一种能量桩换热管路结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种能量桩换热管路结构，所述换热管路呈单U型或并联双U型或并联三U型或螺旋型或W型预埋入钢筋笼上，换热管路沿着桩身长度的方向设置，且换热管路的进口和出口位于桩身直径方向；换热管路由两种不同材料的管道组成。本实用新型专利技术热交换充分且能量损失较小；提高了能量桩的使用效率，不必担心能量桩中埋管行程不足的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于能量桩
，具体涉及一种能量桩换热管路结构。
技术介绍
能量桩是将桩基础与地源热泵相结合，既可以承载建筑物结构，同时利用浅层地下土壤、岩石、地下水或其他介质中存储的大量低温热源为建筑空间提供暖气、空调和热水，它克服了竖直钻孔埋管的地源热泵系统的缺陷，同时可以降低地源热泵系统的占地面积和投资，是一种非常值得大力推广的低成本的绿色建筑技术。目前，我国的建筑物基础以钻孔灌注桩为主要形式，能量桩一般指在钻孔灌注桩中预埋塑料管换热管（一般是PE管），然后随钢筋笼一起下到桩井中，再浇筑混凝土而成。其中，塑料管换热管主要有五种类型，分别为单U型、串联双U型（W型）、并联双U型、并联三U型和单螺旋型。在目前国内外为数不多的已有能量桩换热管的研究应用中，主要沿用塑料管换热管的U型、W型或螺旋型的布管技术，U型布管方式简单，管道之间的热干扰较小，施工方便，为了增加传热面积，提高能量桩的使用效率，往往采用W型或并联U型布管方式，整体上能量桩的换热效率随着埋管数量的增加而提高。目前的研究主要涉及不同管道之间的热干扰、钢筋笼内不同布管方式以及增加传热面积等方面，而对管道本身使用的材料研究较少，一般使用PE管，本技术提出在换热管道的下降段使用钢管等其他传热系数较大的金属管，增加其传热效率，而在上升段的某个位置，管内循环液体的温度接近桩底的温度，上升时将和土体进行相反的热交换，应改为传热系数较小的保温材料管，这个最佳换热位置和循环液体的流速、土体内温度的分布情况以及管道与土体的传热效率有关，在此位置下方，循环液体从土体中吸收热源或冷源，而在上方时则释放能量。而且，在国内由于起步较晚，对于其管路结构构造、换热机理、对桩自身承载性能的影响及工程设计方法等方面均缺乏相关的研究。
技术实现思路
本技术针对现有技术中能量桩流体单程偏短的问题，提供一种新的换热管路结构，以提高能量桩的换热效率。一种能量桩换热管路结构，将换热管路预埋入预制的钢筋笼上，所述换热管路呈单U型或并联双U型或并联三U型或螺旋型或W型预埋入钢筋笼上，换热管路沿着桩身长度的方向设置，且换热管路的进口和出口位于桩身直径方向；所述换热管路为单U型或并联双U型或并联三U型时，换热管路由依次连接的三部分组成：进口管段、弯形接头、出口管段；进口管段从能量桩顶面的边缘垂直进入，出口管段沿能量桩底面竖直向上引出，进口管段与出口管段在能量桩底面通过弯形接头连接；进口管段的进口端与出口管段的出口端分别连接至控温控流速泵；所述进口管段和弯形接头均为金属管；所述出口管段由金属管和保温管连接形成；所述出口管段的金属管和保温管的连接部位于钢筋笼长度的1/2到3/4处；金属管和保温管的连接部位于钢筋笼长度的1/2到3/4处为最佳换热深度，最佳换热深度由换热液体的流速、土体内温度的分布、土体与管道传热系数决定的。所述换热管路为螺旋型时，换热管路由依次连接的三部分组成：进口管段、螺旋管段和出口管段；进口管段从能量桩顶面的边缘垂直进入，出口管段沿能量桩底面竖直向上引出，进口管段与出口管段之间连接螺旋管段；所述进口管段为金属管，螺旋管为铜铝合金管，铜铝合金管方便制作成螺旋形；所述出口管段由金属管和保温管连接形成；所述出口管段的金属管和保温管的连接部位于钢筋笼长度的1/2到3/4；所述换热管路为W型时，换热管路由依次连接的ab段和bc段两部分组成，ab段为金属管，bc段为保温管；ab段和bc段的连接部位于钢筋笼长度的1/2到3/4处。进一步地，所述换热管路为单U型或并联双U型或并联三U型时，弯形接头与进口管段和出口管段的金属管一体成型。进一步地，所述金属管为钢管，所述保温管为PPR管，保温管外包裹保温棉。进口管段与出口管段采用不同材料的管道，如前所述，桩基埋管主要有五种类型，单U型、串联双U型（W型）、并联双U型、并联三U型和单螺旋型，但无论哪种形式，管道材料都没有变化，而实际上随着桩基础越来越深，因为地下的温度分布大致是呈正梯形分布，地下越深，冷源、热源越大，温差也越大，在传热介质（水或者防冻液）进入地下这段管道中，应该使用传热系数大的管道（如钢管），以便使热交换充分进行，当介质到达底部时，温度基本和管外的相同，但上升阶段，土壤中冷源、热源相对较小，将和介质进行相反的热交换，所以应该使用传热系数较小的管道，例如用保温管（如交联聚乙烯管PEX、氯化聚氯乙烯管CPVC），这样可以提高热交换的效率。本技术由于采用以上方案，具有如下优点：1．热交换充分且能量损失较小；2．提高能量桩的使用效率，不必担心能量桩中埋管行程不足的问题。附图说明图1显示了本技术换热管路为单U型的整体结构。图2显示了本技术换热管路为并联双U型的整体结构。图3显示了本技术换热管路为并联三U型的整体结构。图4显示了本技术换热管路为螺旋型的整体结构。图5显示了本技术换热管路为W型的整体结构。具体实施方式如图所示，本技术一种能量桩换热管路结构，包括钢筋笼1、循环导热液体2、控温控流速泵3、钢管5、保温管6、弯形接头7、钢管与保温管的连接部8、W型换热管路的ab段金属管和bc段保温管等技术特征。一种能量桩换热管路结构，将换热管路预埋入预制的钢筋笼上，所述换热管路呈单U型或并联双U型或并联三U型或螺旋型或W型预埋入钢筋笼上，换热管路沿着桩身长度的方向设置，且换热管路的进口和出口位于桩身直径方向；如图1-3，所述换热管路为单U型或并联双U型或并联三U型时，换热管路由依次连接的三部分组成：进口管段、弯形接头、出口管段；进口管段从能量桩顶面的边缘垂直进入，出口管段沿能量桩底面竖直向上引出，进口管段与出口管段在能量桩底面通过弯形接头连接；进口管段的进口端与出口管段的出口端分别连接至控温控流速泵；所述进口管段和弯形接头均为金属管；所述出口管段由金属管和保温管连接形成；所述出口管段的金属管和保温管的连接部位于钢筋笼长度的1/2到3/4处；优选地，弯形接头与进口管段和出口管段的金属管部分一体成型。如图4，所述换热管路为螺旋型时，换热管路由依次连接的三部分组成：进口管段、螺旋管段和出口管段；进口管段从能量桩顶面的边缘垂直进入，出口管段沿能量桩底面竖直向上引出，进口管段与出口管段之间连接螺旋管段；所述进口管段为金属管，螺旋管为铜铝合金管；所述出口管段由金属管和保温管连接形成；所述出口管段的金属管和保温管的连接部位于钢筋笼长度的1/2到3/4；如图5，所述换热管路为W型时，换热管路由依次连接的ab段和bc段两部分组成，ab段为金属管，bc段为保温管；ab段和bc段的连接部位于钢筋笼长度的1/2到3/4处。优选地，所述金属管为钢管，所述保温管为PPR管，无规共聚聚丙烯材质，保温管外包裹保温棉。首先制作U型埋管的热交换部分，并使其能够绑扎在灌注桩的钢筋笼上，也是热交换流体下降阶段，当热交换流体到达底部并上升到一定高度的时候，因为足够长的距离，流体的温度接近外面土壤的温度，接着，用氯化聚氯乙烯管（或者其他保温性能好的材料）在此处与钢管相接，作为上升管道，采用竖直管，并绑扎在钢筋笼上，下放钢筋笼，浇筑混凝土，制成能量桩。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量桩换热管路结构，将换热管路预埋入预制的钢筋笼上，其特征在于：所述换热管路呈单U型或并联双U型或并联三U型或螺旋型或W型预埋入钢筋笼上，换热管路沿着桩身长度的方向设置，且换热管路的进口和出口位于桩身直径方向；所述换热管路为单U型或并联双U型或并联三U型时，换热管路由依次连接的三部分组成：进口管段、弯形接头、出口管段；进口管段从能量桩顶面的边缘垂直进入，出口管段沿能量桩底面竖直向上引出，进口管段与出口管段在能量桩底面通过弯形接头连接；进口管段的进口端与出口管段的出口端分别连接至控温控流速泵；所述进口管段和弯形接头均为金属管；所述出口管段由金属管和保温管连接形成；所述出口管段的金属管和保温管的连接部位于钢筋笼长度的1/2到3/4处；所述换热管路为螺旋型时，换热管路由依次连接的三部分组成：进口管段、螺旋管段和出口管段；进口管段从能量桩顶面的边缘垂直进入，出口管段沿能量桩底面竖直向上引出，进口管段与出口管段之间连接螺旋管段；所述进口管段为金属管，螺旋管为铜铝合金管；所述出口管段由金属管和保温管连接形成；所述出口管段的金属管和保温管的连接部位于钢筋笼长度的1/2到3/4；所述换热管路为W型时，换热管路由依次连接的ab段和bc段两部分组成， ab段为金属管，bc段为保温管；ab段和bc段的连接部位于钢筋笼长度的1/2到3/4处。...

【技术特征摘要】
1.一种能量桩换热管路结构，将换热管路预埋入预制的钢筋笼上，其特征在于：所述换热管路呈单U型或并联双U型或并联三U型或螺旋型或W型预埋入钢筋笼上，换热管路沿着桩身长度的方向设置，且换热管路的进口和出口位于桩身直径方向；所述换热管路为单U型或并联双U型或并联三U型时，换热管路由依次连接的三部分组成：进口管段、弯形接头、出口管段；进口管段从能量桩顶面的边缘垂直进入，出口管段沿能量桩底面竖直向上引出，进口管段与出口管段在能量桩底面通过弯形接头连接；进口管段的进口端与出口管段的出口端分别连接至控温控流速泵；所述进口管段和弯形接头均为金属管；所述出口管段由金属管和保温管连接形成；所述出口管段的金属管和保温管的连接部位于钢筋笼长度的1/2到3/4处；所述换热管路为螺旋型时，换热管路由依次连接的三部分组成：进口管...

【专利技术属性】
技术研发人员：程晔，吴官正，姬学亮，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32