩周土- 水 系统进行热交换,形成封闭式 地源热泵 的地下低温地热能交换器。,下面是保温式多组管状换热器地能转换预应力混凝土管桩专利的具体信息内容。
1.一种低温地热能转换预应力混凝土管桩,在用闭合钢桩尖施工的预应力混凝土管桩管内孔中,直接下 置多组U型管状换热器或螺旋型盘管换热器或“钻孔直埋式”方法中的其它类型换热管,管桩管内孔壁与 管状换热器的空隙中充填回填材料,,桩顶附近回填保温材料。管桩管内的各类管状换热器与地表管路连 接,换热器管路内充填交换流体,通过管状换热器系统中的交换流体与同填材料、回填保温材料、管桩桩 身、桩周土-水系统进行热交换,形成封闭式地源热泵的地下低温地热能交换器。
2.根据权利要求1所述的低温地热能转换预应力混凝土管桩,其特征是:本技术中预应力混凝土管桩管 内安置U型管状换热器或螺旋型盘管换热器或“钻孔直埋式”方法中的其它类型换热管,其采用的预应力 混凝土管桩是目前预应力混凝土管桩的生产、桩型、外径、力学性能、原材料及构造要求、设计、选用、 生产验收、沉桩完全一样,均按国家有关规范执行。
3.根据权利要求1所述的低温地热能转换预应力混凝土管桩,其特征是:本技术采用的预应力混凝土管 桩沉桩施工过程中(锤击法沉桩或静压法沉桩),无论土层情况如何都必须采用闭合钢桩尖(十字型、圆 锥型)。
4.根据权利要求1所述的低温地热能转换预应力混凝土管桩,其特征是:预应力混凝土管桩沉桩完成后, 在管内居中下置多组各类高强度聚乙烯或PVC或PPR材质的管状换热器,管径为19mm-38mm,管状换 热器的竖向高度约等同于桩长,其管状换热器底部距桩尖1m-2m,管状换热器外壁距管桩内壁在 25mm-100mm之间。
5.根据权利要求1所述的低温地热能转换预应力混凝土管桩,其特征是:在管桩管内下置多组各类高强 度聚乙烯或PVC或PPR材质的管状换热器,其形状可以是U型管形状换热管、螺旋型盘管形状换热器或 其它形状的管状换热器,各类管状换热器下到管桩管内,并成为地源热泵的地下循环换热系统。
6.根据权利要求1所述的低温地热能转换预应力混凝土管桩,其特征是:下置的各类管状换热器采用的 方法可以是人力方法或机械方法。
7.根据权利要求1所述的低温地热能转换预应力混凝土管桩,其特征是:在管桩内径与各类换热器的空 隙中充填各类回填材料,膨胀土、水泥浆、砂、石或回填附近地层土(岩石),在距桩顶0m-2m填入高强 度保温回填材料(如泡沫塑料或珍珠岩等)。
8.根据权利要求1所述的低温地热能转换预应力混凝土管桩,其特征是:安置在桩体中的多组各类型管 状换热器中需要充填热交换流体,该流体采用水、盐水或各种防冻剂溶液,形成封闭型循环系统。
9.根据权利要求1所述的低温地热能转换预应力混凝土管桩,其特征是:管状换热器出口向上并绑扎一 定厚度的保温材料,绑扎的长度约为0.5m-2.0m,形成的管状换热器系统连接地表交换管路、水泵和满足 实际要求的不同功率的各型号地源热泵机组。
10.根据权利要求1所述的低温地热能转换预应力混凝土管桩,其特征是:安置在桩体中的U型管状换热 器系统或螺旋型盘管换热器系统或其它形状的管状换热器系统,可以设置2组或多组高强度聚乙烯或PVC 或PPR材质的管状换热器。
本发明涉及一种利用预应力混凝土管桩的中空桩心埋设多组管状换热器装置进行低温地热能转换的 预应力混凝土管桩,该装置既具有桩基的承载特性又具备低温地热能循环换热能力的多功能预应力混凝土 管桩。
背景技术:
目前,公知的预应力混凝土管桩主要是指先张法预应力混凝土的环形截面桩。管桩产品规格主要有预 应力高强度混凝土管桩(代号PC)、预应力混凝土管桩(代号PHC)、预应力混凝土薄壁管桩(代号PTC), 不同型号预应力混凝土管桩的外径、力学性能、原材料及构造要求、设计、选用、生产验收、沉桩等方面 要求均符合国家标准图集《预应力混凝土管桩》(图集号03SG409)、《先张法预应力混凝土管桩》 (GB13476-1999)、《先张法预应力混凝土薄壁管桩》(JC888-2001)、《静压管桩基础技术规定(暂行)》 (沈阳市城乡建设委员会,2004)中的相应规定。采用锤击法沉桩或静压法沉桩,锤击法沉桩施工需执行 中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)。静压法沉桩是用静载将管桩压入土(岩) 层的施工方法,采用机械主要是液压式压桩机、顶压式液压压桩机、抱压式液压压桩机。静压法沉桩施工 需执行各地相关规范,北方地区可参考执行《静压管桩基础技术规定(暂行)》(沈阳市城乡建设委员会, 2004)。
各口径预应力混凝土管桩的构造一般是由不同标号混凝土、钢筋笼、有(无)填芯混凝土、有(无) 十字型或圆锥型桩尖等构成,横截面为圆环形或近圆环形的建筑桩基,起承载、挡土支护、地基加固等作 用。但尚无利用地热梯度的功用,这忽视了预应力混凝土管桩的入土换热作用。而在中纬度地带,地温与 地面环境相比,5-10m以下全年地温基本可以稳定于年平均温度,可以分别在夏冬两季提供相对较低的 冷凝温度和较高的蒸发温度(高青,于鸣,效率高、环保效能好的供热制冷装置—地源热泵的开发与利用, 吉林工业大学自然科学学报,2001年4月,Vol.31(2):96-102),此为地源热泵的工作原理。目前 地源热泵技术的埋管方法主要是预钻孔直接埋设U型聚乙烯管,其费用很高,一般可占总投资的一半以上, 远大于相同条件下的电动热泵等的初投资(姜宝成,王永镖,李炳熙,地源热泵的技术经济性评价,哈尔滨 工业大学学报,2003年2月第35卷第2期,195-202),这给该技术的发展造成困难。另外,这种钻孔直 埋式U型管状换热器施工工艺复杂,需要在U型管弯头部绑扎重物增加配重、U型管内预充填热交换流体, 用人力下管,费力且精度难以保证(庄迎春,孙友宏,地源热泵地下直埋式换热器的施工,探矿工程(岩土 钻掘工程),2002,No.3:10-11)。关于桩内埋管,国内有人提出过U型桩埋管换热器的概念,但该法本 质上还是传统地源热泵的钻孔直接埋设U型换热管的改进,仅把钻孔中的填料改为水泥浆,并没有考虑承 载问题。(赵军,李新国等,地源热泵在实际工程中的应用与研究,建筑施工技术(天津建筑科技),2003, No.5:14-16)。虽然国外也有人提过桩埋换热器的概念,但都是基于高强度聚乙烯U型盘管灌注实心截 面桩(Laloui Lyesse,Moreni Matteo,Vulliet Laurent,Behavior of a bi-functional pile,foundation and heat exchanger,Canadian Geotechnical Journal,v40,n2,April,2003,p388-402.),这些基于钻孔或各种实心截面 桩中埋设管状换热器的缺点是:钻孔费用高,实心截面桩中的盘管换热器施工复杂,需要盘管绑扎钢筋笼 等工序。而且在各类实心截面桩中盘管位置会出现局部材料软化区和应力集中,影响桩身质量,对桩基的 传统承载性能产生不利作用,另外各种聚乙烯材质的管状换热器还有被挤压破坏的风险。另外,国内已有 的公开实用新型称为“一种地下能源采集桩”,其申请号为(200410082851.1,200520090102.3)公开号 为(CN1786615,CN2780832)。其仅考虑了管状换热器为一组U型盘管或开放式的类似套管型的管状换 热器,它们的换热器效率都不高,而且在管桩中空桩心未添置回填材料,直接影响与土层的换热效率。另 外,当管桩作为围护桩或桩顶近地表时,未考虑冬季近地表的管路保温问题。
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