能源桩的制作方法

本发明属于地源热泵技术领域，涉及一种能源桩。

背景技术：

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源电能，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于采暖；在夏季，把室内的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证室内温度的均衡。

能源桩是一种将地下桩基础代替传统地源热泵系统换热器的技术。现有的能源桩包括桩体及埋设在桩体内的空心管道，空心管道用于形成热能的交换。

受现有地下桩基础的长度限制，能源桩长度有限，在实际安装过程中有时需多根桩连接形成一个长度合适的能源桩，但现有的能源桩大多是单根桩的结构，并没有提供轴向连接的两根或以上的能源桩连接时的技术方案。而两根能源桩连接时，需要处理空心通道接头的问题，如果接头处理不好，会影响能源桩的换热效率，整个地热能源系统会失去应有的作用。

如中国专利文献公开了一种能源桩及其系统[申请号：201310459205.1]，其包括一桩体以及一设置于所述桩体的内部的换热管，所述桩体设置于地下，所述桩体为由水泥、粉煤灰和碎石组成的复合体，所述换热管在所述桩体内部形成一导热通路。通过在cfg复合桩中设置换热管，实现将地下能源与地表建筑进行热交换，额外工程费用少，不需要占地额外地下空间，可省去室外机或冷却塔，且传热效果好，比传统空调系统节能30％～50％。同时，由于所述能源桩将地下的换热管与cfg复合桩紧密结合，保证了能源桩系统的稳定性、耐久性，较一般地下的埋管地源热泵系统造价低。但该发明也未公开两根桩体之间换热管如何实现连接。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题，提供一种能源桩。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种能源桩，包括至少两根能源桩，所述的能源桩包括桩体及用于传输热量的空心通道，每两根相邻的能源桩中的空心通道一一对接且对接处用密封连接件进行密封连接。

在上述的能源桩中，所述的密封连接件包括分别呈中空状的第一连接杆和第二连接杆，所述的第一连接杆能插入到第二连接杆中并与第二连接杆形成密封连接，第一连接杆和第二连接杆的端部分别与相邻的两根能源桩中的空心通道密封连接。

在上述的能源桩中，所述的第一连接杆具有外螺纹，第一连接杆外螺接有一个压紧螺母，该压紧螺母位于第二连接杆上方，转动压紧螺母能拉动第一连接杆进入到第二连接杆内从而使第一连接杆和第二连接杆密封连接。

在上述的能源桩中，所述的第二连接杆底部具有一个呈喇叭口状的过盈配合腔，第一连接杆的底部具有一个与过盈配合腔形状、大小相配适的过盈配合头，当第一连接杆插入到第二连接杆中时，所述的过盈配合头位于过盈配合腔中且过盈配合头的外壁与过盈配合腔的内壁形成过盈配合配合从而使第一连接杆和第二连接杆形成密封连接。

在上述的能源桩中，所述的过盈配合头底部设有一个防变形台，该防变形台的横截面积由过盈配合头底部向过盈配合头外部逐渐缩小，过盈配合头和防变形台的连接处形成抗弯角。

在上述的能源桩中，所述的第一连接杆外壁套设有至少一个密封圈且该密封圈位于第一连接杆和第二连接杆之间，第一连接杆和第二连接杆外壁分别与相邻的两根能源桩中的空心通道内壁密封连接。

在上述的能源桩中，所述的密封连接件包括呈空心状的连接条，该连接条的两端分别插入到两个相邻的能源桩的空心通道中，且连接条外壁与空心通道内壁形成密封连接；

或所述的密封件包括密封件，每两个相邻的能源桩1上的空心通道的端部具有用于放置该密封件的密封件容置腔，当两根能源桩对接时，密封件恰好将密封件容置腔密封。

在上述的能源桩中，所述的空心通道位于桩体的外壁上。

在上述的能源桩中，桩体的外壁上具有用于放置空心通道的并呈螺旋状的通道安置体，空心通道固定在通道安置体内。

在上述的能源桩中，当桩体截桩后，密封连接件通过插接、粘结或螺接的方式与空心通道密封连接，当桩体需要与外部构件连接时，空心通道与外部构件中的空心通道采用螺接、卡接、插接、粘结或焊接的方式密封连接。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明提供了能源桩中的换热管及空心通道之间如何实现密封连接的方法，保证了多根能源桩相互轴向连接时热源传递的可靠性。

2、本发明的密封连接件结构设计合理，连接方便，密封效果好。

3、提供了一种将通道安置体设置在桩体外壁的方式，使空心通道换热迅速，提高了热能传递效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的另一种结构示意图；

图3是本发明的另一种结构示意图；

图4是图1的a处放大图；

图5是图2的b处放大图；

图6是图3的c处放大图；

图7是密封连接件的爆炸图；

图8是密封连接件的连接过程示意图；

图9是密封连接件的密封连接后的示意图；

图10是密封连接件与空心通道连接的示意图；

图11是能源桩的结构示意图；

图12是能源桩的另一种结构示意图；

图13是能源桩的另一种结构示意图；

图14是空心通道的结构示意图；

图15是空心通道的另一种结构示意图；

图16是空心通道的另一种结构示意图；

图17是空心通道的另一种结构示意图；

图18是空心通道的另一种结构示意图；

图19是空心通道的另一种结构示意图；

图20是能源桩的另一种结构示意图；

图21是能源桩的另一种结构示意图；

图22是能源桩截桩后与密封连接件连接的示意图；

图23是能源桩的空心通道与外部构件的空心通道连接的示意图；

图24是图20的d处放大图。

图中：能源桩1、桩体2、空心通道3、密封连接件4、第一连接杆5、第二连接杆6、压紧螺母7、过盈配合腔8、过盈配合头9、防变形台10、抗弯角11、密封圈12、连接条13、密封件14、密封件容置腔15、通道安置体16、外部构件17、轴向钢筋18、螺旋钢筋19、张拉螺母20、卡扣21。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

实施例1

如图1-3所示，一种能源桩，包括至少两根能源桩1，能源桩1包括桩体2及用于传输热源的空心通道3，每两根相邻的能源桩1中的空心通道3一一对接且对接处用密封连接件4进行密封连接。

空心通道3可以一端封闭，一端开口，也可以两端都开口，当桩体2位于底部时，空心通道3的底部开口用堵头密封。

本领域技术人员应当理解，地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源电能，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于采暖；在夏季，把室内的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡。

而能源桩1就是通过空心通道3将地下浅层地热资源传输到地面，用于空调系统或进行热交换，当然，也可以用于热能发电，空心通道3起到热传输作用。

至于空心通道3的形状，本实施例不做限定，图14-19示出了多种空心通道3的形状，但不代表只能用这几种形状的空心通道。本领域技术人员可以通过上述的空心通道3的形状和结构做适当的变化。

结合图7-10所示，本实施例的密封连接件4包括分别呈中空状的第一连接杆5和第二连接杆6，第一连接杆5能插入到第二连接杆6中并与第二连接杆6形成密封连接，第一连接杆5和第二连接杆6分别插入到一个能源桩1的空心通道3中，使两个相邻的空心通道3形成密封对接，具体的说，第一连接杆5和第二连接杆6的端部分别与相邻的两根能源桩1中的空心通道3密封连接。

更具体的说，第一连接杆5具有外螺纹，第一连接杆5外螺接有一个压紧螺母7，该压紧螺母7位于第二连接杆6上方，转动压紧螺母7能拉动第一连接杆5进入到第二连接杆6内从而使第一连接杆5和第二连接杆6密封连接。

优选方案，第二连接杆6底部具有一个呈喇叭口状的过盈配合腔8，喇叭口状可以是多边形锥形台，也可以是圆锥台，或者其他形状的喇叭口，第一连接杆5的底部具有一个与过盈配合腔8形状、大小相配适的过盈配合头9，当第一连接杆5插入到第二连接杆6中时，所述的过盈配合头9位于过盈配合腔8中且过盈配合头9的外壁与过盈配合腔8的内壁形成过盈配合配合从而使第一连接杆5和第二连接杆6形成密封连接。

上述密封连接件4的工作原理是：第一连接杆5插入到第二连接杆6中后，旋转压紧螺母7压紧第二连接杆6的端部，继续转动压紧螺母7，压迫第二连接杆6往下运动，过盈配合头9相对第二连接杆6往上运动，与过盈配合腔8内壁形成过盈配合，达到密封效果。

过盈配合头9底部设有一个防变形台10，防变形台10能阻止过盈配合头9的端部向内弯折，该防变形台10的横截面积由过盈配合头9底部向过盈配合头9外部逐渐缩小，过盈配合头9和防变形台10的连接处形成抗弯角11，抗弯角11形成止弯效果，保证过盈配合头9与过盈配合腔8之间的过瘾配合。

本实施例的工作原理是：利用第一连接杆5和第二连接杆6分别与一个空心通道3形成密封连接，第一连接杆5外壁与第二连接杆6外壁可以与空心通道3之间采用密封圈12密封，或过盈配合，或通过在第一连接杆5和第二连接杆6外壁涂抹凡士林或环氧乙烷等达到密封效果。第一连接杆5和第二连接杆6则利用过盈配合腔8和过盈配合头9形成密封连接，达到密封的效果的同时还形成卡接效果。两根能源桩1的端部可填入密封材料如环氧树脂等。

实施例2

本实施例与实施例1的结构和工作原理基本相同，不同之处在于，如图4所示，第一连接杆5外壁套设有至少一个密封圈12且该密封圈位于第一连接杆5和第二连接杆6之间，第一连接杆5和第二连接杆6外壁分别与相邻的两根能源桩1中的空心通道3内壁密封连接。

在本实施例中，第一连接杆5的横截面优选为t字型，第一连接杆5外壁开设有多条放置密封圈12的环形沟槽。空心通道3的端部可以扩大形成第一连接杆5和第二连接杆6的密封腔。

实施例3

本实施例与实施例1的结构和工作原理基本相同，不同之处在于，如图5所示，密封连接件4包括呈空心状的连接条13，该连接条13的两端分别插入到两个相邻的能源桩1的空心通道3中，且连接条13外壁与空心通道3内壁形成密封连接。也即，本实施例是通过连接条13插入到两个空心通道3中将两个空心通道3导通并形成密封连接。

实施例4

本实施例与实施例1的结构和工作原理基本相同，不同之处在于，如图6所示，密封连接件4包括密封件14，每两个相邻的能源桩1上的空心通道3的端部具有用于放置该密封件14的密封件容置腔15，当两根能源桩1对接时，密封件14恰好将密封件容置腔15密封。

本领域技术人员应当理解，密封件14的形状、大小应当与密封件容置腔15匹配。密封件14可以用橡胶圈、硅胶圈或石墨盘根等。

实施例5

本实施例与实施例1的结构和工作原理基本相同，不同之处在于，如图12-13所示，空心通道3位于桩体2的外壁上。

外壁上具有用于放置空心通道3的并呈螺旋状的通道安置体16，空心通道固定在通道安置体16内。

如图12所示，通道安置体16凹陷于桩体2外壁并呈螺旋状，空心通道3可以是软管或空心金属管，沿通道安置体16缠绕在桩体2外壁上。

如图13所示，通道安置体16突出于桩体2外壁并呈螺旋状，空心通道3可以是软管或空心金属管，位于通道安置体16内部。

由于通道安置体16位于桩体2外壁，因此导热效果得到加强，也即，空心通道3的导热效果得到加强。

尤其是图13所示的的能源桩1的结构，通道安置体16既提高了桩体2的抗拔力，又提高了热传导效率。

实施例6

如图22-23所示，当桩体2截桩后，密封连接件4通过插接、粘结或螺接的方式与空心通道密封连接，当桩体2需要与外部构件17连接时，空心通道3与外部构件中的空心通道3采用螺接、卡接、插接、粘结或焊接的方式密封连接。

本领域技术人员应当理解，外部构件17是除能源桩以外的其他预制件或现浇构件，可以是承台、冠梁、地板等等，外部构件17中也设有空心通道3。

实施例7

如图20和图24所示，本实施例还提供了一种能源桩，该能源桩具有由轴向钢筋18和螺旋钢筋19组成的钢筋笼，轴向钢筋18连接张拉螺母20，且轴向钢筋18为空心钢筋，也即轴向钢筋18本身即形成空心通道，可用于热交换。

实施例8

本实施例与实施例5的结构和工作原理基本相同，不同之处在于，如图21所示，通道安置体16呈竖直状设置在桩体2的外壁上，空心管道3通过卡扣21卡设在通道安置体16上。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了能源桩1、桩体2、空心通道3、密封连接件4、第一连接杆5、第二连接杆6、压紧螺母7、过盈配合腔8、过盈配合头9、防变形台10、抗弯角11、密封圈12、连接条13、密封件14、密封件容置腔15、通道安置体16、外部构件17、轴向钢筋18、螺旋钢筋19、张拉螺母20等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。