一种热交换空心桩及其施工方法技术

本发明专利技术公开一种热交换空心桩，包括至少一节空心桩和传热管，其中，位于最底层的空心桩的桩底内侧设置有至少一对定滑轮，每个定滑轮的下侧分别设置有桩底挡板，所述空心桩的内侧沿着定滑轮的竖直方向设置有若干套箍，所述传热管通过穿过套箍并绕过定滑轮组布置在所述空心桩的内侧壁，每对定滑轮之间的传热管上设置有拉绳。本发明专利技术进一步提出了上述热交换空心桩的施工方法。本发明专利技术的优点和效果在于：传热管设置方便，对预制空心桩的施工无影响，且克服了桩芯土回填过程不易控制桩芯土的回填密实度从而影响传热效率的问题。传热管的布设对预制桩的接桩几乎无影响，克服了传统预制能量桩在施工方面的主要障碍，且施工费用低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粧埋管形式的地源热泵
，尤其涉及一种热交换空心粧及其施工方法，主要适用于建筑粧基础和地源热泵

技术介绍
地源热泵技术，利用浅层常温地热能解决建筑供暖制冷问题，属于节能、环保的可再生能源利用技术。为了解决常规地源热泵传热管埋设中钻孔费用高的问题，相关工程技术人员提出在常规粧基础中埋设传热管的结构形式，也称粧埋管形式的能量粧。粧埋管地源热泵技术，将换热器埋管与建筑粧基础相结合的模式，可以有效解决专门埋管的施工步骤和地埋管占用地下空间问题，从而大大节省工程造价。结合实际粧基础形式，地源热泵传热管一般埋设在钻孔灌注粧和预制粧中。传热管在钻孔灌注粧中的埋设方法一般是将传热管绑扎在钢筋笼上，随着钢筋笼的下放布置传热管；传热管在预制粧中埋设方法有如下几种:一是在预制管粧制作过程中预埋在粧身中；二是预制管粧打粧完成后开挖粧芯土后，放入传热管，然后回填土；三是在土体中预先钻孔，将传热管绑扎在植入预制粧的外侧沉入土体中。在本专利技术之前，中国申请专利技术专利“一种预制能量粧的施工方法”(申请号:201310441978.7)、“一种六边形预制能量粧及其制作方法”(申请号:201310442139.7)公开了一种在六边形预制粧身内预埋传热管的能量粧制作方法；该技术方案将实心钢筋作为预制粧预应力主筋、空心钢管作为预制粧构造主筋，传热管埋设在空心钢管内；预埋传热管的粧身外边形状为六边形、内边形状为圆形；在预制粧底部利用传热弯管连接传热管，形成U形环路。将传热管埋设在空心钢管内，有效解决了传热管与主筋绑扎埋设造成的相互干扰、混凝土密实度、钢筋腐蚀、以及影响粧基整体承载力等技术问题；但该技术方案存在管节接粧相对复杂的技术问题，且当预制粧粧顶遇到凿粧头工序时传热管容易受到损坏。黄吉永在文章《粧侧热交换能量粧技术开发及应用》(施工技术，2014，43 (17):30-32)公开了一种在预制粧粧侧设置传热管的施工工艺。尽管该技术方案解决了预制粧身内预埋传热管不便于管节连接施工的技术问题；但是，该施工工艺中必须先在土体内预先钻孔且直径大于植入粧的钻孔，然后再将传热管绑扎在植入粧外侧壁将其埋入土体中，这种施工工艺由于需要预先钻孔，施工费用大大提高；且预钻孔直径大于植入粧外径，会严重降低粧基承载力。预应力预制粧中在预应力构造钢筋笼上绑扎传热管的埋设方式在传热管易在离心法制作过程中损坏，影响粧的传热能力；且预制粧接粧过程中传热管的接头处治相对复杂且不易控制。在预制粧外侧绑扎传热管一方面由于预钻孔导致工程造价攀升、另一方面传热管也易在沉入过程中受到损坏。目前传统的在预制管粧粧芯土中埋设传热管施工工艺操作步骤多，且粧芯土回填过程不易控制粧芯土的回填密实度从而影响传热效率。因此，开发一种技术合理、经济高效的空心粧粧芯土中埋设地源热泵传热管技术显得尤为必要。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术的目的在于克服预制粧钢筋笼侧壁绑扎传热管方法，在离心法制作预应力粧过程中容易损坏且不易更换，预制粧接粧过程中传热管接头处治困难及预制粧粧头凿粧损坏传热管、预制粧外绑扎传热管容易损坏且施工费用高、传统预制管粧、预制方粧或钢管粧粧芯土中埋设传热管土体回填密实度低影响传热效率等问题，开发一种热交换空心粧及其施工方法。技术方案:为实现上述技术目的，本专利技术提出一种热交换空心粧，包括至少一节空心粧和传热管，其中，位于最底层的空心粧的粧底内侧设置有至少一对定滑轮，每个定滑轮的下侧分别设置有粧底挡板，所述空心粧的内侧沿着定滑轮的竖直方向设置有若干套箍，所述传热管通过穿过套箍并绕过定滑轮布置在所述空心粧的内侧壁，每对定滑轮之间的传热管上设置有拉绳。优选地，所述的空心粧为预应力预制管粧、预应力预制空心方粧或者钢管粧，其中，所述预应力预制管粧为先张法和离心技术结合的先张法预应力混凝土管粧，所述的预应力预制方粧为预应力混凝土空心方粧，外侧为方形，内侧为圆形。具体地，预应力预制管粧，是由先张预应力法制作而成的预应力粧，其粧身外侧形状为圆形，直径为600?800_ ；粧身内侧形状为圆形，直径为300?400_ ;单节粧身长度为7?12m ;预制粧粧身内钢筋预应力主筋直径为15?25_，长度根据预制粧的粧长确定，一般为7?12m ;箍筋直径为6?10mm，箍筋间距为200?500mm ;预应力预制空心方粧，其粧身外侧形状为正方形，边长为500?1000mm，粧身内侧形状为圆形，直径为400?600mm，单节粧身长度7?12m ;钢管粧，其直径为400?2000mm，壁厚为6.5?20mm之间，粧身长度为20?40m。本专利技术所述的传热管，为聚乙烯管，其外径为25?50mm，壁厚为5?8mm，长度根据设计需要确定。本专利技术所述的套箍，为空心钢套箍，内径为30?60臟，壁厚为2?5mm，长度为10?20mm，在粧内侧相邻套箍之间布置间距为1000?2000mm。本专利技术所述的定滑轮，外径为60?100mm，内径为50?90mm，槽宽70?100mm，具体实施时，根据滑轮实际外径与传热管尺寸确定动滑轮型号。本专利技术所述的粧底挡板，为空心圆环，外径与空心粧内侧连接，内径为200?400mm，厚度10?20mm。本专利技术所述的拉绳，为尼龙绳，直径为10?30mm，长度根据传热管所需埋设深度确定。优选地，粧底挡板的下方固定有预留钢片，保护粧底定滑轮在沉粧过程中不被粧芯土的土压力损坏；位于最上方的空心粧的顶部设置有固定钢筋，用于固定拉绳。相邻的空心粧之间焊接连接；套箍与空心粧侧壁为整体浇铸成型或焊接连接。优选地，每个定滑轮通过连接钢片与空心粧固定连接，每对定滑轮之间的传热管通过设置于传热管外侧的拉环与拉绳固定。上述的连接钢片，宽为10?30mm，厚度为10?20mm，长度根据所用滑轮外壳中心位置确定。本专利技术所述的拉环，为金属拉环，长度为10?30mm,内径为30?60mm，壁厚为I?5mm。本专利技术同时提出了上述的热交换空心粧的施工方法，包括如下步骤:(I)在空心粧的预制过程中，在空心粧的内侧壁沿竖直方向设置至少两列套箍后进行粧体制作，粧体制作过程与传统预应力预制管粧、预应力预制空心方粧或钢管粧相同；(2)沉粧施工之前，将定滑轮分别固定在最底层的空心粧底部的内侧壁并与相应列的套箍处于同一竖直线上，将传热管从粧内一列的套箍穿出、绕过两个定滑轮，然后从另一列的套箍内穿出，由此传热管在空心粧内侧壁形成一组U形环路；(3)在构成一组U形环路的两个定滑轮之间的传热管上设置一根拉绳并从空心粧内部穿出；(4)重复步骤(2)和(3)，完成空心粧内侧壁不同组U形环路传热管的布置；(5)利用静压或振动方法，将第一节空心粧沉入土体，当未入土体部分粧段的粧头高出地面0.5?1.0m时通过拉拽绳子将在两定滑轮之间传热管往上拉；两侧的传热管穿过两侧粧内侧的套箍通过定滑轮往中间移动，并使中间部分传热管向上移动，使粧芯土内部的对应U形环路的传热管布置形式成W形，同时避免粧芯的土压力对传热管造成损坏；(6)施工完成第一节空心粧之后，将第二节空心粧移至第一节空心粧顶部，并将传热管从第二节空心粧内侧壁的套箍内穿出，在确认粧身轴线一致后将两空心粧粧节焊接；利用静压或振动方法将第二节空心粧沉入土体内；(7)重复步骤(5)和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换空心桩，包括至少一节空心桩(1)和传热管(2)，其特征在于，位于最底层的空心桩(1)的桩底内侧设置有至少一对定滑轮(4)，每个定滑轮(4)的下侧分别设置有桩底挡板(6)，所述空心桩(1)的内侧沿着定滑轮(4)的竖直方向设置有若干套箍(3)，所述传热管(2)通过穿过套箍(3)并绕过一对定滑轮(4)布置在所述空心桩(1)的内侧壁，每对定滑轮(4)之间的传热管(2)上设置有拉绳(7)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔纲强，周杨，彭怀风，李春红，周立朵，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32