一种高效换热能源桩结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高效换热能源桩结构，包括混凝土桩身、埋设在混凝土桩身中的钢筋骨架、换热管结构、径向传热杆和轴向传热杆，径向传热杆在混凝土桩身下部的周向均匀分布，径向传热杆的一端插入混凝土桩身中且抵近或到达外层钢筋笼，径向传热杆的另一端插入能源桩桩孔的侧壁土层中，轴向传热杆在混凝土桩身底部均匀分布，轴向传热杆的一端插入混凝土桩身中且抵近或到达外层钢筋笼，轴向传热杆的另一端插入能源桩桩孔的底面土层中。本实用新型专利技术的高效换热能源桩结构，加入径向传热杆和轴向传热杆，降低热交换效率衰减的幅度，为能源桩周边土层蓄积热能提供缓冲，一定程度上平缓一个换热周期中换热效率曲线。热周期中换热效率曲线。热周期中换热效率曲线。

【技术实现步骤摘要】
一种高效换热能源桩结构


[0001]本技术涉及建筑领域，特别涉及一种高效换热能源桩结构。

技术介绍

[0002]开发利用地热能，对降低建筑运行过程碳排放总量具有重大意义，更是
[0003]实现我国“双碳”战略目标的重要举措。以能源桩为代表的新型垂直埋管地源热泵系统将换热器预先埋设在建筑物桩基中，通过换热器内部的循环液在地面建筑设施附属的循环系统和桩基础内换热器之间循环流动进行能量交换，从而实现为地面建筑供暖/制冷的目标。能源桩系统可以在施工过程中与建筑桩基同时进行，无需占用额外的时间和施工空间，在兼顾经济性的同时具有极大的环境效益。
[0004]目前，浅层能源桩换热效率低于深层能源桩，在有些地区换热效率不能令人满意，技术人员采取了一些措施，比如在钢筋笼以及换热管上增加翅片等等，但是，实践发现换热效率依旧较低，经过研究发现，由于土层中传递热的效率较慢，导致能源桩周边土层能量被吸收后得不到及时的补充，使得能量交换的效率进而持续性下降明显，如何提高能源桩的热交换效率是当下亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种高效换热能源桩结构。
[0006]一种高效换热能源桩结构，包括混凝土桩身、埋设在混凝土桩身中的钢筋骨架、换热管结构、径向传热杆和轴向传热杆，所述换热管结构包括固设于钢筋骨架上的多根换热管、连接各所述换热管进水口的主进水管道、连接各换热管出水口的主出水管道、与主进水管道连接的进水管以及与主出水管道连接的出水管，所述钢筋骨架由内外两层圆筒状的钢筋笼同心设置而成，所述换热管为U形换热管，所述U形换热管沿内层钢筋笼周向均匀分布且沿径向布置，各所述U形换热管的内管固定在内层钢筋笼内侧，各所述U型换热管的外管固定在外层钢筋笼内侧，各所述U型换热管的出水口在外管上端，各所述U型换热管的进水口在内管上端，主进水管道和主出水管道均为环形管道，径向传热杆在混凝土桩身下部的周向均匀分布，径向传热杆的一端插入混凝土桩身中且抵近或到达外层钢筋笼，径向传热杆的另一端插入能源桩桩孔的侧壁土层中，轴向传热杆在混凝土桩身底部均匀分布，轴向传热杆的一端插入混凝土桩身中且抵近或到达外层钢筋笼，轴向传热杆的另一端插入能源桩桩孔的底面土层中。
[0007]优选的，所述钢筋笼表面涂防锈银漆。
[0008]优选的，能源桩桩孔的侧壁土层中设置供径向传热杆插入的径向插孔，径向传热杆位于径向插孔中的部分分为接近混凝土桩身的径向隔热部以及远离混凝土桩身的径向吸热部，径向传热杆的径向隔热部与径向插孔孔壁之间设有径向隔热套，径向传热杆的径向吸热部与径向插孔孔壁之间设置由水泥和碳化硅制成的径向吸热层。
[0009]优选的，能源桩桩孔的底面土层中设置供轴向传热杆插入的轴向插孔，轴向传热
杆位于轴向插孔中的部分分为接近混凝土桩身的轴向隔热部以及远离混凝土桩身的轴向吸热部，轴向传热杆的轴向隔热部与轴向插孔孔壁之间设有轴向隔热套，轴向传热杆的轴向吸热部与轴向插孔孔壁之间设置由水泥和碳化硅制成的轴向吸热层。
[0010]优选的，径向传热杆和轴向传热杆均为铝制传热杆。
[0011]优选的，径向隔热套和轴向隔热套均为泡沫隔热套或石棉隔热套。
[0012]本技术的有益效果为：高效换热能源桩结构，换热管结构固定在内、外层钢筋笼上，使得换热管结构与内、外层钢筋笼形成一个相连的整体，加强了能源桩的稳定性，多根换热管通过环形的主进水管道和主出水管道相连，液体通过多根换热管接触更大面积的被加热的混凝土，加入径向传热杆和轴向传热杆，使得更远的土层中的热量通过径向传热杆和轴向传热杆传导到混凝土桩身中，这样，在能源桩周边土层能量被吸收温度降低后，径向传热杆和轴向传热杆持续将更远的土层中的热量传递到混凝土桩身，降低热交换效率衰减的幅度，为能源桩周边土层蓄积热能提供缓冲，一定程度上平缓一个换热周期中换热效率曲线。
[0013]更进一步的，径向传热杆的径向隔热部与径向插孔孔壁之间设有径向隔热套，径向传热杆的径向吸热部与径向插孔孔壁之间设置由水泥和碳化硅制成的径向吸热层；在轴向传热杆的轴向隔热部与轴向插孔孔壁之间设有轴向隔热套，轴向传热杆的轴向吸热部与轴向插孔孔壁之间设置由水泥和碳化硅制成的轴向吸热层，避免径向吸热层与径向插孔之间以及轴向吸热层与轴向插孔之间存在间隙而降低吸热效率，同时，避免了径向传热杆和轴向传热杆将热量传递给能源桩周边土层然后传给混凝土桩身这种低效模式，而是直接传递给混凝土桩身，传热更直接，效率更高。
附图说明
[0014]图1是本技术实施例中高效换热能源桩结构的结构示意图。
[0015]图2是图1的A
‑
A截面结构示意图。
[0016]图3是图1的俯视结构示意图。
[0017]图4是本技术实施例中钢筋骨架的结构示意图。
[0018]图5是本技术径向传热杆在能源桩桩孔侧壁土层以及混凝土桩身中的安装结构示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图进行具体说明。
[0020]一种高效换热能源桩结构的实施例，如图1
‑
5所示，包括混凝土桩身1、埋设在混凝土桩身中的钢筋骨架、换热管结构、径向传热杆9和轴向传热杆10，换热管结构包括固设于钢筋骨架上的多根换热管2、连接各所述换热管进水口的主进水管道7、连接各换热管出水口的主出水管道6、与主进水管道连接的进水管8以及与主出水管道连接的出水管5，钢筋骨架由内外两层圆筒状的钢筋笼同心设置而成，钢筋笼表面涂防锈银漆。换热管为U形换热管， U形换热管沿内层钢筋笼3周向均匀分布且沿径向布置，各U形换热管的内管固定在内层钢筋笼内侧，各U型换热管的外管固定在外层钢筋笼4的内侧，各U型换热管的出水口在外管上端，各所述U型换热管的进水口在内管上端，主进水管道和主出水管道均为环形管道，
径向传热杆在混凝土桩身下部的周向均匀分布，径向传热杆的一端插入混凝土桩身中且抵近或到达外层钢筋笼，径向传热杆的另一端插入能源桩桩孔的侧壁土层中，轴向传热杆在混凝土桩身底部均匀分布，轴向传热杆的一端插入混凝土桩身中且抵近或到达外层钢筋笼，轴向传热杆的另一端插入能源桩桩孔的底面土层中，径向传热杆和轴向传热杆均为铝制传热杆。
[0021]具体的，能源桩桩孔的侧壁土层11中设置供径向传热杆插入的径向插孔，径向传热杆9位于径向插孔中的部分分为接近混凝土桩身的径向隔热部以及远离混凝土桩身的径向吸热部，径向传热杆的径向隔热部与径向插孔孔壁之间设有径向隔热套13，径向传热杆的径向吸热部与径向插孔孔壁之间设置由水泥和碳化硅制成的径向吸热层12。能源桩桩孔的底面土层中设置供轴向传热杆插入的轴向插孔，轴向传热杆位于轴向插孔中的部分分为接近混凝土桩身的轴向隔热部以及远离混凝土桩身的轴向吸热部，轴向传热杆的轴向隔热部与轴向插孔孔壁之间设有轴向隔热套，轴向传热杆的轴向吸热部与轴向插孔孔壁之间设置由水泥和碳化硅制成的轴向吸热层。径向隔热套和轴向隔热套均为泡沫隔热套或石棉隔热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效换热能源桩结构，其特征在于: 包括混凝土桩身、埋设在混凝土桩身中的钢筋骨架、换热管结构、径向传热杆和轴向传热杆，所述换热管结构包括固设于钢筋骨架上的多根换热管、连接各所述换热管进水口的主进水管道、连接各换热管出水口的主出水管道、与主进水管道连接的进水管以及与主出水管道连接的出水管，所述钢筋骨架由内外两层圆筒状的钢筋笼同心设置而成，所述换热管为U形换热管，所述U形换热管沿内层钢筋笼周向均匀分布且沿径向布置，各所述U形换热管的内管固定在内层钢筋笼内侧，各所述U型换热管的外管固定在外层钢筋笼内侧，各所述U型换热管的出水口在外管上端，各所述U型换热管的进水口在内管上端，主进水管道和主出水管道均为环形管道，径向传热杆在混凝土桩身下部的周向均匀分布，径向传热杆的一端插入混凝土桩身中且抵近或到达外层钢筋笼，径向传热杆的另一端插入能源桩桩孔的侧壁土层中，轴向传热杆在混凝土桩身底部均匀分布，轴向传热杆的一端插入混凝土桩身中且抵近或到达外层钢筋笼，轴向传热杆的另一端插入能源桩桩孔的底面土层中。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：时刚，朱邦华，魏子钧，吴仲明，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：新型
国别省市：