[发明专利]一种预制能源桩及施工方法、热泵换热系统

说明书

本申请涉及一种预制能源桩及施工方法、热泵换热系统，涉及桩基工程的技术领域。其中能源桩包括桩体和换热管道，桩体包括不锈钢管、穿设在不锈钢管内的金属衬管，以及设置在金属衬管与不锈钢管之间的混凝土管，所述不锈钢管与金属衬管之间设置有导热件，导热件同时与不锈钢管和金属衬管接触连接；所述换热管道包括供换热介质依次流通的第一管段和第二管段，第一管段与第二管段相连通，所述第一管段与第二管段的顶部均向上伸出能源桩，且所述第二管段与金属衬管接触连接。本申请通过在管桩内设置金属衬管，和不锈钢管，对地下的热量进行传导，提高了能源桩的换热效率。

技术领域

本申请涉及桩基工程的技术领域，尤其是涉及一种预制能源桩及施工方法、热泵换热系统。

背景技术

能源桩是通过在建筑桩基础中埋设换热器装置，进行浅层低温地热能交换，起到基础承载和换热的双重功能的桩。通过在桩基础中埋设的换热管，实现了浅层低温地热能的转移以及对地热能源的抽取和使用。

相关技术中的预制能源桩一般为中空圆柱状且内嵌钢筋笼的混凝土桩，之后将换热管道以“U”型、“W”型、并联“U”型或并联“W”型置入到能源桩内，最后将成型的能源桩埋入地下，起到支撑和换热的作用。

针对上述中的相关技术，发明人发现混凝土的导热性能较差，从而限制了换热管道内换热介质与地底的热能交换效率。

发明内容

为了提升换热管道与地底的热能交换效率，本申请提供一种预制能源桩及施工方法、热泵换热系统。

本申请提供的一种能源桩施工方法、预制方法以及热泵换热系统采用如下的技术方案：

首先，一种能源桩包括桩体和换热管道，桩体包括不锈钢管、穿设在不锈钢管内的金属衬管，以及设置在金属衬管与不锈钢管之间的混凝土管，所述不锈钢管与金属衬管之间设置有导热件，导热件同时与不锈钢管和金属衬管接触连接。

所述换热管道包括供换热介质依次流通的第一管段和第二管段，第一管段与第二管段连通，所述第一管段与第二管段的顶部均向上伸出能源桩，且所述第二管段与金属衬管接触连接。

通过采用上述技术方案，通过不锈钢管和金属衬管对换热管道进行接触导热，提高了热量从浅层地底到换热管道的传递效率。同时，不锈钢管与金属衬管能够对混凝土管进行定型，使得整个能源桩能够通过预制直接预制成型，减少了混凝土在地下灌注成型而产生的扩径、缩颈或夹泥等情况。

可选的，所述第二管段为螺旋状。

通过采用上述技术方案，在一定程度上提高了换热介质与金属衬管的接触面积，从而在一定程度上提高了能源桩的换热效率。

可选的，所述金属衬管上开设有与换热管道适配的螺旋状嵌槽，且第二管段完全嵌设在嵌槽内。

通过采用上述技术方案，进一步加大了金属衬管和第二管段的接触面积，从而在一定程度上提高了能源桩的换热效率。

可选的，所述导热件包括顶环、底座和多根连接螺栓，所述底座的外周壁与不锈钢管底端的内周壁贴合固定，底座的上表面开设有供金属衬管插入固定的定位孔，所述顶环套设固接在金属衬管顶部的外周壁上，且顶环的外周壁与不锈钢管的内周壁贴合固定，所述连接螺栓穿过不锈钢管螺纹连接在金属衬管上。

通过采用上述技术方案，导热件将金属衬管与不锈钢管稳定连接在一起，形成了稳定的第二空间以供混凝土管的浇筑。

可选的，所述第一管段包括多根并联连通的竖直管，多根所述竖直管均位于第一空间内，且所述竖直管的底端固接在底座上。

通过采用上述技术方案，工作人员可以通过竖直管对管桩进行超声波检测，并对预制的管桩质量进行分级，将浇筑质量较高的管桩设置在关键支撑位置处，从而保证了关键位置处管桩的承载能力。