PDF《桩埋管地源热泵系统及其应用》

可再生能源 Renewable Energy Resources 第25 卷第2期2007 年4月Vol.

25 No.2 Apr.

2007 1 桩埋管简介 地源热泵是一种用于取暖、制冷和供应热水 的高效率、 绿色环保系统.但是, 热泵系统的水平 和垂直埋管的地下换热方式, 均受到占用土地面 积及埋管初投资过高等因素的影响, 或多或少降 低了地源热泵系统的经济适用性. 桩埋管是地源热泵的一种新的埋管方式, 它 把地下 U 型管换热器埋于建筑物混凝土桩基中, 使其与建筑结构相结合, 充分地利用了建筑物的 面积, 通过桩基与周围大地形成换热, 从而减少了 钻孔和埋管费用. 由于建筑物桩基的自有特点, 使U型管与桩、 桩与大地接触紧密, 从而减少了接触 热阻, 强化了循环工质与大地土壤的传热. 桩埋管主要有

2 种形式( 图1) [1] . 一种是将换 热管预先放置于桩基的钢筋框架内部, 浇注混凝 土时一起埋于建筑物地基部( 图1a) ;

另一种是将 换热管先固定在建筑物地基的预制空心钢筋笼 中,然后随钢筋笼一起下到桩井中, 再浇注混凝土 ( 图1b) .目前, 我国的建筑基础施工以钻孔灌注 桩为主要形式, 因此第二种形式的应用将更为广 泛.埋管深度由桩深而定, 形式为单 U 型管、 双U型, 单桩不宜采用

3 个以上 U 型管, 以避免热短 路, 造成换热能力的下降. 和其他埋管方式相比, 桩埋管热泵系统不占 用建筑物以外的土地面积, 省去了钻孔和埋管的 额外费用( 该费用占土壤源热泵系统成本的 50% 桩埋管地源热泵系统及其应用仲智, 唐志伟 ( 北京工业大学 环境与能源工程学院, 北京 100022) 摘要: 桩埋管是地源热泵系统新的埋管方式.它与建筑结构相结合, 充分地利用了建筑物面积, 通过桩基与 周围大地形成换热, 从而减少了钻孔和埋管费用. 文章阐述了桩埋管地源热泵地下换热器的设计和施工中应注 意的问题, 并结合温州市会所的实际工程作了说明. 关键词: 桩埋管;

地源热泵;

PE 管;

钻孔灌注桩 中图分类号: TK124 文献标志码: B 文章编号: 1671- 5292( 2007) 02- 0094-

03 Energy pile geothermal heat pump system and its application ZHONG Zhi, TANG Zhi- wei ( College of Energy and Environmental Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100022, China) Abstract: Energy pile is the new method to exchange heat for geothermal heat pump system. It combines with the building frame and take advantages of the area of the buildings to exchange heat from piles to the surrounding soil, as the result, it reduces the expense for boring holes and burying pipes. This paper gives the main types, the typical system design with the energy piles and the cautions when using them in the practices. Key words: energy piles;

geothermal heat pump;

PE pipes;

bored pile 收稿日期: 2006- 04- 20. 作者简介: 仲智( 1981- ) , 男, 河北秦皇岛人, 硕士研究生, 从事地源热泵研究.E- mail: [email protected] 图1桩埋管的示意图 Fig.1 Sketch map for energy piles ( a) ( b) 出口← 入口→ 60~

180 cm 30~

60 cm

10 ~

30 m

10 ~

50 m 以上) . 可见, 桩埋管的应用, 可以有效地解决其他 埋管形式在应用中的瓶颈, 十分适合我国的国情. 目前对桩埋管技术还缺乏系统性、 理论性的研究, 所以有效地结合建筑物结构, 进行桩埋管地源热 泵系统设计, 深入研究桩埋管土壤源热泵系统的 相关流动特性和传热性能, 是提高桩埋管换热器 的换热效率和促进其广泛应用的关键问题.