CN218060271U - 一种非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，属于地源热泵技术领域。本实用新型提供一种非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，包括桩体和设置在桩体内部的换热器，所述换热器包括外螺旋管、内螺旋管和保温管，所述外螺旋管和所述内螺旋管通过螺旋管连接件固定在所述桩体的内部，所述保温管放置在所述外螺旋管和所述内螺旋管的中心，所述保温管底部通过底部接头与所述外螺旋管和内螺旋管焊接，所述保温管顶部与出口通道焊接，所述外螺旋管和所述内螺旋管顶部通过顶部接头与进口通道焊接，所述进口通道与机组循环水进口管道连接，所述出口通道与机组循环水出口管道连接。本实用新型既能提高换热性能、又能降低热应变。

Description

一种非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩

技术领域

本实用新型涉及一种非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，属于地源热泵技术领域。

背景技术

地源热泵技术是一种利用地下的土壤、地表水、地下水等温度相对稳定的特性的新技术，其有效利用地下可再生能源，对国家节能减排战略有非常重要的意义。但是，地源热泵埋设需要占用较大的土地面积且埋设成本高，因此其经济性较差。能量桩将地源热泵施工与常规建筑桩基础施工结合在一起,在兼顾换热功能的同时也承担了建筑荷载。省去了专门的钻孔埋设传热管，降低了地源热泵系统的耗资与操作难度，提高了施工效率、且施工方便便捷，现在得到了相关行业的广泛关注。

然而，现有的传统U形管绑扎在钢筋笼上，并埋设在混凝土中，与桩身一起受力变形,容易造成管道的变形和损坏，增大了钢筋笼被腐蚀的风险，从而影响桩基承载力和耐久性，并且钢筋笼热导率较高，对换热器的热干扰较强。除此之外，虽然解决了传统地埋管地源热泵系统占用地下空间的缺点，但桩内埋置换热管长度有限，不能充分利用地热资源。因此有必要设计一种能量桩，在提高能量桩稳定性与安全性的同时，增加传热管的换热接触面积和热传递能力，提升能量桩的使用效率。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，以克服传统能量桩在使用时易产生各部分热干扰、利用效率低、以及储能性能差等技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用下述技术方案实现的：

本实用新型提供一种非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，包括桩体和设置在桩体内部的换热器，所述换热器包括外螺旋管、内螺旋管和保温管，所述外螺旋管和所述内螺旋管通过螺旋管连接件固定在所述桩体的内部，所述保温管放置在所述外螺旋管和所述内螺旋管的中心，所述保温管底部通过底部接头与所述外螺旋管和内螺旋管焊接，所述保温管顶部与出口通道焊接，所述外螺旋管和所述内螺旋管顶部通过顶部接头与进口通道焊接，所述进口通道与机组循环水进口管道连接，所述出口通道与机组循环水出口管道连接。

进一步地，所述螺旋管连接件的数量设置为三个，且均匀布置在所述桩体内部，各所述螺旋管连接件上均开设有供所述外螺旋管和所述内螺旋管贯穿的固定孔。

进一步地，所述底部接头包括底部主管、底部第一支管和底部第二支管，所述底部主管套设在所述保温管上，所述底部第一支管和所述底部第二支管的一端固连在所述底部主管上，所述底部第一支管另一端与所述外螺旋管连接，所述底部第二支管另一端与所述内螺旋管连接。

进一步地，所述顶部接头包括顶部主管、顶部第一支管和顶部第二支管，所述顶部第一支管的一端与所述外螺旋管焊接，所述顶部第二支管的一端与所述内螺旋管焊接，所述顶部第一支管和所述顶部第二支管的另一端焊接连接在所述顶部主管上，所述顶部主管远离所述顶部第一支管和所述顶部第二支管的一端与所述进口通道焊接。

进一步地，所述外螺旋管和所述内螺旋管为非等径螺旋形，且所述外螺旋管与所述内螺旋管的线圈位置水平方向不重叠。

进一步地，所述外螺旋管的直径为250mm，所述内螺旋管的直径为200mm，且所述外螺旋管与内螺旋管之间的间距为50mm。

进一步地，所述外螺旋管与所述内螺旋管采用铝合金复合管，并在外层包裹PE塑料。

进一步地，所述保温管采用钢带增强聚乙烯双螺旋波纹管，且管道内壁涂有陶瓷纤维制成的保温层。

进一步地，所述螺旋管连接件采用PE材料。

进一步地，所述桩体采用钢纤维混凝土桩体。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：

本实用新型提供的非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，在减小进出口管路热短路、提高其换热性能的同时，通过减缓其对埋管周围桩体温度的影响程度、以降低桩体的热变形及位移变化幅度，提高其结构安全性。

附图说明

图1是本实施例提供的非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩的立面剖面图；

图2是本实施例提供的非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩的水平截面图；

图3是本实施例提供的内置非等径双螺旋形换热器的结构示意图；

图4是本实施例提供的底部接头的结构示意图；

图5是本实施例提供的顶部接头的结构示意图；

图中：1：桩体；2：换热器；3：外螺旋管；4：内螺旋管；5：保温管；6：螺旋管连接件；7：底部接头；71：底部主管；72：底部第一支管；73：底部第二支管；8：顶部接头；81：顶部主管；82：顶部第一支管；83：顶部第二支管；9：进口通道；10：出口通道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-5所示，本实施例提供了一种非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，包括桩体1和设置在桩体1内部的换热器2，所述换热器2包括外螺旋管3、内螺旋管4和保温管5。

在本实施例中，所述桩体1内部均匀布置有三个螺旋管连接件6，且各所述螺旋管连接件6上均开设有供所述外螺旋管3和所述内螺旋管4贯穿的固定孔，所述外螺旋管3和所述内螺旋管4通过三个螺旋管连接件6固定在所述桩体1的内部。

具体的，所述螺旋管连接件6对所述外螺旋管3和所述内螺旋管4进行固定，从而防止所述外螺旋管3和所述内螺旋管4发生偏移，起到了支撑管路的作用，避免了轴向方向产生的热变形，加强了换热器2的力学强度。

在本实施例中，所述保温管5放置在所述外螺旋管3和所述内螺旋管4的中心，所述保温管5的底部设置有底部接头7，所述保温管5通过底部接头7与所述外螺旋管3和内螺旋管4焊接，从而固定在所述桩体1内部。

具体的，所述底部接头7包括底部主管71、底部第一支管72和底部第二支管73，所述底部主管71套设在所述保温管5上，所述底部第一支管72和所述底部第二支管73的一端固连在所述底部主管71上，所述底部第一支管72另一端与所述外螺旋管3连接，所述底部第二支管73另一端与所述内螺旋管4连接。

在本实施例中，所述外螺旋管3和所述内螺旋管4顶部通过顶部接头8与进口通道9焊接。

具体的，所述顶部接头8包括顶部主管81、顶部第一支管82和顶部第二支管83，所述顶部第一支管82的一端与所述外螺旋管3焊接，所述顶部第二支管83的一端与所述内螺旋管4焊接，所述顶部第一支管82和所述顶部第二支管83的另一端焊接连接在所述顶部主管81上，所述顶部主管81远离所述顶部第一支管82和所述顶部第二支管83的一端与所述进口通道9焊接。

在本实施例中，所述保温管5顶部与出口通道10焊接，所述进口通道9与机组循环水进口管道连接，所述出口通道10与机组循环水出口管道连接。

具体的，所述保温管5在敷设过程中，所述外螺旋管3和所述内螺旋管4与保温管在桩底的之间连接采用热熔焊接连接，从而方便管道与管道之间的连接，避免出现连接不严密，造成连接处泄漏的现象。

在本实施例中，所述外螺旋管3和所述内螺旋管4为非等径螺旋形，且所述外螺旋管3与所述内螺旋管4的线圈位置水平方向不重叠。

具体的，本实施例采用非等径双螺旋式进水管，内外直径不同的螺旋管有效地增大了单位体积的换热面积，提高了传热管与填充料的接触面积及桩体的热传递能力。

在本实施例中，所述外螺旋管3的直径为250mm，所述内螺旋管4的直径为200mm，且所述外螺旋管3与内螺旋管4之间的间距为50mm。

具体的，由于管间距较大，本实施例还有效规避了钢纤维混凝土潜在的热短路问题，避免了管间的热干扰，

在本实施例中，所述外螺旋管3与所述内螺旋管4采用铝合金复合管，并在外层包裹PE塑料，

具体的，本实施例采用内外为PE材料的铝合金复合管，坚固耐用，增加其导热性能并具有较高的耐化学腐蚀性、耐环境应力开裂性以及耐低温抗冲击性。

在本实施例中，所述保温管5采用钢带增强聚乙烯双螺旋波纹管，且管道内壁涂有陶瓷纤维制成的保温层。

具体的，本实施例采用的所述保温管5不仅减小了不必要的能量损失及双螺旋管对其的热干扰，还具有较高的耐压性、抗冲击性、耐腐蚀性。

在本实施例中，所述螺旋管连接件6采用PE材料。

在本实施例中，所述桩体1采用钢纤维混凝土桩体。

具体的，本实施例采用钢纤维混凝土代替普通混凝土作为能量桩的桩体1，不仅有效地改善了混凝土的抗裂性和抗拉强度等力学性能，而且具有良好的导热性，降低了混凝土桩体1的温度梯度，减小了其表面应力。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，其特征在于，包括桩体（1）和设置在桩体（1）内部的换热器（2），所述换热器（2）包括外螺旋管（3）、内螺旋管（4）和保温管（5），所述外螺旋管（3）和所述内螺旋管（4）通过螺旋管连接件（6）固定在所述桩体（1）的内部，所述保温管（5）放置在所述外螺旋管（3）和所述内螺旋管（4）的中心，所述保温管（5）底部通过底部接头（7）与所述外螺旋管（3）和内螺旋管（4）焊接，所述保温管（5）顶部与出口通道（10）焊接，所述外螺旋管（3）和所述内螺旋管（4）顶部通过顶部接头（8）与进口通道（9）焊接，所述进口通道（9）与机组循环水进口管道连接，所述出口通道（10）与机组循环水出口管道连接。

2.根据权利要求1所述的非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，其特征在于，所述螺旋管连接件（6）的数量设置为三个，且均匀布置在所述桩体（1）内部，各所述螺旋管连接件（6）上均开设有供所述外螺旋管（3）和所述内螺旋管（4）贯穿的固定孔。

3.根据权利要求1所述的非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，其特征在于，所述底部接头（7）包括底部主管（71）、底部第一支管（72）和底部第二支管（73），所述底部主管（71）套设在所述保温管（5）上，所述底部第一支管（72）和所述底部第二支管（73）的一端固连在所述底部主管（71）上，所述底部第一支管（72）另一端与所述外螺旋管（3）连接，所述底部第二支管（73）另一端与所述内螺旋管（4）连接。

4.根据权利要求1所述的非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，其特征在于，所述顶部接头（8）包括顶部主管（81）、顶部第一支管（82）和顶部第二支管（83），所述顶部第一支管（82）的一端与所述外螺旋管（3）焊接，所述顶部第二支管（83）的一端与所述内螺旋管（4）焊接，所述顶部第一支管（82）和所述顶部第二支管（83）的另一端焊接连接在所述顶部主管（81）上，所述顶部主管（81）远离所述顶部第一支管（82）和所述顶部第二支管（83）的一端与所述进口通道（9）焊接。

5.根据权利要求1所述的非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，其特征在于，所述外螺旋管（3）和所述内螺旋管（4）为非等径螺旋形，且所述外螺旋管（3）与所述内螺旋管（4）的线圈位置水平方向不重叠。

6.根据权利要求5所述的非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，其特征在于，所述外螺旋管（3）的直径为250mm，所述内螺旋管（4）的直径为200mm，且所述外螺旋管（3）与内螺旋管（4）之间的间距为50mm。

7.根据权利要求1所述的非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，其特征在于，所述外螺旋管（3）与所述内螺旋管（4）采用铝合金复合管，并在外层包裹PE塑料。

8.根据权利要求1所述的非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，其特征在于，所述保温管（5）采用钢带增强聚乙烯双螺旋波纹管，且管道内壁涂有陶瓷纤维制成的保温层。

9.根据权利要求1所述的非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，其特征在于，所述螺旋管连接件（6）采用PE材料。

10.根据权利要求1所述的非等径双螺旋形钢纤维混凝土能量桩，其特征在于，所述桩体（1）采用钢纤维混凝土桩体。

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