[實用新型]一種設(shè)備鋼管能源樁凍融強化換熱系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202222528765.5
• 申請日: 2022-09-23
• 公開（公告）號: CN218645794U
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 耿房;張珊珊;張目明;孫鵬;姚海清
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南能源投資控股集團有限公司;山東中瑞新能源科技有限公司
• 主分類號: F24T10/13
• 分類號: F24T10/13;F25B30/06;F25B49/00;E02D27/44;E02D5/28;E02D5/22
• 代理公司: 山東智達聯(lián)合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37303
• 代理人: 許玉媛

本實用新型公開了一種設(shè)備鋼管能源樁凍融強化換熱系統(tǒng)，屬于淺層地?zé)崮軕?yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型包括外管和熱泵機組，所述外管垂直預(yù)埋在巖土層內(nèi)，所述外管的頂部固定設(shè)置有管端封口裝置，所述外管和管端封口裝置之間構(gòu)成第一空腔，所述第一空腔內(nèi)垂直設(shè)置有內(nèi)管，所述內(nèi)管的外壁上套設(shè)有螺旋折流板，所述第一空腔內(nèi)灌充有循環(huán)介質(zhì)，所述管端封口裝置的中心處固定設(shè)置有一根L型出水管，所述L型出水管的一端貫穿管端封口裝置與內(nèi)管的頂部通過鋼塑轉(zhuǎn)換法蘭固定連接，所述內(nèi)管內(nèi)部空間為第二空腔，所述L型出水管通過第一管道和熱泵機組相連，所述熱泵機組通過第二管道與第一空腔相連。設(shè)備內(nèi)流動介質(zhì)與深層巖土體之間構(gòu)成換熱器，形成了換熱系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及淺層地?zé)崮軕?yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種設(shè)備鋼管能源樁凍融強化換熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)

地源熱泵系統(tǒng)指以巖土體、地下水或地表水為低溫?zé)嵩矗伤礋岜脵C組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。我國地源熱泵項目在大中城市實施經(jīng)濟條件好，地下冷熱負荷平衡的技術(shù)條件基本滿足；但同時面臨著建筑容積率高、埋管用地不足等突出問題。這一問題也限制著淺層地?zé)崮芗夹g(shù)的推廣。

隨著樁基處理技術(shù)及施工工藝不斷創(chuàng)新,預(yù)制鋼管樁的承載能力強、打樁靈活、接樁方便、施工速度快等優(yōu)勢日益顯現(xiàn)，樁基處理技術(shù)的應(yīng)用越來越普及，在大型設(shè)備基礎(chǔ)中應(yīng)用尤為突出。

設(shè)備鋼管樁基作為承擔(dān)荷載重量的主要支撐，將地?zé)崮軕?yīng)用與樁基兩者有效結(jié)合，“一樁兩用”，在一定程度上可緩解埋管用地不足的問題，在我國也有類似應(yīng)用案例。如樁基螺旋埋管、樁基豎直埋管等。但設(shè)備鋼管樁與地?zé)崮艿慕Y(jié)合的案例相對較少，而且設(shè)備鋼管樁較短，一般樁長30-40m左右。所以，在有限的樁基深度內(nèi)，利用設(shè)備鋼管樁作為低品位地?zé)崮茉矗仨毑扇〈胧┻M一步強化設(shè)備鋼管能源樁與巖土體之間的熱換熱能力，才能有效地解決在推廣淺層地?zé)崮軕?yīng)用中遇到的埋管用地不足的問題。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種設(shè)備鋼管能源樁凍融強化換熱系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有地源熱泵技術(shù)在埋管用地不足項目上的應(yīng)用的局限性，并尋找實現(xiàn)強化設(shè)備鋼管能源樁與巖土體之間的換熱能力的技術(shù)新途徑。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：

一種設(shè)備鋼管能源樁凍融強化換熱系統(tǒng)，包括外管和熱泵機組，所述外管豎直預(yù)埋在巖土層內(nèi)，所述外管的底部固定設(shè)置有錐形樁頭，所述外管的頂部固定設(shè)置有管端封口裝置，所述外管和管端封口裝置之間構(gòu)成第一空腔，所述第一空腔內(nèi)豎直設(shè)置有內(nèi)管，所述內(nèi)管的外壁上套設(shè)有螺旋折流板，所述第一空腔內(nèi)灌充有循環(huán)介質(zhì)，所述管端封口裝置的中心處固定設(shè)置有一根L型出水管，所述L型出水管的一端貫穿管端封口裝置與內(nèi)管的頂部通過鋼塑轉(zhuǎn)換法蘭固定連接，所述內(nèi)管內(nèi)部空間為第二空腔，所述L型出水管通過第一管道和熱泵機組相連，所述熱泵機組通過第二管道與第一空腔相連。外管第一空腔內(nèi)流動介質(zhì)與深層巖土體之間構(gòu)成換熱器，進行熱量交換，形成了為熱泵機組提供低品位冷熱源的換熱系統(tǒng)。螺旋折流板使流體在殼側(cè)呈連續(xù)柱塞狀螺旋流動,不會出現(xiàn)傳統(tǒng)折流板換熱器內(nèi)的流動“死區(qū)”,并且由于旋流產(chǎn)生的渦與管束傳熱界面邊界層相互作用,使湍流度大幅度增強,有利于提高殼側(cè)對流換熱系數(shù)。冬季巖土體加熱第一空腔流體，經(jīng)第二空腔流經(jīng)熱泵機組提升為建筑物供暖；夏季巖土體冷卻管內(nèi)流體，吸納熱泵機組為建筑制冷排除到管內(nèi)的余熱(冷凝熱)。設(shè)備鋼管樁與巖土體構(gòu)成的換熱器，巖土體“冬取夏蓄”、“冬熱夏冷、冷熱互換”，以一年為一周期，實現(xiàn)巖土體熱量的基本平衡。

本實用新型再進一步的優(yōu)選方案，所述第一管道上設(shè)置有循環(huán)水泵，所述熱泵機組和循環(huán)水泵之間設(shè)置有一個溫度傳感器，所述第二管道上設(shè)置有流量傳感器，所述流量傳感器和熱泵機組之間也設(shè)置有一個溫度傳感器。流量傳感器和溫度傳感器可以根據(jù)實測運行數(shù)據(jù)，監(jiān)測設(shè)備鋼管能源樁的換熱效果，為熱泵機組提供數(shù)據(jù)支持。

本實用新型再進一步的優(yōu)選方案，所述循環(huán)介質(zhì)5為對鋼管無腐蝕的醇基溶液，所述外管的底部固定設(shè)置有錐形樁頭。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：