本发明专利技术属于冻土建筑施工技术领域，具体涉及一种用于PHC管桩抗冻拔的供热装置，由若干个真空管集热器组成，集热器包括外玻璃管、内玻璃管、相变材料、热管、金属吸热板、防水层和保温层；热管依次由热管蒸发段、热管绝热段和热管冷凝段组成，热管内壁设有吸液芯，内玻璃管的外壁设有高温选择性吸收膜，内外玻璃管的环腔顶部设有吸气剂，外玻璃管底部安装波纹膨胀节后，内外玻璃管的环腔抽真空；热管蒸发段的外壁设有金属吸热板，热管蒸发段和内玻璃管的环腔内填充有相变材料；防水层铺设于地表以上，保温层平铺于地表以下。充分利用太阳能资源，不需要其他动力元件，满足冬季严寒地区PHC管桩抗冻拔的要求，可在冬季严寒地区推广普及。及。及。
【技术实现步骤摘要】
一种用于PHC管桩抗冻拔的供热装置
[0001]本专利技术属于冻土建筑施工
，具体涉及一种用于PHC管桩抗冻拔的供热装置。
技术介绍
[0002]在光伏发电系统中，一般采用PHC管桩作为光伏组件支架。然而，大庆地区冬季寒冷漫长，土壤温度过低并且水位线位于地表以上，水进入土壤后使温度更低导致土壤冻结，使得PHC管桩由于冻拔而出现上升、倾斜，从而影响光伏发电效率。
[0003]由于管桩冻拔危害严重，需采取针对性的抗冻拔措施，常用措施包括：改变桩体自身结构，将圆柱状桩端改为锥形桩端，增加桩体上拔阻力；增加附加结构，在桩身外侧安装锚固装置，增加桩体的抗拔力；置换桩体周围土质结构，将冻土置换成弱冻胀性土。上述措施均取得了一定的效果，但存在着成本高、施工难度大、难以广泛应用等弊端。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种用于PHC管桩抗冻拔的供热装置，利用真空管集热器吸收太阳光并将其转化为热能，通过热管实现热量转移，达成土壤加热增温目的。真空管集热器内填充相变材料，白天温度较高时相变材料熔化储能，夜晚环境温度较低时相变材料凝固放热，可实现全天候土壤供热，提高冻土层土壤温度，避免PHC管桩因冻拔出现上升、倾斜等现象，影响其使用效果。
[0005]本专利技术采用的技术方案为：一种用于PHC管桩抗冻拔的供热装置，供热装置由若干个真空管集热器组成，所述真空管集热器包括外玻璃管、内玻璃管、相变材料、热管、金属吸热板、防水层和保温层；所述热管依次由热管蒸发段、热管绝热段和热管冷凝段组成，热管内壁设有吸液芯，热管蒸发段位于地表以上，热管冷凝段埋于土壤冻土层内，热管蒸发段设置于内玻璃管中，内玻璃管设置于外玻璃管内，并通过弹簧卡子支撑，内玻璃管的外壁设有高温选择性吸收膜，内玻璃管和外玻璃管的环腔顶部设有吸气剂，外玻璃管底部安装波纹膨胀节后，内玻璃管和外玻璃管的环腔抽真空；所述热管蒸发段的外壁设有金属吸热板，热管蒸发段和内玻璃管的环腔内填充有相变材料；所述防水层铺设于地表以上，所述保温层平铺于防水层下方的地表以下，所述热管穿过防水层和保温层。
[0006]进一步的，所述真空管集热器的数量为6个，其圆周均布地布设在PHC管桩的外围。
[0007]进一步的，所述真空管集热器的热管蒸发段、热管绝热段和热管冷凝段的长度比例为2:1:2。
[0008]进一步的，所述相变材料为石蜡，其熔点为2
‑
5℃。
[0009]进一步的，所述石蜡的熔点为3.5℃。
[0010]进一步的，所述保温层的保温材料为聚氨酯保温板，其厚度为40mm，围绕PHC管桩覆盖铺设，其铺设面积根据PHC管桩热负荷进行调整。
[0011]进一步的，所述防水层的防水材料为橡胶塑料类防水材料，其厚度为20mm，围绕
PHC管桩覆盖铺设，其铺设面积与保温材料相同。
[0012]本专利技术的有益效果：提供了一种用于PHC管桩抗冻拔的供热装置，利用真空管集热器吸收太阳光并将其转化为热能。真空管集热器内填充相变材料，白天温度较高时相变材料熔化储能，夜晚环境温度较低时相变材料凝固放热，可实现全天候土壤供热。充分利用太阳能资源，不需要其他动力元件，满足冬季严寒地区PHC管桩抗冻拔的要求，可在冬季严寒地区推广普及。其主要优点如下：
[0013](1)、真空管集热器吸收太阳光将其转化为热能，热管蒸发段吸收热量传递到冷凝段，冷凝段放出热量对土壤进行加热，提高冻土层土壤温度，从而避免PHC管桩因冻拔而出现上升、倾斜；
[0014](2)、真空管集热器内填充相变材料，白天温度较高时，相变材料吸收热量熔化储能，夜晚环境温度较低时，相变材料凝固放热用于热管蒸发段吸热，通过冷凝段放热实现持续加热冻土层土壤。本装置可改善太阳能利用过程中不稳定现象，提高真空管集热器热效率。
[0015](3)、本装置在地表上铺设防水材料阻止雨雪进入土壤，降低土壤含水率，避免土壤冻结；地表下铺设保温材料阻止土壤热量散失，保证土壤热量留存；
[0016](4)、本装置结构形式简单，充分利用太阳能资源，不需要其他动力元件，可自主实现热量的收集与利用，且施工方便，不易发生故障，稳定性好，可在无人看守的野外地区运行。
附图说明
[0017]图1是实施例一的结构示意图；
[0018]图2是实施例一中热管的俯视结构示意图；
[0019]图3是实施例一中真空管集热器的安装示意图；
[0020]图4是实施例一中真空管集热器的分布示意图。
具体实施方式
[0021]实施例一
[0022]参照各图，一种用于PHC管桩抗冻拔的供热装置，供热装置由若干个真空管集热器组成，所述真空管集热器包括外玻璃管2、内玻璃管4、相变材料5、热管6、金属吸热板7、防水层12和保温层13；所述热管6依次由热管蒸发段 14、热管绝热段15和热管冷凝段16组成，热管6内壁设有吸液芯10，热管蒸发段14位于地表以上，热管冷凝段16埋于土壤冻土层内，热管蒸发段14设置于内玻璃管4中，内玻璃管4设置于外玻璃管2内，并通过弹簧卡子3支撑，内玻璃管4的外壁设有高温选择性吸收膜8，内玻璃管4和外玻璃管2的环腔顶部设有吸气剂11，外玻璃管2底部安装波纹膨胀节9后，内玻璃管4和外玻璃管2的环腔抽真空；所述热管蒸发段14的外壁设有金属吸热板7，热管蒸发段14和内玻璃管4的环腔内填充有相变材料5；所述防水层12铺设于地表以上，所述保温层13平铺于防水层12下方的地表以下，所述热管6穿过防水层 12和保温层13。
[0023]所述真空管集热器的数量为6个，其圆周均布地布设在PHC管桩1的外围；所述真空管集热器的热管蒸发段14、热管绝热段15和热管冷凝段16的长度比例为2:1:2；所述石蜡的
熔点为3.5℃；所述保温层13的保温材料为聚氨酯保温板，其厚度为40mm；所述防水层12的防水材料为橡胶塑料，其厚度为20 mm。
[0024]白天太阳光透过外玻璃管，照射在内玻璃管的高温选择性吸收膜上，吸收太阳光将其转化为热能，内玻璃管用弹簧卡子支撑于外玻璃管，集热器底端安装波纹膨胀节进行密封处理，减小热胀冷缩的破坏，两个玻璃管之间抽取真空，吸气剂位于真空腔顶端，保持两个玻璃管之间的真空度，减小向环境散热量。热管蒸发段外壁设有金属吸热板，热量通过金属吸热板快速传递到热管蒸发段，热管蒸发段内的工质受热汽化，其蒸汽压力高于热管冷凝段，工质在压差驱动下流向热管冷凝段，冷凝成液体放出热量用于土壤加热，热管冷凝段埋在标准冻土层，长度为1800mm，热管绝热段和热管冷凝段表面做防腐处理，真空管集热器中热管直径、长度分别为20mm和4500mm，且内壁均设有吸液芯，热管冷凝段中的工质在毛细力的作用下流回到热管蒸发段，循环往复工作。内玻璃管与热管蒸发段之间填充的石蜡，白天经太阳光照射后，石蜡吸收热量熔化储能，夜晚环境温度较低时，石蜡凝固放出热量，用于热管蒸发段吸收热量，冷凝段放出热量实现持续加热冻土层土壤。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于PHC管桩抗冻拔的供热装置，其特征在于：供热装置由若干个真空管集热器组成，所述真空管集热器包括外玻璃管（2）、内玻璃管（4）、相变材料（5）、热管（6）、金属吸热板（7）、防水层（12）和保温层（13）；所述热管（6）依次由热管蒸发段（14）、热管绝热段（15）和热管冷凝段（16）组成，热管（6）内壁设有吸液芯（10），热管蒸发段（14）位于地表以上，热管冷凝段（16）埋于土壤冻土层内，热管蒸发段（14）设置于内玻璃管（4）中，内玻璃管（4）设置于外玻璃管（2）内，并通过弹簧卡子（3）支撑，内玻璃管（4）的外壁设有高温选择性吸收膜（8），内玻璃管（4）和外玻璃管（2）的环腔顶部设有吸气剂（11），外玻璃管（2）底部安装波纹膨胀节（9）后，内玻璃管（4）和外玻璃管（2）的环腔抽真空；所述热管蒸发段（14）的外壁设有金属吸热板（7），热管蒸发段（14）和内玻璃管（4）的环腔内填充有相变材料（5）；所述防水层（12）铺设于地表以上，所述保温层（13）平铺于防水层（12）下方的地表以下，所述热管（6）穿过防水层（12）和保温层（13）。2.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：付海鹏，李栋，吴洋洋，于方舟，胡肖，赵雪峰，庞志庆，孟岚，姜伟，付世博，
申请(专利权)人：青海黄河上游水电开发有限责任公司大庆黄和光储实证研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
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