[发明专利]一种基于深层埋管及能源桩的换热系统及施工工艺

说明书

本发明涉及一种基于深层埋管及能源桩的换热系统及施工工艺，包括自上而下依次设置的能源桩、连接装置以及深层埋管；能源桩包括能源桩换热管、桩基钢筋笼以及水泥混凝土；能源桩换热管设置在桩基钢筋笼内侧；水泥混凝土填筑于能源桩内部；能源桩换热管包括进管以及出管；深层埋管包括地埋换热管以及灌充在深层埋管内部的回填料；地埋换热管整体呈U型；能源桩换热管的进管以及出管分别通过连接装置与地埋换热管相连通。本发明克服了传统地埋管地源热泵系统占用地下空间以及能源桩埋置浅且换热量有限的缺点，提高地热清洁能源利用率。

技术领域

本发明属于资源利用技术领域，涉及一种换热系统及施工工艺，尤其涉及一种可提高地热清洁能源利用率的基于深层埋管及能源桩的换热系统及施工工艺。

背景技术

随着人类社会的快速发展，能源的消耗也越来越大，而中国现在的能源结构仍以煤炭为主，煤炭属于不可再生能源，而且燃烧的过程中会对环境造成严重的污染，因此发展新的能源势在必行。地热能源作为一种清洁可再生能源，可以大大降低建筑耗能，利用发展空间大。传统的地埋管地源热泵系统是利用钻井机钻孔成换热井将换热管埋置在换热井中，然后将其回填，形成地埋管换热器，其缺点是占用地下空间，需要额外钻孔，钻孔费用较高，优点是埋置深，换热效率高；能源桩技术是将换热管埋置在桩基中，两者形成一个整体作为换热器，这样就节省了额外的钻孔费用，其缺点是埋置浅，换热量不大，受地表环境温度影响较大。因此发明一种能将两者的优点结合起来，同时将它们的缺点补足起来所形成的装置或系统至关重要。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明克服了传统地埋管地源热泵系统占用地下空间以及能源桩埋置浅且换热量有限的缺点，进而提供了一种可提高地热清洁能源利用率的基于深层埋管及能源桩的换热系统及施工工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于深层埋管及能源桩的换热系统，其特征在于：所述基于深层埋管及能源桩的换热系统包括自上而下依次设置的能源桩、连接装置以及深层埋管；所述能源桩包括能源桩换热管、桩基钢筋笼以及水泥混凝土；所述能源桩换热管设置在桩基钢筋笼内侧；所述水泥混凝土填筑于能源桩内部；所述能源桩换热管包括进管以及出管；所述深层埋管包括地埋换热管以及灌充在深层埋管内部的回填料；所述地埋换热管整体呈U型；所述能源桩换热管的进管以及出管分别通过连接装置与地埋换热管相连通。

作为优选，本发明所采用的连接装置包括波纹管；所述能源桩换热管的进管以及出管分别通过波纹管与地埋换热管相连通。

作为优选，本发明所采用的连接装置还包括套装在波纹管外部的橡胶圈。

作为优选，本发明所采用的波纹管是HDPE波纹管。

作为优选，本发明所采用的能源桩换热管以及地埋换热管均是HDPE换热管。

作为优选，本发明所采用的深层埋管是垂直埋管或倾斜埋管。

一种基于如前所述的基于深层埋管及能源桩的换热系统的施工工艺，其特征在于：所述施工工艺包括以下步骤：

1)利用大型旋转钻机按照施工设计以及规范钻孔，采用泥浆护壁的方式直至桩基孔壁成型；

2)利用钻井机，将带有钻头的空心套管从灌注桩桩底钻至深层埋管换热井井底；

3)在地面上将能源桩换热管以及地埋管换热管的交界处用波纹管连接，在波纹管的外部套装橡胶圈对波纹管进行外层密封保护；

4)在空心套管中放入已连接好的能源桩换热管以及地埋换热管中，然后在空心套管中回灌地埋管回填料，边灌边将空心套管拔起，直至到将地埋管回填料灌至灌注桩桩底，拔出沉管；

5)放下桩基钢筋笼，灌注水泥混凝土至灌注桩桩顶，待凝固成型。

本发明的优点是：