[发明专利]带膨胀换热器的地源热能锚杆及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带膨胀换热器的地源热能锚杆及施工方法。

背景技术

地源热泵系统是将管状换热器埋于地下提取地源热能，然后将地源热能提供给建筑物，但现有的地源热泵由于管状换热器中的水介质在地下的停留时间较短，以及地下的沙石土壤与换热器的接触面积较小，导致换热效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降低地源热泵钻孔埋设成本，节约用地面积，更加节能、环保，换热效率极高的带膨胀换热器的地源热能锚杆及施工方法。

本发明的带膨胀换热器的地源热能锚杆，包括杆体，所述杆体的下方设有膨胀换热器，杆体内沿轴向并列设有进液管和出液管，进液管和出液管的顶端从杆体的上部穿出，进液管的出液口与所述膨胀换热器相连，所述出液管的进液口与所述膨胀换热器相连，膨胀换热器采用在向膨胀换热器内注入7MPa以下流体时可向外膨胀展开折叠状态的材料制成，膨胀换热器的外部包覆有水泥砂浆层。

本发明带膨胀换热器的地源热能锚杆，其中所述膨胀换热器膨胀展开后呈圆球体或椭圆球体或圆柱体或三角形截面柱体或矩形截面柱体或六边形截面柱体或八边形截面柱体或顶端小、底端大的圆台形柱体或水滴形或多个串联的圆球体或多个串联的椭圆球体或多个串联的水滴形。

本发明带膨胀换热器的地源热能锚杆，其中所述杆体内沿轴向设有注浆管和一根以上的钢绞线或钢筋，杆体内的底端设有承载体，承载体与钢绞线或带套管钢筋固定相连，所述杆体内自上而下间隔设有多个隔离定位架，所述注浆管、所述钢绞线或钢筋、所述进液管和所述出液管分别与每个隔离定位架固定相连，所述膨胀换热器采用厚度为0.4-2mm的高强度防渗土工膜或高强度复合土工布或高强度涂胶无纺布或薄钢片或锌皮铁制成。

本发明带膨胀换热器的地源热能锚杆，其中所述膨胀换热器的中部沿轴向设有注浆管过孔，所述注浆管沿注浆管过孔穿过膨胀换热器延伸到膨胀换热器的下方。

本发明带膨胀换热器的地源热能锚杆，其中所述膨胀换热器的壁上环绕设有一个以上的挤扩环，挤扩环膨胀展开后的截面呈向外凸起的半圆形或三角形或矩形或梯形，挤扩环的边缘与膨胀换热器的壁相连为一体，所述钢绞线为无粘结钢绞线，所述钢筋为带套管钢筋，相邻的所述隔离定位架之间的距离为0.5-2米，所述进液管的出液口位于所述膨胀换热器内的下部，所述出液管的进液口位于所述膨胀换热器内的上部。

本发明带膨胀换热器的地源热能锚杆，其中位于所述杆体顶端周边的地面上铺设有垫层，垫层的顶端铺设有底板，底板的顶端铺设有锚板，锚板的顶端设有锁紧装置，所述钢绞线或所述钢筋向上穿过所述垫层、所述底板和所述锚板后与锁紧装置相连，所述注浆管向上穿过垫层、底板和锚板，所述水泥砂浆层的厚度为0.2-1米，所述膨胀换热器内部的容积为1-20立方米。

本发明带膨胀换热器的地源热能锚杆，其中所述进液管的进口与水平进液管的出口相连，水平进液管沿水平方向穿过所述垫层后与外管路相连，所述出液管的出口与水平出液管的进口相连，水平出液管沿水平方向穿过所述垫层后与外管路相连，水平进液管和水平出液管的外侧壁上包覆有保温层，保温层外套装有金属护套管。

本发明带膨胀换热器的地源热能锚杆，其中所述进液管和所述出液管分别向上穿过所述垫层、所述底板和所述锚板后与外管路相连，进液管和出液管的外侧壁上套装有多节金属套管，金属套管的内侧壁与进液管的外侧壁和出液管的外侧壁之间设有多个橡胶止水环，在金属套管内侧壁与进液管外侧壁中的橡胶止水环之间填充有膨胀水泥。

带膨胀换热器的地源热能锚杆的施工方法，其特征是：包括以下步骤：

A、将钻机就位，并将钻杆定位于锚孔位置处，在锚孔位置处施打设计深度的钻孔；

B、启动高压注浆泵，在提钻的同时，在锚孔的下部以20-40MPa的压力进行清水或水泥基浆液的高压喷射注浆，以扩大锚孔下部的直径至设计要求，并将钻杆及钻头逐渐退出锚孔；

C、将注浆管、进液管与出液管利用隔离架进行安装连接，让注浆管的下部沿轴线方向穿过膨胀换热器，再将膨胀换热器缠绕在注浆管上，形成一个锚孔插件；

D、将锚孔插件顺着锚孔插入至锚孔浆液中的设计位置，通过进液管向膨胀换热器内压注入水或含防冻剂的水，使膨胀换热器膨胀开来，然后对进液管和出液管的两端进行封堵，以防止泥浆进入管内，同时保持膨胀换热器、进液管和出液管内存水，以保证注浆时膨胀换热器、进液管和出液管不变形；

E、用注浆泵或泥浆泵通过注浆管将回填物从锚孔底部自下而上压入锚孔内，进行锚孔内注浆，直到注满整个锚孔。