CN114383331A - 一种笼罩式能量桩埋管换热器结构 - Google Patents

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温婷予
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Abstract

本发明公开了一种笼罩式能量桩埋管换热器结构，包括混凝土桩体和管路系统，管路系统包括布设在混凝土桩体内的进水管和若干嵌套固定在混凝土桩体外围的外圆管；进水管的底部与混凝土桩体最下端的外圆管之间连通若干内接管，相邻两个外圆管之间连通螺旋换热管，螺旋换热管嵌套在混凝土桩体外围并且所有螺旋换热管的旋向均相同；设在最上端的外圆管上还连通有出水管；本结构能够提高能量桩的换热性能，换热效率，通过降低混凝土桩体表面的温度变化，改善桩身应力、桩侧摩擦力、桩顶沉降以及桩的极限承载力；并且在混凝土桩体外设置螺旋换热管，提高冷(热)水在管内的流动距离，提高能量桩的换热性能和换热效率。

Description

一种笼罩式能量桩埋管换热器结构
技术领域
本发明涉及地源热泵空调技术及土壤源储热技术领域，具体涉及一种笼罩式能量桩埋管换热器结构。
背景技术
能量桩是一种利用浅层地热的建筑节能技术,将传统地源热泵系统地下换热器埋置在桩基中。和传统的竖直钻孔埋管方式相比，桩埋管地源热泵系统它充分的利用了建筑物本身的面积，不额外产生不必要的面积，通过混凝土桩基与周围的大地作为热交换的物质，因其省却了部分钻孔工序，节省了费用，而且更加的方便，并减少了接触热阻，强化了地埋管与土壤间的传热，目前此项技术在建筑节能领域得到了广泛的发展和应用。
然而，目前经常使用的传统能量桩，由于目前能量桩技术不够成熟，经常会发生进出水直管间存在严重的热管路现象，从而影响其换热性能和换热效率。同时传统的U型管是直接与桩体进行热交换，这必然会引起混凝土桩体表面的温度急剧变化，会对桩体本身的桩身应力、桩侧摩擦力、桩顶沉降以及桩的极限承载力造成影响。桩体升温和降温时会发生膨胀和收缩变形，这种变形会受到桩顶、桩侧和桩端的约束作用，桩体内部随之产生温度附加应力；桩体温度的变化对桩侧摩擦力也会产生一定的影响；桩体升温桩顶会向上隆起，相反桩体降温桩顶则会向下凹起，会引发沉降。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种笼罩式能量桩埋管换热器结构，其能够提高能量桩的换热性能，换热效率，通过降低混凝土桩体表面的温度变化，改善桩身应力、桩侧摩擦力、桩顶沉降以及桩的极限承载力；并且在混凝土桩体外设置螺旋换热管，提高冷(热)水在管内的流动距离，提高能量桩的换热性能和换热效率。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种笼罩式能量桩埋管换热器结构，包括混凝土桩体和管路系统，所述管路系统包括布设在混凝土桩体内的进水管和若干嵌套固定在混凝土桩体外围的外圆管，所述外圆管呈环向闭合状；所述进水管的底部与设在混凝土桩体最下端的外圆管之间连通若干内接管，上下相邻的两个所述外圆管之间连通有螺旋换热管，所述螺旋换热管嵌套在混凝土桩体外围并且所有螺旋换热管的旋向均相同；设在最上端的外圆管上还连通有出水管。
优选地，所述进水管与混凝土桩体同轴线设置并且其上端伸出混凝土桩体之外。
优选地，所述进水管底部与混凝土桩体最下端的外圆管之间连通三个内接管，相邻两个内接管之间呈120°布置。
优选地，所述外圆管的数量至少为5个。
优选地，最上方的外圆管靠近混凝土桩体顶端，最下方的外圆管靠近混凝土桩体底部。
优选地，所述螺旋换热管、外圆管均与混凝土桩体同轴线设置。
优选地，所述混凝土桩体上开有供内接管穿过的通孔。
本发明的有益效果在于：
1、本发明将换热器沿混凝土桩体自下而上布置，在设置若干外圆管的同时利用螺旋换热管将他们连接起来，此种设计高于传统能量桩换热性能和换热效率，同时换热较为充分且能量损失较小；
2、通过降低混凝土桩体表面的温度变化，改善桩身应力、桩侧摩擦力、桩顶沉降以及桩的极限承载力。
3、有效的提高了能量桩的使用效率，较传统能量桩大幅提高了能量桩中埋管的行程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种笼罩式能量桩埋管换热器结构的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种笼罩式能量桩埋管换热器结构的结构示意图(俯视图)；
图3为本发明实施例提供的内接管的布置示意图。
附图标记说明：
1、混凝土桩体；2、进水管；3、内接管；4、外圆管；4-1、第一外圆管；4-2、第二外圆管；4-3、第三外圆管；4-4、第四外圆管；4-5、第五外圆管；6、出水管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
如图1至图3所示，一种笼罩式能量桩埋管换热器结构，包括混凝土桩体1和管路系统，所述管路系统包括布设在混凝土桩体1内的进水管2和5个均布在混凝土桩体1外围的外圆管4，所述外圆管4呈环向闭合状，最上方的外圆管4靠近混凝土桩体1顶端，最下方的外圆管4靠近混凝土桩体1底部；
所述进水管2的底部与设在混凝土桩体1最下端的外圆管4之间连通三个内接管3，相邻两个内接管3之间呈120°布置；上下相邻的两个所述外圆管4之间连通有螺旋换热管5，所述螺旋换热管5嵌套在混凝土桩体1外围并且所有螺旋换热管5的旋向均相同；设在最上端的外圆管4上还连通有出水管6。
所述进水管2与混凝土桩体1同轴线设置并且其上端伸出混凝土桩体1之外；所述螺旋换热管5、外圆管4均与混凝土桩体1同轴线设置。
设五个外圆管4由下到上依次为第一外圆管4-1、第二外圆管4-2、第三外圆管4-3、第四外圆管4-4和第五外圆管4-5。
使用时，来自机房热泵机组的冷水或热水经进水管2进入，自上而下流动与周围进行热交换并流入三个内接管3；三个内接管3的水流穿过混凝土桩体1流入最下端的第一外圆管4-1，水流在第一外圆管4-1汇聚，待水流聚满之后，水流经其连接的螺旋换热管5自下而上流入第二外圆管4-2、按此方式依次流入第三外圆管4-3、第四外圆管4-4和第五外圆管4-5；最后水流通过出水管6回到机房机组，从而形成一个完美的换热循环。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种笼罩式能量桩埋管换热器结构，其特征在于，包括混凝土桩体(1)和管路系统，所述管路系统包括布设在混凝土桩体(1)内的进水管(2)和若干嵌套固定在混凝土桩体(1)外围的外圆管(4)，所述外圆管(4)呈环向闭合状；所述进水管(2)的底部与设在混凝土桩体(1)最下端的外圆管(4)之间连通若干内接管(3)，上下相邻的两个所述外圆管(4)之间连通有螺旋换热管(5)，所述螺旋换热管(5)嵌套在混凝土桩体(1)外围并且所有螺旋换热管(5)的旋向均相同；设在最上端的外圆管(4)上还连通有出水管(6)。
2.如权利要求1所述的一种笼罩式能量桩埋管换热器结构，其特征在于，所述进水管(2)与混凝土桩体(1)同轴线设置并且其上端伸出混凝土桩体(1)之外。
3.如权利要求1所述的一种笼罩式能量桩埋管换热器结构，其特征在于，所述进水管(2)底部与混凝土桩体(1)最下端的外圆管(4)之间连通三个内接管(3)，相邻两个内接管(3)之间呈120°布置。
4.如权利要求1所述的一种笼罩式能量桩埋管换热器结构，其特征在于，所述外圆管(4)的数量至少为5个。
5.如权利要求1所述的一种笼罩式能量桩埋管换热器结构，其特征在于，最上方的外圆管(4)靠近混凝土桩体(1)顶端，最下方的外圆管(4)靠近混凝土桩体(1)底部。
6.如权利要求1所述的一种笼罩式能量桩埋管换热器结构，其特征在于，所述螺旋换热管(5)、外圆管(4)均与混凝土桩体(1)同轴线设置。
7.如权利要求1所述的一种笼罩式能量桩埋管换热器结构，其特征在于，所述混凝土桩体(1)上开有供内接管(3)穿过的通孔。
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