本發(fā)明涉及地?zé)崮芗夹g(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種能量樁結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)：

隨著人類對(duì)能源需求的日益增長(zhǎng)，化石能源的大規(guī)模使用帶來(lái)了資源枯竭和環(huán)境污染問(wèn)題，而地?zé)豳Y源不會(huì)對(duì)人類環(huán)境產(chǎn)生污染和破壞，地?zé)崂妹刻岣?個(gè)百分點(diǎn)，相當(dāng)于替代標(biāo)準(zhǔn)煤3750萬(wàn)噸，減排二氧化碳約9400萬(wàn)噸。

然而地源熱泵技術(shù)占用地下空間較大，鉆孔費(fèi)用相對(duì)較高且換熱效率低下，使得推廣應(yīng)用受到了極大的限制。能量樁儲(chǔ)熱技術(shù)是把埋設(shè)在地下的混凝土樁基變成儲(chǔ)熱換熱地源熱泵系統(tǒng)的一部分，在基樁中埋設(shè)換熱管，把基樁作為換熱井，把換熱管埋設(shè)在基樁中，通過(guò)集水管和熱泵系統(tǒng)相連，能量樁和周圍土壤相互傳遞熱量。這樣既可減少地源熱泵系統(tǒng)的打井環(huán)節(jié)，可也減少換熱井的灌漿回填工序，此技術(shù)的實(shí)施，在施工過(guò)程中可大大降低工程造價(jià)，縮短施工周期，節(jié)約土地。

但由于換熱管埋設(shè)在混凝土基樁中，也帶來(lái)諸多問(wèn)題：第一，破壞了基樁的力學(xué)承載力，對(duì)建筑物的安全產(chǎn)生危害；第二，換熱管綁扎在鋼筋籠上，埋設(shè)在混凝土中，與樁身一起受力變形，容易造成管道和混凝土的變形和損壞；第三，在施工過(guò)程中預(yù)制樁需要接樁，換熱管接頭難以處理，容易造成換熱管損壞；第四，由于換熱管和樁基澆筑為一體，如換熱管破損，不能檢修；第五，能量樁技術(shù)施工工藝相對(duì)復(fù)雜，各工種相互交叉作業(yè)，施工過(guò)程中需要多個(gè)工種相互配合，更易延長(zhǎng)工期，造成工期緊張。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供能量樁結(jié)構(gòu)，以緩解現(xiàn)有技術(shù)中存在的換熱管容易損傷、不易更換和不能檢修的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提供的一種能量樁結(jié)構(gòu)，包括：管樁、換熱體和檢修機(jī)構(gòu)；

所述管樁設(shè)置在土層內(nèi)，所述換熱體套設(shè)在所述管樁內(nèi)，所述換熱體內(nèi)壁上設(shè)置有換熱管，所述換熱管呈螺旋狀的設(shè)置在所述換熱體的內(nèi)壁上，所述檢修機(jī)構(gòu)的一端設(shè)置在所述換熱體的側(cè)壁上，所述檢修機(jī)構(gòu)的另一端設(shè)置在所述換熱體的底端與換熱管的頭端連接，以用于對(duì)換熱管進(jìn)行更換和檢修。

進(jìn)一步地，所述換熱體的上部呈圓柱形，所述換熱體的下部呈圓錐形；

所述換熱體的上部的內(nèi)壁上設(shè)置有螺旋式導(dǎo)管槽，所述換熱體的下部的內(nèi)壁上設(shè)置有直線式導(dǎo)管槽，所述螺旋式導(dǎo)管槽與所述直線式導(dǎo)管槽連通。

進(jìn)一步地，所述換熱體上部的側(cè)壁上設(shè)置有安裝孔，所述安裝孔的上端設(shè)置有注水口；

所述換熱管的頭端設(shè)置有鐵磁。

進(jìn)一步地，所述檢修機(jī)構(gòu)包括：第一定滑輪和第二定滑輪；

所述第一定滑輪設(shè)置在所述注水口的上端，所述第二定滑輪設(shè)置在所述換熱體下部的底端，所述第一定滑輪和所述第二定滑輪之間通過(guò)鋼絲繩連接，且所述鋼絲繩上設(shè)置有磁鐵。

進(jìn)一步地，所述換熱體內(nèi)還設(shè)置有循環(huán)裝置；

所述循環(huán)裝置包括：循環(huán)泵、分水管和集水管；

所述分水管和所述集水管的延伸方向與所述換熱體的徑向方向相同，所述循環(huán)泵分別與所述集水管和所述分水管連通，以用于使所述換熱體內(nèi)的液體穩(wěn)定均勻。

進(jìn)一步地，所述集水管上設(shè)置有多個(gè)回水口，所述分水管上設(shè)置有多個(gè)送水口，所述送水口呈錐形設(shè)置，以用于使流出的水由層流狀態(tài)變?yōu)槲闪鳡顟B(tài)。

進(jìn)一步地，所述換熱體的外壁上設(shè)置有多個(gè)圓柱形鋼箍；

所述圓柱形鋼箍一端與所述換熱體的外壁固定連接，所述圓柱形鋼箍另一端上設(shè)置有鋼片，所述鋼片相對(duì)所述圓柱形鋼箍轉(zhuǎn)動(dòng)，且所述鋼片上連接有鋼絲繩。

進(jìn)一步地，所述換熱體的上部設(shè)置有圓柱帽，所述圓柱帽的直徑大于所述換熱體的直徑，所述換熱體的下部設(shè)置有保護(hù)套。

進(jìn)一步地，所述管樁上設(shè)置有檢查口，所述安裝孔的延伸方向穿過(guò)所述檢查口，且所述檢查口與熱力外網(wǎng)地溝連接。

一種能量樁的施工方法，具有上所述的能量樁結(jié)構(gòu)，包括：

步驟1：將大直徑的管樁安置在土層中；

步驟2：吊裝換熱體，將換熱體套裝在管樁內(nèi)，并在換熱體的頂端和底端分別設(shè)置有圓柱帽和保護(hù)套，同時(shí)，將換熱體固定；

步驟3：通過(guò)安裝孔將換熱管敷設(shè)在換熱體的內(nèi)壁上，然后在大直徑的管樁和換熱體之間填充上填充料。

本發(fā)明提供的一種能量樁結(jié)構(gòu)，包括：管樁、換熱體和檢修機(jī)構(gòu)；

所述管樁設(shè)置在土層內(nèi)，所述換熱體套設(shè)在所述管樁內(nèi)，所述換熱體內(nèi)壁上設(shè)置有換熱管，所述換熱管呈螺旋狀的設(shè)置在所述換熱體的內(nèi)壁上，所述檢修機(jī)構(gòu)的一端設(shè)置在所述換熱體的側(cè)壁上，所述檢修機(jī)構(gòu)的另一端設(shè)置在所述換熱體的底端與換熱管的頭端連接，以用于對(duì)換熱管進(jìn)行更換和檢修。以緩解現(xiàn)有技術(shù)中存在的換熱管容易損傷、不易更換和不能檢修的技術(shù)問(wèn)題。

一種能量樁的施工方法，具有上所述的能量樁結(jié)構(gòu)，包括：步驟1：將大直徑的管樁安置在土層中；步驟2：吊裝換熱體，將換熱體套裝在管樁內(nèi)，并在換熱體的頂端和底端分別設(shè)置有圓柱帽和保護(hù)套，同時(shí)，將換熱體固定；步驟3：通過(guò)安裝孔將換熱管敷設(shè)在換熱體的內(nèi)壁上，然后在大直徑的管樁和換熱體之間填充上填充料。以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的管樁的力學(xué)性能差和施工過(guò)程復(fù)雜、工期長(zhǎng)和成本較高的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的能量樁結(jié)構(gòu)的剖面圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的能量樁結(jié)構(gòu)的換熱體的剖面圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的能量樁結(jié)構(gòu)的換熱體內(nèi)部設(shè)置循環(huán)裝置的剖面圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的能量樁結(jié)構(gòu)換熱體內(nèi)部循環(huán)裝置的局部放大圖。

圖標(biāo)：100-管樁；200-換熱體；300-循環(huán)裝置；400-圓柱帽；500-保護(hù)套；110-檢查口；210-換熱管；220-螺旋式導(dǎo)管槽；230-直線式導(dǎo)管槽；240-安裝孔；250-注水口；260-第一定滑輪；270-第二定滑輪；280-圓柱形鋼箍；281-鋼片；310-循環(huán)泵；320-分水管；321-送水口；330-集水管；331-回水口。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，如出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等，其所指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，如出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，如出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的能量樁結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的能量樁結(jié)構(gòu)的換熱體內(nèi)部設(shè)置循環(huán)裝置的剖面圖。如圖1和3所示，本發(fā)明提供的一種能量樁結(jié)構(gòu)，包括：管樁100、換熱體200和檢修機(jī)構(gòu)；

所述管樁100設(shè)置在土層內(nèi)，所述換熱體200套設(shè)在所述管樁100內(nèi)，所述換熱體200內(nèi)壁上設(shè)置有換熱管210，所述換熱管210呈螺旋狀的設(shè)置在所述管的內(nèi)壁上，所述檢修機(jī)構(gòu)的一端設(shè)置在所述換熱體200的側(cè)壁上，所述檢修機(jī)構(gòu)的另一端設(shè)置在所述圓柱體的底端與換熱管210的頭端連接，以用于對(duì)換熱管210進(jìn)行更換和檢修。

其中，管樁100為大直徑管樁100。

其中，管樁100與換熱體200之間填充有填充料，提高換熱體200與管樁100之間的安裝的穩(wěn)定性。

其中，管樁100的內(nèi)壁上涂有防滲層。

本實(shí)施例中，能量樁結(jié)構(gòu)，包括：管樁100、換熱體200和檢修機(jī)構(gòu)；所述管樁100設(shè)置在土層內(nèi)，所述換熱體200套設(shè)在所述管樁100內(nèi)，所述換熱體200內(nèi)壁上設(shè)置有換熱管210，所述換熱管210呈螺旋狀的設(shè)置在所述管的內(nèi)壁上，所述檢修機(jī)構(gòu)的一端設(shè)置在所述換熱體200的側(cè)壁上，所述檢修機(jī)構(gòu)的另一端設(shè)置在所述圓柱體的底端與換熱管210的頭端連接，以用于對(duì)換熱管210進(jìn)行更換和檢修。以緩解現(xiàn)有技術(shù)中存在的換熱管210容易損傷、不易更換和不能檢修的技術(shù)問(wèn)題。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的能量樁結(jié)構(gòu)的換熱體的剖面圖。如圖2所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述換熱體200的上部呈圓柱形，所述換熱體200的下部呈圓錐形；

所述換熱體200的上部的內(nèi)壁上設(shè)置有螺旋式導(dǎo)管槽220，所述換熱體200的下部的內(nèi)壁上設(shè)置有直線式導(dǎo)管槽230，所述螺旋式導(dǎo)管槽220與所述直線式導(dǎo)管槽230連通。

本實(shí)施例中，換熱體200的上部呈圓柱形，換熱體200的下部呈圓錐形，并且，在換熱體200上部的內(nèi)壁的上設(shè)置有螺旋式導(dǎo)管槽220，換熱體200的下部的內(nèi)壁上設(shè)置有直線式導(dǎo)管槽230，由于，換熱體200的下部呈錐形，上部呈圓柱形，在換熱體200套設(shè)在管樁100內(nèi)的時(shí)候，可以減小施工的難度，還可以增加與土層的接觸面積，增加換熱速度，并且，換熱體200上部設(shè)置有螺旋式導(dǎo)管槽220，以便于換熱管210的裝設(shè)，保障換熱管210呈螺旋狀的設(shè)置在換熱體200上部的內(nèi)壁上，同時(shí)，換熱體200下部設(shè)置有直線式導(dǎo)管槽230，且螺旋式導(dǎo)管槽220與螺旋式導(dǎo)管槽220連通，換熱管210即可以直接從螺旋式導(dǎo)管槽220進(jìn)入到直線式導(dǎo)管槽230中，直接進(jìn)入到換熱體200底部與檢修機(jī)構(gòu)連接。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述換熱體200上部的側(cè)壁上設(shè)置有安裝孔240，所述安裝孔240的上端設(shè)置有注水口250；

所述換熱管210的頭端設(shè)置有鐵磁。

其中，磁鐵還可以更換為與磁鐵相吸的物體。

其中，在安裝孔240的外側(cè)設(shè)置有擋板或者堵絲，防止水泥砂漿等雜物進(jìn)入到換熱體200中。

本實(shí)施例中，換熱體200的側(cè)壁上設(shè)置有安裝孔240和注水口250，在具體施工的過(guò)程中，換熱管210通過(guò)安裝孔240進(jìn)入到換熱體200內(nèi)，之后，通過(guò)注水口250對(duì)換熱體200內(nèi)注水，在換熱管210的頭端設(shè)置有磁鐵，以使換熱管210的頭端能夠與檢修機(jī)構(gòu)連接，便于對(duì)導(dǎo)熱管進(jìn)行更換和檢修。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述檢修機(jī)構(gòu)包括：第一定滑輪260和第二定滑輪270；

所述第一滑輪設(shè)置在所述注水口250的上端，所述第二滑輪設(shè)置在所述換熱體200下部的底端，所述第一定滑輪260和所述第二定滑輪270之間通過(guò)鋼絲繩連接，且所述鋼絲繩上設(shè)置有磁鐵。

本實(shí)施例中，檢修機(jī)構(gòu)包第一定滑輪260和第二定滑輪270，第一滑輪設(shè)置在注水口250的上端，第二滑輪設(shè)置在換熱體200下部的底端，并且第一定滑輪260和第二定滑輪270之間通過(guò)鋼絲繩連接，在鋼絲繩上設(shè)置有磁鐵，磁鐵可以將導(dǎo)熱管的頭端吸附，這樣，通過(guò)拉動(dòng)鋼絲繩即可以將導(dǎo)熱管拉動(dòng)到安裝孔240處，以便于工作人員的檢修和更換。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述換熱體200內(nèi)還設(shè)置有循環(huán)裝置300；

所述循環(huán)裝置300包括：循環(huán)泵310、分水管320和集水管330；

所述分水管320和所述集水管330的延伸方向與所述換熱體200的徑向方向相同，所述循環(huán)泵310分別與所述集水管330和所述分水管320連通，以用于使所述換熱體200內(nèi)的液體穩(wěn)定均勻。

本實(shí)施例中，循環(huán)裝置300包括循環(huán)泵310、分水管320和集水管330，分水管320和所述集水管330的延伸方向與所述換熱體200的徑向方向相同，所述循環(huán)泵310分別與所述集水管330和所述分水管320連通，這樣，換熱體200上端和下端的水流傳速遞加快，使換熱體200內(nèi)部的水溫均勻。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的能量樁結(jié)構(gòu)換熱體內(nèi)部循環(huán)裝置的局部放大圖。如圖4所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述集水管330上設(shè)置有多個(gè)回水口331，所述分水管320上設(shè)置有多個(gè)送水口321，所述送水口321呈錐形設(shè)置，以用于使流出的水由層流狀態(tài)變?yōu)槲闪鳡顟B(tài)。

層流是各流體微團(tuán)彼此平行地分層流動(dòng)，互不干擾與混雜。

紊流是各流體微團(tuán)間強(qiáng)烈地混合與摻雜、不僅有沿著主流方向的運(yùn)動(dòng)，而且還有垂直于主流方向的運(yùn)動(dòng)。

其中，回水口331和送水口321可分別沿集水管330和分水管320的長(zhǎng)度方向自上至下呈螺旋狀設(shè)置，也可以沿集水管330和分水管320的長(zhǎng)度方向自上至下不均勻的布設(shè)。

本實(shí)施例中，集水管330和分水管320上分別設(shè)置有多個(gè)回水口331和送水口321，通過(guò)循環(huán)泵310以使換熱體200內(nèi)的水流往復(fù)流動(dòng)，促使換熱體200內(nèi)水溫均勻，由于，送水口321呈錐形設(shè)置，送水口321的管徑是逐漸變小的，可以提高送回口水流的速度，使得流出的水由層流狀態(tài)變?yōu)槲闪鳡顟B(tài)，以加速換熱體200內(nèi)水體的溫度均勻換熱。

進(jìn)一步地，所述換熱體200的外壁上設(shè)置有多個(gè)圓柱形鋼箍280；

所述圓柱形鋼箍280一端與所述換熱體200的外壁固定連接，所述圓柱形鋼箍280另一端上設(shè)置有鋼片281，所述鋼片281相對(duì)所述圓柱形鋼箍280轉(zhuǎn)動(dòng)，且所述鋼片281上連接有鋼絲繩。

其中，多個(gè)圓柱形鋼箍280均勻布設(shè)在換熱體200的外壁上，多個(gè)圓柱形鋼箍280可以在同一圓周上，也可不在同一圓周上，且與外壁固定連接。

優(yōu)選地，每個(gè)圓柱形鋼箍280上的鋼片281為6個(gè)。

本實(shí)施例中，換熱體200的外壁上設(shè)置有多個(gè)圓柱形鋼箍280，當(dāng)換熱體200下沉到預(yù)定位置時(shí)，同時(shí)拉動(dòng)連在6個(gè)鋼片281上的鋼繩，使得鋼片281向上傾斜，鋼片281挈形斜度來(lái)促使鋼片281和管樁100內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦握裹力，達(dá)到換熱體200的固定效果。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述換熱體200的上部設(shè)置有圓柱帽400，所述圓柱帽400的直徑大于所述換熱體200的直徑，所述換熱體200的下部設(shè)置有保護(hù)套500。

本實(shí)施例中，換熱體200的上部設(shè)置有圓柱帽400，所述圓柱帽400的直徑大于所述換熱體200的直徑，所述換熱體200的下部設(shè)置有保護(hù)套500，由于圓柱帽400的直徑大于所述換熱體200的直徑，這樣，換熱體200的上端即不會(huì)與管樁100接觸，再有，在換熱體200的底部設(shè)置有保護(hù)套500，保護(hù)套500即為圓錐形，可以有效的保護(hù)換熱體200的底部，從而使得換熱體200的上部和下部同時(shí)的得到保護(hù)，減小在施工過(guò)程中對(duì)換熱體200的損傷。

在上述實(shí)施例基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述管樁100上設(shè)置有檢查口110，所述安裝孔240的延伸方向穿過(guò)所述檢查口110，且所述檢查口110與熱力外網(wǎng)地溝連接。

本實(shí)施例中，所述管樁100上設(shè)置有檢查口110，所述安裝孔240的延伸方向穿過(guò)所述檢查口110，這樣，在檢查口110即與安裝孔240連通，在檢查口110即可以對(duì)換熱體200內(nèi)的換熱管210進(jìn)行檢修，并且，相鄰的管樁100可以通過(guò)力外網(wǎng)地溝連接。

一種能量樁的施工方法，具有上所述的能量樁結(jié)構(gòu)，包括：

步驟1：將大直徑的管樁100安置在土層中；

步驟2：吊裝換熱體200，將換熱體200套裝在管樁100內(nèi)，并在換熱體200的頂端和底端分別設(shè)置有圓柱帽400和保護(hù)套500，同時(shí)，將換熱體200固定；

步驟3：通過(guò)安裝孔240將換熱管210敷設(shè)在換熱體200的內(nèi)壁上，然后在大直徑的管樁100和換熱體200之間填充上填充料。

本實(shí)施例中，能量樁的施工方法包括：步驟1：將大直徑的管樁100安置在土層中；步驟2：吊裝換熱體200，將換熱體200套裝在管樁100內(nèi)，并在換熱體200的頂端和底端分別設(shè)置有圓柱帽400和保護(hù)套500，同時(shí)，將換熱體200固定；步驟3：通過(guò)安裝孔240將換熱管210敷設(shè)在換熱體200的內(nèi)壁上，然后在大直徑的管樁100和換熱體200之間填充上填充料。以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的管樁100的力學(xué)性能差和施工過(guò)程復(fù)雜、工期長(zhǎng)和成本較高的問(wèn)題。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。