[實用新型]一種高效熱交換管能源樁

有效

• 申請號: 201820283459.0
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN207934026U
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 蒲訶夫;呂偉東;肖衡林;胡大偉;阮琪發
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: E02D5/36
• 分類號: E02D5/36;F24T10/15
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 周磊;曹葆青

本實用新型屬于能源巖土工程中能源樁領域，并公開了一種高效熱交換管能源樁，包括鋼筋混凝土樁體和熱交換管，所述鋼筋混凝土樁體豎直設置，并且所述鋼筋混凝土樁體包裹住所述熱交換管，所述熱交換管的下部伸出所述鋼筋混凝土樁體，并且所述熱交換管的進口和出口分別外露于所述混凝土樁。本實用新型可以不受限于樁長，提升傳熱路徑和傳熱時間，總體傳熱效率有所提高，另外由于冬季時深部地層溫度較上部高，夏季時深部地層溫度較上部低，均有利于傳熱，且減小了上、下行熱交換管之間的熱干擾，故單位管長傳熱效率也會有所提高。

技術領域

本實用新型屬于能源巖土工程中能源樁領域，更具體地，涉及一種高效熱交換管能源樁。

背景技術

目前，隨著世界經濟發展，能源消耗逐漸增大，綠色可循環能源的利用需求也逐漸增大，地熱能作為一種綠色可再生能源受到了廣泛關注。有相關技術人員實用新型了地源熱泵系統，將建筑物內部與地球土體聯系起來，冬季從地熱能中吸收熱量到建筑物內、夏季把熱量從建筑物內轉移到地熱能中，以達到冬暖夏涼的作用。又有巖土工程師將地源熱泵系統與樁基礎相結合，實用新型了能源樁。能源樁既作為地源熱泵系統進行熱量交換，又作為樁基礎提高承載力，減少了鉆孔環節，降低了成本。能源樁的熱交換管的布置方法主要有1-U型、1-W型、多-U串聯型、多-U并聯型、螺旋型。其中，1-U型發展最早，迄今仍然被廣泛采用。其基本思路是將熱交換管以U型的形式固定在鋼筋籠上，布置在樁體內部，將傳熱介質，常見的是水，從U型的入口流入能源樁，出口流出能源樁，在流入和流出的過程中與能源樁及周圍土體進行熱量交換，以達到冬季從土體中吸熱、夏季往土體中放熱的目的。1-U型形式簡單，方便施工和操作。而1-W型是將熱交換管以W型的形式固定在鋼筋籠上，形式同樣較為簡單，且延長了傳熱介質的傳熱路徑和傳熱時間，可以有效地提高總體傳熱效率。多U串聯型則是將3個及以上的1-U型熱交換管進行串聯，類似1-W型，可以延長傳熱介質的傳熱路徑和傳熱時間，可以提高總體傳熱效率。多-U并聯型則是將2個及以上的1-U型進行并聯，增大傳熱介質與樁土接觸面積，可以提高總體傳熱效率。螺旋型是將熱交換管做成螺旋型，從而延長傳熱路徑和傳熱時間，可以提高總體傳熱效率。

但是，目前的這些方法分別存在以下問題：

(1)1-U型由于形式簡單，受限于樁長，故其傳熱路徑較短，總體傳熱效率不高。

(2)1-W型由于上、下行的熱交換管之間間距較1-U型小，會產生熱干擾，相互之間有所影響，雖然總體傳熱效率會增加，但單位管長傳熱效率不高，不夠經濟。多U-串聯型類似。

(3)多U-并聯型布管形式復雜，難以施工，另外也存在多個U型管之間形成熱干擾，相互影響的問題。

(4)螺旋型彎管難度和成本較大，螺旋型內部也會形成較大的熱干擾，另外雖然可以通過增大間距來減小熱干擾，但單位管長傳熱效率依然不高。

實用新型內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種高效熱交換管能源樁，更加具有合理性和工程實用性，對實際工程及能源的節約和循環利用也具有重要意義。

為實現上述目的，按照本實用新型的一個方面，提供了一種高效熱交換管能源樁，其特征在于，包括鋼筋混凝土樁體和熱交換管，所述鋼筋混凝土樁體豎直設置，并且所述鋼筋混凝土樁體包裹住所述熱交換管，所述熱交換管的下部伸出所述鋼筋混凝土樁體，并且所述熱交換管的進口和出口分別外露于所述混凝土樁。

優選地，所述鋼筋混凝土樁體包括鋼筋籠和包裹住所述鋼筋籠的混凝土體，所述鋼筋籠與熱交換管通過綁扎及熱熔連接在一起。

總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

(1)和現有的1-U型相比，本實用新型可以提升傳熱路徑和傳熱時間，總體傳熱效率有所提高，另外由于冬季時深部地層溫度較上部高，夏季時深部地層溫度較上部低，均有利于傳熱，故單位管長傳熱效率也會有所提高。