CN113330242B - 用于对包括一对导管的沟槽进行填充的方法以及填充沟槽 - Google Patents

Abstract

披露了一种填充沟槽。该填充沟槽包括：一对导管(3a，3b)，用于在这些导管中的每一根导管中输送温度不同的流体，这对导管被填充材料包围；第一区段(5a)，该第一区段填充有第一类型的填充材料(4a)，其中，该填充沟槽的第一填充区段(5a)占据包围这对导管中的第一导管(3a)的空间；以及第二区段(5b)，该第二区段填充有第二类型的填充材料(4b)，其中，该填充沟槽的第二填充区段(5b)占据包围这对导管中的第二导管(3b)的空间。该第一类型的填充材料(4a)具有第一热传导系数，并且该第二类型的填充材料(4b)具有第二热传导系数，该第二热传导系数与该第一热传导系数不同。

Description

用于对包括一对导管的沟槽进行填充的方法以及填充沟槽

技术领域

本披露内容涉及一种用于对包括一对导管的沟槽进行填充的方法以及这种填充沟槽。

背景技术

分区供热系统是将热量分配到远离热量产生地的多个地方的系统。通常，这些系统由中央热量产生地点组成，其中导管将经加热的传热介质(最常见的是水)分配到多个地点，以便将热量从经加热的传热介质传递到多个地点。传热介质是通过对其加压来分配的。这些导管成对布置，其中引出导管供应有经加热的传热介质，并且回流导管使传热介质在使用后返回。通过从引出导管中取得经加热的传热介质、然后使其返回到回流导管而在每个远处地点使用经加热的传热介质。

为了简化系统的构造，这对导管彼此相邻地平行布置。这对导管通常埋在地下，以便使导管与外界隔离，也使外界与导管隔离，因为这些导管传送经加压的、经加热的传热介质。为此，在地面中挖出沟槽，并且将两根导管中的每根导管放置在沟槽内，然后对沟槽进行填充。导管彼此相距一定距离地放置，使得导管不会彼此接触。沟槽填充有一种材料，该材料被选择为使得可以通过填充材料来吸收导管的轴向热力。这是通过选择填充材料来实现的，使得导管与填充材料之间的摩擦力足以吸收轴向热力。

分区供热系统中最大的问题之一是系统的热量损失。特别是当系统长距离运输经加热的传热介质时的损失。为了减少热量损失，这些导管是隔热的。这可以通过直接用隔热材料覆盖和包围这些导管或者通过将这些导管布置在隔热箱中来实现。

除了分区供热系统，还有分区供冷系统。这些系统以类似的方式工作，但是分配经冷却的传热介质而不是经加热的传热介质。通常，分区供冷系统在中央地点对传热介质进行冷却，并且通过导管将经冷却的传热介质分配到远处地点。如在分区供热中一样，传热介质是通过对其加压来分配的。这些导管成对布置，其中引出导管供应有经冷却的传热介质，并且回流导管使传热介质在使用后返回。通过从引出导管取得经冷却的传热介质、然后使其返回到回流导管而在每个远处地点使用经冷却的传热介质。用于分区供冷系统的导管是以与用于分区供热系统的导管类似的方式布置的。

对于分区供冷系统而言，最大的问题之一是系统的热增量。特别是当系统长距离运输经冷却的传热介质时的增量。为了减少热增量，这些导管是隔热的。这可以通过直接用隔热材料覆盖和包围这些导管或者通过将这些导管布置在隔热箱中来实现。

分区供热导管和分区供冷导管通常彼此相邻地放置。这些情况下的问题是，这些导管的隔热不一定适合于这两种类型的导管，这可能导致每个系统的热量损失或热增量增加。

除了分区供热系统和分区供冷系统，目前还开发了如在WO 2017076868 A1中定义的双向分区热能分配系统。在该系统中，使用热导管与冷导管在同一分区热能分配系统中分配冷量和热量两者。该系统的问题是，这些导管的隔热不一定适合于两根导管，这可能导致系统的热损失增加或热增量增加或两者都增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有减少的温度损失和/或增量的用于对经加热的和/或经冷却的传热介质进行分配的系统。

根据第一方面，提供了一种填充沟槽。该填充沟槽包括：

一对导管，用于在这些导管中的每一根导管中输送温度不同的流体，这对导管被填充材料包围；

第一区段，该第一区段填充有第一类型的填充材料，其中，该填充沟槽的第一填充区段占据包围这对导管中的第一导管的空间；以及

第二区段，该第二区段填充有第二类型的填充材料，其中，该填充沟槽的第二填充区段占据包围这对导管的第二导管的空间；

其中，该第一类型的填充材料具有第一热传导系数，并且该第二类型的填充材料具有第二热传导系数，该第二热传导系数与该第一热传导系数不同。

通过这种填充沟槽，可以通过填充材料本身对这对导管中的每根导管进行不同的隔热。具有较高温度流体的导管可以比具有较低温度流体的导管更好地隔热，反之亦然。在分区供热系统中，隔热更好的导管可以是输送较高温度流体的导管，并且在分区供冷系统中，隔热更好的导管可以是输送较低温度流体的导管。

通过能够对每根导管进行不同的隔热，可以独立于另一导管地控制每根导管与沟槽周围环境的相互作用。可能是，期望导管之一具有更大的热相互作用，但另一导管则不具有更大的热相互作用，期望其热相互作用降低、即隔热性能增加。与沟槽周围环境的热相互作用增加可以允许在沟槽周围环境中储存热量或冷量。还可以允许加热或冷却导管中的流体。

进一步，可以使导管中的一根导管比另一导管更好地隔热，并且在较冷的季节(比如冬季)在隔热更好的导管中输送较高温度的流体，并且在较暖的季节(比如夏季)在隔热更好的导管中输送较低温度的流体。

通过填充材料本身能够对这些导管进行不同的隔热，可以在使用更简单且更便宜的导管的同时实现上述优点。进一步，可以选择考虑到除隔热以外的其他特性的导管。

进一步，本填充沟槽的另一个可能的优点是可以更容易地发现导管中的泄漏。这是因为泄漏的流体从“裸露”(“naked”)导管直接泄漏到填充材料中。当对包括隔热层的导管或在隔热箱中隔热的导管进行处理时，从导管中漏出的流体可能从泄漏处运输、在此之后漏出至填充材料。

此外，还可以更容易地修补“裸露”导管。这是因为在修补泄漏之前不需要剥离隔热材料、在此之后同样需要修补隔热层。

结合本披露而言，“包围”是指一段填充材料在所有侧面都围绕导管，如在该填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。

该第一区段和该第二区段可以彼此竖直分隔，如在该填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。由此，可以提供一种沟槽，其中该沟槽的彼此相邻地竖直布置的不同部分可以彼此隔热。而且，这样使得沟槽易于填充，因为可以通过首先添加这些区段中的一个区段、然后在顶上添加其他区段来填充该沟槽。

该第一区段和该第二区段可以彼此水平分隔，如在该填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。由此，可以提供一种沟槽，其中该沟槽的彼此相邻地水平布置的不同部分可以彼此隔热。

该第一区段和该第二区段可以彼此斜对分隔，如在该填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。由此，可以使这些区段在水平上和竖直上都彼此分隔。由此结合了与这些布置中的每一个布置有关的效果和优点。

这对导管中的导管可以平行地布置，如在该填充沟槽的水平截面俯视图中所见。由此，导管可以容易地布置在沟槽中，并且沟槽可以延伸长距离。而且，这些导管之间的距离可以保持不变，这样允许更好地控制该沟槽的填充和通过该填充材料对这些导管进行的隔热。可以理解的是，这对导管不需要其所有延伸部分都平行地布置。

这对导管中的各导管可以彼此水平分隔、彼此竖直分隔、或在水平上和竖直上都彼此分隔，如在该填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。由此，允许不同的导管设置。通过使导管水平分隔，可以容易地触及这些导管中的一根导管，而不必接触或触及或干扰另一导管。而且，这样使得这些导管不会竖直分隔，这将允许深度较小的沟槽。通过使这些导管竖直分隔，可以容易地用不同的填充材料包围导管。这是通过首先在较低的导管周围添加填充材料、然后在顶上、在最上方的导管周围添加另一种填充材料。而且，这样使得该导管不会水平分隔，这将允许宽度较小的沟槽。通过使这些导管在水平上和竖直上都分隔开，可以结合以上效果和优点。这还将允许既窄又浅的沟槽，因为这些导管可以沿水平方向和竖直方向都彼此更靠近，而不是沿斜对方向分隔。

该填充沟槽可以进一步包括第三区段，该第三区段被布置为是该填充沟槽的覆盖物。由此，可以从顶部保护该沟槽，该顶部可以是该沟槽与地上空间接触的部分。

这对导管可以由塑料管材制成。由此，导管可以是便宜的、耐用的或者两者兼有。由于沟槽中的填充材料可以提供隔热，因此该塑料管材可以不需要提供额外的隔热。

根据第二方面，提供了一种用于填充沟槽的方法，该沟槽包括一对导管，用于在每根导管中输送温度不同的流体。该方法包括：用填充材料对该沟槽进行填充，使得这对导管被该填充材料包围。该填充动作包括用第一类型的填充材料对该沟槽进行填充，使得形成该沟槽的第一填充区段，其中，该沟槽的第一填充区段占据包围这对导管中的第一导管的空间；以及用第二类型的填充材料对该沟槽进行填充，使得形成该沟槽的第二填充区段，其中，该沟槽的第二填充区段占据包围这对导管中的第二导管的空间。该第一类型的填充材料具有第一热传导系数，并且该第二类型的填充材料具有第二热传导系数，该第二热传导系数与该第一热传导系数不同。

通过这种方法，可以构造沟槽，在该沟槽中通过该填充材料本身对这对导管中的每根导管进行不同的隔热。

该方法还可以进一步包括通过从地面移除材料来形成该沟槽。由此，这种方法可以使得以简单的方式在地面形成沟槽，该沟槽可以随后被填充。进一步，这样可以使得将导管布置在地下。

该方法可以进一步包括将这对导管中的各导管彼此平行地布置在该沟槽中，如在该填充沟槽的水平截面俯视图中所见。通过以这种方式布置这些导管，该沟槽可以延伸长距离。而且，这些导管之间的距离保持不变，这样允许更好地控制该沟槽的填充。这样还允许通过填充材料更好地控制导管彼此之间的隔热。

该填充沟槽的上述特征在适用情况下同样适用于该第二方面。为了避免过度重复，参考上文。

根据以下给出的详细描述，本发明的进一步的适用范围将变得显而易见。然而，应当理解，详细描述和具体示例虽然指示了本发明的优选实施例，但仅以说明性的方式给出，因为根据该详细描述，本发明的范围内的各种变化和修改对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。

因此，应理解，本发明不限于所描述的装置的特定组成部分或者所描述的方法的动作，因为这种装置和方法可以改变。还应理解，本文所使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，并不旨在是限制性的。必须注意，除非上下文另有明确规定，否则如在本说明书和所附权利要求中所使用的那样，冠词“一个/种(a、an)”、“该(the)”以及“所述(said)”旨在意味着存在一个或多个元件。因此，例如，提及“一个单元”或“该单元”可以包含若干装置等。此外，词语“包括(comprising)”、“包含(including)”、“含有(containing)”和类似用语不排除其他元件或步骤。

附图说明

现在将参考示出了实施例的附图来更详细地描述本发明的上述和其他方面。附图不应被认为限制于具体实施例；而是，这些附图是用于解释和理解的。

如附图所展示的，出于说明性目的，各层和各区域的尺寸可以被夸大，并且因此被提供以展示实施例的总体结构。贯穿全文，相同的附图标记指代相同的元件。

图1是包括一对导管的填充沟槽的竖直截面侧视图。

图2是包括一对导管的填充沟槽的水平截面俯视图。

图3a至图3d是沟槽的竖直截面侧视图，示出了相应沟槽内一对导管的不同位置。

图4是用填充材料来对沟槽进行填充的方法的框图。

具体实施方式

现在下文将参照附图更全面地对本发明进行描述，在附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以被实施为许多不同的形式并且不应被解释为限于本文中阐述的这些实施例；而是，这些实施例被提供用于获得彻底性和完整性并且向技术人员充分地传达本发明的范围。

在图1中，示出了填充沟槽1。在地面9中形成沟槽1。沟槽1包括一对导管3a、3b。导管3a、3b被填充材料4a、4b包围。导管3a、3b被配置为在这些导管3a、3b中的每一根导管中输送温度不同的流体。流体典型地是传热介质。

导管3a、3b可以是分区供热系统的导管。导管3a、3b可以是分区供冷系统的导管。导管3a、3b可以是分区供热系统的一根导管和分区供冷系统的一根导管。导管3a、3b可以是在WO 2017076868 A1中所展示的分区热能分配系统的热导管和冷导管。导管3a、3b可以由塑料管材制成。替代性地，导管可以由钢管制成。

沟槽包括第一区段5a和第二区段5b。第一区段5a填充有第一类型的填充材料4a。填充沟槽的第一填充区段5a占据包围这对导管3a、3b中的第一导管3a的空间。第二区段5b填充有第二类型的填充材料4b。填充沟槽的第二填充区段5b占据包围这对导管3a、3b中的第二导管3b的空间。

第一类型的填充材料4a具有第一热传导系数，并且第二类型的填充材料4b具有第二热传导系数。第二热传导系数与第一热传导系数不同。第一热传导系数可以小于第二热传导系数。因此，第一区段5a与第一导管3a的隔热可以比第二区段5b与第二导管3b的隔热更好。

第一类型的填充材料4a和第二类型的填充材料4b可以是颗粒材料或颗粒性材料。因此，用于填充沟槽的填充材料可以是由颗粒组成的材料。颗粒的尺寸可以在0.1毫米至5厘米的范围内，优选在mm范围内。

当今的用于包括导管的沟槽的常见填充材料是湿砂。湿砂的热传导系数在0.58W/mK与1.75W/mK的范围内。因此约为1W/mK。

第一区段的填充材料可以是热传导系数低于湿砂的热传导系数的材料。因此，第一类型的填充材料的热传导系数可以低于1W/mK，优选低于0.58W/mK。例如，第一类型的填充材料的热传导系数可以是0.3W/mK或者更低。根据非限制性示例，第一类型的填充材料可以包括煤。煤的热传导系数在0.26W/mK与0.63W/mK之间。根据另一非限制性示例，第一类型的填充材料可以包括泥炭。第一类型的填充材料可以是不同材料的混合物。第一类型的填充材料可以包括湿砂。

第二区段的填充材料可以是热传导系数高于湿砂的热传导系数的材料。因此，第二类型的填充材料的热传导系数可以高于1W/mK，优选高于1.75W/mK。例如，第二类型的填充材料的热传导系数可以是3.5W/mK或者更高。根据非限制性示例，第二类型的填充材料包括盐。盐的热传导系数在5.28W/mK与6.38W/mK之间。根据另一非限制性示例，第二类型的填充材料可以包括石英岩。石英岩的热传导系数在3.60W/mK与6.62W/mK之间。第二类型的填充材料可以是不同材料的混合物。第二类型的填充材料可以包括湿砂。

如图1中可见，沟槽1可以包括第三区段7，该第三区段被布置为是沟槽1的覆盖物。然而，第三区段7是可选的。第三区段7可以填充有第三类型的填充材料。第三类型的填充材料的热传导系数可以与第一类型和第二类型的填充材料的热传导系数不同。第三区段7可以例如对应于具有与该区段相关联的路基和表层的道路。

在图2中，示出了沟槽1的一部分沿图1中的A-A线的水平截面。如图所展示，导管3a、3b可以平行地布置在沟槽1中。这对导管3a、3b沿沟槽1延伸。

在图3a至图3d中，展示了不同填充沟槽1的截面侧视图。图3a至图3d展示了如何将沟槽划分为填充有不同填充材料的区段5a、5b的不同可能性。这些区段5a、5b中的每一个区段包围这些导管3a、3b中的相应的一根导管。

在图3a至图3d所示的每个沟槽1可以包括第三区段7，该第三区段被布置为是与关于图1所描述的沟槽1的覆盖物。

对于每个沟槽1，第一区段5a被配置为填充有第一类型的填充材料4a，并且第二区段5b被配置为填充有第二类型的填充材料4b。如图3a至图3d所展示，沟槽1的第一区段5a和第二区段5b可以不同地布置在沟槽1内。

所有布置的共同点是，第一区段5a占据包围第一导管3a的空间，并且第二区段5b占据包围第二导管3b的空间。

所有布置的进一步的共同点可以是第一区段5a和第二区段5b可以彼此相邻地布置。第一区段5a和第二区段5b可以彼此接触。第一区段5a和第二区段5b可以一起完全填充沟槽1。

进一步，还如图3a至图3d所展示，导管3a、3b可以彼此分隔地定位。因此，导管3a、3b彼此不接触。此外，如上所述，导管3a、3b还可以平行布置，如在导管3a、3b的纵向延伸部上所见。

在图3a中，第一区段5a和第二区段5b彼此水平分隔，如在填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。第一区段5a和第二区段5b中的每一个区段可以占据沟槽1的水平相邻的部分，如在填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。如图3a所展示，这对导管3a、3b可以定位在沟槽1的相同深度处。进一步，这对导管3a、3b可以彼此水平分隔，如在沟槽1的竖直截面侧视图中所见。

在图3b中，第一区段5a和第二区段5b彼此竖直分隔，如在填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。第一区段5a和第二区段5b中的每一个区段可以占据沟槽1的竖直相邻的部分，如在填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。如图3b所展示，这对导管3a、3b可以定位在沟槽1的不同深度处。进一步，这对导管3a、3b可以彼此竖直分隔，如在沟槽1的竖直截面侧视图中所见。

在图3c中，第一区段5a和第二区段5b彼此斜对(diagonally)分隔，如在填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。换句话说，这些导管在水平上和竖直上都彼此分隔，如在填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。第一区段5a和第二区段5b中的每一个区段可以占据沟槽1的斜对相邻的部分，如在填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。换句话说，这些区段可以各自占据沟槽1的在水平上和竖直上都相邻的部分，如在填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。如图3c所展示，这对导管3a、3b可以被定位在沟槽1的不同深度处，即彼此竖直分隔，如在沟槽1的竖直截面侧视图中所见，并且彼此水平分隔，如在沟槽1的竖直截面侧视图中所见。因此，导管3a、3b可以在水平上和竖直都彼此分隔，如在沟槽1的竖直截面侧视图中所见。以这种方式，可以说导管3a、3b彼此斜对分隔。

在图3d中，第一区段5a被第二区段5b包围，如在填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。通过这样的布置，第二区段5b可以包围除了第二导管3b外的第一导管3a。因此，第一导管3a可以被第一区段5a和第二区段5b两者包围。尽管未明确展示，但也应认识到，第二区段5b可以替代性地被第一区段5a包围，如在填充沟槽的竖直截面侧视图所见。通过这样的布置，第一区段5a可以包围除了第一导管3a外的第二导管3b。因此，第二导管3b可以被第一区段5a和第二区段5b两者包围。

结合图4，现在将对一种用于填充沟槽1的方法进行描述，该沟槽包括用于输送分区供热和/或供冷的一对导管3a、3b。该方法包括用填充材料4a、4b对沟槽1进行填充S506，使得这对导管3a、3b被填充材料4a、4b包围。

填充动作包括用第一类型的填充材料4a对沟槽进行填充S508，使得形成沟槽1的第一填充区段5a。沟槽1的第一填充区段5a占据包围这对导管3a、3b中的第一导管3a的空间。填充动作进一步包括用第二类型的填充材料4b对沟槽1进行填充S510，使得形成沟槽1的第二填充区段5b。沟槽1的第二填充区段5b占据包围这对导管3a、3b中的第二导管3b的空间。第一类型的填充材料4a具有第一热传导系数，并且第二类型的填充材料4b具有第二热传导系数。第二热传导系数与第一热传导系数不同。

该方法可以进一步包括通过从地面9移除材料来形成S502沟槽1。

该方法可以进一步包括将这对导管3a、3b中的导管3a、3b彼此平行地布置S504在沟槽1中，如在填充沟槽的水平截面俯视图中所见。

该方法可以包括在将导管放置在沟槽之前用填充材料对沟槽进行部分填充。

这对导管中的各导管可以一个接一个地放置在沟槽中，该方法随后可以包括在将这对导管中的每根导管进行放置之间对沟槽进行部分填充。

该方法可以包括形成第三区段，该第三区段被布置为是沟槽的覆盖物。可以通过用第三类型的填充材料对沟槽进行填充来形成第三区段。

本领域的技术人员认识到，本发明决绝不局限于上文描述的优选实施例。相反地，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。

例如，第一类型的填充材料4a可以被着色为第一预定颜色。第二类型的填充材料4b可以被着色为第二预定颜色。第二预定颜色可以不同于第一预定颜色。通过对第一类型和第二类型的填充材料着色，基础设施建设者在这对导管附近的地面上进行挖掘时可以容易地检测到存在这对导管。通过对不同类型的填充材料采用不同的颜色，可以易于在沟槽中找到某种类型的区段。

此外，该方法可以包括放置间隔壁，该间隔壁定位在沟槽中，并且在该间隔壁的一侧用第一类型的填充材料对沟槽进行填充，而在另一侧用第二类型的填充材料进行填充。随后可以移除间隔壁。

Claims (10)

1.一种填充沟槽，包括：

一对导管，用于在这些导管中的每一根导管中输送温度不同的流体，这对导管被填充材料包围；

第一区段，该第一区段填充有第一类型的填充材料，其中，该填充沟槽的第一填充区段占据包围这对导管中的第一导管的空间；以及

第二区段，该第二区段填充有第二类型的填充材料，其中，该填充沟槽的第二填充区段占据包围这对导管中的第二导管的空间；

其中，该第一类型的填充材料具有第一热传导系数，并且该第二类型的填充材料具有第二热传导系数，该第二热传导系数与该第一热传导系数不同。

2.根据权利要求1所述的填充沟槽，其中，该第一区段和该第二区段彼此竖直分隔，如在该填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。

3.根据权利要求1所述的填充沟槽，其中，该第一区段和该第二区段彼此水平分隔，如在该填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。

4.根据权利要求1所述的填充沟槽，其中，该第一区段和该第二区段彼此斜对分隔，如在该填充沟槽的竖直截面侧视图中所见。

5.根据权利要求1所述的填充沟槽，其中，这对导管中的导管平行布置，如在该填充沟槽的水平截面俯视图中所见。

6.根据权利要求1所述的填充沟槽，进一步包括第三区段，该第三区段被布置为是该填充沟槽的覆盖物。

7.根据权利要求1所述的填充沟槽，其中，这对导管由塑料管材形成。

8.一种用于对沟槽进行填充的方法，该沟槽包括一对导管，用于在每根导管中输送温度不同的流体，该方法包括：

用填充材料对该沟槽进行填充的动作，使得这对导管被该填充材料包围；

其特征在于，该用填充材料对该沟槽进行填充的动作包括：

用第一类型的填充材料对该沟槽进行填充，使得形成该沟槽的第一填充区段，其中，该沟槽的第一填充区段占据包围这对导管中的第一导管的空间；以及

用第二类型的填充材料对该沟槽进行填充，使得形成该沟槽的第二填充区段，其中，该沟槽的第二填充区段占据包围这对导管中的第二导管的空间；

其中，该第一类型的填充材料具有第一热传导系数，并且该第二类型的填充材料具有第二热传导系数，该第二热传导系数与该第一热传导系数不同。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括通过从地面移除材料来形成该沟槽。

10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括将这对导管中的导管彼此平行地布置在该沟槽中，如在该沟槽的水平截面俯视图中所见。

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