CN109252507A - 一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统 - Google Patents
一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统，包括控制装置、散热装置、保温层和输水管，所述的保温层包裹在地基的周围，所述的保温层的外围布置有隔热层，所述的保温层的端面与所述的地基的端面之间设置有加热层，所述的隔热层的表面布置有若干隔热层温湿度传感器，所述的隔热层温湿度传感器与所述的控制装置数据连接，所述的隔热层的表面布置有防水层，总的，本发明具有结构简单，温度控制精度高的优点。
Description
技术领域
本发明属于建筑设备技术领域，具体涉及一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统。
背景技术
土温低于0℃土中水部分或大部分冻结成冰的土称冻土。冻土有季节性冻土和多年冻土两种。①季节性冻土。在一定厚度的地表土层中冬季冻结夏季融化，是冻融交替的土。中国东北、华北和西北地区的季节性冻土，深度均在50厘米以上，黑龙江北部及青海地区的冻深较大,最深可达3米。②多年冻土。全年保持冻结而不融化，并且延续时间在3年或3年以上的土。多年冻土的表层往往覆盖着季节性冻土层(或称融冻层)，但其融化深度止于多年冻土层的层顶。多年冻土在中国有两个主要分布区：一个在纬度较高的内蒙古和黑龙江的大、小兴安岭一带；一个在地势较高的青藏高原和甘肃新疆高山区，在冻结状态下，具有较低的压缩性或不具压缩性和较高的强度属冻土地基的工程特性。如果冻土融化后则承载力大大降低，压缩性变化较大，使地基产生融陷冻胀对地基的承载力和安全性极为不利。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种具有结构简单，温度控制精度高的冻土环境下的建筑地基恒温保持系统。
本发明的目的是这样实现的一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统，包括控制装置、散热装置、保温层和输水管，所述的保温层包裹在地基的周围，所述的保温层的外围布置有隔热层，所述的保温层的端面与所述的地基的端面之间设置有加热层，所述的隔热层的表面布置有若干隔热层温湿度传感器，所述的隔热层温湿度传感器与所述的控制装置数据连接，所述的隔热层的表面布置有防水层，
所述的加热层包括由冷却水管和加热丝组成，所述的冷却水管通过所述的输水管与所述的散热装置连通，所述的输水管上设置有电磁阀，所述的加热丝与冷却水管之间布置有绝缘层，
所述的地基的表面布置有若干地基表面温湿度传感器，所述的地基表面温湿度传感器与所述的控制装置数据连接，所述的地基的内部设置有若干地基内部温度传感器，所述的地基内部温度传感器与所述的控制装置数据连接，所述的冷却水管通过输水管与水泵连通，所述的水泵与所述的控制装置数据连接。
所述的冷却水管成螺旋状布置在加热层和绝缘层之间。
所述的输水管的表面包裹由泡沫塑料、超细玻璃棉或高硅氧棉材料制成的绝热层，所述的输水管上布置有用于检测压力的压力表。
所述的地基的端面设置有用于调节土层热缩冷涨与所述的地基之间的空隙的伸缩弹簧，所述的伸缩弹簧的一端固定安装有衬垫。
所述的地基表面温湿度传感器每3到6个成环状均匀的分布在所述的地基的表面，成环状分布的地基表面温湿度传感器自地基的底部到地基的顶部均匀的布置有5到8个。
所述的隔热层温湿度传感器成圆柱状均匀分布在所述的隔热层的端面，所述的隔热层温湿度传感器自上而下均匀的布置有5个到8个，所述的隔热层温湿度传感器每3到6个成环状均匀分布在所述的隔热层的表面，所述的隔热层为气凝胶毡构制成。
所述的保温层为真空隔热板。
所述的隔热层的表面设置有散热棒，所述的散热棒为中空结构，散热棒的一端成螺旋状缠绕在隔热层的表面，散热棒露出地面的一端分散成若干细小的散热管，所述的散热棒内填充有液氮。
所述的散热装置安装有散热风扇，所述的散热风扇有多个，所述的散热装置内安装有喷淋装置，喷淋装置布置在散热装置内的输水管的上方，散热装置内的输水管成U型布置并分散成多个便于散热的细小管径的输水管。
所述的控制装置采用西门子PLC控制器，包括储存模块，无线模块，所述的无线模块为WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块或NB-IoT模块中的一种或几种。
本发明的有益效果：
①本发明布置有多个温湿度传感器能够精确的测定地基周围不同土壤深度不同区域的土壤温度和地基表面温度。
②本发明采用被动降温和主动降温两种方式来对地基附近和地基本身进行降温，总的，本发明具有结构简单，温度控制精度高的优点。
附图说明
图1是本发明一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统的示意图。
图2是本发明一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统的保温层的示意图。
图中：1、地基 2、地基表面温湿度传感器 3、加热层 4、保温层 5、隔热层 6、控制装置 7、隔热层温湿度传感器 8、冷却水管 9、绝缘层 10、加热丝 11、水泵 12、散热装置13、输水管 14、防水层 15、电磁阀 16、地基内部温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1和图2所示的一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统，包括控制装置6、散热装置12、保温层4和输水管13，保温层4包裹在地基1的周围，保温层4的外围布置有隔热层5，保温层4的端面与地基1的端面之间设置有加热层3，隔热层5的表面布置有若干隔热层温湿度传感器7，隔热层温湿度传感器7与控制装置6数据连接，隔热层5的表面布置有防水层14，加热层3包括由冷却水管8和加热丝10组成，冷却水管8通过输水管13与散热装置12连通，输水管13上设置有电磁阀15，加热丝10与冷却水管8之间布置有绝缘层9，
地基1的表面布置有若干地基表面温湿度传感器2，地基表面温湿度传感器2与控制装置6数据连接，地基1的内部设置有若干地基内部温度传感器16，地基内部温度传感器16与控制装置6数据连接，冷却水管8通过输水管13与水泵11连通，水泵11与控制装置6数据连接；冷却水管8成螺旋状布置在加热层3和绝缘层9之间；输水管13的表面包裹由泡沫塑料、超细玻璃棉或高硅氧棉材料制成的绝热层，输水管13上布置有用于检测压力的压力表。
地基1的端面设置有用于调节土层热缩冷涨与地基1之间的空隙的伸缩弹簧，伸缩弹簧的一端固定安装有衬垫；地基表面温湿度传感器2每3到6个成环状均匀的分布在地基1的表面，成环状分布的地基表面温湿度传感器2自地基1的底部到地基1的顶部均匀的布置有5到8个。
隔热层温湿度传感器7成圆柱状均匀分布在隔热层5的端面，隔热层温湿度传感器7自上而下均匀的布置有5个到8个，隔热层温湿度传感器7每3到6个成环状均匀分布在隔热层5的表面，隔热层5为气凝胶毡构制成；保温层4为真空隔热板；隔热层5的表面设置有散热棒，散热棒为中空结构，散热棒的一端成螺旋状缠绕在隔热层5的表面，散热棒露出地面的一端分散成若干细小的散热管，散热棒内填充有液氮。
散热装置12安装有散热风扇，散热风扇有多个，散热装置12内安装有喷淋装置，喷淋装置布置在散热装置12内的输水管13的上方，散热装置12内的输水管13成U型布置并分散成多个便于散热的细小管径的输水管13；控制装置6采用西门子PLC控制器，包括储存模块，无线模块，无线模块为WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块或NB-IoT模块中的一种或几种。
本发明实施时在保温层4包裹在地基1的周围，保温层4的外围布置有隔热层5，保温层4的端面与地基1的端面之间设置有加热层3，隔热层5的表面布置有若干隔热层温湿度传感器7，隔热层温湿度传感器7与控制装置6数据连接，隔热层5的表面布置有防水层14，加热层3包括由冷却水管8和加热丝10组成，冷却水管8通过输水管13与散热装置12连通，输水管13上设置有电磁阀15，加热丝10与冷却水管8之间布置有绝缘层9，
地基1的表面布置有若干地基表面温湿度传感器2，地基表面温湿度传感器2与控制装置6数据连接，地基1的内部设置有若干地基内部温度传感器16，地基内部温度传感器16与控制装置6数据连接，冷却水管8通过输水管13与水泵11连通，水泵11与控制装置6数据连接；冷却水管8成螺旋状布置在加热层3和绝缘层9之间；输水管13的表面包裹由泡沫塑料、超细玻璃棉或高硅氧棉材料制成的绝热层，输水管13上布置有用于检测压力的压力表。
地基1的端面设置有用于调节土层热缩冷涨与地基1之间的空隙的伸缩弹簧，伸缩弹簧的一端固定安装有衬垫；地基表面温湿度传感器2每3到6个成环状均匀的分布在地基1的表面，成环状分布的地基表面温湿度传感器2自地基1的底部到地基1的顶部均匀的布置有5到8个。
隔热层温湿度传感器7成圆柱状均匀分布在隔热层5的端面，隔热层温湿度传感器7自上而下均匀的布置有5个到8个，隔热层温湿度传感器7每3到6个成环状均匀分布在隔热层5的表面，隔热层5为气凝胶毡构制成；保温层4为真空隔热板；隔热层5的表面设置有散热棒，散热棒为中空结构，散热棒的一端成螺旋状缠绕在隔热层5的表面，散热棒露出地面的一端分散成若干细小的散热管，散热棒内填充有液氮。
散热装置12安装有散热风扇，散热风扇有多个，散热装置12内安装有喷淋装置，喷淋装置布置在散热装置12内的输水管13的上方，散热装置12内的输水管13成U型布置并分散成多个便于散热的细小管径的输水管13；控制装置6采用西门子PLC控制器，包括储存模块，无线模块，无线模块为WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块或NB-IoT模块中的一种或几种。
此处的地基代指建筑的基桩，工作原理为地基表面温湿度传感器2，隔热层温湿度传感器7和地基内部温度传感器16将检测的温度数据发送到控制装置6，控制装置6控制水泵11将乙醇混合液通过输水管13压入加热层3的冷却水管8中，冷却水管8中的乙醇混合液将地基产生的热量吸收使得加热管8中的乙醇混合液的温度升高，然后通过水泵11将加热的乙醇混合液通过输水管13送入散热装置12，散热装置12将输水管13中的乙醇混合液进行降温，温度下降后的乙醇混合液再次被水泵11压入冷却水管8中。
实施例2
如图1和图2所示在保温层4包裹在地基1的周围，保温层4的外围布置有隔热层5，保温层4的端面与地基1的端面之间设置有加热层3，隔热层5的表面布置有若干隔热层温湿度传感器7，隔热层温湿度传感器7与控制装置6数据连接，隔热层5的表面布置有防水层14，加热层3包括由冷却水管8和加热丝10组成，冷却水管8通过输水管13与散热装置12连通，输水管13上设置有电磁阀15，加热丝10与冷却水管8之间布置有绝缘层9，
地基1的表面布置有若干地基表面温湿度传感器2，地基表面温湿度传感器2与控制装置6数据连接，地基1的内部设置有若干地基内部温度传感器16，地基内部温度传感器16与控制装置6数据连接，冷却水管8通过输水管13与水泵11连通，水泵11与控制装置6数据连接；冷却水管8成螺旋状布置在加热层3和绝缘层9之间；输水管13的表面包裹由泡沫塑料、超细玻璃棉或高硅氧棉材料制成的绝热层，输水管13上布置有用于检测压力的压力表。
地基1的端面设置有用于调节土层热缩冷涨与地基1之间的空隙的伸缩弹簧，伸缩弹簧的一端固定安装有衬垫；地基表面温湿度传感器2每3到6个成环状均匀的分布在地基1的表面，成环状分布的地基表面温湿度传感器2自地基1的底部到地基1的顶部均匀的布置有5到8个。
隔热层温湿度传感器7成圆柱状均匀分布在隔热层5的端面，隔热层温湿度传感器7自上而下均匀的布置有5个到8个，隔热层温湿度传感器7每3到6个成环状均匀分布在隔热层5的表面，隔热层5为气凝胶毡构制成；保温层4为真空隔热板；隔热层5的表面设置有散热棒，散热棒为中空结构，散热棒的一端成螺旋状缠绕在隔热层5的表面，散热棒露出地面的一端分散成若干细小的散热管，散热棒内填充有液氮。
散热装置12安装有散热风扇，散热风扇有多个，散热装置12内安装有喷淋装置，喷淋装置布置在散热装置12内的输水管13的上方，散热装置12内的输水管13成U型布置并分散成多个便于散热的细小管径的输水管13；控制装置6采用西门子PLC控制器，包括储存模块，无线模块，无线模块为WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块或NB-IoT模块中的一种或几种。
布置在隔热层5表面的布设有散热管，散热棒中填充有液氮，液氮在散热棒中受热蒸发通过散热棒上升到露出地表的散热棒的一端，气态氮在散热棒的细小散热管中被空气将热量带走重新变成液态掉落到散热棒在在隔热层5的一端，在寒冷的冬季不依靠水泵11即可保持冻土地基保持在较低的温度，在炎热的夏季依靠散热棒的被动降温和水泵11带动乙醇混合液在特定的压力下将地基1产生的热量吸收并在散热装置12处进行放热，散热装置12的散热风扇在工作的同时喷淋装置将水喷洒到细小管径的输水管13的表面，加快输水管13中乙醇混合液的散热速度，保温层4和隔热层5防止地1基的热量传递到冻土层，当地基1的温度过低时可以通过控制装置6将加热丝打开工作，为地基1进行加热确保地基1维持在相对稳定的温度，总的，本发明具有结构简单，温度控制精度高的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所做的任何修改，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统，其特征在于：包括控制装置(6)、散热装置(12)、保温层(4)和输水管(13)，所述的保温层(4)包裹在地基(1)的周围，所述的保温层(4)的外围布置有隔热层(5)，所述的保温层(4)的端面与所述的地基(1)的端面之间设置有加热层(3)，所述的隔热层(5)的表面布置有若干隔热层温湿度传感器(7)，所述的隔热层温湿度传感器(7)与所述的控制装置(6)数据连接，所述的隔热层(5)的表面布置有防水层(14)，
所述的加热层(3)包括由冷却水管(8)和加热丝(10)组成，所述的冷却水管(8)通过所述的输水管(13)与所述的散热装置(12)连通，所述的输水管(13)上设置有电磁阀(15)，所述的加热丝(10)与冷却水管(8)之间布置有绝缘层(9)，
所述的地基(1)的表面布置有若干地基表面温湿度传感器(2)，所述的地基表面温湿度传感器(2)与所述的控制装置(6)数据连接，所述的地基(1)的内部设置有若干地基内部温度传感器(16)，所述的地基内部温度传感器(16)与所述的控制装置(6)数据连接，所述的冷却水管(8)通过输水管(13)与水泵(11)连通，所述的水泵(11)与所述的控制装置(6)数据连接。
2.根据权利要求1所述的一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统，其特征在于：所述的冷却水管(8)成螺旋状布置在加热层(3)和绝缘层(9)之间。
3.根据权利要求1所述的一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统，其特征在于：所述的输水管(13)的表面包裹由泡沫塑料、超细玻璃棉或高硅氧棉材料制成的绝热层，所述的输水管(13)上布置有用于检测压力的压力表。
4.根据权利要求1所述的一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统，其特征在于：所述的地基(1)的端面设置有用于调节土层热缩冷涨与所述的地基(1)之间的空隙的伸缩弹簧，所述的伸缩弹簧的一端固定安装有衬垫。
5.根据权利要求1所述的一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统，其特征在于：所述的地基表面温湿度传感器(2)每3到6个成环状均匀的分布在所述的地基(1)的表面，成环状分布的地基表面温湿度传感器(2)自地基(1)的底部到地基(1)的顶部均匀的布置有5到8个。
6.根据权利要求1所述的一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统，其特征在于：所述的隔热层温湿度传感器(7)成圆柱状均匀分布在所述的隔热层(5)的端面，所述的隔热层温湿度传感器(7)自上而下均匀的布置有5个到8个，所述的隔热层温湿度传感器(7)每3到6个成环状均匀分布在所述的隔热层(5)的表面，所述的隔热层(5)为气凝胶毡构制成。
7.根据权利要求1所述的一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统，其特征在于：所述的保温层(4)为真空隔热板。
8.根据权利要求1所述的一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统，其特征在于：所述的隔热层(5)的表面设置有散热棒，所述的散热棒为中空结构，散热棒的一端成螺旋状缠绕在隔热层(5)的表面，散热棒露出地面的一端分散成若干细小的散热管，所述的散热棒内填充有液氮。
9.根据权利要求1所述的一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统，其特征在于：所述的散热装置(12)安装有散热风扇，所述的散热风扇有多个，所述的散热装置(12)内安装有喷淋装置，喷淋装置布置在散热装置(12)内的输水管(13)的上方，散热装置(12)内的输水管(13)成U型布置并分散成多个便于散热的细小管径的输水管(13)。
10.根据权利要求1所述的一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统，其特征在于：所述的控制装置(6)采用西门子PLC控制器，包括储存模块，无线模块，所述的无线模块为WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块或NB-IoT模块中的一种或几种。
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| CN201811311334.5A CN109252507A (zh) | 2018-11-06 | 2018-11-06 | 一种冻土环境下的建筑地基恒温保持系统 |
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|---|---|
| CN109252507A true CN109252507A (zh) | 2019-01-22 |
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| CN (1) | CN109252507A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111520930A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-08-11 | 中国民航大学 | 采用半导体热管的冻土地区制冷装置 |
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2018
- 2018-11-06 CN CN201811311334.5A patent/CN109252507A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111520930A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-08-11 | 中国民航大学 | 采用半导体热管的冻土地区制冷装置 |
| CN111520930B (zh) * | 2020-05-07 | 2021-11-16 | 中国民航大学 | 采用半导体热管的冻土地区制冷装置 |
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Application publication date: 20190122 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |