[實用新型]一種存儲地熱能和太陽能的樁基裝置

有效

• 申請號: 201420039614.6
• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN203768935U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 孔綱強;孫廣超;孫學謹;李春紅
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02D27/12
• 分類號: E02D27/12;F24J2/00;F24J3/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本實用新型涉及地源熱泵及樁基礎技術領域，具體涉及一種存儲地熱能和太陽能的樁基裝置。

背景技術

地熱能和太陽能都是最重要的可再生能源之一，在替代常規能源的過程中，得到了越來越多的應用，尤其是廣泛用于建筑冬季供暖和夏季空調應用中；地熱能源存在熱量不高、單位體積內的存熱量相對較小的問題，目前常用的太陽能利用技術又存在夏季熱烈盈余、冬季熱量虧損的技術瓶頸。聯合考慮地熱能和太陽能的技術特點和不足，使太陽能和地源熱泵技術實現互補，開發能源利用復合裝置成為工程技術人員關注的重點。

在本實用新型之前，中國發明專利“太陽能-空氣-地能多源雙機熱泵供熱空調復合系統”（專利號：ZL201010545227.6）公開了一種利用太陽能、地熱能和空氣三種媒介作為冷熱源的多源雙壓縮機的熱泵系統，該系統可以將夏季多余的太陽能熱量在土壤中蓄存起來，以備冬季使用。中國發明專利“太陽能-土壤源熱泵季節性平衡供暖系統”（專利號：ZL200910305780.X）公開了一種通過地埋管的太陽能季節蓄熱和地源熱泵結合使用，將夏季太陽能獲得的熱量儲存在地下，供冬季地源熱泵給上部構建物供暖。這些都是聯合考慮運用太陽能和地熱能的技術方案；但是地源熱泵裝置需要占用較大的地下空間，而且埋設傳熱器的鉆孔費用相對較高。在工程樁基礎中埋設傳導管換熱器的能量樁技術方案，可以節省鉆孔費用，從而降低工程造價，是近年來工程技術人員努力的方向之一。因此，開發一種可以有效存儲地熱能和太陽能的樁基裝置成為一個刻不容緩的工作。

發明內容

發明目的：為了克服上述不足和缺陷，解決地源熱泵地埋管鉆孔場地受限、鉆孔費用較高，太陽能熱量夏季過裕、冬季不足等問題，提出一種存儲地熱能和太陽能的樁基裝置。

技術方案：為解決上述技術問題，本實用新型提供的一種存儲地熱能和太陽能的樁基裝置，包括楔形管樁、半球形空心擴大頭、密封蓋、傳熱管、傳熱液體和抽真空管，所述楔形管樁具有頂部大徑端和底部小徑端，所述小徑端與半球形空心擴大頭連通形成容積腔，所述傳熱液體置于所述容積腔內，所述楔形管樁的大徑端安裝有密封蓋，所述傳熱管的一端穿過密封蓋并浸入傳熱液體中，所述傳熱管的另一端連接到太陽能集熱系統和空調制冷制熱系統，所述抽真空管穿裝于所述密封蓋上。

作為優選，所述楔形管樁的樁長為20-40m，大徑端的樁徑為600-800mm，小徑端的樁徑為400-600mm。

作為優選，所述半球形空心擴大頭是下部為平面、上部與楔形管樁相切的鋼筋混凝土半球體，所述半球體的直徑為1000-1500mm，厚度為10-20cm。

作為優選，所述傳熱液體的液面高度在楔形管樁頂面以下2-4m。

作為優選，所述密封蓋是直徑為600-800mm，厚度為5-15mm的鋼質密封蓋，所述密封蓋與楔形管樁的頂部通過螺紋連接，所述螺紋內嵌有密封膜。

作為優選，所述傳熱管是直徑為10-50mm的聚乙烯U形管。

使用時首先預制楔形管樁并將其打設到土體中，開挖管樁樁芯土，利用人工開挖法或者爆破法對楔形管樁底部進行擴孔，在擴孔四壁澆注厚度為10-20?cm厚的封閉鋼筋混凝土結構并與頂部楔形管樁有效連接，封閉的擴底楔形管樁空腔內布置傳熱管并灌注傳熱液體，隨后在楔形管樁頂部加蓋密封蓋，當夏季熱量富裕較多時，可以通過抽楔形管樁空腔內部的氣壓，以提高腔內傳熱液體的沸點，從而可以更高效率的起到將上部熱量傳遞到土壤中的媒介作用；最后在地面以上布置太陽能集熱板和構建物空調系統并與傳熱管相連，形成太陽能和地熱能協調供暖與制冷空調系統，完成一種地熱能和太陽能復合儲能樁基裝置的制作與施工過程。

夏季時，上部空調系統的熱量和通過太陽能集熱板收集到的上部熱量，通過承載傳熱管和傳熱液體的擴底楔形管樁將熱量傳遞到土壤中；冬季時，土壤中的熱量通過承載傳熱管和傳熱液體的擴底楔形管樁將熱量傳遞到上部構建物起到供暖作用。

有益效果：本實用新型由楔形管樁與半球形空心擴大頭形成的空腔、密封蓋、傳熱管、傳熱液體和抽真空管組成的地熱能和太陽能復合儲能樁基裝置，可以有效調節冬、夏兩季能源差，提高能源利用率。與傳統的太陽能與地熱能聯合空調系統裝置相比，本方案解決了地埋管地源熱泵占用地下空間較大、鉆孔施工費用較高等技術經濟問題；形成的擴底楔形管樁結構內部空腔大，且通過抽真空提高傳熱液體沸點，可以大大提高傳熱效率，而且擴底楔形管樁混凝土材料用量的常規等截面樁承載力要大。

附圖說明

圖1是本實用新型的實施例一的結構示意圖；