本发明专利技术公开了一种新型透水管式能量桩及控制方法，包括：管桩、取水管、回水管、控制模块和连接管；管桩桩身上设有连通管桩空心的透水孔；取水管一端伸入管桩空心内，取水管上设有第一温度传感器和取水管水泵；回水管一端伸入管桩空心内，回水管上设有第二温度传感器和回水管水泵；连接管一端伸入蓄水池内，另一端并接在回水管上，连接管上设有连接管水泵；控制模块能够根据第一温度传感器和第二温度传感器的温度数据控制回水管水泵、取水管水泵和连接管水泵的开关；可采取间断抽水循环的方式，控制土水温差，稳定利用地热资源；也可通过管桩外周的地下水与管桩内的水形成热对流，提高供暖效果。克服了传统能量桩存在的缺陷。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及浅层地热能应用，尤其涉及一种新型透水管式能量桩。
技术介绍
1、浅层地热是一种清洁能源，能量桩是有效利用浅层地热的重要结构。能量桩又称能源桩，是将地源热泵技术与建筑桩基相结合的一种桩体，具有承担上部建筑荷载和利用浅层地热的功能，是一种建筑节能技术。在建筑桩基础施工过程中，通常将地源热泵地埋管埋设其中，通过传热介质在桩基础中循环流动与桩周土体发生热交换，从而实现调节上部建筑温度的功能。
2、传统能量桩存在以下缺点：
3、传统能量桩需要向桩内灌注混凝土将地源热泵按照单u型、双u型、w型和螺旋型等形式埋入桩体内，施工流程复杂；
4、传统能量桩的换热过程为土层中的热量传递到能量桩实心的桩体上，由桩体再传递到埋于桩体内部的地源热泵，再由地源热泵传递到传热介质中，此过程的传热方式为热传导，传热过程复杂，因此换热效率较低，传热时间也较长；
5、传统能量桩采用连续水循环的方式进行换热，连续水循环会使水土之间的温差逐渐缩小，无法持续稳定利用地热资源。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种新型透水管式能量桩及控制方法，以克服传统能量桩存在的缺陷。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种新型透水管式能量桩，包括：管桩、取水管、回水管、控制模块和连接管；
4、所述管桩桩身上设有连通管桩空心的透水孔；
5、所述取水管一端伸入管桩空心内，所述取水管上设有第一温度传感器和取水管水泵；</p>6、所述回水管一端伸入管桩空心内，所述回水管上设有第二温度传感器和回水管水泵；
7、所述连接管一端伸入蓄水池内，所述连接管另一端并接在所述回水管上，所述连接管上设有连接管水泵；
8、所述控制模块能够根据第一温度传感器和第二温度传感器的温度数据控制回水管水泵、取水管水泵和连接管水泵的开关。
9、进一步的，还包括室内温度传感器，所述室内温度传感器用于测量室内的实际温度；
10、所述控制模块用于设定室内取暖的目标温度，所述控制模块能够根据室内温度传感器的温度数据控制回水管水泵、取水管水泵和连接管水泵的开关。
11、进一步的，所述透水孔靠近管桩空心的一端为出水口，所述透水孔另一端为进水口，所述出水口低于所述进水口。
12、进一步的，所述取水管伸入管桩空心内的一端的底部高于所述回水管伸入管桩空心内一端的底部。
13、进一步的，所述取水管伸入管桩空心内的一端的底部与所述回水管伸入管桩空心内一端的底部的高度差与所述管桩桩身高度的比值为0.4～0.6。
14、进一步的，还包括嵌入在所述透水孔内的圆管，所述圆管内填充有水溶胶。
15、进一步的，还包括桩尖，所述桩尖固定在管桩的桩身底端。
16、进一步的，多个所述透水孔均匀设置在管桩桩身上。
17、本专利技术还包括一种新型透水管式能量桩的控制方法，包括前述任一项所述的一种新型透水管式能量桩，所述控制模块通过预设的调温控制策略，根据室内不同的温度需求，切换至不同的控制模式；
18、第一温度传感器测量的温度为t1，第二温度传感器测量的温度为t2，设定的室内取暖的目标温度为t3，室内温度传感器测量的温度为t4，设定的模式切换临界温度为ta，设定的取回水管临界温度为tb，所述控制策略包括：
19、当t3＞t4、t3-t4＜ta且t1-t2＞tb时，进入模式一，模式一是指回水管水泵和取水管水泵开始工作，将管桩内的水通过取水管抽出供暖，供暖后的回水通过回水管注入管桩内；
20、当t3＞t4、t3-t4＜ta且t1-t2＝tb时，或者当t3+1＝t4时，退出模式一；
21、当t3＞t4、t3-t4＜ta且t1-t2＜tb时，进入模式二，模式二是指回水管水泵和取水管水泵停止工作；
22、当t3＞t4、t3-t4＜ta且t1-t2＝tb+1时，退出模式二；
23、当t3＞t4，t3-t4＞ta、t1-t2＜tb时，进入模式三，模式三是指连接管水泵开始工作，回水管水泵和取水管水泵停止工作，将管桩内的水抽到蓄水池中，使管桩内水位与管桩周围的地下水形成液位差，地下水从透水孔进入管桩内，进入管桩内的地下水与管桩内剩余的冷水混合形成热对流，管桩内设有水位传感器，当管桩内水位降至水位传感器设定的水位后，连接管水泵停止工作，回水管水泵和取水管水泵开始工作，将管桩内的水通过取水管抽出供暖，供暖后的回水通过回水管注入管桩内；
24、当t3＞t4、t3-t4＞ta且t1-t2＝tb时，或者当t3+1＝t4时，退出模式三；
25、当t3＜t4时，进入模式四，模式四是指回水管水泵、取水管水泵和连接管水泵停止工作；
26、当t3＝t4时，退出模式四。
27、本专利技术的有益效果：
28、相比于传统能量桩，本专利技术提供的一种新型透水管式能量桩及控制方法，通过将安装有取水管水泵的取水管和安装有回水管水泵的回水管伸入管桩空心内，利用从透水孔进入管桩内的地下水进行循环换热，无需在桩内灌注混凝土安装地源热泵，便于施工；
29、相比于传统能量桩，本专利技术提供的一种新型透水管式能量桩及控制方法，浅层地热无需经过实心的桩体，直接将地下水作为携带浅层地热的传热介质，通过取水管和回水管进行循环换热，换热效率更高，所需的传热时间更短；
30、当室内温度较高，供暖要求正常时，通过管桩桩身热传导，对循环水进行热量传递，采取间断抽水循环的方式，控制土水温差，从而稳定利用地热资源；
31、当室内温度较低，供暖要求较高时，通过控制模块控制连接管水泵将管桩内的水抽至蓄水池，使管桩内的水和管桩外周的地下水形成液位差，管桩外周的地下水通过透水孔进入管桩内，与管桩内的水形成热对流，提高供暖效果。
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【技术保护点】
1.一种新型透水管式能量桩，其特征在于，包括：管桩(1)、取水管(6)、回水管(7)、控制模块(11)和连接管(13)；
2.根据权利要求1所述的一种新型透水管式能量桩，其特征在于，还包括室内温度传感器，所述室内温度传感器用于测量室内的实际温度；
3.根据权利要求1所述的一种新型透水管式能量桩，其特征在于，所述透水孔(2)靠近管桩(1)空心的一端为出水口，所述透水孔(2)另一端为进水口，所述出水口低于所述进水口。
4.根据权利要求1所述的一种新型透水管式能量桩，其特征在于，所述取水管(6)伸入管桩(1)空心内的一端的底部高于所述回水管(7)伸入管桩(1)空心内一端的底部。
5.根据权利要求1所述的一种新型透水管式能量桩，其特征在于，所述取水管(6)伸入管桩(1)空心内的一端的底部与所述回水管(7)伸入管桩(1)空心内一端的底部的高度差与所述管桩(1)桩身高度的比值为0.4～0.6。
6.根据权利要求5所述的一种新型透水管式能量桩，其特征在于，还包括嵌入在所述透水孔(2)内的圆管(3)，所述圆管(3)内填充有水溶胶(4)。
7.根据权利要求1所述的一种新型透水管式能量桩，其特征在于，还包括桩尖(15)，所述桩尖(15)固定在管桩(1)的桩身底端。
8.根据权利要求1所述的一种新型透水管式能量桩，其特征在于，多个所述透水孔(2)均匀设置在管桩(1)桩身上。
9.一种新型透水管式能量桩的控制方法，包括权利要求1-8任一项所述的一种新型透水管式能量桩，其特征在于，所述控制模块(11)通过预设的调温控制策略，根据室内不同的温度需求，切换至不同的控制模式；
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【技术特征摘要】
1.一种新型透水管式能量桩，其特征在于，包括：管桩(1)、取水管(6)、回水管(7)、控制模块(11)和连接管(13)；
2.根据权利要求1所述的一种新型透水管式能量桩，其特征在于，还包括室内温度传感器，所述室内温度传感器用于测量室内的实际温度；
3.根据权利要求1所述的一种新型透水管式能量桩，其特征在于，所述透水孔(2)靠近管桩(1)空心的一端为出水口，所述透水孔(2)另一端为进水口，所述出水口低于所述进水口。
4.根据权利要求1所述的一种新型透水管式能量桩，其特征在于，所述取水管(6)伸入管桩(1)空心内的一端的底部高于所述回水管(7)伸入管桩(1)空心内一端的底部。
5.根据权利要求1所述的一种新型透水管式能量桩，其特征在于，所述取水管(6)伸入管桩(1)空心内的一端的...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴华富，梅国雄，马加骁，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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