螺旋管段8、換熱管出口管段10。安裝時，所述換熱管螺旋狀設(shè)置在能量粧井2內(nèi)，螺旋換熱管段8沿能量粧側(cè)曲面5設(shè)置并固定，螺旋換熱管段8按照截頂圓錐螺旋形式布置，螺距為100~300mm。沿螺旋方向每隔1.5~3m，在圓臺側(cè)曲面5上垂直打入固定釘，固定釘伸出側(cè)曲面30~40mm，固定釘?shù)拈g距從下底面4向上底面3的螺旋方向上逐漸增大，將換熱管螺旋管段8依次綁扎在固定釘上，形成換熱管的螺旋管段。換熱管具體選用聚乙烯管或聚丁烯管。換熱管進(jìn)口管段9從空心圓臺能量粧上底面3的邊緣垂直進(jìn)入。換熱管出口管段10進(jìn)行保溫處理，保溫材料采用泡沫橡塑保溫材料，保溫層厚度為20~30mm。換熱管出口管段10沿能量粧內(nèi)壁面6豎直向上引出，沿出口管段方向每隔0.5~lm，在空心圓柱外壁面垂直打入固定釘，固定釘伸出圓柱外壁面30~40mm，固定釘數(shù)量不少于3個，將保溫后的出口管段綁扎在固定釘上。進(jìn)口管段及出口管段均高出空心圓臺上底面100~200mm，以便于與系統(tǒng)水平集管連接。
[0022]將換熱管設(shè)置在中空的能量粧井2內(nèi)后，需要對能量粧井2進(jìn)行回填；本發(fā)明能量粧回填料可采用多種材料:如現(xiàn)有的混凝土、膨潤土和細(xì)沙(水泥)的混合漿，或者其它導(dǎo)熱性能較好的回填料，采用能量粧回填料進(jìn)行回填，得到能量粧回填料層11。采用混凝土進(jìn)行回填時，因本發(fā)明能量粧無需承載較大的荷載(如建筑基礎(chǔ)等)，混凝土可采用強(qiáng)度較低的C15混凝土，利用混凝土輸送泵將攪拌好的混凝土通過輸送管道注入每個需要回填的能量粧井內(nèi)部，回填時一次澆注完成。采用膨潤土和細(xì)沙(水泥)的混合漿進(jìn)行回填時，膨潤土的比例宜為4% — 6%，以提高回填料的傳熱系數(shù)?；靥钸^程中，應(yīng)利用夯實(shí)設(shè)備進(jìn)行振動夯實(shí)。能量粧回填完畢至少20~30天，待回填料凝固后，結(jié)合水平集管的施工，采用原土對能量粧上底面覆土層12進(jìn)行回填夯實(shí)。
[0023]通過截頂圓錐螺旋布置有效換熱管，在保證具有相同換熱管長度的基礎(chǔ)上，有效提高了能量粧的傳熱效率，降低了單位管長換熱熱阻。圖4給出了不同設(shè)計參數(shù)空心圓臺螺旋型能量粧的單位管長換熱熱阻，該結(jié)果是采用CFD數(shù)值模擬軟件計算結(jié)果，Rl為圓臺能量粧的下底面半徑，R2為圓臺能量粧的上底面半徑?？梢钥闯?，相對與傳統(tǒng)圓柱面布置的螺旋型能源粧，空心圓臺螺旋型能量粧的單位管長換熱熱阻降低了 3°/『14% ;增大下底面半徑與上底面半徑的差值，其單位管長換熱熱阻降低更大，換熱效果更好。
[0024]本發(fā)明一種提高傳熱效率的空心圓臺螺旋型能量粧結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下技術(shù)步驟:
(1)根據(jù)工藝要求，確定圓錐臺狀的能量粧井的參數(shù)；
(2)能量粧井的開挖成型:根據(jù)上述確定的參數(shù)，在工程所在地點(diǎn)進(jìn)行施工作業(yè)，采用人工、半機(jī)械式或全機(jī)械式開挖土體層，得到由能量粧上底面、能量粧下底面、能量粧側(cè)曲面與能量粧內(nèi)壁面構(gòu)成的中間部位為圓柱體的圓錐臺狀的能量粧井；
(3)在能量粧井內(nèi)設(shè)置換熱管:按照工藝要求，確定螺旋狀布置的換熱管的螺距，根據(jù)確定的螺距，沿螺旋方向每隔1.5~3m，在上述能量粧井的圓臺側(cè)曲面上垂直打入固定釘，固定釘伸出側(cè)曲面30~40mm，固定釘?shù)拈g距從下底面向上底面螺旋方向上逐漸增大，將聚乙烯塑料管(換熱管)依次設(shè)置在能量粧井的圓臺側(cè)曲面上，通過固定(綁扎)在固定釘上，形成換熱管的螺旋管段。
[0025]換熱管出口管段的保溫:在能量粧井內(nèi)固定螺旋管段后，為了獲得更好的保溫效果，對出口管段進(jìn)行保溫，保溫材料采用泡沫橡塑保溫材料，在出口管段的一定長度管體表面上纏繞保溫材料，保溫層厚度為20~30mm。
[0026](4)換熱管出口管段的固定:沿豎直方向每隔0.5~lm,能量粧內(nèi)壁面垂直打入固定釘，固定釘伸出圓柱外壁面30~40_，固定釘數(shù)量不少于3個，將保溫后的換熱管出口管段綁扎在固定釘上。
[0027](5)能量粧井的回填:采用現(xiàn)有的混凝土、膨潤土和細(xì)沙(水泥)的混合漿，或者其它導(dǎo)熱性能較好的回填料，對綁扎完畢后的能量粧井進(jìn)行回填。
[0028]換熱管的入口及出口應(yīng)高出能量粧上底面100~200mm，以便于與系統(tǒng)水平集管連接。
[0029]換熱流體從換熱管的進(jìn)口管段流入，出口管段流出。
[0030]最后需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，盡管申請人參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.提高傳熱效率的空心圓臺螺旋型能量粧結(jié)構(gòu)，在土體層(I)內(nèi)設(shè)置能量粧井(2)，其特征在于:所述能量粧井(2)呈圓錐臺狀，由能量粧上底面(3)、能量粧下底面(4)、能量粧側(cè)曲面(5)與能量粧內(nèi)壁面(6)構(gòu)成中間部位為圓柱體的圓錐臺狀的能量粧井(2)，能量粧上底面(3)的直徑大于能量粧下底面(4)的直徑； 在能量粧井(2)內(nèi)設(shè)置換熱管并固定，所述換熱管由依次連接的三部分組成:換熱管進(jìn)口管段(9)、換熱管螺旋管段(8)、換熱管出口管段(10);螺旋換熱管段(8)沿能量粧側(cè)曲面(5)設(shè)置并固定，換熱管進(jìn)口管段(9)從能量粧上底面(3)的邊緣垂直進(jìn)入，換熱管出口管段(10)沿能量粧內(nèi)壁面(6)豎直向上引出； 將換熱管設(shè)置在中空的能量粧井(2)內(nèi)后，采用能量粧回填料對能量粧井(2)進(jìn)行回填，得到能量粧回填料層(11)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高傳熱效率的空心圓臺螺旋型能量粧結(jié)構(gòu)，其特征在于:換熱管螺旋管段(8)按照截頂圓錐螺旋形式布置，螺距為100~300mm;沿螺旋方向每隔1.5~3m，在能量粧側(cè)曲面(5)上垂直打入固定釘，固定釘伸出側(cè)曲面30~40mm，固定釘?shù)拈g距從下底面(4)向上底面(3)的螺旋方向上逐漸增大，將換熱管螺旋管段(8)依次綁扎在固定釘上，形成換熱管的螺旋管段。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述提高傳熱效率的空心圓臺螺旋型能量粧結(jié)構(gòu)，其特征在于:換熱管為聚乙烯塑料管或聚丁烯管。4.提高傳熱效率的空心圓臺螺旋型能量粧結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于包括如下步驟: (1)根據(jù)工藝要求，確定圓錐臺狀的能量粧井的參數(shù)； (2)能量粧井的開挖成型:根據(jù)上述確定的參數(shù)，在工程所在地點(diǎn)進(jìn)行施工作業(yè)，開挖土體層，得到由能量粧上底面、能量粧下底面、能量粧側(cè)曲面與能量粧內(nèi)壁面構(gòu)成的中間部位為圓柱體的圓錐臺狀的能量粧井； (3)在能量粧井內(nèi)設(shè)置換熱管:按照工藝要求，確定螺旋狀布置的換熱管的螺距，根據(jù)確定的螺距，沿螺旋方向每隔1.5~3m，在上述能量粧井的圓臺側(cè)曲面上打入固定釘，固定釘伸出側(cè)曲面30~40mm，固定釘?shù)拈g距從下底面向上底面螺旋方向上逐漸增大，將換熱管依次綁扎在固定釘上，形成換熱管的螺旋管段； (4)換熱管出口管段的固定:沿豎直方向每隔0.5~lm，在能量粧內(nèi)壁面垂直打入固定釘，固定釘伸出圓柱外壁面30~40mm，將保溫后的換熱管出口管段綁扎在固定釘上； (5)能量粧井的回填:采用能量粧井回填料，對綁扎完畢后的能量粧井進(jìn)行回填，得到所述的空心圓臺螺旋型能量粧結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)4所述的提高傳熱效率的空心圓臺螺旋型能量粧結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，對出口管段進(jìn)行保溫，保溫材料采用泡沫橡塑保溫材料，在一定長度出口管段上纏繞保溫材料，保溫層厚度為20~30mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了提高傳熱效率的空心圓臺螺旋型能量樁結(jié)構(gòu)，在土體層內(nèi)設(shè)置能量樁井，所述能量樁井呈圓錐臺狀，能量樁上底面的直徑大于能量樁下底面的直徑；在能量樁井內(nèi)設(shè)置換熱管并固定，換熱管由依次連接的換熱管進(jìn)口管段、換熱管螺旋管段、換熱管出口管段組成；采用能量樁回填料對能量樁井進(jìn)行回填。本發(fā)明的螺旋換熱管段呈一定的錐度布置，螺旋管沿徑向相互錯列，相鄰螺旋管在軸向上的熱干擾強(qiáng)度減弱，增大了螺旋管沿軸向上的傳熱能力；與土體換熱溫差較大的換熱流體從半徑較大的圓臺上底面流入，一定程度上減弱了能量樁上部的回填區(qū)域熱短路現(xiàn)象，提高了能量樁的傳熱效率；抗腐蝕能力顯著提高，大幅度提高使用壽命。
【IPC分類】F25B30/06, E02D5/56
【公開號】CN104912068
【申請?zhí)枴緾N201510277399
【發(fā)明人】黃光勤, 楊小鳳, 戴通涌
【申請人】黃光勤
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月27日