一种预制能源桩及施工方法、热泵换热系统技术方案

本申请涉及一种预制能源桩及施工方法、热泵换热系统，涉及桩基工程的技术领域。其中能源桩包括桩体和换热管道，桩体包括不锈钢管、穿设在不锈钢管内的金属衬管，以及设置在金属衬管与不锈钢管之间的混凝土管，所述不锈钢管与金属衬管之间设置有导热件，导热件同时与不锈钢管和金属衬管接触连接；所述换热管道包括供换热介质依次流通的第一管段和第二管段，第一管段与第二管段相连通，所述第一管段与第二管段的顶部均向上伸出能源桩，且所述第二管段与金属衬管接触连接。本申请通过在管桩内设置金属衬管，和不锈钢管，对地下的热量进行传导，提高了能源桩的换热效率。提高了能源桩的换热效率。提高了能源桩的换热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种预制能源桩及施工方法、热泵换热系统


[0001]本申请涉及桩基工程的
，尤其是涉及一种预制能源桩及施工方法、热泵换热系统。

技术介绍

[0002]能源桩是通过在建筑桩基础中埋设换热器装置，进行浅层低温地热能交换，起到基础承载和换热的双重功能的桩。通过在桩基础中埋设的换热管，实现了浅层低温地热能的转移以及对地热能源的抽取和使用。
[0003]相关技术中的预制能源桩一般为中空圆柱状且内嵌钢筋笼的混凝土桩，之后将换热管道以“U”型、“W”型、并联“U”型或并联“W”型置入到能源桩内，最后将成型的能源桩埋入地下，起到支撑和换热的作用。
[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人发现混凝土的导热性能较差，从而限制了换热管道内换热介质与地底的热能交换效率。

技术实现思路

[0005]为了提升换热管道与地底的热能交换效率，本申请提供一种预制能源桩及施工方法、热泵换热系统。
[0006]本申请提供的一种能源桩施工方法、预制方法以及热泵换热系统采用如下的技术方案：首先，一种能源桩包括桩体和换热管道，桩体包括不锈钢管、穿设在不锈钢管内的金属衬管，以及设置在金属衬管与不锈钢管之间的混凝土管，所述不锈钢管与金属衬管之间设置有导热件，导热件同时与不锈钢管和金属衬管接触连接。
[0007]所述换热管道包括供换热介质依次流通的第一管段和第二管段，第一管段与第二管段连通，所述第一管段与第二管段的顶部均向上伸出能源桩，且所述第二管段与金属衬管接触连接。
[0008]通过采用上述技术方案，通过不锈钢管和金属衬管对换热管道进行接触导热，提高了热量从浅层地底到换热管道的传递效率。同时，不锈钢管与金属衬管能够对混凝土管进行定型，使得整个能源桩能够通过预制直接预制成型，减少了混凝土在地下灌注成型而产生的扩径、缩颈或夹泥等情况。
[0009]可选的，所述第二管段为螺旋状。
[0010]通过采用上述技术方案，在一定程度上提高了换热介质与金属衬管的接触面积，从而在一定程度上提高了能源桩的换热效率。
[0011]可选的，所述金属衬管上开设有与换热管道适配的螺旋状嵌槽，且第二管段完全嵌设在嵌槽内。
[0012]通过采用上述技术方案，进一步加大了金属衬管和第二管段的接触面积，从而在一定程度上提高了能源桩的换热效率。
[0013]可选的，所述导热件包括顶环、底座和多根连接螺栓，所述底座的外周壁与不锈钢管底端的内周壁贴合固定，底座的上表面开设有供金属衬管插入固定的定位孔，所述顶环套设固接在金属衬管顶部的外周壁上，且顶环的外周壁与不锈钢管的内周壁贴合固定，所述连接螺栓穿过不锈钢管螺纹连接在金属衬管上。
[0014]通过采用上述技术方案，导热件将金属衬管与不锈钢管稳定连接在一起，形成了稳定的第二空间以供混凝土管的浇筑。
[0015]可选的，所述第一管段包括多根并联连通的竖直管，多根所述竖直管均位于第一空间内，且所述竖直管的底端固接在底座上。
[0016]通过采用上述技术方案，工作人员可以通过竖直管对管桩进行超声波检测，并对预制的管桩质量进行分级，将浇筑质量较高的管桩设置在关键支撑位置处，从而保证了关键位置处管桩的承载能力。
[0017]可选的，所述金属衬管底端的外周壁以及定位孔的内周壁均在竖直向下的方向上直径逐渐减小。
[0018]通过采用上述技术方案，使得金属衬管能够准确地安装在底座上，且在重力作用下，金属衬管与底座之间更加紧密。
[0019]可选的，所述第二空间内设置有多个预埋件，所述预埋件包括环状的限位环和连接杆，限位环的外径大于连接杆的外径，且连接杆的一端固接在第二空间的内壁上，连接杆的另一端与限位环同轴固接。
[0020]通过采用上述技术方案，在第二空间内浇筑混凝土后，限位环会埋设在混凝土内，从而提高了能源桩的整体性。
[0021]可选的，所述不锈钢管的底部开设有注浆孔，注浆孔将第二空间与外界连通，且所述顶环上开设有多个将第二空间和外界连通的连通孔。
[0022]通过采用上述技术方案，更有利于工作人员将混凝土浆液注入到第二空间内，并了解管桩内部混凝土浆液的注入量并进行调控。
[0023]第二方面，本申请公开了一种能源桩的施工方法，包括以下步骤：将换热管道的第二管段嵌设固定在金属衬管的嵌槽内；将金属衬管从上至下放入到不锈钢管内，使得金属衬管的底部插设在定位孔内，然后将螺栓从不锈钢管的外侧旋入，直到螺栓螺纹连接在金属衬管上；通过注浆孔向第二空间内注浆，直到混凝土浆液从连通孔溢出；待混凝土浆液凝固后，将换热管道注满水，并使用超声波检测仪通过不同的竖直管对管桩进行超声波缺陷检测并将管桩分为优质管桩和普通管桩；将建筑不同管桩位置的受力情况分为主要承力位置和辅助承力位置，并将优质管桩设置在主要承力位置处；将普通管桩设置在辅助承力位置处。
[0024]通过采用上述技术方案，加强了管桩的换热能力，并且依据管桩的受力性能检测实现了分级管控，将受力性能较强的管桩设置在较为重要的位置处，从而提升了整个桩群的受力效率。
[0025]第三方面，本申请公开了一种热泵换热系统，包括换热器、空调循环系统、连接管道以及多根能源桩，多根能源桩在多根连接管道的连接下并联成换热桩群，能源桩的第一管段均与换热器的第一出口端连通，能源桩的第二管段均与换热器的第一入口端连通，换
热器的第二出口端与空调循环系统的入口端连通，换热器的第二入口端与所述空调循环系统的出口端连通。
[0026]通过采用上述技术方案，换热系统能够将地热通过换热器转换给空调系统，从而实现对地热能源的有效利用。
[0027]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.通过在管桩内设置金属衬管，和不锈钢管，对地下的热量进行传导，提高了能源桩的换热效率；2.通过对成型的管桩进行检测和质量分级，并按照需求对管桩的安装位置进行对应，尽可能减少了管桩性能对建筑质量的影响；3.通过向灌装内填设填充材料，提高了管桩的强度和支撑能力。
附图说明
[0028]图1是本申请实施例中能源桩的整体结构示意图。
[0029]图2是本申请实施例中能源桩的内部结构剖视图。
[0030]图3是图2中A部分的放大图。
[0031]图4是本申请实施例中热泵换热系统的安装结构示意图。
[0032]附图标记说明：1、桩体；11、不锈钢管；111、第一空间；112、第二空间；113、预埋件；1131、连接杆；1132、限位环；114、注浆孔；12、金属衬管；121、嵌槽；13、混凝土管；2、换热管道；21、第一管段；22、第二管段；3、导热件；31、底座；311、定位孔；312、连通腔；313、插管；32、顶环；321、连通孔；33、螺栓4、换热器；5、空调循环系统。
具体实施方式
[0033]以下结合附图1
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4对本申请作进一步详细说明。
[0034]本申请实施例公开一种预制能源桩及施工方法、热泵换热系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预制能源桩，其特征在于：包括桩体(1)和换热管道(2)，桩体(1)包括不锈钢管(11)、穿设在不锈钢管(11)内的金属衬管(12)，以及设置在金属衬管(12)与不锈钢管(11)之间的混凝土管(13)，所述不锈钢管(11)与金属衬管(12)之间设置有导热件(3)，导热件(3)同时与不锈钢管(11)和金属衬管(12)接触连接；所述换热管道(2)包括供换热介质依次流通的第一管段(21)和第二管段(22)，第一管段(21)与第二管段(22)相连通，所述第一管段(21)与第二管段(22)的顶部均向上伸出能源桩，且所述第二管段(22)与金属衬管(12)接触连接。2.根据权利要求1所述的一种预制能源桩，其特征在于：所述第二管段(22)为螺旋状。3.根据权利要求2所述的一种预制能源桩，其特征在于：所述金属衬管(12)上开设有与换热管道(2)适配的螺旋状嵌槽(121)，且换热管道(2)完全嵌设在嵌槽(121)内。4.根据权利要求1所述的一种预制能源桩，其特征在于：所述导热件(3)包括顶环(32)、底座(31)和多根连接螺栓(33)，所述底座(31)的外周壁与不锈钢管(11)底端的内周壁贴合固定，底座(31)的上表面开设有供金属衬管(12)插入固定的定位孔(311)，所述顶环(32)套设固接在金属衬管(12)顶部的外周壁上，且顶环(32)的外周壁与不锈钢管(11)的内周壁贴合固定，所述连接螺栓(33)穿过不锈钢管(11)螺纹连接在金属衬管(12)上。5.根据权利要求4所述的一种预制能源桩，其特征在于：所述第一管段(21)包括多根并联连通的竖直管，多根所述竖直管均位于第一空间(111)内，且所述竖直管的底端固接在底座(31)上。6.根据权利要求4所述的一种预制能源桩，其特征在于：所述金属衬管(12)底端的外周壁以及定位孔(311)的内周壁均在竖直向下的方向上直径逐渐减小。7.根据权利要求5所述的一种预制能源...

【专利技术属性】
技术研发人员：张克胜，刘文超，刘宇峰，郁志伟，宋卓华，
申请(专利权)人：中交建筑集团有限公司，
类型：发明
国别省市：