优化的地源热泵能源桩的制作方法

1.本实用新型涉及能源桩技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种优化的地源热泵能源桩。


背景技术：

2.地源热泵是利用浅层地热能从地下提取热量和冷量的技术，可用于建筑物的制冷和供暖。地源热泵是一种可再生清洁能源，对环境影响小且应用地域广阔，具有广阔的应用前景。能源桩是一种地源热泵系统新的结构形式，通过在建筑结构桩基中埋管，在满足承载要求的同时又可以实现与浅层地热的热交换，并且埋管安装能与建筑施工同时进行，省去了以往埋管的钻孔费用，极大的减小了垂直埋管的安装成本。
3.传统地源热泵系统垂直埋管可达200m，而能源桩的埋管深度则较短，这就需要使能源桩换热率更高。但是，传统的能源桩采用间歇运行的方式，循环液一般采用水。因此，在高纬度地区冬季工况下换热管外露部分循环液极易被冻结，导致地源热泵在高海拔地区难以推行。
4.因此，亟需设计一种能够在高纬度地区也适用的优化的地源热泵能源桩。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
6.本实用新型的另一个目的在于能够提供一种能够防止循环液冻结的优化的地源热泵能源桩。
7.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种优化的地源热泵能源桩，包括：桩体、换热管、循环泵和地热交换器。
8.桩体，其由围成圆柱状的钢筋笼经过高热导率材料和混凝土混合浇筑而形成的空心圆柱体；
9.换热管，其均匀分布于所述桩体的内壁上并与所述桩体紧密结合，所述换热管为中空管，所述换热管中填充有循环液；
10.循环泵，其串接在所述换热管上，以使循环液在所述换热管中循环流动；
11.地热交换器，其与所述换热管连接，以使得所述地热交换器、循环泵和换热管形成一个回路。
12.上述技术方案中，首先桩体由高热导率材料和混凝土混合浇筑而成，使得桩体具有高效的传热性能。
13.其次，换热管均匀分布于所述桩体的内壁上并与所述桩体紧密结合，使得换热管中的热能或冷能能够直接传递到桩体，以更快速的存储在桩体内。
14.最后，循环泵与换热管串接、地热交换器与换热管连接，以使得地热交换器、循环泵和换热管形成一个回路，以提高了冷热循环的效率，以避免了循环液的冻结，使得本实用新型的优化的能源桩在高纬度地区也适用。
15.优选的是，所述高导热材料为石墨或钢纤维。
16.优选的是，所述换热管为聚乙烯管或pvc管或金属管，所述换热管的管型为单u型或w型或双u型或三u型或螺旋型。
17.优选的是，所述循环液为乙二醇溶液，相对不易冻结，以扩大了能源桩的适用范围。
18.优选的是，所述地热交换器具有进水口和出水口，所述换热管的两端伸出所述桩体，并分别连接至所述地热交换器的进水口和出水口，所述循环泵串接在换热管伸出桩体外且连接至地热交换器出水口的一端。
19.优选的是，所述桩体的深度为26米，直径为6米，且所述换热管伸入所述桩体的底部，换热管的最底部与桩体底部的距离小于2米。
20.优选的是，所述桩体的上部还设有防冻气囊，所述防冻气囊套设在换热管的外部以将伸出桩体外的两段换热管包围；所述防冻气囊通过气管连接至地热交换器的出气口，所述气管上配合设有电动气阀；伸出桩体外的两段换热管之间还设置有温度感应器，所述温度感应器与所述电动气阀的开关连接，以根据温度感应器的温度变化控制所述电动气阀的开关。
21.上述方案中，首先在伸出桩体外的两段换热管外部设置防冻气囊，以将伸出桩体外的两段换热管包围，使得裸露在桩体外的部分换热管能够处于相对外环境温度更温和的环境中。
22.其次，伸出桩体外的两段换热管之间还设置有温度感应器，以实时监控该位置处的环境温度状态；防冻气囊通过气管连接至地热交换器的出气口，并可根据温度感应器所监控得到的温度数据来控制电动气阀的开关，当外部的温度较低时，通过打开电动气阀以将热气输入防冻气囊中，以使伸出桩体外的两段换热管之间处于温热的环境而不易冻结。
23.优选的是，所述换热管上还连接有换热支管，所述换热支管设置于所述桩体内，并将两端换热管连通；所述换热支管的两端与换热管连接处还设置有电动开关阀，所述电动开关阀与所述温度感应器连接，以根据温度感应器的温度变化控制电动开关阀的开关；所述换热支管的中间位置还设置有气口，所述气口通过气管连接有充气泵；所述充气泵的开关与所述温度感应器连接，以根据温度感应器的温度变化控制充气泵的开关。
24.上述方案中，当能源桩处于运行状态下且外部温度过低时，可通过打开电动开关阀以将伸出桩体外的两段换热管内的循环液排放至换热支管中，以避免该段换热管内循环液冻结。当能源桩无需运行时，可通过打开电动开关阀以将伸出桩体外的两段换热管内的循环液排放至换热支管中，以避免该段换热管内循环液冻结。当需要恢复能源桩的工作时，再通过充气泵经过气口向换热支管中充气，以将换热支管内循环液充回换热管中，再将电动开关阀关闭以恢复能源桩的正常工作。
25.本实用新型至少包括以下有益效果：
26.首先，本实用新型的优化的能源桩由高热导率材料和混凝土混合浇筑而成，使得桩体具有高效的传热性能。
27.其次，本实用新型的优化的能源桩中换热管均匀分布于所述桩体的内壁上并与所述桩体紧密结合，使得换热管中的热能或冷能能够直接传递到桩体，以更快速的存储在桩体内。
28.还有，本实用新型的优化的能源桩中循环泵与换热管串接、地热交换器与换热管连接，以使得地热交换器、循环泵和换热管形成一个回路，以提高了冷热循环的效率，以避免了循环液的冻结，使得本实用新型的优化的能源桩在高纬度地区也适用。
29.再有，本实用新型的优化的能源桩中采用乙二醇溶液作为循环液，相对不易冻结，以扩大了能源桩的适用范围。
30.再有，在伸出桩体外的两段换热管外部设置防冻气囊，以将伸出桩体外的两段换热管包围，使得裸露在桩体外的部分换热管能够处于相对外环境温度更温和的环境中。伸出桩体外的两段换热管之间还设置有温度感应器，以实时监控该位置处的环境温度状态；防冻气囊通过气管连接至地热交换器的出气口，并可根据温度感应器所监控得到的温度数据来控制电动气阀的开关，当外部的温度较低时，通过打开电动气阀以将热气输入防冻气囊中，以使伸出桩体外的两段换热管之间处于温热的环境而不易冻结。
31.最后，通过设置换热支管，当能源桩处于运行状态下且外部温度过低时，可通过打开电动开关阀以将伸出桩体外的两段换热管内的循环液排放至换热支管中，以避免该段换热管内循环液冻结。当能源桩无需运行时，可通过打开电动开关阀以将伸出桩体外的两段换热管内的循环液排放至换热支管中，以避免该段换热管内循环液冻结。当需要恢复能源桩的工作时，再通过充气泵经过气口向换热支管中充气，以将换热支管内循环液充回换热管中，再将电动开关阀关闭以恢复能源桩的正常工作。
32.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
33.图1为本实用新型实施例1的优化的地源热泵能源桩的侧面结构示意图；
34.图2为本实用新型实施例2的优化的地源热泵能源桩的侧面结构示意图；
35.图3为本实用新型实施例2的优化的地源热泵能源桩中换热管的结构示意图。
具体实施方式
36.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
37.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
38.实施例1
39.图1示出了本实用新型的一种实现形式，一种优化的地源热泵能源桩，包括：桩体1、换热管2、循环泵3和地热交换器4。
40.桩体1，其由围成圆柱状的钢筋笼经过高热导率材料和混凝土混合浇筑而形成的空心圆柱体；
41.换热管2，其均匀分布于所述桩体1的内壁上并与所述桩体1紧密结合，所述换热管2为中空管，所述换热管2中填充有循环液；
42.循环泵3，其串接在所述换热管2上，以使循环液在所述换热管2中循环流动；
43.地热交换器4，其与所述换热管2连接，以使得所述地热交换器4、循环泵3和换热管
2形成一个回路。
44.该实施例的方案，首先桩体由高热导率材料和混凝土混合浇筑而成，使得桩体具有高效的传热性能。
45.其次，换热管均匀分布于所述桩体的内壁上并与所述桩体紧密结合，使得换热管中的热能或冷能能够直接传递到桩体，以更快速的存储在桩体内。
46.最后，循环泵与换热管串接、地热交换器与换热管连接，以使得地热交换器、循环泵和换热管形成一个回路，以提高了冷热循环的效率，以避免了循环液的冻结，使得本实用新型的优化的能源桩在高纬度地区也适用。
47.实施例2
48.图2～3示出了本实用新型的一种实现形式，一种优化的地源热泵能源桩，包括：
49.桩体1、换热管2、循环泵3和地热交换器4。
50.桩体1，其由围成圆柱状的钢筋笼经过高热导率材料和混凝土混合浇筑而形成的空心圆柱体；
51.换热管2，其均匀分布于所述桩体1的内壁上并与所述桩体1紧密结合，所述换热管2为中空管，所述换热管2中填充有循环液；
52.循环泵3，其串接在所述换热管2上，以使循环液在所述换热管2中循环流动；
53.地热交换器4，其与所述换热管2连接，以使得所述地热交换器4、循环泵3和换热管2形成一个回路。
54.进一步的，所述高导热材料为石墨或钢纤维。
55.进一步的，所述换热管2为聚乙烯管或pvc管或金属管，所述换热管的管型为单u型或w型或双u型或三u型或螺旋型。
56.进一步的，所述循环液为乙二醇溶液，相对不易冻结，以扩大了能源桩的适用范围
57.进一步的，所述地热交换器4具有进水口和出水口，所述换热管2的两端伸出所述桩体1，并分别连接至所述地热交换器4的进水口和出水口，所述循环泵3串接在换热管伸出桩体外且连接至地热交换器出水口的一端。
58.进一步的，所述桩体1的深度为26米，直径为6米，且所述换热管2伸入所述桩体1的底部，换热管2的最底部与桩体1底部的距离小于2米。
59.进一步的，所述桩体1的上部还设有防冻气囊5，所述防冻气囊5套设在换热管2的外部以将伸出桩体1外的两段换热管2包围；所述防冻气囊5通过气管6连接至地热交换器的出气口，所述气管6上配合设有电动气阀7；伸出桩体外的两段换热管之间还设置有温度感应器8，所述温度感应器8与所述电动气阀7的开关连接，以根据温度感应器8的温度变化控制所述电动气阀7的开关。
60.进一步的，所述换热管2上还连接有换热支管9，所述换热支管9设置于所述桩体1内，并将两段换热管连通；所述换热支管9的两端与换热管2连接处还设置有电动开关阀10，所述电动开关阀10与所述温度感应器8连接，以根据温度感应器8的温度变化控制电动开关阀7的开关；所述换热支管9的中间位置还设置有气口11，所述气口11通过气管连接有充气泵12；所述充气泵12的开关与所述温度感应器8连接，以根据温度感应器8的温度变化控制充气泵12的开关。
61.该实施例的方案，在实施例1的基础上，伸出桩体外的两段换热管之间还设置有温
度感应器，以实时监控该位置处的环境温度状态；防冻气囊通过气管连接至地热交换器的出气口，并可根据温度感应器所监控得到的温度数据来控制电动气阀的开关，当外部的温度较低时，通过打开电动气阀以将热气输入防冻气囊中，以使伸出桩体外的两段换热管之间处于温热的环境而不易冻结。
62.当能源桩处于运行状态下且外部温度过低时，可通过打开电动开关阀以将伸出桩体外的两段换热管内的循环液排放至换热支管中，以避免该段换热管内循环液冻结。当能源桩无需运行时，可通过打开电动开关阀以将伸出桩体外的两段换热管内的循环液排放至换热支管中，以避免该段换热管内循环液冻结。当需要恢复能源桩的工作时，再通过充气泵经过气口向换热支管中充气，以将换热支管内循环液充回换热管中，再将电动开关阀关闭以恢复能源桩的正常工作。
63.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此，在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。