土壤源热泵系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种土壤源热泵系统。该土壤源热泵系统包括：空调末端；埋管部，埋管部包括预制埋设在桩基内的第一换热管和埋设在桩基间的第二换热管；水平集合管，水平集合管连接第一换热管和第二换热管；地源热泵主机，地源热泵主机连接在水平集合管与空调末端之间。通过该土壤源热泵系统能够在建筑物底部布置换热管，有效利用建筑物底部的空间。
【专利说明】土壤源热泵系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及土壤源热泵系统，具体而言，涉及一种土壤源热泵系统。
【背景技术】
[0002] 土壤源热泵系统按照其地埋管换热系统的铺设方式可分为水平埋管和坚直埋管。 对于坚直埋管按照埋管换热器与建筑物位置关系，又可分为在建筑物外部空地埋管，在建 筑物基础底部桩基内埋管，以及在建筑物基础底部桩基间埋管三种布置方式。
[0003] 目前，因技术及施工难度相对较低，在建筑物外部空地布置坚直地埋管的应用最 为普遍，但随着城市化进程的加快，建筑的容积率越来越低，对于一些建筑密集的城区，仅 依靠在建筑物周围的空地下布置地埋管，埋管数量已不能满足实际需求，这限制了土壤源 热泵系统进一步的推广应用。
[0004] 建筑物底部布置地埋管能对其埋管数量进行有力补充。但建筑桩基间布置坚直地 埋管的过程中，需要在建筑桩基间的地基土中钻井布管，其深度一般深达几十米甚至上百 米，钻井、回填等施工作业对建筑地基土体的改变，不可避免的会对建筑物基础承载力特性 产生影响。并且进行建筑物底部布置地埋管的设计、施工工艺方法和常规土壤源热泵工程 也有很大差异。现有的空地铺设地埋管的方法不能够作为有效参考。目前也没有合理安全 的能够在建筑物底部布置地埋管的方法。 实用新型内容
[0005] 本实用新型旨在提供一种土壤源热泵系统，以解决现有技术中的土壤源热泵系统 不能在建筑物底部安全地布置埋管的问题。
[0006] 为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种土壤源热泵，该土壤 源热泵系统包括：空调末端；埋管部，埋管部包括预制埋设在桩基内的第一换热管和埋设 在桩基间的第二换热管；水平集合管，水平集合管连接第一换热管和第二换热管；地源热 泵主机，地源热泵主机连接在水平集合管与空调末端之间。
[0007] 进一步地，土壤源热泵系统还包括地源侧循环泵和空调侧循环泵，地源侧循环泵 设置在水平集合管上，且位于埋管部与地源热泵主机之间，空调侧循环泵设置在水平集合 管上，且位于地源热泵主机与空调末端之间。
[0008] 进一步地，土壤源热泵系统还包括监测桩基沉降量的沉降监测部，沉降监测部包 括：液体静力水准器，液体静力水准器为多个，且一一对应地分布在各监测点，连通管连接 各液体静力水准器，使任意两个液体静力水准器之间连通；位移传感器，位移传感器的数量 与液体静力水准器的数量一致，且位移传感器一一对应地设置在液体静力水准器上，并监 测液体静力水准器的液面移动；巡检仪，巡检仪与位移传感器连接，收集并处理位移传感器 监测的液体静力水准器的液面移动，以确定桩基的沉降量。
[0009] 进一步地，沉降监测部还包括：计算机监测中心，计算机监测中心与巡检仪连接， 收集并处理巡检仪输送的信息，并计算出各监测点之间的相对沉降量；无线传输模块，无线 传输模块与计算机监测中心连接，若计算机监测中心监测的各监测点之间的相对沉降量超 过预警值，则无线传输模块发出报警信息。
[0010] 应用本实用新型的技术方案，通过该土壤源热泵系统包括空调末端、埋管部、水平 集合管和地源热泵主机，埋管部包括埋设在桩基内的第一换热管和埋设在桩基间的第二换 热管，第一换热管能够有效利用桩基内空间，第二换热管能够有效利用桩基间空间，提高建 筑空间的有效利用率，解决了原有埋管方式占地大的问题。水平集合管连接第一换热管和 第二换热管，地源热泵主机连接在水平集合管与空调末端之间。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新 型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在 附图中：
[0012] 图1示出了本实用新型的实施例的土壤源热泵系统的结构示意图；以及
[0013] 图2示出了本实用新型的实施例的沉降监测部的结构示意图。
[0014] 附图标记说明：1、土壤；2、桩基；3、第一换热管；4、第二换热管；5、地源侧循环泵； 6、地源热泵主机；7、空调侧循环泵；8、空调末端；9、空调用户；11、水平集合管；12、位移传 感器；13、液体静力水准器；14、连通管；15、巡检仪；16、计算机监测中心；17、无线传输模 块。
【具体实施方式】
[0015] 下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲 突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0016] 如图1和2所示，根据本实用新型的实施例，土壤源热泵系统包括空调末端8、埋管 部、水平集合管11和地源热泵主机6,埋管部包括埋设在桩基2内的第一换热管3和埋设在 桩基2间的第二换热管4,第一换热管3能够有效利用桩基2内空间，第二换热管4能够有 效利用桩基2间空间，提高建筑空间的有效利用率，解决了原有埋管方式占地大的问题。水 平集合管11连接第一换热管3和第二换热管4,地源热泵主机6连接在水平集合管11与空 调末端8之间。
[0017] 土壤源热泵系统还包括地源侧循环泵5和空调侧循环泵7,地源侧循环泵5作为地 源侧循环水的驱动装置，空调侧循环泵7作为空调循环水的驱动装置。地源侧循环泵5设 置在水平集合管11上，且位于埋管部与地源热泵主机6之间，空调侧循环泵7设置在水平 集合管11上，且位于地源热泵主机6与空调末端8之间。
[0018] 利用第二换热管4和第一换热管3中的流体介质与土壤1换热，形成一个整体的 土壤源热泵换热系统。与岩土换热之后的流体热量（冷量）经过地源热泵主机6的提升， 送至建筑物内的空调用户9中，达到制热或制冷的要求。
[0019] 为了保证建筑桩基础的承载特性，土壤源热泵系统还包括监测桩基2沉降量的沉 降监测部，沉降监测部包括液体静力水准器13、位移传感器12和巡检仪15。
[0020] 液体静力水准器13为多个，且一一对应地分布在各监测点，连通管14连接各液体 静力水准器13,使任意两个液体静力水准器13之间连通。
[0021] 位移传感器12的数量与液体静力水准器13的数量一致，且位移传感器12 -一对 应地设置在液体静力水准器13上，并监测液体静力水准器13的液面移动。
[0022] 巡检仪15与位移传感器12连接，收集并处理位移传感器12监测的液体静力水准 器13的液面移动，以确定桩基2的沉降量。
[0023] 为了便于传输和监控，沉降监测部还包括计算机监测中心16和无线传输模块17。
[0024] 计算机监测中心16与巡检仪15连接，收集并处理巡检仪15输送的信息，并计算 出各监测点之间的相对沉降量。
[0025] 无线传输模块17与计算机监测中心16连接，若计算机监测中心16监测的各监测 点之间的相对沉降量超过预警值，则无线传输模块17发出报警信息。
[0026] 位移传感器12为电磁位移传感器，无线传输模块17包括GPRS模块。通过沉降监 测部能自动监测建筑物桩基的沉降量值，保证建筑使用安全。
[0027] 沉降监测部的工作过程如下：
[0028] 在建筑物的各监测点处安置液体静力水准器13,各液体静力水准器13相互之间 采用连通管14相连（液体静力水准器13及连通管14内都装有防冻液），由于重力的作 用，使得各液体静力水准器13的液面高度永远保持相同，当建筑物的某监测点处产生坚向 变形，则此处的液体静力水准器13的液面高度会上升或下降，同时其它各点处液体静力水 准器13的液面也会受此影响而随之变化，即液面下降或上升。在各个液体静力水准器13 的上部都安装有一个电磁位移传感器，液面高度的变化值可由电磁位移传感器精确地探测 至IJ，并通过一台与各电磁位移传感器相连的巡检仪15传输给计算机监测中心16,而计算机 监测中心16可以根据各监测点的液体静力水准器13的液面高度的变化值，随时计算出各 监测点之间的相对沉降量，当相对沉降量超过一定的预警值时，计算机监测中心16通过与 其连接的GPRS模块采用G SM无线通信网络向工程技术人员发送信息报警。工程技术人员 可以通过其它终端接收该报警信息，例如通过手机或个人电脑接收，以便能够实时监控。
[0029] 该土壤源热泵系统可以通过土壤源热泵系统埋管方法埋管，该土壤源热泵系统埋 管方法包括在桩基2内坚埋管，将第一换热管3预制在桩基2内，具体包括；将第一换热管 3预先放置在桩基2的钢筋笼内部，然后向钢筋笼内浇筑混凝土，以形成桩基2 ;在桩基2间 坚埋管，将第二换热管4埋入桩基2之间；通过水平集合管11将第一换热管3与第二换热 管4连通。通过该土壤源热泵系统埋管方法能够在桩基2内预埋第一换热管3,有效利用桩 基2内的空间，提高埋管数量，以使换热面积增大，提高负载能力。桩基2间埋设的第二换 热管4有效利用了桩基2之间的空间，合理优化了换热管的布置方式，在同样换热能力下， 减少占用面积，充分利用建筑区域内的所有用地。第一换热管3预先放置在桩基2的钢筋 笼内部，无需在桩基2浇筑完成后损坏桩基2的结构，保证了桩基2的结构强度，进而确保 了粧基2的承载能力。
[0030] 需要说明的是，本实用新型基于在建筑物基础底部布置土壤源热泵系统，且该土 壤源热泵系统采用坚直地埋管换热器。
[0031] 优选地，第一换热管3为螺旋形换热管，第二换热管4为U形换热管。螺旋形换热 管能够有效增大换热面积。
[0032] 在本实施例中，第一换热管3的管距为100mm。螺旋换热管的管距是指螺旋换热 管的相邻两个螺旋的中心线之间的距离。第一换热管3的管距可以根据不同的换热需求选 择，若需要较大的换热面积，则将管距减小，以增加螺旋数量，提高换热面积。若需要的换热 面积较小，则将管距增大，以减少螺旋数量。
[0033] 在桩基2间坚埋管，将第二换热管4埋入桩基2之间的步骤中包括：在桩基2间钻 孔，将第二换热管4放入钻孔内，对钻孔进行回填。
[0034] 在桩基2间钻孔的步骤之前还包括：确定第二换热管4与桩基2的安全距离，本步 骤包括：
[0035] 判断桩基2的类型，以根据不同的桩基2的类型确定不同的安全距离，以保证建筑 的可靠性。
[0036] 若桩基2为端承型，则第二换热管4与桩基2的中心距S大于或等于2. 5倍的桩 基2的直径。
[0037] 若桩基2为非挤土灌注桩，则第二换热管4与桩基2的中心距S大于或等于3. 0 倍的桩基2的直径。
[0038] 若桩基2为挤土桩，则第二换热管4与桩基2的中心距S大于或等于3. 5倍的桩 基2的直径。
[0039] 在确定好的位置上钻井施工，生产钻孔，钻孔到设计深度后，将U形换热器放置于 井内，用回填材料将钻孔回填密实。
[0040] 对钻孔进行回填的步骤中包括：
[0041] 选用回填料，回填料凝固后的强度大于或等于原土质强度；
[0042] 将回填料填入钻孔内。
[0043] 为最大程度地减小埋设换热管对于地基的影响，应对钻孔选用合理配比的回填 料，使回填料凝固后的强度大于或等于原土质强度，最好使回填料凝固后的强度大于原土 质强度，这样不会降低地基的承载能力。回填料可参考以下成分及重量配比：
[0044]
【权利要求】
1. 一种土壤源热泵系统，其特征在于，包括： 空调末端（8); 埋管部，所述埋管部包括预制埋设在桩基（2)内的第一换热管（3)和埋设在所述桩基 (2)间的第二换热管（4); 水平集合管（11)，所述水平集合管（11)连接所述第一换热管（3)和所述第二换热管 ⑷； 地源热泵主机（6)，所述地源热泵主机（6)连接在所述水平集合管（11)与所述空调末 端⑶之间。
2. 根据权利要求1所述的土壤源热泵系统，其特征在于，所述土壤源热泵系统还包 括地源侧循环泵（5)和空调侧循环泵（7)，所述地源侧循环泵（5)设置在所述水平集合管 (11)上，且位于所述埋管部与所述地源热泵主机（6)之间，所述空调侧循环泵（7)设置在所 述水平集合管（11)上，且位于所述地源热泵主机（6)与所述空调末端（8)之间。
3. 根据权利要求1所述的土壤源热泵系统，其特征在于，所述土壤源热泵系统还包括 监测桩基（2)沉降量的沉降监测部，所述沉降监测部包括： 液体静力水准器（13)，所述液体静力水准器（13)为多个，且一一对应地分布在各监测 点，连通管（14)连接各所述液体静力水准器（13)，使任意两个所述液体静力水准器（13)之 间连通； 位移传感器（12)，所述位移传感器（12)的数量与所述液体静力水准器（13)的数量一 致，且所述位移传感器（12) -一对应地设置在所述液体静力水准器（13)上，并监测所述液 体静力水准器（13)的液面移动； 巡检仪（15)，所述巡检仪（15)与所述位移传感器（12)连接，收集并处理所述位移传感 器（12)监测的所述液体静力水准器（13)的液面移动，以确定桩基（2)的沉降量。
4. 根据权利要求3所述的土壤源热泵系统，其特征在于，所述沉降监测部还包括： 计算机监测中心（16)，所述计算机监测中心（16)与所述巡检仪（15)连接，收集并处理 所述巡检仪（15)输送的信息，并计算出各监测点之间的相对沉降量； 无线传输模块（17)，所述无线传输模块（17)与所述计算机监测中心（16)连接，若所述 计算机监测中心（16)监测的各监测点之间的相对沉降量超过预警值，则所述无线传输模 块（17)发出报警信息。
【文档编号】F24F11/02GK204043106SQ201420485718
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】毛健, 罗苏瑜 申请人:珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司