一种地热能采集桩基及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种地热能采集桩基，由管桩、导热液体、分流板、盖板、底板、导热管、集热器等部分组成，桩底采用钢筋混凝土完全封闭，顶部设置钢筋混凝土盖板，在盖板上设置多个孔洞，在管桩内部空腔内设置分流板，在分流板靠近底部的位置设置多个孔洞，管桩空腔内注满导热液体，导热管穿过盖板上的孔洞深入到管桩空腔内的导热液体中，导热管与集热器连接，并与管桩空腔一起形成一个循环通道。本发明专利技术还公开了该桩的施工方法，包括在地基中施工管桩、开挖桩芯土、制作底板、安装分流板、安装盖板、安装导热管、注入传热液体等技术步骤。本发明专利技术施工简便，不影响管桩本身的受力，检修和维护方便，应用范围广，造价低，是一种经济高效的节能减排桩型。

【技术实现步骤摘要】
一种地热能采集粧基及施工方法
本专利技术属于土木建筑工程
，特别涉及。技术背景地热资源是一种清洁能源，且分布广、造价低、使用方便，具有广阔的开发和应用 前景。地源热泵技术，是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性，通过消耗电 能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将室内的余 热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅 炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地 表水中取热，向建筑物供暖；夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给 建筑物制冷，是一种有效地利用能源的方式。但是，地源热泵埋设需要占用较大的土地面 积，且初期埋设成本高，因此其经济性较差。在本专利技术之前，中国专利(专利申请号200610016545.7)公开了“低温地热能转 换预制钢筋混凝土方桩”，通过在预制钢筋混凝土方桩中埋设各形状的管状换热器装置进 行承载、挡土支护、地基加固的同时，可以进行浅层低温地热能转换，起到桩基和地源热泵 预成孔直接埋设管状换热器的双重作用。在采用焊接法接桩或法兰法接桩的预制钢筋混 凝土方桩中的钢筋笼内沿，绑扎U型管状换热器或螺旋型盘管换热器或其它形状的管状换 热器，随方桩沉桩至土(岩)层中。预制钢筋混凝土方桩内的各类管状换热器与地表管路 连接，换热器管路内充填交换流体，通过管状换热器系统中的交换流体与钢筋笼、桩身混凝 土、桩周土-水系统进行热交换，形成封闭式地源热泵的地下低温地热能交换器。这种能量 桩虽然不增加用地面积，但具有以下缺点(I) U形管绑扎在钢筋笼上，并埋设在混凝土中， 与桩身一起受力变形，容易造成管道的变形和损坏；(2) U形管埋设在混凝土中，不能回收、 不能重复使用，也不能进行检修，在使用过程中出现问题无法补救；(3)预制桩需要接桩，U 形管的接头难以处理，容易造成热源的损失；(4) U形管道埋在混凝土中，使桩在受力时在 U形管周围产生应力集中，不利于桩身的受力，容易产生局部破坏，桩的承载力降低。此外， 中国专利(专利申请号200410082851.1)还公开了 “一种地下能源采集桩”，在混凝土管桩 内设置有一 U型管，混凝土管桩的上端设有混凝土填芯盖，U型管的上端穿出混凝土填芯盖 外，并通过紧固件予以固定。可直接利用混凝土管桩进行地源热泵系统中的闭环系统管路 的安装。该能量桩虽然将导热管与混凝土分离，但这种能量桩仍具有以下缺点管桩与U型 管之间是相互分离的，两者相隔有一定的距离，不利于热量的传递，地热需要通过管桩混凝 土传到管腔中间的材料、在传递到U形管，传递路径复杂，热量损失多，利用效率不高
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服传统能量桩的缺陷，充分利用大直径管桩的内部空间， 开发一种施工便捷、经济性好、使用方便的地热能采集桩基及施工方法。一种地热能采集桩基，由大直径现浇或预制管桩、导热液体、分流板、盖板、底板、 导热管、集热器等部分组成，其特征在于现浇大直径管桩桩底采用钢筋混凝土完全封闭； 现浇大直径管桩顶部设置钢筋混凝土盖板；在盖板上设置多个孔洞，分别作为进水口和出 水口 ；在现浇大直径管桩内部空腔内设置分流板，分流板宽度与管桩内径宽度相等，分流板 沿桩长通长布置，且位于桩中线上，将管桩空腔一分为二 ；在分流板靠近底部的位置设置多 个孔洞，作为导热液体循环的通道；管桩空腔内注满导热液体；导热管穿过盖板上的孔洞 深入到管桩空腔内的导热液体中；导热管与集热器连接，并与管桩空腔一起形成一个循环 通道。所述的管桩为大直径现浇管桩或者预制管桩。所述的分流板上、下、左、右边缘通过密封胶与混凝土接触处密封。所述的盖板为活动式，可拆卸，盖板直径与管桩内直径相等。所述盖板上的孔洞直径大小与导热管外直径相等，数量与导热管数量相等。其中 一半孔洞连接进水管、一半孔洞连接出水管。所述的分流板底部设置的孔洞面积之和大于盖板上孔洞面积之和的一半。所述的导热管在盖板顶部上方的位置设置活动接头，可用于拆卸。本专利技术一种地热能采集桩基的施工方法，包括以下技术步骤(I)在桩位施工钢筋混凝土管桩，并进行混凝土养护。必须使桩体混凝土养护达到一定 强度才能进入下一步骤以保证施工安全。(2)预制钢筋混凝土盖板，并按要求预留孔洞。(3)施工场地降水。当施工场地地下水位高程高于管桩桩底高程时，在储藏井施工 场地周围设置一圈井点降水，否则，直接进入步骤(4)。(4)开挖桩芯土。可采用人工方式开挖，也可采用高压水冲洗桩芯土形成泥浆后， 用泥浆泵抽除桩芯土。桩芯土开挖深度应在桩底标高以下3(T50cm。(5)凿除部分桩底混凝土，使桩端露出2(T30cm的钢筋头，作为连接钢筋，然后下 放底板钢筋，并与桩端连接钢筋连接。(6)浇筑混凝土底板进行封底，进行底板混凝土养护，待达到一定强度方可停止降 水。(7)在管腔内安装分流板。分流板两侧边缘与管桩内壁接触紧密并采用密封胶密 封，分流板底面与底板接触紧密并采用密封胶密封。(8)安装盖板。在管桩顶部内壁对称打入两根销钉，用于卡住盖板底部的位置；在 分流板顶面涂上密封胶，并将预制好的盖板放置在分流板顶部，盖板与分流板顶面紧密贴 合；在盖板周边与桩内壁接触处涂上密封胶。(9)安装导热管。导热管的一端穿过盖板上的孔洞进入管桩空腔，另一端与集热器 连接。导热管深入空腔内的一端，被分流板分隔成两半，其中一半作为进水口，另一半作为 出水口。( 10)分别拆开一根进水口导热管和一根出水口导热管上的活动接头，从进水口导 热管注入导热液体，直到导热液体充满整个空腔，有液体从出水口导热管流出后停止注入。(11)接上两根导热管的活动接头，开启地热泵，导热液体在导热管和管桩腔体内 形成循环回路。(12)地热通过管桩桩身混凝土传递到导热液体后，通过导热液体在导热管回路中 的循环将热量不断输送到集热器，集热器收集热量后不断输送给用户，从而实现了能量的 传输。( 13)在管桩上继续建筑上部结构，上部结构荷载传递到管桩，使管桩起到桩基承 载作用。(14)在不需要采用地热功能时，还可将盖板上的导热管拆除，将需要储存的其他 液体能源保存到管桩空腔中。本专利技术的优点和效果在于(I)大直径管桩内径大，形成的内部空腔大，将盖板设置成活动的，在官腔内部需要检 修时，可拿掉盖板，直接进入到空腔检查，简单方便。(2)管桩侧面积大，受到地热的面积大，空腔内液体体积大，有利于吸手更多的地基热量。(3)管桩主要依靠外侧摩阻力和端阻力来提供承载力，将管桩桩芯土掏空并设置 底板，并没有减少外侧摩阻力和桩端阻力，因此管桩承载力没有损耗，能较好的承担上部结 构的荷载。(4)在桩体空腔没不需要U形或W形传热导管，直接将地热通过液体传递给集热 器，与传统的能量桩相比，减少了将地热能量先传递给导管、再由导管的液体传递给集热器 这一步骤，能量传输效率更高。(5)在不需要地热的季节，管桩内部的空腔还可以作为地下储藏液体的储藏井，如 可以储藏石油等能源。总之，本专利技术施工简便，不影响管桩本身的受力和使用，方便检修和维护，应用范 围广，造价低，是一种经济高效的节能减排桩型。本专利技术的优点和效果还将在具体实施方式中进一步描述。附图说明图1——本专利技术平面示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地热能采集桩基，包括管桩、导热液体、分流板、盖板、底板、导热管、集热器，其特征在于：管桩桩底采用钢筋混凝土完全封闭；现浇大直径管桩顶部设置钢筋混凝土盖板；在盖板上设置多个孔洞，分别作为进水口和出水口；在现浇大直径管桩内部空腔内设置分流板，分流板宽度与管桩内径宽度相等，分流板沿桩长通长布置，且位于桩中线上，将管桩空腔一分为二；在分流板靠近底部的位置设置多个孔洞，作为导热液体循环的通道；管桩空腔内注满导热液体；导热管穿过盖板上的孔洞深入到管桩空腔内的导热液体中；导热管与集热器连接，并与管桩空腔一起形成一个循环通道。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李平，丁选明，高洪梅，郑长杰，
申请(专利权)人：河海大学，南京河海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：