打拔桩机在积土层打孔建造陶瓷太阳能热水储能装置制造方法及图纸

打拔桩机在积土层打孔建造陶瓷太阳能热水储能装置，涉及太阳能热水储能装置，打拔桩机以钢管桩在积土层打孔，向钢管桩中注入高压水或高压泥浆减小打抜桩摩擦力和保护孔壁，打孔深度30米，中途遇到岩石层时，打孔工作停止，在孔深5米至30米的积土层孔中插入聚乙烯管罐组合器，通过水平联通管形成积土层中的加热储能系统，陶瓷太阳能屋面和陶瓷太阳能热水系统保温水箱容水量是陶瓷太阳板平方米数×30升，使用当地水春夏秋季生产60℃‑100℃热水在保温水箱与积土层中的加热储能系统中进行循环，使春夏秋季获得的太阳能转化为积土层中的储能，冬天使用积土层中的储能加热的热水加热建筑、温室大棚、沼气池。

Construction of ceramic solar energy hot water energy storage device by driving and pulling pile machine

【技术实现步骤摘要】
打拔桩机在积土层打孔建造陶瓷太阳能热水储能装置(一)
本申请涉及储能装置，特别涉及用打拔桩机在积土层打孔以陶瓷太阳能屋面或陶瓷太阳能热水系统加热当地水注入积土层进行跨季低温储能的装置。(二)
技术介绍
常规能源与货币有一定的等量关系，随时可用货币购买，一般不需要进行跨季低温储能。冬季太阳角低，阳光辐射强度弱，有的地区有雾霾，阳光辐射强度进一步下降，同一地区的春夏秋季的太阳能总量是冬季太阳能总量的十几倍至几十倍，春夏秋季很少需要低温能源，冬季需要大量的低温能源，对太阳能进行跨季低温储能具有实际意义。但是，太阳能跨季低温储能的核心问题是冬天从储能系统得到单位能量的货币成本是多少，如果得到单位能量的成本高于冬天使用常规能源价格，意味着取得的太阳能少于消耗的常规能源，既不经济又产生了更多的污染，是得不偿失的，不可能长期运行。“使用太阳能虽然多花了钱，但是节能、减少污染”无论理论还是实践都已经证明是错误的。太阳能跨季低温储能的成本主要决定因素是：1、取得太阳能的成本2、存储太阳能的成本3、提取和应用存储的太阳能的成本。1、取得太阳能：传统太阳能热水系统是各种真空玻璃管太阳能热水系统和金属平板太阳能热水系统，其中太阳能吸收膜是常温涂覆在玻璃、金属表面的化学物质，这些化学物质没有形成稳定的矿物组成，性能不稳定，在阳光照射下，阳光吸收比会逐步衰减，水温越高衰减越快，水温达到80℃-100℃，太阳能吸收膜衰减速度明显加快，传统太阳能热水系统平均实际使用寿命不足10年；传统太阳能热水系统主要材料是硼硅玻璃和铜、铝、铁等金属，硼硅玻璃熔制温度1600℃左右，铜、铝、铁等金属的熔炼与电解能耗也相当或高于1600℃熔炼能耗，制造能耗高，一般生产成本也高；由于传统太阳能吸收膜衰减速度快，玻璃管易破裂、金属焊缝易腐蚀，传统太阳能热水系统使用、维护成本比较高。2、存储太阳能：冬天需要建筑取暖、温室大棚供热、沼气池加热均属于低温加热，根据居民的经济收入和承受能力不同，要求冬天建筑取暖室温10-25℃，根据温室大棚种植北方蔬菜、热带植物、水果种类的不同，要求冬天温室大棚内温度10-25℃，沼气池发酵反应的下限温度是8℃，温度高池料的发酵、熟化、灭菌效果好，可以认为冬天沼气池要求温度也是10-25℃。3、应用存储的太阳能：提取和应用存储太阳能的系统如果是原存储和使用太阳能的同一套系统，可以使折旧和使用成本最小化。我国建筑面积约600亿平方米，其中农居约占50％；我国温室大棚数百万亩，约占全球50％；我国畜禽业占农牧业总产值34％，农民收入40％，肉类产量占世界30％，鸡蛋占40％。畜禽粪便含大肠杆菌、害虫等，是农村主要污染源之一，而绿色有机肥料短缺，目前已知有效无害化处理方法之一是沼气池发酵灭菌生产沼气、有机渣肥、液肥用于种植业，促进畜禽业、种植业有机结合共同发展，但是气温低于8℃沼气池停止发酵灭菌产气，我国北方3-6个月、南方2-3个月气温低于8℃，使沼气池失去经济性，现有沼气池大量废弃，更难以进一步发展。冬天建筑取暖、温室大棚供热、沼气池加热需要大量的低温热能，采用常规能源成本高，污染环境。太阳能是不稳定的可再生能源，一般采用热水储能，当天或数天储能一般采用不锈钢保温水箱，成本比较高。为实现跨季储能，国内外试验采用大型地下保温水池、地下保温卵石池等，占地面积很大、建造和使用成本很高。水的单位体积比热容是1，一般土壤的单位体积比热容接近0.4，目前太阳能地源热泵系统是利用土壤和岩石的吸热、放热达到跨季储能的实例，钻孔位置在建筑物下面或附近，一般钻孔深度50-180米，采用硬质钻头钻孔，设专门的泥浆池，采用泥浆排出钻渣的方法钻孔，钻孔成本很高；在钻孔中埋入聚乙烯U型地埋管，在夏天利用传统太阳能热水系统加热的热水经过换热器向U型地埋管注入经过物理化学方法处理的循环水，利用土壤和岩石储能，传统太阳能热水系统产生的热水和存储的热能的温度低，一般地下储能温度为20-30℃，用热泵系统进行提温供热和制冷，上述方法成本比较高，在国内没有达到普遍使用的程度，对我国广大农业地区的上述建筑取暖、温室大棚供热、沼气池加热等缺乏经济性。地下水源热泵系统一般不涉及储能问题。本申请人近几年申请了多项陶瓷太阳板及陶瓷太阳能集热系统专利，本申请是对上述申请应用方式的改进和发展。本申请人于2018年2月22日申请了“温室大棚陶瓷太阳能加热储热系统”专利，是在温室大棚内地面上水平开槽，槽深1-3米，埋入水平管道，将陶瓷太阳能集热系统加热的热水用保温水箱和加热土壤进行储能，用于夜间或无阳光日子取出保温水箱和土壤中的热能进行温室大棚的加热，槽内管道埋入深度1-3米，一般储能有效期在15天之内，不能实现跨季储能，继续加大槽深，建设成本很高，难以实现经济储能和用能。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的：在我国积土层区域用打拔桩机打Φ90-200毫米、深度5-30米低成本的孔，埋入聚乙烯罐和管循环系统，在春夏秋季将低成本、长寿命陶瓷太阳能热水系统产生的低成本高温热水用水泵泵入上述循环系统，加热积土层，存储热能，冬天通过上述循环系统从积土层取出热水，与冬天陶瓷太阳能热水系统产生的热水一起提供建筑取暖、温室大棚供热、沼气池加热需要的低成本的低温热能。本专利技术是这样实现的：1、取得低成本太阳能热水：申请人技术团队近些年提出陶瓷太阳板，也称作黑瓷复合陶瓷太阳板或黑瓷复合陶瓷中空太阳能集热板，陶瓷太阳板基本制造方法是用普通陶瓷原料注浆成型为中空陶瓷太阳板素坯，素坯干燥后，在向阳面的表面喷涂黑瓷雾状泥浆，基体与表面层共同经过1200℃烧成为一体，成为基体是普通陶瓷，向阳面是立体网状多孔黑瓷阳光吸收层的中空陶瓷太阳板，立体网状黑瓷层有无数小孔，阳光进入小孔后难以逃逸，具有很高的集热效率，可以达到阳光陷阱的效果，陶瓷太阳板可以承受数百度温度而其黑瓷阳光吸收层的阳光吸收比不会衰减。陶瓷太阳板是一种陶瓷质太阳能吸热体，由普通陶瓷和黑瓷组成，以普通陶瓷为基体，黑瓷为表面层，黑瓷以工业废弃物提钒尾渣为主要原料制造；没有白度要求的普通陶瓷是目前已知的成本最低、寿命最长、性能最稳定的工程材料之一，以工业废弃物一提钒尾渣为主要原料的钒钛黑瓷是成本最低、寿命最长、性能最稳定的太阳能吸收材料；大规模生产一平方米陶瓷太阳板的成本、能耗是同面积常规太阳能集热体的几分之一，使用寿命是几倍到十几倍，使用成本可以是几分之一到几十分之一；经国家太阳能热水器质量监督检验中心检验，陶瓷太阳板的阳光吸收比是0.93-0.95，陶瓷太阳板太阳能屋面的日有用得热量是8.6MJ，远高于国家标准规定的7.0MJ。黑瓷复合陶瓷太阳板主要用于建筑、温室大棚取暖、沼气池加热、提供各种需求的热水，在夏日晴天可将水加热到100℃左右或以上，可以用于与建筑一体化的陶瓷太阳能屋面而不增加建筑造价，陶瓷太阳板与建筑同寿命。陶瓷太阳板及其应用已经获得38件中国专利技术专利和日本、澳大利亚专利技术专利证书。目前陶瓷太阳板集热系统产生的低成本热水已经用于冬天建筑取暖、温室大棚供热、沼气池加热。(1)一面坡陶瓷太阳能屋面农居图4是陶瓷太阳板的设计图，陶瓷太阳板是中空陶瓷板；图5、图6是陶瓷太阳能热水系统的设计图；图7是陶瓷太阳能建筑屋面设计图；图8是陶瓷太阳板实物正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.打拔桩机在积土层打孔建造陶瓷太阳能热水储能装置，其特征在于打拔桩机1是在积土层打孔的装置，由具有侧夹Φ90‑Φ200毫米带孔厚壁钢管桩8、51的夹持器7的高频振动锤头6、高频振动锤头轨道5、高频振动锤头振动中提起高频振动锤头同时抜起钢管桩的卷扬机2、向钢管桩中注入高压水或高压泥浆的高压水泵和高压泥浆泵、为高频振动锤头及夹持器和打拔桩机行走提供动力的动力系统组成；Φ90‑Φ200mm厚壁钢管桩壁厚10‑25毫米，由多根组合而成，每根长度6米或8米或12米，最下面的钢管桩8是有管壁孔55的尖头钢管桩，在粘土积土层或沙土积土层打孔时高压水泵向钢管桩8注入高压水，在钢管桩外壁与积土层之间形成泥浆，起到打(沉)抜桩时减小摩擦力和保护孔壁的作用，在砂石积土层打孔时高压泥浆泵向钢管桩8注入高压泥浆，在钢管桩外壁与积土层之间形成泥浆层，起到打(沉)抜桩时减小摩擦力和保护孔壁的作用，所述泥浆含水率40％‑80％，泥浆的固体物质中膨润土占30％‑90％；先用无管壁孔的尖头钢管桩打桩，将钢管桩全长2/3打入地面时抜出钢管桩，形成孔洞，换成有管壁孔55的尖头钢管桩8插入此孔洞继续打桩，同时向钢管桩内注入高压水或高压泥浆，当钢管桩8下沉至其上端接近地面时，停止注入高压水或高压泥浆，卸下高压接头52，换上堵头53，卸下上封头54，连接第二根钢管桩，将从第一根钢管桩上卸下的高压接头52、上封头54安装在第二根钢管桩上，在下一根钢管桩依次重复上述打桩、注入高压水或高压泥浆的工作，打孔的目标深度30米，中途遇到岩石层时，打孔工作停止，在高频振动锤头振动中开动卷扬机提起高频振动锤头同时抜起钢管桩，放弃实际孔深少于5米的孔，使用实际孔深5米至30米的孔进行储能，孔间距3米‑6米；在孔深5米至30米的积土层孔10中插入聚乙烯管56与聚乙烯沉淀罐57组成的聚乙烯管罐组合器9，聚乙烯沉淀罐57的直径是80毫米‑180毫米，长度300毫米‑500毫米，聚乙烯管罐组合器9上面的水平联通管66离当地冬天冻土层距离H是0.2米‑0.5米，在水平联通管66以下2米的聚乙烯管四周裹覆耐热120℃以上的保温材料，聚乙烯管罐组合器9通过水平联通管66连接形成积土层中的加热储能系统，在1/10至1/100的孔中，与聚乙烯管56一起放入温度传感器；陶瓷太阳能屋面和陶瓷太阳能热水系统包括陶瓷太阳板3和保温水箱35，保温水箱35的容水量是陶瓷太阳板3的平方米数×30升，使用当地水冬季生产40℃‑65℃热水，春夏秋季生产60℃‑100℃热水，使春夏秋季生产的60℃‑100℃热水在保温水箱与积土层中的加热储能系统中进行循环，注入地下储能系统的热水温度比地下温度传感器显示温度高8℃以上，使春夏秋季获得的太阳能转化为积土层中的储能，陶瓷太阳能屋面或陶瓷太阳能热水系统秋季晴天生产的热水注入地下储能系统周边的聚乙烯管罐组合器9进行加热，以抵消地下储能系统秋季向周边的传热；冬天使用陶瓷太阳能屋面或陶瓷太阳能热水系统取得的太阳能热水加热建筑、温室大棚、沼气池，在冬天的连阴天、夜间、阳光不足的时段、当日陶瓷太阳能屋面或陶瓷太阳能热水系统生产的太阳能热水温度达不到要求的情况下采用积土层中的储能加热的热水加热建筑、温室大棚、沼气池，当地水是指不经过物理化学方法处理，只经过沉淀和过滤的当地井水、河水、自来水，对陶瓷太阳能屋面和陶瓷太阳能热水系统的水箱只加水，不换水，以减少太阳能系统产生的水垢，水箱最低点有带阀门的排污口，定期放掉水箱底部沉淀的细沙、悬浮垢、有机悬浮物，无机悬浮物。...

【技术特征摘要】
1.打拔桩机在积土层打孔建造陶瓷太阳能热水储能装置，其特征在于打拔桩机1是在积土层打孔的装置，由具有侧夹Φ90-Φ200毫米带孔厚壁钢管桩8、51的夹持器7的高频振动锤头6、高频振动锤头轨道5、高频振动锤头振动中提起高频振动锤头同时抜起钢管桩的卷扬机2、向钢管桩中注入高压水或高压泥浆的高压水泵和高压泥浆泵、为高频振动锤头及夹持器和打拔桩机行走提供动力的动力系统组成；Φ90-Φ200mm厚壁钢管桩壁厚10-25毫米，由多根组合而成，每根长度6米或8米或12米，最下面的钢管桩8是有管壁孔55的尖头钢管桩，在粘土积土层或沙土积土层打孔时高压水泵向钢管桩8注入高压水，在钢管桩外壁与积土层之间形成泥浆，起到打(沉)抜桩时减小摩擦力和保护孔壁的作用，在砂石积土层打孔时高压泥浆泵向钢管桩8注入高压泥浆，在钢管桩外壁与积土层之间形成泥浆层，起到打(沉)抜桩时减小摩擦力和保护孔壁的作用，所述泥浆含水率40％-80％，泥浆的固体物质中膨润土占30％-90％；先用无管壁孔的尖头钢管桩打桩，将钢管桩全长2/3打入地面时抜出钢管桩，形成孔洞，换成有管壁孔55的尖头钢管桩8插入此孔洞继续打桩，同时向钢管桩内注入高压水或高压泥浆，当钢管桩8下沉至其上端接近地面时，停止注入高压水或高压泥浆，卸下高压接头52，换上堵头53，卸下上封头54，连接第二根钢管桩，将从第一根钢管桩上卸下的高压接头52、上封头54安装在第二根钢管桩上，在下一根钢管桩依次重复上述打桩、注入高压水或高压泥浆的工作，打孔的目标深度30米，中途遇到岩石层时，打孔工作停止，在高频振动锤头振动中开动卷扬机提起高频振动锤头同时抜起钢管桩，放弃实际孔深少于5米的孔，使用实际孔深5米至30米的孔进行储能，孔间距3米-6米；在孔深5米至30米的积土层孔10中插入聚乙烯管56与聚乙烯沉淀罐57组成的聚乙烯管罐组合器9，聚乙烯沉淀罐57的直径是80毫米-180毫米，长度300毫米-500毫米，聚乙烯管罐组合器9上面的水平联通管66离当地冬天冻土层距离H是0.2米-0.5米，在水平联通管66以下2米的聚乙烯管四周裹覆耐热120℃以上的保温材料，聚乙烯管罐组合器9通过水平联通管66连接形成积土层中的加热储能系统，在1/10至1/100的孔中，与聚乙烯管56一起放入温度传感器；陶瓷太阳能屋面和陶瓷太阳能热水系统包括陶瓷太阳板3和保温水箱3...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹树梁，许建华，王启春，赵之彬，许建丽，
申请(专利权)人：曹树梁，
类型：发明
国别省市：山东,37