CN109099738A - 一种用于地铁隧道的薄壳式换热器及其安装施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于地铁隧道的薄壳式换热器及其安装施工方法，该用于地铁隧道的薄壳式换热器包括隧道围岩中由内到外依次布置的隧道一衬、薄壳式换热器本体和隧道二衬，在薄壳式换热器本体和隧道二衬之间夹设有由砂浆、土工布和防水板组成的保护层，通过薄壳式换热器本体与地铁隧道围岩交换热量。本发明将该薄壳式换热器作为地铁废热源热泵的前端换热器，可以有效的改善地铁环境质量，减轻地铁对环境的废热排放，具有换热效率高，环保，经济适用，使用寿命长等优点。

Description

一种用于地铁隧道的薄壳式换热器及其安装施工方法
技术领域
本发明涉及一种薄壳式换热器，特别涉及一种应用于地铁隧道中的薄壳式换热器及其安装施工方法。
背景技术
随着地铁事业的快速发展，隧道热环境受到人们越来越多的重视。地铁隧道传热是一个长期缓慢的非稳态过程。随着地铁列车行车量和运行时间的增加，过多的列车散热量堆积在隧道内，造成空气和围岩温度升高，当隧道温度超过设计值时，不仅会造成地铁列车的运行环境恶化，甚至还可能会出现安全事故。
为了改善地铁环境质量，减轻地铁对环境的废热排放，热泵技术成为提高能源利用率的重要手段，是回收利用地铁废热的有效途径。地下隧道和地铁车站基本都处于地下恒温层以下，地下土壤的温度常年基本恒定，非常适合地源热泵系统的应用。但是地源热泵系统的地埋管换热器所需场地较大，由于土壤导热系数较小单根地埋管的换热量有限，所以当供热量一定时，所需地埋管长度较长，导致地埋管钻孔较多，所需的换热场地也较大。而且地埋管安装时涉及地下钻孔，施工难度大，钻孔成本较高，当地埋管出现故障时检修更换也比较困难。
综上所述，现有技术中对于地埋管换热器存在所需场地较大、钻孔较多，施工难度大成本高的问题，尚缺乏有效的解决方案。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于地铁隧道的薄壳式换热器及其安装施工方法，将该薄壳式换热器作为地铁废热源热泵的前端换热器，可以有效的改善地铁环境质量，减轻地铁对环境的废热排放，具有换热效率高，环保，经济适用，使用寿命长等优点。
本发明所采用的技术方案是：
本发明第一目的是提供一种用于地铁隧道的薄壳式换热器，包括隧道围岩中由内到外依次布置的隧道一衬、薄壳式换热器本体和隧道二衬，在薄壳式换热器本体和隧道二衬之间夹设有由砂浆、土工布和防水板组成的保护层，通过薄壳式换热器本体与地铁隧道围岩交换热量。
作为本发明的一种优选方式方案，所述薄壳式换热器本体包括进水主管、回水主管、以及连接于进水主管和回水主管之间的毛细管网栅，所述毛细管网栅沿隧道弧形壁面的圆周方向敷设。
进一步的，所述毛细管网栅包括均布于进水主管和回水主管之间且贯通进水主管和回水主管的若干根毛细导热水管，所述进水主管和回水主管布置在隧道同一侧的预留主管管沟内。
进一步的，所述毛细导热水管为直径4.3mm、壁厚0.1mm的PPR管，相邻的毛细导热水管之间的间距为10mm。
本发明的第二目的是提供一种用于地铁隧道的薄壳式换热器安装施工方法，该方法包括以下步骤：
(1)确定毛细管网栅的敷设位置，检查隧道壁面是否平整，并在相应位置开设沟槽；
(2)对毛细管网栅的进行检漏试验；
(3)试验合格后，进行隧道一衬、薄壳式换热器和隧道二衬的结构施工。
作为本发明的一种优选方式方案，采用水平仪、经纬仪或水准仪找正毛细管网栅的敷设位置；若隧道壁面凹凸不平，采用水泥砂浆对基面进行找平。
作为本发明的一种优选方式方案，采用抽检的形式应用水压试压方法对毛细管网栅进行检漏试验。
作为本发明的一种优选方式方案，所述隧道一衬、薄壳式换热器和隧道二衬的结构施工方法为：
(1)隧道一衬施工；
(2)薄壳式换热器的敷设安装；
(3)在薄壳式换热器外部依次设置砂浆层、土工布和防水板；
(4)隧道二衬施工。
进一步的，所述薄壳式换热器的敷设安装方法为：
依次安装进水主管、回水主管和毛细管网栅，将进水主管、回水主管与毛细管网栅连接；
对毛细管网栅分段进行水压试验，再对毛细管网栅和集管进行抹灰作业；
进行砂浆层标注、水压试验和冲洗。
进一步的，还包括：在薄壳式换热器敷设安装之前，在隧道一侧安置预留主管管沟和薄壳式换热器主管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将薄壳式换热器布置位置为隧道一衬与隧道二衬之间，在薄壳式换热器与隧道二衬之间由砂浆、土工布、防水板进行保护，可以直接与地铁隧道围岩交换热量，夏季向隧道围岩放热，冬季从隧道围岩取热以保证地铁隧道围岩的热平衡，可以有效的改善地铁环境质量，减轻地铁对环境的废热排放，具有换热效率高，环保，经济适用，使用寿命长等优点。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明实施例一公开的用于地铁隧道的薄壳式换热器结构图；
图2是本发明实施例一公开的毛细管网栅结构图；
图中，1、隧道一衬，2、薄壳式换热器本体，3、砂浆，4、土工布，5、防水板，6、隧道二衬，7、预留主管管沟，8、薄壳式换热器主管，9、毛细导热水管，10、进水主管，11、回水主管。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，地源热泵系统的地埋管换热器所需场地较大；由于土壤导热系数较小单根地埋管的换热量有限，所以当供热量一定时，所需地埋管长度较长，导致地埋管钻孔较多，所需的换热场地也较大。而且地埋管安装时涉及地下钻孔，施工难度大，钻孔成本较高，当地埋管出现故障时检修更换也比较困难。
为了解决如上的技术问题，本发明实施例一提出了一种用于地铁隧道的薄壳式换热器。如图1所示，该薄壳式换热器包括隧道围岩中由内到外依次布置的隧道一衬1、薄壳式换热器本体2和隧道二衬6。
具体地，所述薄壳式换热器本体2作为地铁废热源热泵的前端换热装置布置在地铁隧道围岩的隧道一衬1与隧道二衬6之间，通过薄壳式换热器本体2与地铁隧道围岩交换热量，夏季向隧道围岩放热，冬季从隧道围岩取热以保证地铁隧道围岩的热平衡。
在薄壳式换热器本体2和隧道二衬6之间夹设有由砂浆3、土工布4和防水板5组成的保护层，对薄壳式换热器本体进行热保护。
上述的薄壳式换热器本体沿隧道弧形壁面的圆周方向敷设，该薄壳式换热器本体2包括进水主管10、回水主管11、连接于进水主管10和回水主管11之间的毛细管网栅及其连接件、系统管道及管件等等。
进一步的，所述进水主管10、回水主管11及其连接件、系统管道及管件等材料采用塑料材质、不锈钢材质或铜质。具体应根据工作温度、工作压力、设计寿命、现场防水、水质要求，以及施工要求，经综合比较后确定。
所述毛细管网栅的颜色应均匀一致，管材、管件内外表面应光滑、平整、清洁，无凹陷、气泡、明显的划伤和其它影响性能的表面缺陷。
具体地，所述毛细管网栅包括均布于进水主管10和回水主管11之间均布且贯通进水主管和回水主管的若干根毛细导热水管9，如图2所示。进水主管10和回水主管11布置在隧道同一侧的预留主管管沟7内。
所述毛细导热水管9为直径4.3mm、壁厚0.1mm的PPR管，相邻的毛细导热水管之间的间距为10mm，每席毛细管网宽度1m，毛细管网栅中毛细导热水管的长度可根据实际需要定制。
所述PPR管应一次成型，不允许中间有接头焊接，管材的端面应切割平整，并应与轴线垂直，PPR管网栅要求出厂水压测试，端头要求无痕密封打压，并出厂测试压力不低于0.3Mpa保持5-10分钟。
在隧道一侧设置有预留主管管沟7和薄壳式换热器主管8，该预留主管管沟7的作用是：放置进水主管和回水主管；该薄壳式换热器主管8是进水主管和回水主管的统称，的作用是：给毛细导热水管供水和回水，相当于是主干管，毛细导热水管是支管。
本发明实施例一提出的用于地铁隧道的薄壳式换热器，将薄壳式换热器布置位置为隧道一衬与隧道二衬之间，在薄壳式换热器与隧道二衬之间由砂浆、土工布、防水板进行保护，可以直接与地铁隧道围岩交换热量，夏季向隧道围岩放热，冬季从隧道围岩取热以保证地铁隧道围岩的热平衡，可以有效的改善地铁环境质量，减轻地铁对环境的废热排放，具有换热效率高，环保，经济适用，使用寿命长等优点。
本发明实施例二提供一种用于地铁隧道的薄壳式换热器安装施工方法。该方法包括以下步骤：
S101，确定毛细管网栅的敷设位置，检查隧道壁面是否平整，并在相应位置开设沟槽，如图1中标号7所示位置。该沟槽即主管管沟。
在施工准备完成后，采用水平仪、经纬仪或水准仪对毛细管网栅的敷设位置进行定位放线，找正毛细管网栅的敷设位置。
若隧道壁面凹凸不平，对隧道壁面凹凸严重部位，采用水泥砂浆对基面进行找平，其中，沙子：水泥的比为1:3。
S102，对毛细管网栅的进行检漏试验。
毛细管网栅材料运抵工地后，采用抽检的形式应用水压试压方法对毛细管网栅的进行检漏试验，排除存在漏洞的毛细管网栅。
S103，试验合格后，进行隧道一衬、薄壳式换热器和隧道二衬的结构施工。
所述隧道一衬、薄壳式换热器和隧道二衬的结构施工方法为：
S1031，进行隧道一衬施工。
S1032，薄壳式换热器的敷设安装。
隧道一衬施工完毕之后进行薄壳式换热器2的敷设安装。所述薄壳式换热器的敷设安装方法为：
依次安装进水主管、回水主管、和毛细管网栅，将进水主管、回水主管与毛细管网栅连接；
对毛细管网栅分段进行水压试验，再对毛细管网栅和集管进行抹灰作业；
进行砂浆层标注、水压试验和冲洗。
S1033，在薄壳式换热器外部依次设置砂浆层、土工布和防水板。
薄壳式换热器敷设完毕后对其外部添加砂浆保护层、土工布、防水板的保护层。
S1034，最后进行隧道二衬的施工；
还包括：在薄壳式换热器敷设安装之前，在隧道一侧安置预留主管管沟和薄壳式换热器主管。
本发明实施例二提出的用于地铁隧道的薄壳式换热器安装施工方法，将薄壳式换热器布置位置为隧道一衬与隧道二衬之间，在薄壳式换热器与隧道二衬之间由砂浆、土工布、防水板进行保护，可以直接与地铁隧道围岩交换热量，夏季向隧道围岩放热，冬季从隧道围岩取热以保证地铁隧道围岩的热平衡，可以有效的改善地铁环境质量，减轻地铁对环境的废热排放，具有换热效率高，环保，经济适用，使用寿命长等优点。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种用于地铁隧道的薄壳式换热器，其特征是，包括隧道围岩中由内到外依次布置的隧道一衬、薄壳式换热器本体和隧道二衬，在薄壳式换热器本体和隧道二衬之间夹设有由砂浆、土工布和防水板组成的保护层，通过薄壳式换热器本体与地铁隧道围岩交换热量。
2.根据权利要求1所述的用于地铁隧道的薄壳式换热器，其特征是，所述薄壳式换热器本体包括进水主管、回水主管以及连接于进水主管和回水主管之间的毛细管网栅，所述毛细管网栅沿隧道弧形壁面的圆周方向敷设。
3.根据权利要求2所述的用于地铁隧道的薄壳式换热器，其特征是，所述毛细管网栅包括均布于进水主管和回水主管之间均布且贯通进水主管和回水主管的若干根毛细导热水管，所述进水主管和回水主管布置在隧道同一侧的预留主管管沟内。
4.根据权利要求1所述的用于地铁隧道的薄壳式换热器，其特征是，所述毛细导热水管为直径4.3mm、壁厚0.1mm的PPR管，相邻的毛细导热水管之间的间距为10mm。
5.一种用于地铁隧道的薄壳式换热器安装施工方法，其特征在是，包括以下步骤：
(1)确定毛细管网栅的敷设位置，检查隧道壁面是否平整，并在相应位置开设沟槽；
(2)对毛细管网栅的进行检漏试验；
(3)试验合格后，进行隧道一衬、薄壳式换热器和隧道二衬的结构施工。
6.根据权利要求5所述的用于地铁隧道的薄壳式换热器安装施工方法，其特征是，采用水平仪、经纬仪或水准仪找正毛细管网栅的敷设位置；若隧道壁面凹凸不平，采用水泥砂浆对基面进行找平。
7.根据权利要求5所述的用于地铁隧道的薄壳式换热器安装施工方法，其特征是，采用抽检的形式应用水压试压方法对毛细管网栅进行检漏试验。
8.根据权利要求5所述的用于地铁隧道的薄壳式换热器安装施工方法，其特征是，所述隧道一衬、薄壳式换热器和隧道二衬的结构施工方法为：
(1)隧道一衬施工；
(2)薄壳式换热器的敷设安装；
(3)在薄壳式换热器外部依次设置砂浆层、土工布和防水板；
(4)隧道二衬施工。
9.根据权利要求8所述的用于地铁隧道的薄壳式换热器安装施工方法，其特征是，所述薄壳式换热器的敷设安装方法为：
依次安装进水主管、回水主管和毛细管网栅，将进水主管、回水主管与毛细管网栅连接；
对毛细管网栅分段进行水压试验，再对毛细管网栅和集管进行抹灰作业；
进行砂浆层标注、水压试验和冲洗。
10.根据权利要求5所述的用于地铁隧道的薄壳式换热器安装施工方法，其特征是，还包括：在薄壳式换热器敷设安装之前，在隧道一侧安置预留主管管沟和薄壳式换热器主管。
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