一种能源隧道热交换装置的制作方法

本发明涉及岩土工程中实用工程领域，具体是一种能源隧道热交换装置。

背景技术：

中国正在大力地铁建设，在建、拟建隧道数量可观，隧道位于恒温层中，将隧道围岩作为热源，将换热器埋设在隧道变截面衬砌处，通过隧道基础或衬砌从周围地层中获取地温能，实现能源供给。地热能作为当前热门可再生能源，引起了人们的关注。隧道+地热能，提出能源隧道技术方案。将地源热泵系统的换热器埋入隧道内，使隧道具有换热能力，具有较好的应用前景。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能源隧道热交换装置，能够通过换热器提取地热能，实现隧道自主供能作用，对实际工程有重要的科学参考价值。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种能源隧道热交换装置，包括隧道、衬砌、水管、变截面衬砌、换热器、进水口和出水口，所述隧道为能源隧道结构中心空腔，用于行驶列车，所述衬砌为保温衬砌，为能源隧道提供安全保障的同时对水管进行保温，所述水管一端为进水口，另一端为出水口，所述水管为两条软水管，分别位于能源隧道上、下处，纵穿衬砌，水管与换热器连接，所述变截面衬砌为隧道扩大断面，用于放置换热器，通过水管、变截面衬砌、换热器、进水口和出水口对地热进行热交换，实现隧道能源自给。

所述衬砌为保温高强度材料，厚度为350mm。

所述进水口为液体进入水管口，设置在初始站/终点站，所述出水口为液体流出水管口，设置在初始站/终点站/需用能源站点。

所述变截面衬砌为非标准隧道断面，厚度为800mm。

所述换热器为热交换系统，用于交换能源，换热器内径为850mm，外径为1000mm的圆环体，换热器1/2部分伸入围岩中，用于吸收地热能，进行热交换，其余部分位于变截面衬砌内。

所述换热器有2个。

本发明的有益效果在于：

1、通过换热器吸收地热实现能源供给，符合当前提倡的节能、环保理念。

2、在变截面衬砌中放置换热器，不影响传统隧道结构的同时，变截面衬砌可对传统隧道起保护作用。

3、换热器部分分布在变截面衬砌中，部分分布在围岩中，换热器可以与围岩发生热交换，同时存在2个换热器，提高功能效率的同时还可提供一定保障，一个坏掉后另一个仍可正常工作。

4、该结构简单，易于施工。

附图说明

图1为本发明所述的隧道管片防水层性能测试装置的结构示意图。

图2为本发明所述的隧道管片防水层性能测试装置的能源隧道横a-a剖面图。

图3为本发明所述的隧道管片防水层性能测试装置的能源隧道横b-b剖面图。

图4为本发明所述的隧道管片防水层性能测试装置的能源隧道横c-c剖面图。

图中标记为：隧道1、衬砌2、水管3、变截面衬砌4、换热器5、进水口6、出水口7。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

如图1至图4所示，本发明所述的能源隧道热交换装置，包括隧道1、衬砌2、水管3、变截面衬砌4、换热器5、进水口6和出水口7，所述隧道1为能源隧道结构中心空腔，用于行驶列车，所述衬砌2为新型保温衬砌，为能源隧道提供安全保障的同时对水管3进行保温，所述水管3一端为进水口6，另一端为出水口7，所述水管3为两条软水管，分别位于能源隧道上、下处，纵穿衬砌2，水管3与换热器5连接，所述变截面衬砌4为隧道扩大断面，用于放置换热器5。

所述衬砌2厚度为350mm。

所述变截面衬砌4的扩大断面厚度为800mm。

所述进水口6和出水口7分别为2个，直径为110mm。

所述软水管3为2条，直径为100mm。

所述换热器5为热交换系统，用于交换能源，然后通过水管3进行输送，

所述换热器5为2个，是内径为850mm、外径为1000mm的圆环体。

所述进水口6为液体进入管道，设置在初始站/终点站。

所述出水口7为液体流出终端，设置在初始站/终点站/需用能源站点。

工作原理及过程：

换热液体通过进水口6进入能源隧道；换热液体通过水管3进入变截面衬砌4中放置的换热器5，进行热能交换，换热器5吸收周围地层的地热能；换热后液体通过水管3流到出水口，完成能量交换。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限制于本发明，应当指出，对于本领域的技术人员及普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种能源隧道热交换装置，包括隧道、衬砌、水管、变截面衬砌、换热器、进水口和出水口，所述隧道为能源隧道结构中心空腔，用于行驶列车，所述衬砌为保温衬砌，为能源隧道提供安全保障的同时对水管进行保温，其特征在于，所述水管一端为进水口，另一端为出水口，所述水管为两条软水管，分别位于能源隧道上、下处，纵穿衬砌，水管与换热器连接，所述变截面衬砌为隧道扩大断面，用于放置换热器，通过水管、变截面衬砌、换热器、进水口和出水口对地热进行热交换，实现隧道能源自给。

2.根据权利要求1所述的能源隧道热交换装置，其特征在于，所述衬砌为保温高强度材料，厚度为350mm。

3.根据权利要求1所述的能源隧道热交换装置，其特征在于，所述进水口为液体进入水管口，设置在初始站/终点站，所述出水口为液体流出水管口，设置在初始站/终点站/需用能源站点。

4.根据权利要求1所述的能源隧道热交换装置，其特征在于，所述变截面衬砌为非标准隧道断面，厚度为800mm。

5.根据权利要求1所述的能源隧道热交换装置，其特征在于，所述换热器为热交换系统，用于交换能源，所述换热器内径为850mm、外径为1000mm的圆环体，换热器1/2部分伸入围岩中，用于吸收地热能，进行热交换，其余部分位于变截面衬砌内。

6.根据权利要求1所述的能源隧道热交换装置，其特征在于，所述换热器有2个。

7.根据权利要求1所述的能源隧道热交换装置，其特征在于，所述进水口和出水口分别有2个，直径为110mm。

8.根据权利要求1所述的能源隧道热交换装置，其特征在于，所述软水管为2条，直径为100mm。

技术总结
一种能源隧道热交换装置，包括隧道、衬砌、水管、变截面衬砌、换热器、进水口和出水口，所述隧道为能源隧道结构中心空腔，用于行驶列车，所述衬砌为保温衬砌，为能源隧道提供安全保障的同时对水管进行保温，所述水管一端为进水口，另一端为出水口，所述水管为两条软水管，分别位于能源隧道上、下处，纵穿衬砌，水管与换热器连接，所述变截面衬砌为隧道扩大断面，用于放置换热器。通过水管、变截面衬砌、换热器、进水口和出水口对地热进行热交换，实现隧道自主供能作用。本发明能够为城市地铁运营自产能源。

技术研发人员：马少坤;陈德强;段智博;唐晓菲;刘莹;马敏;吕玺琳
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：2019.07.12
技术公布日：2019.11.15