一种冷热电联产地下连续墙装置及其施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种冷热电联产地下连续墙装置及其施工方法，包括地下连续墙、设置于地下连续墙内部的换热管、空调系统和温差发电系统。其中，换热管首先与土体热交换，然后通过上部换热设备与室内空气热交换，从而调节室温；所述的温差发电系统中，半导体温差发电装置I利用换热管与桩侧土体之间的温差实现热电转化和热交换；半导体温差发电装置II通过相邻换热管之间的温差实现热电转化和热交换，并分别将获得的电力为上部用电设备提供电力供应。本发明专利技术的冷热电联产地下连续墙有效的实现了地下连续墙在力学、热学和电学三方面的复合利用，并且实现了浅层地热能源按需、错时的多目标有效利用，提高能源利用效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种浅层地热能源利用技术，主要适用于建筑地下连续墙等
，尤其是涉及一种冷热电联产地下连续墙装置及其施工方法。
技术介绍
浅层地热能，又名浅层地温能，属于低品位可再生清洁能源，是当前技术经济条件下最具备开发利用价值的地球内部的热能资源之一。目前浅层地热能开发与利用中，主要是直接利用浅层土壤常年恒温的特点，利用热泵循环来达到对地面建筑冬天供暖或者夏天制冷的作用。地源热泵技术，属于浅层地热能直接利用的最常用形式之一，该技术利用地下的土壤、地表水、地下水等温度相对稳定的特性，通过以大地为储能体进行热量交换的可再生能源的空调系统；该技术方案可以替代传统锅炉或市政管网等传统的供暖方式和空调系统，达到节能减排的目的。地下埋设换热管，是地源热泵技术的施工难点和投资重点；且地下换热管埋设需要占用较大的土地面积和地下空间，造成其初期埋设等施工成本高，从而影响其大量推广应用。将地源热泵技术中的地下换热管埋设施工与传统建筑桩基础或地下连续墙等地下构建物施工相结合，可以有效解决专门埋管的施工步骤和地埋管占用地下空间问题，从而大大节省工程造价；基于这种地下埋管形式形成的带有地下换热管的地下结构称为能源地下结构，能量桩技术能源地下结构物的典型代表，是近年来有效利用浅层地热能的优良技术方案之一；结合具体桩基结构形式的不同，产生了不同的浅层地热能热传递利用的能量桩类型(文献1～16)。文献1：Jürgen Vogel和Hermann JosefWilhelm申请的德国专利技术专利“Energy pile for geothermal energy purpose i.e.combined heating and cooling systems，has collector tube comprising section that includes another section that transitions and runs helically around former section of collector tube(DE102012013337A1)”。文献2：TirolerMetallwerke Aktiengesellschaft和Armin Ing.Amann申请并授权的欧洲和德国专利技术专利“Energypile(EP1486741 B1，DE50305842D1)”。文献3：Ing.Armin Amann申请并授权的德国专利技术专利“Concrete pile foundation for absorbing geothermal energy，contains corrugated sleeve pipe(DE202004014113U1)”，相应的其他国家专利授权号还有：AT7887 U1。文献4：Alain Desmeules申请并授权的PCT专利“Pile with integral geothermalconduit loop retaining means(PCT/CA2010/001500)，，相应的国家阶段专利授权号为：CA2683256 A1，EP2491183 A4，US8262322 B2，US20110091288 A1，WO2011047461 A1。文献5：李志毅，张全胜，张慧东，柳建国和马凛申请并授权的中国专利技术专利“旋进式壁后注浆地源热能转换预制桩装置及其埋入地层的方法，(专利号：CN201210054121.5)，授权公告日2014年11月26日”。文献6：孔纲强，黄旭，丁选明，刘汉龙和彭怀风申请并授权的中国专利技术专利“一种六边形预制能量桩及其制作方法，(专利号：CN201310442139.7)，授权公告日2015年8月19日”。文献7：孔纲强，黄旭，丁选明，刘汉龙和彭怀风申请并授权的中国专利技术专利“一种预制能量桩的施工方法，(专利号：CN201310441978.7)，授权公告日2015年9月23日”。文献8：黄吉永，郑荣跃和黄楠申请并授权的中国专利技术专利“一种基于植桩过程的地源热泵管埋置方法，(专利号：CN201310033136.8)，授权公告日2015年9月23日”。文献9：蒋刚，路宏伟，王彬彬和刘伟庆申请并授权的中国专利技术专利“带有地源热泵双螺旋管状换热器的预制钢筋混凝土管桩，(专利号：CN201410572810.4)，授权公告日2016年1月20日”。文献10：Beton Son B.V.申请并授权的欧洲专利技术专利“Geothermal pile having a cavity through which a fluid can flow”，相应的国家阶段专利授权号为：EP1243875 B1，NL1017655 C2，DE60200183 T2。在文献1～9中，公开了在预制桩中间、侧壁甚至预制桩体内埋设不同形式地下换热管的制作方法或施工方法。在文献10中，公开了一种封闭预制桩底端并在预制桩体空腔内布置开放式地下换热管的施工方法。文献11：方肇洪和刘俊红申请并授权的中国专利技术专利“桩埋螺旋管式地源热泵装置及其地热换热器的传热模型，(专利号：CN200810159583.7)，授权公告日2011年1月26日”。文献12：张以韬，郑宗跃和李伟等申请并授权的中国专利技术专利“地源热泵竖直螺旋式埋管施工方法，(专利号：CN201210494997.1)，授权公告日2014年8月13日”。文献13：孔纲强，彭怀风，吴宏伟和丁选明申请并授权的中国专利技术专利“一种地源热泵灌注桩钢筋笼内埋管的施工方法，(专利号：CN201310302155.6)，授权公告日2015年3月11日”。文献14：刘汉龙，丁选明，孔纲强，吴宏伟和陈育民申请并授权的中国专利技术专利“一种PCC能量桩及其制作方法，(专利号：CN201210298385.5)，授权公告日2014年11月19日”。文献15：李平，丁选明，高洪梅和郑长杰申请并授权的中国专利技术专利“一种地热能采集桩基及施工方法，(专利号：CN201210476105.5)，授权公告日2015年4月8日”。在文献11～13中，公开了在现场灌注桩中的钢筋笼上绑扎埋设螺旋型地下换热管或者钢管内埋设换热管的施工方法。在文献14～15中，公开了封闭现浇灌注桩底部、在桩体空腔内充填传热液体并布置开放式或地下换热管的施工方法。文献16：Raymond J.Roussy申请并授权的国际PCT专利“A method and system for installing geothermal heat exchangers，energy piles，concrete piles，micro piles，and anchors using a sonic drill and a removable or retrievable drill bit(PCT/CA2009/000180)”，相应的国家阶段专利授权号为：CA2716209A1，CA2716209C，CA2827026A1，CA2827026C，CN102016218A，EP2247816A1，EP2247816A4，US8118115，US20090214299。在文献16中，公开了一种基于新型钻机的地下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷热电联产地下连续墙装置，其特征在于，该装置包括：地下连续墙、设置于地下连续墙内部的换热管、空调系统和温差发电系统；其中：所述的空调系统包括换热设备，所述换热设备设置于换热管的上方，换热管内的液体流速通过水泵和阀门控制，换热管首先与土体热交换，然后通过上部换热设备与室内空气热交换，从而调节室温；所述的温差发电系统包括半导体温差发电装置I和半导体温差发电装置II，其中，所述的半导体温差发电装置I布置在换热管外侧，半导体温差发电装置II布置在相邻的换热管之间，半导体温差发电装置I利用换热管与桩侧土体之间的温差实现热电转化和热交换，并将获得的电力为上部用电设备提供电力供应；所述的半导体温差发电装置I通过相邻换热管之间的温差实现热电转化和热交换，并将获得的电力为上部用电设备提供电力供应。

【技术特征摘要】
1.一种冷热电联产地下连续墙装置，其特征在于，该装置包括：地下连续墙、设置于地下连续墙内部的换热管、空调系统和温差发电系统；其中：所述的空调系统包括换热设备，所述换热设备设置于换热管的上方，换热管内的液体流速通过水泵和阀门控制，换热管首先与土体热交换，然后通过上部换热设备与室内空气热交换，从而调节室温；所述的温差发电系统包括半导体温差发电装置I和半导体温差发电装置II，其中，所述的半导体温差发电装置I布置在换热管外侧，半导体温差发电装置II布置在相邻的换热管之间，半导体温差发电装置I利用换热管与桩侧土体之间的温差实现热电转化和热交换，并将获得的电力为上部用电设备提供电力供应；所述的半导体温差发电装置I通过相邻换热管之间的温差实现热电转化和热交换，并将获得的电力为上部用电设备提供电力供应。2.根据权利要求1所述的冷热电联产地下连续墙装置，其特征在于，所述的半导体温差发电装置I包括半导体温差发电片、导热硅胶和导热防护层，所述半导体温差发电片利用导热硅胶粘贴在换热管外侧，半导体温差发电片外侧设置所述导热防护层，所述半导体温差发电所获得的电力利用导线依次连接DC/DC转化器和蓄电池为上部用电设备提供电力供应。3.根据权利要求1所述的冷热电联产地下连续墙装置，其特征在于，所述的半导体温差发电装置II包括微型换热管、半导体温差发电片、导热硅胶和导热防护层，所述的微型换热管均匀间隔地布置于底板上，微型换热管交替与相邻的两根换热管连通，相邻微型换热管之间布置半导体温差发电片；半导体温差发电片外侧设置导热防护层，连接半导体温差发电片的导线埋设在导热硅胶内，沿着钢筋笼侧壁的换热管引出地面，半导体温差发电所获得的电力利用导线依次连接DC/DC转化器和蓄电池为上部用电设备提供电力供应。4.根据权利要求1所述的冷热电联产地下连续墙装置，其特征在于，所述的地下连续墙的长度、宽度、深度、混凝土标号以及钢筋笼尺寸，根据上部荷载要求进行设计。5.根据权利要求1所述的冷热电联产地下连续墙装置，其特征在于，所述的换热管为聚乙烯管，其外径、壁厚及长度根据地下连续墙长度、深度和换热管埋管布置形式需要确定；换热管绑扎埋设在钢筋笼侧壁；换热管埋管形式为串联U形、并联U形、W形或蜘蛛状形式中的任意一种或者几种组合。6.根据权利要求1所述的冷热电联产地下连续墙装置，其特征在于，所述水泵，位于地表，其功率为0.55～1.2kw；所述阀门为电动二通阀门；所述换热设备为空调设备中的风机盘管。7.根据权利要求3所述的冷热电联产地下连续墙装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟珍珠，孔纲强，周杨，周航，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32