CN207934026U - 一种高效热交换管能源桩 - Google Patents
一种高效热交换管能源桩 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207934026U CN207934026U CN201820283459.0U CN201820283459U CN207934026U CN 207934026 U CN207934026 U CN 207934026U CN 201820283459 U CN201820283459 U CN 201820283459U CN 207934026 U CN207934026 U CN 207934026U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat exchange
- exchange tube
- heat transfer
- reinforced concrete
- energy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 12
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 41
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
Landscapes
- Piles And Underground Anchors (AREA)
Abstract
本实用新型属于能源岩土工程中能源桩领域，并公开了一种高效热交换管能源桩，包括钢筋混凝土桩体和热交换管，所述钢筋混凝土桩体竖直设置，并且所述钢筋混凝土桩体包裹住所述热交换管，所述热交换管的下部伸出所述钢筋混凝土桩体，并且所述热交换管的进口和出口分别外露于所述混凝土桩。本实用新型可以不受限于桩长，提升传热路径和传热时间，总体传热效率有所提高，另外由于冬季时深部地层温度较上部高，夏季时深部地层温度较上部低，均有利于传热，且减小了上、下行热交换管之间的热干扰，故单位管长传热效率也会有所提高。
Description
技术领域
本实用新型属于能源岩土工程中能源桩领域，更具体地，涉及一种高效热交换管能源桩。
背景技术
目前，随着世界经济发展，能源消耗逐渐增大，绿色可循环能源的利用需求也逐渐增大，地热能作为一种绿色可再生能源受到了广泛关注。有相关技术人员实用新型了地源热泵系统，将建筑物内部与地球土体联系起来，冬季从地热能中吸收热量到建筑物内、夏季把热量从建筑物内转移到地热能中，以达到冬暖夏凉的作用。又有岩土工程师将地源热泵系统与桩基础相结合，实用新型了能源桩。能源桩既作为地源热泵系统进行热量交换，又作为桩基础提高承载力，减少了钻孔环节，降低了成本。能源桩的热交换管的布置方法主要有1-U型、1-W型、多-U串联型、多-U并联型、螺旋型。其中，1-U型发展最早，迄今仍然被广泛采用。其基本思路是将热交换管以U型的形式固定在钢筋笼上，布置在桩体内部，将传热介质，常见的是水，从U型的入口流入能源桩，出口流出能源桩，在流入和流出的过程中与能源桩及周围土体进行热量交换，以达到冬季从土体中吸热、夏季往土体中放热的目的。1-U型形式简单，方便施工和操作。而1-W型是将热交换管以W型的形式固定在钢筋笼上，形式同样较为简单，且延长了传热介质的传热路径和传热时间，可以有效地提高总体传热效率。多U串联型则是将3个及以上的1-U型热交换管进行串联，类似1-W型，可以延长传热介质的传热路径和传热时间，可以提高总体传热效率。多-U并联型则是将2个及以上的1-U型进行并联，增大传热介质与桩土接触面积，可以提高总体传热效率。螺旋型是将热交换管做成螺旋型，从而延长传热路径和传热时间，可以提高总体传热效率。
但是，目前的这些方法分别存在以下问题：
(1)1-U型由于形式简单，受限于桩长，故其传热路径较短，总体传热效率不高。
(2)1-W型由于上、下行的热交换管之间间距较1-U型小，会产生热干扰，相互之间有所影响，虽然总体传热效率会增加，但单位管长传热效率不高，不够经济。多U-串联型类似。
(3)多U-并联型布管形式复杂，难以施工，另外也存在多个U型管之间形成热干扰，相互影响的问题。
(4)螺旋型弯管难度和成本较大，螺旋型内部也会形成较大的热干扰，另外虽然可以通过增大间距来减小热干扰，但单位管长传热效率依然不高。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种高效热交换管能源桩，更加具有合理性和工程实用性，对实际工程及能源的节约和循环利用也具有重要意义。
为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种高效热交换管能源桩，其特征在于，包括钢筋混凝土桩体和热交换管，所述钢筋混凝土桩体竖直设置，并且所述钢筋混凝土桩体包裹住所述热交换管，所述热交换管的下部伸出所述钢筋混凝土桩体，并且所述热交换管的进口和出口分别外露于所述混凝土桩。
优选地，所述钢筋混凝土桩体包括钢筋笼和包裹住所述钢筋笼的混凝土体，所述钢筋笼与热交换管通过绑扎及热熔连接在一起。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)和现有的1-U型相比，本实用新型可以提升传热路径和传热时间，总体传热效率有所提高，另外由于冬季时深部地层温度较上部高，夏季时深部地层温度较上部低，均有利于传热，故单位管长传热效率也会有所提高。
(2)和现有的1-W型、多U串联型、多U并联型、螺旋型相比，可以有效节约管长，减小热干扰，提高单位管长传热效率。
本实用新型可以不受限于桩长，在适当提高管长的情况下，提高单位管长传热效率和总体传热效率，与1-U型、1-W型相比，总传热效率分别提高122％、54％，单位管长传热效率分别提高11.2％、49.45％。与现有的技术方案相比更具合理性和工程适用性，为后续科学规划能源桩设计及施工提供了有价值的参考方案，对能源的节约和循环利用有着重要意义。
附图说明
图1a～图1e是现有的热交换管布置在混凝土桩体上的示意图，分别是1-U型，1-W型，串联多-U型，并联多-U型，螺旋型。图中a’为混凝土桩体，b’为热交换管，箭头指明了传热介质流动的方向。
图2是本发明热交换管布置在钢筋混凝土桩体上的示意图，图中a为钢筋混凝土桩体，b为热交换管，箭头指明了传热介质流动的方向。
图3是本发明施工步骤流程图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图2、图3，按照本实用新型的一个方面，提供了一种高效热交换管b能源桩，包括钢筋混凝土桩体a和热交换管b，所述钢筋混凝土桩体a竖直设置，并且所述钢筋混凝土桩体a包裹住所述热交换管b，所述热交换管b的下部伸出所述钢筋混凝土桩体a，并且所述热交换管b的进口和出口分别外露于所述混凝土桩。
按照本实用新型的另一个方面，还提供了一种高效热交换管b能源桩的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将钢筋笼与热交换管b固定连接在一起，两者形成复合体，其中热交换管b的下部伸出所述钢筋笼；
2)在地层中钻孔至热交换管b的埋深深度；
3)将复合体竖直下放到步骤2)所钻的孔内，并使热交换管b的底部与孔底接触；
4)在孔内回填土体至钢筋笼底，即土体充满热交换管b伸出所述钢筋笼的部分；
5)在土体上方浇筑混凝土，让混凝土包裹钢筋笼，则混凝土与钢筋笼共同形成钢筋混凝土桩体a。
进一步，步骤1)中钢筋笼与热交换管b先绑扎在一起，然后再通过热熔连接在一起。
由于桩长设计往往依赖于受力分析，对于一个工程来说是固定的，本实用新型热交换管下部露出桩体，可以不受限于桩长地提高能源桩热交换的能力。具体通过提升传热路径和传热时间，总体传热效率有所提高，另外由于冬季时深部地层温度较上部高，夏季时深部地层温度较上部低，均有利于传热，且减小了上、下行热交换管之间的热干扰，故单位管长传热效率也会有所提高。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种高效热交换管能源桩，其特征在于，包括钢筋混凝土桩体和热交换管，所述钢筋混凝土桩体竖直设置，并且所述钢筋混凝土桩体包裹住所述热交换管，所述热交换管的下部伸出所述钢筋混凝土桩体，并且所述热交换管的进口和出口分别外露于所述混凝土桩。
2.根据权利要求1所述的一种高效热交换管能源桩，其特征在于，所述钢筋混凝土桩体包括钢筋笼和包裹住所述钢筋笼的混凝土体，所述钢筋笼与热交换管通过绑扎及热熔连接在一起。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820283459.0U CN207934026U (zh) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 一种高效热交换管能源桩 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820283459.0U CN207934026U (zh) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 一种高效热交换管能源桩 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207934026U true CN207934026U (zh) | 2018-10-02 |
Family
ID=63653376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201820283459.0U Active CN207934026U (zh) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 一种高效热交换管能源桩 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN207934026U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108149680A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-06-12 | 华中科技大学 | 一种高效热交换管能源桩及其制造方法 |
| CN112030951A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-04 | 宁波大学 | 一种能源桩 |
-
2018
- 2018-02-28 CN CN201820283459.0U patent/CN207934026U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108149680A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-06-12 | 华中科技大学 | 一种高效热交换管能源桩及其制造方法 |
| CN112030951A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-04 | 宁波大学 | 一种能源桩 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101629733B (zh) | 一种降低供热管路回水温度的方法 | |
| CN101581517A (zh) | 单回路地热井下换热器热泵系统 | |
| CN115823757B (zh) | 多管回流式中深层地热能单井取热不取水供热系统 | |
| CN102155823B (zh) | 三井循环抽灌地下水冷热源系统 | |
| CN202204209U (zh) | 不锈钢套管式地埋管换热系统 | |
| CN207934026U (zh) | 一种高效热交换管能源桩 | |
| CN202792688U (zh) | 管桩环壁内埋式的双u型地源热泵地埋管系统 | |
| CN209926635U (zh) | 增强型地埋管换热器综合利用系统 | |
| CN207113273U (zh) | 一种中深层地热能直接供热系统 | |
| CN108149680A (zh) | 一种高效热交换管能源桩及其制造方法 | |
| CN201066219Y (zh) | 井下换热器热泵系统 | |
| CN208238300U (zh) | 一种新型多进单出集中回水垂直地埋管换热器 | |
| CN207113272U (zh) | 一种新型中深层地热能间接供热系统 | |
| CN208059337U (zh) | 用于开采地热能的换热系统 | |
| CN202734351U (zh) | 管桩环壁内埋式的地源热泵地埋管系统 | |
| CN109931650A (zh) | 利用热管与中心管联合的中深层地热供暖系统 | |
| CN101598474A (zh) | 埋设在钻孔灌注桩内的地源热泵地埋管系统 | |
| CN210740774U (zh) | 一种组合井封闭循环式热源系统 | |
| CN101598475A (zh) | 埋设在地下工程结构底板下的地源热泵地埋管系统 | |
| CN107255370A (zh) | 一种中深层地热能直接供热系统 | |
| CN219607271U (zh) | 一种土壤源热泵系统 | |
| CN202792689U (zh) | 管桩环壁内埋式的螺旋管地源热泵地埋管系统 | |
| CN114508873B (zh) | 利用海底地铁隧道渗流海水能和废热能的能源系统和方法 | |
| CN217134422U (zh) | 一种节能的深井换热式液流电池系统 | |
| CN202869060U (zh) | 一种地热能增效型换热装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |