[發(fā)明專利]一種可變功率的PCC能源樁及其樁模

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010319762.3
• 申請(qǐng)日: 2020-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN111441344B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江艾明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江艾明
• 主分類號(hào): E02D5/38
• 分類號(hào): E02D5/38;F28D7/00
• 代理公司: 北京集智東方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11578
• 代理人: 吳倩

本發(fā)明涉及一種可變功率的PCC能源樁及制備該能源樁的樁模，所述PCC能源樁具有分隔的冷熱流體通道，因此相比于采用冷熱對(duì)流方式進(jìn)行換熱的傳統(tǒng)PCC能源樁具有更高的換熱效率；同時(shí)用于分隔冷熱流體通道的分隔部件能夠強(qiáng)化所述PCC能源樁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而允許采用相比于傳統(tǒng)PCC能源樁更小的樁壁厚度，這有利于換熱效率的進(jìn)一步提升；本發(fā)明的PCC能源樁還允許對(duì)換熱功率進(jìn)行選擇，可以滿足不同季節(jié)對(duì)換熱量的變化性需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑節(jié)能領(lǐng)域，具體涉及一種可變功率的PCC能源樁及其樁模。

背景技術(shù)

地源熱泵技術(shù)是一種具有良好應(yīng)用前景的建筑節(jié)能手段，其原理為：借助深埋的地源熱泵換熱器，及在換熱器和地表的熱泵機(jī)房、建筑物內(nèi)的末端神經(jīng)換熱管之間循環(huán)流動(dòng)的換熱流體，而實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)與恒溫帶地層之間的熱量交換。由于恒溫帶地層的巨大熱容量，其溫度常年基本維持在較為穩(wěn)定的區(qū)間內(nèi)。因此，在冬季，恒溫帶地層溫度相較于地表溫度高，地源熱泵提取地下低位熱能向建筑物供熱，而夏季，恒溫帶地層溫度相較于地表溫度低，地源熱泵可將建筑物的熱量轉(zhuǎn)移到地下實(shí)現(xiàn)供冷。

地源熱泵系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是深埋地下的換熱器，其換熱效率和運(yùn)行狀態(tài)直接決定熱泵系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的地源熱泵技術(shù)直接將換熱器埋入地下，典型的埋管方式包括水平式和豎向兩種；但這兩種埋管方式均需要占用較多的土地面積，并不適于在土地資源緊張，同時(shí)對(duì)節(jié)能建筑需求高的城市使用。能源樁或能源樁是一種將地埋管換熱器與建筑樁基相結(jié)合的手段，其通過將換熱管路綁扎于樁基的鋼筋籠上，隨樁基一起打入地層中，樁基在提供建筑結(jié)構(gòu)性支撐的同時(shí)也成為地下的換熱節(jié)點(diǎn)，從而有效的節(jié)省了土地面積。典型的能源樁可參見中國(guó)專利CN110453676A所公開的預(yù)制樁。但是此類預(yù)制樁在打樁施工過程中需要承受較大的沖擊作用力，該沖擊作用會(huì)預(yù)置在樁體內(nèi)部的換熱管路會(huì)構(gòu)成較大危險(xiǎn)，從而使管道受損；同時(shí)，預(yù)制樁施工過程中需要進(jìn)行接管，此過程中對(duì)樁連接處換熱管接頭的妥善處理則非常困難。

為克服預(yù)制能源樁存在的問題，中國(guó)專利(CN102808405A)公開一種PCC能源樁，其利用現(xiàn)澆PCC樁的中空柱腔盛放換熱流體，并借助冷熱流體的自然對(duì)流實(shí)現(xiàn)能量交換。該方法避免了預(yù)制樁的接管、及換熱管與鋼筋籠綁扎可能帶來(lái)的問題。

但是PCC樁屬于大直徑樁型，其直徑通常均在一米以上，使用期柱腔盛裝換熱流體所需的換熱流體量相較于預(yù)制樁使用換熱管作為流體通道的方式要高出很多倍；柱腔內(nèi)大量的換熱流體導(dǎo)致其對(duì)溫度的響應(yīng)速度過低；另外，其內(nèi)部沒有設(shè)置分區(qū)，而是利用流體自然對(duì)流的方式進(jìn)行換熱，在冬季需要從地下提取熱量時(shí)沒有問題，地表溫度低的換熱流體被導(dǎo)入柱腔底部，同時(shí)從柱腔頂部抽吸溫度高的熱流體；但在夏季，來(lái)自地表的流體溫度高，其被導(dǎo)入柱腔底部后會(huì)像頂部遷移，而實(shí)質(zhì)上溫度低的冷流體此時(shí)位于柱腔底部，但地?zé)岜萌匀粡闹豁敳砍槲鼡Q熱流體，這使得在夏季的溫度調(diào)節(jié)效果較差。另一方面，將PCC柱的柱腔掏空用于放置換熱流體后，由于其柱腔內(nèi)沒有回填材料，可能導(dǎo)致PCC柱整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供一種可變功率的PCC能源樁及其樁模。本發(fā)明的PCC能源樁具有分隔的冷熱流體通道，因此相比于采用冷熱對(duì)流方式進(jìn)行換熱的傳統(tǒng)PCC能源樁具有更高的換熱效率；同時(shí)用于分隔冷熱流體通道的分隔部件能夠強(qiáng)化所述 PCC能源樁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而允許采用相比于傳統(tǒng)PCC能源樁更小的樁壁厚度，這有利于換熱效率的進(jìn)一步提升；本發(fā)明的PCC能源樁還允許對(duì)換熱功能進(jìn)行選擇，以滿足不同季節(jié)對(duì)換熱量的變化性需求。