CN108643665A - 一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统，包括能源仓，能源仓的下方为桩基础，桩基础包括能源桩和承台，能源桩包括桩体和能源桩换热管，桩体埋设在地表以下的土层中，能源桩换热管布置在桩体内部；承台上方安装有能源存储罐和能源泵，能源存储罐与能源泵之间并联连接有能源仓换热管和控制管路，能源仓换热管围绕能源仓设置，能源仓换热管上设有第一电磁阀，控制管路上设有第二电磁阀，能源泵、能源桩换热管和能源存储罐依次连接；能源仓的内壁安装有仓内温度传感器，能源存储罐的内壁安装有存储罐温度传感器。本发明将能源桩基础与能源仓相结合，采用地下冷能和热能进行能源仓仓内粮食温度的调控，利用地下能源实现节能减排。
Description
技术领域
本发明涉及粮食储存技术领域，尤其涉及一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统。
背景技术
粮食安全是国民经济发展的重要前提，作为粮食生产和消费的大国，对于粮食的存储具有悠久的历史。粮仓又是粮食存储技术的重要组成部分，目前应用的主要仓型包括立筒仓（简称筒仓）、浅圆仓和平房仓，其中，筒仓的机械化、自动化程度高，占地面积小，容量大，密闭性能好，作业效率高，粮食损耗小，流通费用低；大直径浅圆仓的单仓容量大，占地面积适中，机械化程度比平房仓高，工程造价低于高大平房仓，粮堆与外界热交换慢。由于筒仓和浅圆仓的高度较高，入粮时落差较大，自动分级现象较为严重，一般作为周转仓或短期储粮。
粮食存储技术中粮食品质的保证是粮食存储首要问题，如高温、霉变、虫害等都将使粮食的品质产生恶化，常规的处理方式是人工制冷和熏蒸，而人工制冷需要大量的能源，这与我国节能减排的目标相悖，熏蒸技术往往对粮食造成污染，不利于人体健康。为了延长粮食存储时间，保证粮食品质，在粮仓内营造低温环境成为当下储粮的主流趋势，而人工制冷需要大量能源这与节能减排相悖，因而需要新的技术措施既能实现低温储粮又能达到节能减排的目的。
研究表明，粮食在15°C左右其保存时间最长，品质最优，而地下10-30m为恒温环境且温度大约为15-20°C，基本与粮食存储温度相一致，因而可以考虑采用地温储粮，但是通过钻孔埋设管道和地下粮仓的方式开采地下冷能和热能，施工成本和难度较大。能源桩作为一种新兴技术，有效解决了地下能源开发困难的问题，极大提高了地下能源的开发与利用，既能创造恒低温环境又能实现节能减排。同时粮仓的兴建往往对地基基础有极高的要求，为了满足仓储结构的安全，需要对地基进行相应的加固处理，目前常用基础加固措施又以桩基础为重。因而将能源桩技术应用于粮仓存储技术中，既能为粮仓提供恒低温环境，延长粮食存储期限，保证粮食品质，又能实现节能减排，绿色储粮和生态储粮。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统，将能源桩基础与能源仓相结合，采用地下冷能和热能进行能源仓仓内粮食温度的调控，利用地下能源实现节能减排。
本发明为了解决上述问题所采取的技术方案是，提供了一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统，包括能源仓，能源仓的下方为桩基础，桩基础包括能源桩和固定连接于能源桩顶部的承台，能源桩包括桩体和能源桩换热管，桩体埋设在地表以下的土层中，能源桩换热管布置在桩体内部；
承台上方安装有能源存储罐和能源泵，能源存储罐内盛装有能源媒介，能源存储罐与能源泵之间并联连接有能源仓换热管和控制管路，能源仓换热管围绕能源仓设置，能源仓换热管上设置有第一电磁阀，控制管路上设置有第二电磁阀，能源桩换热管的进口与能源泵连接，能源桩换热管的出口与能源存储罐连接；
能源仓的内壁安装有仓内温度传感器，能源存储罐的内壁安装有存储罐温度传感器。
本发明还包括温度控制装置，仓内温度传感器和存储罐温度传感器分别与温度控制装置电连接，温度控制装置分别与第一电磁阀、第二电磁阀和能源泵通过导线电连接。
优选地，能源仓包括仓身和设置在仓身顶部的仓顶，仓顶处设置有通风管。
优选地，能源仓为筒仓，其仓身的上半部分为圆柱体结构，下半部分为倒圆锥体结构，或者能源仓为浅圆仓，其仓身为圆筒式结构，仓身的底部为平底。
优选地，通风管的上方设有防雨檐。
优选地，能源仓换热管围绕能源仓设置的具体方式为：能源仓换热管敷设在能源仓的仓身和仓身的底部，并位于仓壁的内外表面之间或者仓壁的内表面上，能源仓换热管的截面形状为圆形或方形，能源仓换热管布设的方式为竖向U型、横向U型、单螺旋型或双螺旋型，能源仓换热管的材质为不锈钢或PVC。
优选地，布设在桩体内部的能源桩换热管为单 U 型、双 U型、单螺旋型或双螺旋型，能源桩换热管的材质为不锈钢或PVC。
优选地，能源存储罐的外部包覆有保温层。
优选地，能源媒介为空气、水或冷却液。
采用上述技术方案，本发明具有以下优点：
本发明能够利用地下冷能和热能为能源仓内的粮食提供稳定的温度环境，即冬季通过能源媒介从地热能中吸收热量，夏季通过能源媒介将热量转移到地热能中，实现生态储粮和节能减排。
本发明通过采用能源桩和能源仓相结合的技术开发地下能源，实现低温储粮，具有良好的推广前景和经济效益。与钻孔埋设管道开采地下冷能和热能相比，能源桩降低了施工成本和难度，同时提高了地下冷能和热能的交换效率。此外，能源桩还有利于节能减排，研究表明能源桩与传统的空调系统相比降低了30%左右的能源消耗，而能源桩造价比普通桩仅高0.1%左右，因而能源桩还具有极高的经济效益。
本发明利用能源存储罐和温度控制装置可有效避免无效的能源媒介循环，温度控制装置可通过仓内温度传感器和存储罐温度传感器测得的温度对第一电磁阀和第二电磁阀进行反馈调节，并控制能源泵的工作，进一步精确调控能源仓内部的温度，保证了粮食存储环境温度的恒定，同时避免能源媒介的无效循环，提高能源的利用率，实现节能减排。
综上，本发明能够较好地利用地下清洁能源，施工方便及经济效益好，具有较为广阔的工程应用前景。
附图说明
图1是本发明的剖面示意图；
图2是图1中A处的局部放大示意图；
图3是本发明的管路连接示意图；
图4是本发明中平房仓换热管与平房仓仓壁的相对位置示意图；
图5是截面形状为方形的平房仓换热管示意图；
图6是截面形状为圆形的平房仓换热管示意图。
具体实施方式
如图1至图6所示，本发明的一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统包括能源仓1，能源仓1包括仓身101和设置在仓身101顶部的仓顶102，仓顶处设置有通风管103，通风管的上方设有防雨檐104；能源仓1为筒仓时，仓身的上半部分为圆柱体结构，下半部分为倒圆锥体结构，能源仓1为浅圆仓时，仓身为圆筒式结构，仓身的底部为平底。
能源仓1的下方为桩基础，能源仓1通过固定在能源仓1上的支架支撑在桩基础上，桩基础包括能源桩2和固定连接于能源桩2顶部的承台3，能源桩2包括桩体201和能源桩换热管202，桩体201埋设在地表以下的土层中，能源桩换热管202布置在桩体201内部；
如图2所示，承台3上方安装有能源存储罐4和能源泵5，能源泵5包括通过管路串联连接的循环泵和压缩机，能源存储罐4的外部包覆有保温层，能源存储罐4内盛装有能源媒介，能源媒介可依据需要选用气体或液体，具体地，可以采用空气、水或冷却液，能源存储罐4与能源泵5之间并联连接有能源仓换热管6和控制管路7，能源仓换热管6围绕能源仓1设置，具体为：能源仓换热管敷设在能源仓的仓身和仓身的底部，并位于仓身和仓身底部中仓壁的内外表面之间或者仓壁的内表面上（如图4所示），能源仓换热管的截面形状为方形或圆形（如图5和图6所示），仓壁结构厚度较小时，能源仓换热管的截面也可以选择扁方形或扁圆形管道；能源仓换热管6布设的方式可以为竖向U型、横向U型、单螺旋型或双螺旋型等，能源仓换热管6的材质为不锈钢或PVC，能源仓换热管6布设的具体数量依据需要而定，能源仓1的结构类型可采用现浇混凝土、预仓体或钢构仓体等。
能源仓换热管6上临近能源存储罐4的一端设置有第一电磁阀8，控制管路7上设置有第二电磁阀9，能源桩换热管202的进口与能源泵5连接，能源桩换热管202的出口与能源存储罐4连接；
能源仓1的内壁安装有仓内温度传感器10，能源存储罐4的内壁安装有存储罐温度传感器11。
本发明还包括温度控制装置12，仓内温度传感器10和存储罐温度传感器11分别与温度控制装置12电连接，温度控制装置12分别与第一电磁阀8、第二电磁阀9和能源泵5通过导线电连接。
温度控制装置12可以是PLC、集成电路或单片机（如51单片机或89C52单片机）。温度控制装置12可通过仓内温度传感器10和存储罐温度传感器11测得的温度对第一电磁阀8和第二电磁阀9进行反馈调节，并控制能源泵5的工作，进一步精确调控能源仓1内部的温度，保证粮食存储需要，同时避免能源浪费。
布设在桩体201内部的能源桩换热管202可以为单 U 型、双 U型、单螺旋型或双螺旋型等，能源桩换热管202的材质为不锈钢或PVC。实际应用中，可根据桩径和实际需要选择埋设的能源桩换热管202数量，能源桩2可依据桩基础的类型采用预制混凝土能源桩2或现浇混凝土能源桩2等。能源媒介从能源桩换热管202的一端流入，流经位于桩体201内的能源桩换热管202管段后再从能源桩换热管202的另一端流出，在流入和流出的过程中能源媒介与能源桩2的桩体201及周围土体进行热量交换。
能源桩换热管202的截面类型可依据桩体201的形状进行相应选取，以提高能源桩2的热交换率，不限于采用圆形、方形或椭圆形等。
在安装本发明时，可按如下装配工艺安装：先将能源桩换热管202安装在桩体201钢筋笼上；现场进行能源桩2施工；在能源仓1结构施工期间将能源仓换热管6安装于能源仓1的仓壁内侧或者安装于能源仓结构钢筋内侧现浇于能源仓结构中，之后再安装能源泵5、能源存储罐4、温度控制装置12和仓内温度传感器10、存储罐温度传感器11等设备。
工作过程：
存储罐温度传感器11测得能源存储罐4内的温度达到预设温度（例如16摄氏度）时，第一电磁阀8打开，第二电磁阀9关闭，能源存储罐4、能源仓换热管6、能源泵5和能源桩换热管202依次连通形成回路，能源介质从能源存储罐4泵入围绕能源仓1设置的能源仓换热管6，与能源仓1内存储的粮食进行换热保温，换热后的能源介质通过能源泵5泵入能源桩换热管202，与埋设在地下的能源桩2桩体201及周围土体进行热量交换，之后能源介质回到能源存储罐4内，继续参与循环换热。
存储罐温度传感器11测得能源存储罐4内的温度未达到预设温度（例如16摄氏度）时，第一电磁阀8关闭，第二电磁阀9打开，能源存储罐4、能源泵5和能源桩换热管202依次连通形成回路，能源介质直接通过能源泵5进入能源桩换热管202进行换热，再回到能源存储罐4内，直至能源存储罐4内的温度达到预设温度。
仓内温度传感器10测得能源仓1内的温度达到预设温度（例如16摄氏度）时，能源泵5关闭，从而实现开采地下能源的同时，提高能源使用效率，降低碳排放。
结合保温层和第一电磁阀8、第二电磁阀9，能源存储罐4可对能源媒介的温度进行存储和调控，保证进入能源仓换热管6的能源媒介温度为需要的温度，避免因温度不足导致无效循环而造成能源浪费。
所述仓内温度传感器10、存储罐温度传感器11、第一电磁阀8、第二电磁阀9、能源存储罐4、循环泵和压缩机均为现有常规装置，具体结构不再详述。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统，其特征在于：包括能源仓，能源仓的下方为桩基础，桩基础包括能源桩和固定连接于能源桩顶部的承台，能源桩包括桩体和能源桩换热管，桩体埋设在地表以下的土层中，能源桩换热管布置在桩体内部；
承台上方安装有能源存储罐和能源泵，能源存储罐内盛装有能源媒介，能源存储罐与能源泵之间并联连接有能源仓换热管和控制管路，能源仓换热管围绕能源仓设置，能源仓换热管上设置有第一电磁阀，控制管路上设置有第二电磁阀，能源桩换热管的进口与能源泵连接，能源桩换热管的出口与能源存储罐连接；
能源仓的内壁安装有仓内温度传感器，能源存储罐的内壁安装有存储罐温度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统，其特征在于：还包括温度控制装置，仓内温度传感器和存储罐温度传感器分别与温度控制装置电连接，温度控制装置分别与第一电磁阀、第二电磁阀和能源泵通过导线电连接。
3.根据权利要求1所述的一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统，其特征在于：能源仓包括仓身和设置在仓身顶部的仓顶，仓顶处设置有通风管。
4.根据权利要求3所述的一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统，其特征在于：仓身的上半部分为圆柱体结构，下半部分为倒圆锥体结构，或者仓身为圆筒式结构，仓身的底部为平底。
5.根据权利要求4所述的一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统，其特征在于：通风管的上方设有防雨檐。
6.根据权利要求5所述的一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统，其特征在于：能源仓换热管围绕能源仓设置的具体方式为：能源仓换热管敷设在能源仓的仓身和仓身的底部，并位于仓壁的内外表面之间或者仓壁的内表面上，能源仓换热管的截面形状为圆形或方形，能源仓换热管布设的方式为竖向U型、横向U型、单螺旋型或双螺旋型，能源仓换热管的材质为不锈钢或PVC。
7. 根据权利要求1所述的一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统，其特征在于：布设在桩体内部的能源桩换热管为单 U 型、双 U型、单螺旋型或双螺旋型，能源桩换热管的材质为不锈钢或PVC。
8.根据权利要求1所述的一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统，其特征在于：能源存储罐的外部包覆有保温层。
9.根据权利要求1所述的一种能源筒仓和大直径浅圆仓系统，其特征在于：能源媒介为空气、水或冷却液。
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