一种石墨烯改性能量桩制造技术

本发明专利技术公布了一种石墨烯改性能量桩，涉及地源热泵及桩基础技术领域，该石墨烯改性能量桩包括由石墨烯和混凝土混合物浇筑而成的桩体，桩体内部中心处开有孔洞，桩体内部的孔洞中设有螺旋形管状的传热管，传热管底部连接有回流管，桩体内部和传热管、回流管之间填充满了填充料，传热管和回流管的中段均绑扎在钢筋笼上，传热管和回流管内装有导热液，桩体顶部密封设有桩帽，传热管和回流管均垂直延伸出桩帽外部，且传热管和回流管位于桩帽外部端口均通过连接管与集热器连通，回流管连接有地热泵。该石墨烯改性能量桩将传热管设计成螺旋式固定在桩体中，并且设计出回流管，可有效提高传热管与填充料的接触面积，提高桩体的热传递能力。

A Graphene Modified Energy Pile

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯改性能量桩
本专利技术涉及地源热泵及桩基础
，涉及一种石墨烯改性能量桩。
技术介绍
能量桩是将传热管埋设在桩基础中，通过桩基与周围大地形成热传递系统。桩身作为热量存储和传输主体，需要其较好的热量存储能力和热传输性能。传统的能量桩桩身材料主要采用混凝土、碎石和钢材等，虽然钢桩具有很好的热传导性能，但钢材成本很高，在建筑工程应用不多，而混凝土和碎石的热量存储能力和热传输性能一般。此外，混凝土材料虽然具有很高的抗压强度，但是其抗拉强度不高。在桩基受到水平荷载或者竖向偏心荷载作用时，在桩身产生弯矩，当弯矩过大时容易造成受拉区拉应力超出混凝土抗拉强度，从而导致混凝土开裂。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，石墨烯是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。将石墨烯和混凝土结合形成的石墨烯复合材料作为能量桩桩体材料，不仅能提高桩身的热传递性能和热量存储能力，还能提高桩身强度。同时，采用石墨烯分散液作为导热液体，可以大幅提高热泵导热效率。现有的石墨烯改性能量桩的传热管设计的比较传统，仅仅是直管形状，导致设计时需要在桩体内分布很多传热管，但是如此设计还是让传热管与填充料的接触面积不够大，导致桩体的热传递能力不佳。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种石墨烯改性能量桩，将传热管设计成螺旋式固定在桩体中，并且设计出回流管，可有效提高传热管与填充料的接触面积，提高桩体的热传递能力。本专利技术为实现上述目的，采用如下技术方案：一种石墨烯改性能量桩，包括由石墨烯和混凝土混合物浇筑而成的桩体，所述桩体内部中心处开有孔洞，所述孔洞中设有传热管，所述传热管底部连接有回流管，所述桩体内部和传热管、回流管之间填充有填充料，所述传热管和回流管内装有导热液，所述桩体顶部密封设有桩帽，所述传热管和回流管均垂直延伸出桩帽外部，且传热管和回流管位于桩帽外部端口均通过连接管与集热器连通。进一步的优选方案是，所述桩体呈圆柱状。进一步的优选方案是，所述传热管呈螺旋形管状。进一步的优选方案是，所述传热管和回流管的中段均绑扎在钢筋笼上。进一步的优选方案是，所述回流管连接有地热泵。进一步的优选方案是，所述传热管和回流管均由铝合金制造，传热管和回流管通过焊接连接。进一步的优选方案是，所述导热液为石墨烯分散液。进一步的优选方案是，所述桩帽和钢筋笼均由结构钢制造而成。本专利技术的有益效果：该石墨烯改性能量桩通过石墨烯改性的混凝土具有更高的强度，采用石墨烯和混凝土复合材料作为能量桩的桩体，不仅能提高桩体的热传递性能和热量存储能力，还大大提高了桩体材料的强度。而螺旋形管状设计的传热管固定在桩体中，并且设计出回流管，可有效提高传热管与填充料的接触面积，提高桩体的热传递能力。附图说明图1是本专利技术石墨烯改性能量桩的顶面示意图；图2是图1所示A-A方向的剖视图。其中，1—桩体、2—传热管、3—钢筋笼、4—连接管、5—地热泵、6—集热器、7—回流管、8—桩帽、9—填充料。具体实施方式结合图1和图2，该石墨烯改性能量桩包括柱状的桩体1，桩体1内部中心处开有孔洞，桩体1内部的孔洞中设有螺旋形管状的传热管2，传热管2底部连接有回流管7，桩体1内部和传热管2、回流管7之间填充满了填充料9，传热管2和回流管7的中段均绑扎在钢筋笼3上，传热管2和回流管7内装有导热液，桩体1顶部密封设有桩帽8，传热管2和回流管7均垂直延伸出桩帽8外部，且传热管2和回流管7位于桩帽8外部端口均通过连接管4与集热器6连通，回流管7连接有地热泵5。桩体1由石墨烯和混凝土的混合物浇筑而成，不仅能提高桩体1的热传递性能和热量存储能力，还大大提高了桩体1材料的强度。传热管2和回流管7均由铝合金制造，坚固耐用，且耐腐蚀性能良好，传热管2和回流管7通过焊接连接。导热液为石墨烯分散液。桩帽8和钢筋笼3均由结构钢制造。该石墨烯改性能量桩通过石墨烯改性的混凝土具有更高的强度，采用石墨烯和混凝土复合材料作为能量桩的桩体1，不仅能提高桩体1的热传递性能和热量存储能力，还大大提高了桩体1材料的强度。而螺旋形管状设计的传热管2固定在桩体1中，并且设计出回流管7，可有效提高传热管与填充料的接触面积，提高桩体1的热传递能力。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯改性能量桩，其特征在于，包括由石墨烯和混凝土混合物浇筑而成的桩体(1)，所述桩体(1)内部中心处开有孔洞，所述孔洞中设有传热管(2)，所述传热管(2)底部连接有回流管(7)，所述桩体(1)内部和传热管(2)、回流管(7)之间填充有填充料(9)，所述传热管(2)和回流管(7)内装有导热液，所述桩体(1)顶部密封设有桩帽(8)，所述传热管(2)和回流管(7)均垂直延伸出桩帽(8)外部，且传热管(2)和回流管(7)位于桩帽(8)外部端口均通过连接管(4)与集热器(6)连通。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性能量桩，其特征在于，包括由石墨烯和混凝土混合物浇筑而成的桩体(1)，所述桩体(1)内部中心处开有孔洞，所述孔洞中设有传热管(2)，所述传热管(2)底部连接有回流管(7)，所述桩体(1)内部和传热管(2)、回流管(7)之间填充有填充料(9)，所述传热管(2)和回流管(7)内装有导热液，所述桩体(1)顶部密封设有桩帽(8)，所述传热管(2)和回流管(7)均垂直延伸出桩帽(8)外部，且传热管(2)和回流管(7)位于桩帽(8)外部端口均通过连接管(4)与集热器(6)连通。2.如权利要求1所述的一种石墨烯改性能量桩，其特征在于，所述桩体(1)呈圆柱状。3.如权利要求1所述的一种石...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仕俊，范雪峰，杨德州，马彦宏，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司经济技术研究院，国家电网有限公司，国网甘肃省电力公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62