CN101598474A - 埋设在钻孔灌注桩内的地源热泵地埋管系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种埋设在围护结构钻孔灌注桩内的地源热泵地埋管系统，所述地源热泵地埋管系统包括地埋管(2)和围护结构钻孔灌注桩(1)，所述地埋管(2)预埋在所述围护结构钻孔灌注桩(1)内。所述地埋管(2)沿着所述围护结构钻孔灌注桩(1)的侧壁布置。所述地埋管(2)通过钢丝绑扎在所述钢筋笼上。所述地埋管(2)内设置传热介质，所述地埋管(2)的两端头分组并联后连接到所述地源热泵(3)上。本发明占地少，施工费用低，传热效果好。

Description

埋设在钻孔灌注桩内的地源热泵地埋管系统
技术领域
本发明涉及一种地源热泵地埋管系统，特别涉及一种埋设在围护结构钻孔灌注桩内的地源热泵地埋管系统。
背景技术
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地温能)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能)，实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。与锅炉(电、燃料)供热系统相比，锅炉供热只能将90％以上的电能或70％～90％的燃料内能为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40％左右，其运行费用为普通中央空调的50～60％。因此，近十几年来，地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的地源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。地源热泵系统作为一种节约能源，保护环境的“绿色空调”，在资源消耗持续增长的今天，越来越受到人们的重视。
地源热泵系统存在如下问题：一是其地下换热系统(地埋管系统)的埋设会占用大量土地，给原本就用地紧张的地区增加更多困难，不易进行大面积推广；二是地源热泵系统建设的初期投入大，而地埋管的钻孔施工费用占相当大的比例；三是地埋管的施工质量在目前传统的钻孔埋管中无法得到切实保证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种少占土地、降低施工费用、传热效果好的埋设在围护结构钻孔灌注桩内的地源热泵地埋管系统。
为解决上述技术问题，本发明埋设在围护结构钻孔灌注桩内的地源热泵地埋管系统，所述地源热泵地埋管系统包括地埋管，还包括围护结构钻孔灌注桩，所述地埋管预埋在所述围护结构钻孔灌注桩内。
优选地，所述地埋管沿着所述围护结构钻孔灌注桩的侧壁布置，所述地埋管呈“U”形。
优选地，所述地埋管通过钢丝绑扎在所述钢筋笼上。
优选地，所述地埋管内设置传热介质，所述地埋管的两端头分组并联后连接到所述地源热泵上。
优选地，所述钻孔灌注桩设置多个，每个所述钻孔灌注桩内设置一个回路的所述地埋管，每个回路的所述地埋管的两端头通过连接总管并联起来，所述连接总管再连接到所述地源热泵上。
本发明将地源热泵系统的地埋管的埋设与地下工程的围护结构钻孔灌注桩结合起来，既可以节省地埋管钻孔埋设的成本，降低造价，还可以解决热泵系统地下占地面积大的问题，而且能够有效保护地埋管，提高其耐久性和可靠性，同时还能充分的利用混凝土良好的热传导性和热容，提高传热效果。
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2是图1的俯视图。
附图标记如下：
1、钻孔灌注桩            21、连接总管
11、混凝土               3、地源热泵
2、地埋管
具体实施方式
下文将参照附图对本发明埋设在围护结构钻孔灌注桩内的地源热泵地埋管系统进行详细描述。
灌注桩系指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。
本发明将地源热泵系统的地埋管2的埋设与地下工程的围护结构钻孔灌注桩结合起来，既可以节省钻孔埋设的成本，降低造价，还可以解决地源热泵系统地下占地面积大的问题，而且能够有效保护地埋管2，提高其耐久性和可靠性，同时还能充分的利用混凝土良好的热传导性和热容，提高传热效果。所以，将地源热泵系统的地埋管2的埋设与地下工程的围护结构钻孔灌注桩结合起来，将成为地源热泵3进一步推广应用的新方向。
如图1所示，所述地源热泵地埋管系统包括地埋管和围护结构钻孔灌注桩1，所述地埋管2预埋在所述围护结构钻孔灌注桩1内。所述地埋管2沿着所述围护结构钻孔灌注桩1的侧壁布置。所述地埋管2通过钢丝绑扎在所述钢筋笼上。所述地埋管2内设置传热介质，所述地埋管2的两端头分组并联后连接到所述地源热泵3上。
如图1和图2所示，所述钻孔灌注桩1设置多个，每个所述钻孔灌注桩1内设置一组所述地埋管2，每组所述地埋管2的两端头通过连接总管21分别并联起来，连接总管2再连接到所述地源热泵3上。地埋管2在围护结构钻孔灌注桩内呈“U”形，地埋管2贴靠在围护结构钻孔灌注桩外边缘处。
本发明主要针对地源热泵系统中地埋管2的埋设位置和方式进行设计，如图1所示，施工步骤如下：
1.首先，在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘的方式在地基土中形成桩孔，该桩孔的位置根据地下工程围护结构的需要而设置；
2.将地源热泵系统的地埋管2绑扎在将要放置在钻孔灌注桩1的钢筋笼内；
3.地埋管2随钢筋笼一起下放，用混凝土11将地埋管2和钢筋笼一同浇注在灌注桩内，地埋管2的两端头露出灌注桩混凝土11之外；
在地埋管2内设置传热介质，传热介质在地埋管2环路系统中循环，并与钻孔灌注桩1内的混凝土和周围土层进行热交换。地埋管2的两端头设置在围护结构钻孔灌注桩1之外，分组并联连接到连接总管，并与接地源热泵3相连。
一般的地下工程需设置多个钻孔灌注桩1，在每个桩孔内设置一组地埋管2，每组地埋管2两端头露出灌注桩混凝土11，并通过分组并联连接到连接总管21组成环路，再连接到地源热泵3上。所述的地埋管2的并联连接方式是指每组地埋管2均可不通过其他组地埋管2直接与连接总管21连接，再与地源热泵3相连，与电路连接中的并联连接相似。
在具体施工时，根据钻孔灌注桩1排桩内地埋管2的传热模型计算地埋管2系统总长度。根据传热介质在地埋管环路中的流量和进出口目标温度，确定地埋管2系统的分组。
本发明的工作原理为：地下一定深度的岩土层拥有常年基本恒定的地温，而地下工程的围护结构绝大部分位于这样的土层当中，这为利用地温能的地源热泵系统提供了有利条件。在围护结构钻孔灌注桩1中埋设地埋管2并形成环路，传热介质在地埋管2环路系统中循环时与钻孔灌注桩1混凝土和周围土层进行热交换，吸收(或释放)热量，根据能量守恒，这一部分能量即可用于对室内进行供暖(或制冷)，进而降低空调系统运行时候的能耗。
具体地，主要是通过结合地下工程围护结构的施工，在其中埋设地埋管2系统：
1.在绑扎好钻孔灌注桩钢筋笼后，在钢筋笼内布设地埋管2，用钢丝将地埋管2固定在钢筋笼的主筋上；
2.在灌注桩桩孔成孔后，将布设有地埋管2的钢筋笼下放至设计标高；
3.在钻孔灌注桩1中浇注混凝土，地埋管2随之直接埋设在灌注桩混凝土11内，地埋管2的两端头露出混凝土11；
4.在地埋管2内设置传热介质，将埋设在灌注桩混凝土11中的地埋管2由分组并联连接到连接总管21，最终与地源热泵3相连接。
将地源热泵系统与地下工程围护结构钻孔灌注桩结合起来施工，具有如下优点：
在空间布置方面：由于将地埋管2埋设在地下工程的围护结构中，可以省去传统地埋管2系统的占地以及专为地埋管2的埋设进行的钻孔等施工费用；
在施工质量控制方面：由于地埋管2是绑扎在钢筋笼的主筋上，并随之下放至设计标高，其埋管的施工质量能够得到很好的保证，可很好的防止地埋管2在下放过程中的偏移或管道的损坏，地埋管2系统在混凝土11的保护下，其耐久性和可靠性将大大提高；
在传热性能方面：由于混凝土具有良好的热传导能力以及较高的热容，将地埋管2埋设在围护结构钻孔灌注桩的混凝土11中，可以提高地埋管2的换热能力和传热效果；
在经济性方面：由于这一技术节省了地埋管2系统的占地、额外的钻孔施工等费用，可以较大地降低地源热泵系统的初期投资。
上述设计实例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他实质等同手段，均在本发明权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种埋设在围护结构钻孔灌注桩内的地源热泵地埋管系统，所述地源热泵地埋管系统包括地埋管(2)，其特征在于：还包括围护结构钻孔灌注桩(1)，所述地埋管(2)预埋在所述围护结构钻孔灌注桩(1)内。
2.根据权利要求1所述的埋设在围护结构钻孔灌注桩内的地源热泵地埋管系统，其特征在于：所述地埋管(2)沿着所述围护结构钻孔灌注桩(1)的侧壁布置，所述地埋管(2)呈“U”形。
3.根据权利要求1所述的埋设在围护结构钻孔灌注桩内的地源热泵地埋管系统，其特征在于：所述地埋管(2)通过钢丝绑扎在所述钢筋笼上。
4.根据权利要求1所述的埋设在围护结构钻孔灌注桩内的地源热泵地埋管系统，其特征在于：所述地埋管(2)内设置传热介质，所述地埋管(2)的两端头连接到所述地源热泵(3)上。
5.根据权利要求1所述的埋设在围护结构钻孔灌注桩内的地源热泵地埋管系统，其特征在于：所述钻孔灌注桩(1)设置多个，每个所述钻孔灌注桩(1)内设置一个回路的所述地埋管(2)，每个回路的所述地埋管(2)的两端头通过连接总管(21)并联起来，所述连接总管(21)再连接到所述地源热泵(3)上。
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