一种可用于相变储热的分区式地下连续墙

本发明涉及地下连续墙施工技术领域，更具体地说，涉及一种可用于相变储热的分区式地下连续墙。

背景技术：

地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。

地下连续墙已经并且正在代替很多传统的施工方法，而被用于基础工程的很多方面。在它的初期阶段，基本上都是用作防渗墙或临时挡土墙。通过开发使用许多新技术、新设备和新材料，越来越多地用作结构物的一部分或用作主体结构。

但是现有的地下连续墙在初始阶段需要提供一定的防护支撑作用，因此大多采用钢筋砼结构，待开挖并浇筑完地下结构以后，地下连续墙便不再承担作用，无疑对施工成本的控制比较不利。

技术实现要素：

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可用于相变储热的分区式地下连续墙，可以实现对现有的地下连续墙进行分区，在浇筑之前便于地下连续墙内部布设钢板，同时预埋下变式热交换管，在地下连续墙施工时钢板内浇筑混凝土，待地下结构施工完成以后，先通过变式热交换管降温迫使钢板内的混凝土收缩，辅助将钢板内的混凝土取出，然后在钢板内部充填相变材料，并触发变式热交换管的展开动作在相变材料内延伸，有效增大换热面积，高效提取地下连续墙周围土体的热量，强化能源地下结构的热交换能力，不仅可以辅助地下结构进行能源回收利用，同时有效控制地下连续墙的施工成本，有利于地下连续墙的推广应用。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种可用于相变储热的分区式地下连续墙，包括地连墙本体，所述地连墙本体内镶嵌连接有钢板，所述钢板将地连墙本体分隔为地连墙外分区和地连墙内分区，所述地连墙外分区和地连墙内分区内分别预埋有多个均匀分布的普通热交换管和变式热交换管，且普通热交换管和变式热交换管均竖直设置，所述地连墙内分区内还填充有将变式热交换管包裹的相变蓄热材料，所述变式热交换管包括热交换管本体和多个均匀分布的自扩展形变层，且自扩展形变层镶嵌连接于热交换管本体的上端部，所述自扩展形变层上开设有多个均匀分布的展开孔，所述展开孔内镶嵌连接有磁动导热包，所述热交换管本体内同心设置有电气管，所述电气管内安装有多个与磁动导热包相对应的电磁铁。

进一步的，所述磁动导热包包括连接于展开孔开口处的外延外膜以及连接于外延外膜内侧的磁动内膜，所述外延外膜与磁动内膜之间填充有导热填充物，外延外膜和磁动内膜在正常状态下为包式结构，可以容纳导热填充物，然而在同侧伸展作用下可以成为中空夹层结构，依靠导热填充物的分布性形成高密度的导热层，从而实现高效换热。

进一步的，所述外延外膜内端连接有粘合胶囊，所述磁动内膜内端连接有触发磁铁，所述触发磁铁与粘合胶囊之间连接有双料隔杆，触发磁铁用来与电磁铁进行配合，在磁吸作用下维持原状，在磁斥作用下主动展开提高换热面积，双料隔杆起到隔开的触发磁铁和粘合胶囊的作用，同时对外延外膜和磁动内膜进行定形，粘合胶囊内填充有单组分固化胶，在刺破后释放出来即可与导热填充物结合并固化形成高效的导热膜层。

进一步的，所述双料隔杆一端采用热熔性材料制成，另一端采用硬性稳定材料制成，且热熔性材料制成的一端与粘合胶囊连接，硬性稳定材料制成的一端与触发磁铁连接，硬性稳定材料制成的一端用来刺破粘合胶囊释放出固化胶，热熔性材料平时提供支撑保护，在加热后触发熔化动作。

进一步的，所述外延外膜向内侧凹陷形成有多个密集分布的隐藏球，所述隐藏球内底端镶嵌连接有导热丝，且导热丝一端位于隐藏球内侧，另一端贯穿隐藏球并延伸至导热填充物内，一方面以内陷的方式扩大外延外膜在有效空间内的真实表面积，另一方面对导热丝进行隐藏，避免提前与混凝土接触结合，并在外延外膜展开后暴露于相变材料制成，大幅提升换热效果。

进一步的，所述隐藏球内侧填充有定形体，且相邻的隐藏球之间相互接触，所述定形体采用热熔性材料或者热分解材料制成，定形体起到对隐藏球的定形效果，从而提高隐藏球的强度可以用来对外延外膜提供支撑。

进一步的，所述外延外膜和磁动内膜均采用弹性导热材料制成，所述导热填充物为质量比1：1的导热碳纤维和导热石墨粉的混合物，导热碳纤维和导热石墨粉在固化剂的粘合作用下，同时外延外膜和磁动内膜的挤压，会迫使其形成一个教薄的导热膜层，降低热阻的同时提高换热能力。

进一步的，所述热交换管本体采用金属铜材料制成，所述电气管采用隔热材料制成，所述自扩展形变层采用弹性保温材料制成，热交换管本体提供高强度的同时具有良好的传热能力，电气管用来隔绝热量避免造成损失，自扩展形变层可以为变式热交换管整体提供多段式的轻微形变，从而满足在取出混凝土块时的震动偏差，不易对变式热交换管造成刚性损坏。

进一步的，所述自扩展形变层内镶嵌连接有多个均匀分布的导热棒，且导热棒与两端的热交换管本体连接，所述导热棒采用高弹性系数的金属导热材料制成，导热棒提供一定的强度保护，同时也满足轻微的弹性形变，并且可以形成导热桥路。

进一步的，所述地连墙本体采用保温混凝土制成，且地连墙外分区和地连墙内分区均相应预埋有钢筋笼，地连墙本体可以降低热量在混凝土内部的损耗，提高换热效率，钢筋笼用来提供地连墙本体高强度。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案可以实现对现有的地下连续墙进行分区，在浇筑之前便于地下连续墙内部布设钢板，同时预埋下变式热交换管，在地下连续墙施工时钢板内浇筑混凝土，待地下结构施工完成以后，先通过变式热交换管降温迫使钢板内的混凝土收缩，辅助将钢板内的混凝土取出，然后在钢板内部充填相变材料，并触发变式热交换管的展开动作在相变材料内延伸，有效增大换热面积，高效提取地下连续墙周围土体的热量，强化能源地下结构的热交换能力，不仅可以辅助地下结构进行能源回收利用，同时有效控制地下连续墙的施工成本，有利于地下连续墙的推广应用。

（2）磁动导热包包括连接于展开孔开口处的外延外膜以及连接于外延外膜内侧的磁动内膜，外延外膜与磁动内膜之间填充有导热填充物，外延外膜和磁动内膜在正常状态下为包式结构，可以容纳导热填充物，然而在同侧伸展作用下可以成为中空夹层结构，依靠导热填充物的分布性形成高密度的导热层，从而实现高效换热。

（3）外延外膜内端连接有粘合胶囊，磁动内膜内端连接有触发磁铁，触发磁铁与粘合胶囊之间连接有双料隔杆，触发磁铁用来与电磁铁进行配合，在磁吸作用下维持原状，在磁斥作用下主动展开提高换热面积，双料隔杆起到隔开的触发磁铁和粘合胶囊的作用，同时对外延外膜和磁动内膜进行定形，粘合胶囊内填充有单组分固化胶，在刺破后释放出来即可与导热填充物结合并固化形成高效的导热膜层。

（4）双料隔杆一端采用热熔性材料制成，另一端采用硬性稳定材料制成，且热熔性材料制成的一端与粘合胶囊连接，硬性稳定材料制成的一端与触发磁铁连接，硬性稳定材料制成的一端用来刺破粘合胶囊释放出固化胶，热熔性材料平时提供支撑保护，在加热后触发熔化动作。

（5）外延外膜向内侧凹陷形成有多个密集分布的隐藏球，隐藏球内底端镶嵌连接有导热丝，且导热丝一端位于隐藏球内侧，另一端贯穿隐藏球并延伸至导热填充物内，一方面以内陷的方式扩大外延外膜在有效空间内的真实表面积，另一方面对导热丝进行隐藏，避免提前与混凝土接触结合，并在外延外膜展开后暴露于相变材料制成，大幅提升换热效果。

（6）隐藏球内侧填充有定形体，且相邻的隐藏球之间相互接触，定形体采用热熔性材料或者热分解材料制成，定形体起到对隐藏球的定形效果，从而提高隐藏球的强度可以用来对外延外膜提供支撑。

（7）外延外膜和磁动内膜均采用弹性导热材料制成，导热填充物为质量比1：1的导热碳纤维和导热石墨粉的混合物，导热碳纤维和导热石墨粉在固化剂的粘合作用下，同时外延外膜和磁动内膜的挤压，会迫使其形成一个教薄的导热膜层，降低热阻的同时提高换热能力。

（8）热交换管本体采用金属铜材料制成，电气管采用隔热材料制成，自扩展形变层采用弹性保温材料制成，热交换管本体提供高强度的同时具有良好的传热能力，电气管用来隔绝热量避免造成损失，自扩展形变层可以为变式热交换管整体提供多段式的轻微形变，从而满足在取出混凝土块时的震动偏差，不易对变式热交换管造成刚性损坏。

（9）自扩展形变层内镶嵌连接有多个均匀分布的导热棒，且导热棒与两端的热交换管本体连接，导热棒采用高弹性系数的金属导热材料制成，导热棒提供一定的强度保护，同时也满足轻微的弹性形变，并且可以形成导热桥路。

（10）地连墙本体采用保温混凝土制成，且地连墙外分区和地连墙内分区均相应预埋有钢筋笼，地连墙本体可以降低热量在混凝土内部的损耗，提高换热效率，钢筋笼用来提供地连墙本体高强度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明变式热交换管的外观示意图；

图3为本发明变式热交换管部分正常状态下的结构示意图；

图4为本发明隐藏球的结构示意图；

图5为本发明变式热交换管部分换热状态下的结构示意图。

图中标号说明：

1地连墙本体、2钢板、3普通热交换管、4变式热交换管、41热交换管本体、42自扩展形变层、43磁动导热包、431外延外膜、432磁动内膜、433导热填充物、44电气管、5相变蓄热材料、6触发磁铁、7双料隔杆、8粘合胶囊、9隐藏球、10导热棒、11电磁铁、12导热丝、13定形体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种可用于相变储热的分区式地下连续墙，包括地连墙本体1，地连墙本体1内镶嵌连接有钢板2，钢板2将地连墙本体1分隔为地连墙外分区和地连墙内分区，地连墙外分区和地连墙内分区内分别预埋有多个均匀分布的普通热交换管3和变式热交换管4，且普通热交换管3和变式热交换管4均竖直设置，地连墙内分区内还填充有将变式热交换管4包裹的相变蓄热材料5，变式热交换管4包括热交换管本体41和多个均匀分布的自扩展形变层42，且自扩展形变层42镶嵌连接于热交换管本体41的上端部，自扩展形变层42上开设有多个均匀分布的展开孔，展开孔内镶嵌连接有磁动导热包43，热交换管本体41内同心设置有电气管44。

地连墙本体1采用保温混凝土制成，且地连墙外分区和地连墙内分区均相应预埋有钢筋笼，地连墙本体1可以降低热量在混凝土内部的损耗，提高换热效率，钢筋笼用来提供地连墙本体1高强度。

请参阅图3和图5，电气管44内安装有多个与磁动导热包43相对应的电磁铁11，磁动导热包43包括连接于展开孔开口处的外延外膜431以及连接于外延外膜431内侧的磁动内膜432，外延外膜431与磁动内膜432之间填充有导热填充物433，外延外膜431和磁动内膜432在正常状态下为包式结构，可以容纳导热填充物433，然而在同侧伸展作用下可以成为中空夹层结构，依靠导热填充物433的分布性形成高密度的导热层，从而实现高效换热。

外延外膜431内端连接有粘合胶囊8，磁动内膜432内端连接有触发磁铁6，触发磁铁6与粘合胶囊8之间连接有双料隔杆7，触发磁铁6用来与电磁铁11进行配合，在磁吸作用下维持原状，在磁斥作用下主动展开提高换热面积，双料隔杆7起到隔开的触发磁铁6和粘合胶囊8的作用，同时对外延外膜431和磁动内膜432进行定形，粘合胶囊8内填充有单组分固化胶，在刺破后释放出来即可与导热填充物433结合并固化形成高效的导热膜层。

外延外膜431和磁动内膜432均采用弹性导热材料制成，导热填充物433为质量比1：1的导热碳纤维和导热石墨粉的混合物，导热碳纤维和导热石墨粉在固化剂的粘合作用下，同时外延外膜431和磁动内膜432的挤压，会迫使其形成一个教薄的导热膜层，降低热阻的同时提高换热能力。

热交换管本体41采用金属铜材料制成，电气管44采用隔热材料制成，自扩展形变层42采用弹性保温材料制成，例如聚氨酯泡沫体，热交换管本体41提供高强度的同时具有良好的传热能力，电气管44用来隔绝热量避免造成损失，自扩展形变层42可以为变式热交换管4整体提供多段式的轻微形变，从而满足在取出混凝土块时的震动偏差，不易对变式热交换管4造成刚性损坏。

自扩展形变层42内镶嵌连接有多个均匀分布的导热棒10，且导热棒10与两端的热交换管本体41连接，导热棒10采用高弹性系数的金属导热材料制成，例如铝合金材料，导热棒10提供一定的强度保护，同时也满足轻微的弹性形变，并且可以形成导热桥路。

双料隔杆7一端采用热熔性材料制成，例如热熔性树脂材料，另一端采用硬性稳定材料制成，例如常规意义上的金属，铜、铁、铝及合金均可，且热熔性材料制成的一端与粘合胶囊8连接，硬性稳定材料制成的一端与触发磁铁6连接，硬性稳定材料制成的一端用来刺破粘合胶囊8释放出固化胶，热熔性材料平时提供支撑保护，在加热后触发熔化动作。

请参阅图4，外延外膜431向内侧凹陷形成有多个密集分布的隐藏球9，隐藏球9内底端镶嵌连接有导热丝12，且导热丝12一端位于隐藏球9内侧，另一端贯穿隐藏球9并延伸至导热填充物433内，一方面以内陷的方式扩大外延外膜431在有效空间内的真实表面积，另一方面对导热丝12进行隐藏，避免提前与混凝土接触结合，并在外延外膜431展开后暴露于相变材料制成，大幅提升换热效果。

隐藏球9内侧填充有定形体13，且相邻的隐藏球9之间相互接触，定形体13采用热熔性材料或者热分解材料制成，定形体13起到对隐藏球9的定形效果，从而提高隐藏球9的强度可以用来对外延外膜431提供支撑。

值得注意的是，钢板2的内壁和变式热交换管4的外壁整体上涂刷脱模油，方便后续混凝土块的取出。

本发明可以实现对现有的地下连续墙进行分区，在浇筑之前便于地下连续墙内部布设钢板，同时预埋下变式热交换管4，在地下连续墙施工时钢板内浇筑混凝土，待地下结构施工完成以后，先通过变式热交换管4降温迫使钢板内的混凝土收缩，辅助将钢板内的混凝土取出，然后在钢板内部充填相变材料，并触发变式热交换管4的展开动作在相变材料内延伸，有效增大换热面积，高效提取地下连续墙周围土体的热量，强化能源地下结构的热交换能力，不仅可以辅助地下结构进行能源回收利用，同时有效控制地下连续墙的施工成本，有利于地下连续墙的推广应用。