[发明专利]一种高导热率低碳能源桩及其制造方法

说明书

本发明公开一种高导热率低碳能源桩及其制造方法，其中高导热率低碳能源桩包括桩体，桩体采用高导热率低碳地聚合物混凝土浇筑而成，桩体内部设置有螺旋箍筋及若干根U型交换液管道，若干根U型交换液管道均固定连接在螺旋箍筋的内侧壁上。本发明制造的高导热率低碳能源桩在降低水泥使用率的同时，通过在高导热率低碳地聚合物混凝土中添加铜粉，在高导热率低碳地聚合物混凝土内部形成有效的铜导热通道，提高了高导热率低碳地聚合物混凝土的有效导热系数，从而保证高导热率低碳能源桩的换热效率，制备工艺简单，低碳环保，且保持高强度，还可增大导热系数，提高导热率。

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，特别是涉及一种高导热率低碳能源桩及其制造方法。

背景技术

减少二氧化碳排放，减缓全球气候变暖是当今世界要解决的重大环境问题。同时由于不可再生能源资源的事实，导致了可再生能源的推广与使用变得越来越重要。其中一种被人们普遍接受的可再生能源叫做浅层地热能。地热能与其他清洁能源相比，具有储量大、分布广、利用率高和成本低的优势，且不受季节、气候、昼夜变化等外界因素干扰。我国东北地区南部、华北地区、四川盆地和江淮流域广泛分布着浅层地热能，未来浅层地热能开发利用具有广阔的前景。目前，能源桩系统利用浅层地热能资源对建筑物提供冷暖是最环保且高效的方式。

能源桩系统通过管中传热介质，从土壤中提取能量与室内空气进行能量转移，为上部构筑物提供冷暖。能源桩技术最初起源于二十世纪八十年代的奥地利，然后迅速在奥地利得到发展和运用，并且拓展到欧洲其他国家。我国的能源地下结构的应用起步较晚，近几年才开始逐渐得到运用，例如，南京朗诗国际(2007)、上海世博会中轴线(2010)等。

我国每年工业废渣年产量为33.2亿吨，而工业废渣的处理率只为24％。地聚合物以一般工业废渣矿渣，硅灰为主要原料，既可以提升工业废渣的利用率，也可以降低水泥需求量，减少碳排放。甚至由于其含有铝硅酸盐结构，地聚合物有着不输混凝土的机械性能，甚至延性会比混凝土更好。

目前，尽管传统能源桩的应用已经达到一定规模，但导热效率仍然相对较低，且水泥使用率较高，不符合低碳环保的要求，所以研究开发一种高导热低碳能源桩符合当前环保趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种高导热率低碳能源桩及其制造方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种高导热率低碳能源桩，包括桩体，所述桩体采用高导热率低碳地聚合物混凝土浇筑而成，所述桩体内部设置有螺旋箍筋及若干根U型交换液管道，若干根所述U型交换液管道均固定连接在所述螺旋箍筋的内侧壁上。

优选的，所述高导热率低碳地聚合物混凝土包括粗骨料、胶凝材料、细骨料和碱激发液，所述细骨料及所述胶凝材料的总质量与碱激发液的比例为1kg：250ml～360ml。

优选的，所述粗骨料、所述胶凝材料、所述细骨料所占的质量百分比分别为：所述粗骨料55％、所述胶凝材料36％、所述细骨料9％。

优选的，所述胶凝材料按质量百分比包括以下组分：矿渣18％、粉煤灰10.8％、硅灰7.2％；所述细骨料按质量百分比包括以下组分：氮化铝颗粒2.25％～9％、铜粉0％～6.75％。

优选的，所述粗骨料为5mm～20mm连续级的天然砾石，表观密度为2720kg/m³，压碎指标为10％，吸水率为0.7％；所述矿渣为市售S95级矿粉；所述粉煤灰为I级钙灰，CaO含量不低于10％；所述硅灰密度为625kg/m³，粒径0.1μm～0.3μm；所述氮化铝颗粒密度为3.5g/cm³；所述铜粉密度为8.92g/cm³，熔点1083℃，沸点2595℃；所述碱激发液为10mol/L的氢氧化钠水溶液与水玻璃溶液按照3:7质量比混合所得。

优选的，所述碱激发液制成后需自然冷却24小时。