專(zhuān)利名稱(chēng)：土壤源熱泵樁內(nèi)豎直換熱器與水平集管間的柔性連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在建筑的基礎(chǔ)樁內(nèi)鋪設(shè)土壤源熱泵豎直地埋管換熱器的施工方法，具體地說(shuō)，涉及基礎(chǔ)樁內(nèi)的埋管換熱器引出管的結(jié)構(gòu)型式與施工方法。
背景技術(shù)：
地源熱泵可以分為地下水源熱泵系統(tǒng)、地表水源熱泵系統(tǒng)和土壤源熱泵系統(tǒng)，而土壤源熱泵系統(tǒng)又可分為水平埋管和豎直埋管兩種形式。對(duì)于豎直埋管換熱器(即U型管)按埋管換熱器與建筑物的位置區(qū)分，又可以分為:在建筑物基礎(chǔ)底座外部埋管、在建筑物基礎(chǔ)樁間埋管、在建筑物基礎(chǔ)樁內(nèi)埋管三種布置方式。
目前，在建筑物基礎(chǔ)底座外部埋管應(yīng)用最多，設(shè)計(jì)與施工方法也比較成熟，而另外兩種布置方式國(guó)內(nèi)僅在極少數(shù)工程上試用。目前發(fā)現(xiàn)在建筑物基礎(chǔ)樁內(nèi)埋管的工程項(xiàng)目出現(xiàn)了地埋管換熱器管道裂縫漏水現(xiàn)象，嚴(yán)重影響土壤源熱泵系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
原施工方法是樁內(nèi)的U型管在樁柱的上端側(cè)面引出后直接接到水平的集管上，如果樁不發(fā)生沉降，那么樁柱上端與水平集管之間的距離不會(huì)發(fā)生變化，這一段接管不會(huì)受到拉伸的應(yīng)力。但是實(shí)際情況樁必然在一定范圍內(nèi)沉降，而且建筑物建成初期沉降量較大，隨后逐年減少，再以后基本穩(wěn)定，根據(jù)規(guī)范，不同建筑在其使用期內(nèi)，基礎(chǔ)樁允許沉降為十幾厘米甚至更多。水平集管位置是固定不動(dòng)的，樁的下降使水平集管與樁柱間一段聚乙烯管道受到拉伸應(yīng)力，應(yīng)力過(guò)大會(huì)使管道裂縫漏水，這即是樁埋管發(fā)生滲漏的最主要的原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種柔性管段連接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的土壤源熱泵樁內(nèi)豎直換熱器與水平集管間的柔性連接方法；主要包括以下歩驟
1、制作連結(jié)樁內(nèi)U型管及水平集管的柔性彎管(因?yàn)檫@段彎管是圓弧形的，而且又裝-于—-圍護(hù)箱內(nèi)，四周沒(méi)有受到限制，兩端發(fā)生位移時(shí)。聚乙烯材料的管道有較大的柔韌性，圓弧部分能伸直，故稱(chēng)為柔性彎管)，聚乙烯管，直徑通常為DN20 DN40。其作用是弧形的柔性彎管在受到拉伸力時(shí)，可以伸直，從而大大減少管道受到的 拉伸應(yīng)力。
確定柔性彎管圓弧部分的長(zhǎng)度，由以下三個(gè)參數(shù)決定
(1) 基礎(chǔ)樁的設(shè)計(jì)最大沉降量，通過(guò)設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)資料可以查閱到這個(gè)數(shù)值，一 般為幾厘米至十幾厘米，用符號(hào)A表示。
(2) 混凝土圍護(hù)箱的長(zhǎng)度，用符號(hào)B表示， 一般為1.5 2.5倍樁直徑，樁直徑 用符號(hào)D表示。
(3) 富余系數(shù)K, 一般取1.5 2。
(4) 計(jì)算公式為
(5) 柔性彎管圓弧部分長(zhǎng)度二KX +(5-1/2￡>)2
(6) 柔性彎管的材料和公稱(chēng)尺寸與樁內(nèi)U型管相同，是聚乙烯管材，直徑通常 為DN20 DN40.
根據(jù)以上計(jì)算柔性彎管長(zhǎng)度下料并將直管制作成半圓形的彎管。
2、 制作混凝土或鋼板的罩在柔性彎管外的圍護(hù)箱，其一側(cè)開(kāi)口，開(kāi)口側(cè)的上、下底面 為半圓形，園直徑與樁的直徑相同，開(kāi)口側(cè)與樁圓柱外圓能緊貼結(jié)合形成一個(gè)空腔， 其作用是防止大量回填土進(jìn)入空腔，當(dāng)樁逐漸下沉而圍護(hù)箱位置不動(dòng)時(shí)，柔性彎 管可以在空腔內(nèi)自由伸直而不受到回填土壤的阻礙，彎管不會(huì)斷裂損壞。
確定圍護(hù)箱內(nèi)部尺寸
(1) 內(nèi)長(zhǎng)》1.5 2.5倍樁直徑，用B表示。
(2) 內(nèi)寬》樁直徑D屮(5—10)毫米。
(3) 內(nèi)高》2倍樁的設(shè)計(jì)最大沉降量。
(4) 混凝土圍護(hù)箱殼的厚度為15 25mm，有一定強(qiáng)度不會(huì)被回填土壓壞即可。 根據(jù)以上結(jié)構(gòu)尺寸預(yù)制好混凝土圍護(hù)箱。
3、 柔性彎管段的一端與樁內(nèi)U型管引出管電熱熔連接。安裝圍護(hù)箱，圍護(hù)箱底部土層 要求夯實(shí)，避免下沉。柔性彎管的另一端從圍護(hù)箱側(cè)面孔內(nèi)伸出，并與通向水平集 管的支管電熱熔連接。
5、圍護(hù)箱四周及頂部回填土的回填與夯實(shí)。其要求與其它部位的回填夯實(shí)標(biāo)準(zhǔn)相同。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使樁內(nèi)豎直地埋管換熱器的引出端與水平集管之間的連 接管段能夠在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)自由伸長(zhǎng)，以最大限度的減少管道可能受到的拉伸應(yīng)力，達(dá) 到防止建筑物樁內(nèi)埋管換熱器管道破損滲漏，影響安全運(yùn)行的目的。


圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)垂直剖面示意圖；其中，l基礎(chǔ)樁，2U型管，3柔性彎管，4 水平集管，5混凝土圍護(hù)箱，6電熱熔接頭A， 66電熱熔接頭B， D樁的直徑， A樁的設(shè)計(jì)最大沉降量。
圖2是圖1中的I-I剖面俯視圖；其中，l基礎(chǔ)樁，2U型管，3柔性彎管，4水平 集管，5混凝土圍護(hù)箱，6電熱熔接頭A， 66電熱熔接頭B， B混凝土圍護(hù)箱內(nèi) 長(zhǎng)度，D樁的直徑。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合

本柔性鋪設(shè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制作與實(shí)施。
參見(jiàn)附圖l，附圖2，在基礎(chǔ)樁l內(nèi)埋設(shè)聚乙烯制成的U型管2,水平集管4在基 礎(chǔ)樁l外貫通數(shù)個(gè)基礎(chǔ)樁l的間距，與U型管2呈異面垂直；混凝土圍護(hù)箱5緊靠基 礎(chǔ)樁1的一側(cè)，本發(fā)明土壤源熱泵樁內(nèi)豎直換熱器與水平集管間的柔性連接方法；主
要包括以下步驟.
1、制作連結(jié)樁內(nèi)U型管及水平集管的柔性彎管3，采用聚乙烯管，直徑通常為 DN20 DN40;其作用是弧形的柔性彎管在受到拉伸力時(shí)，可以伸直，從而大大減少
管道受到的拉伸應(yīng)力。
確定柔性彎管圓弧部分的長(zhǎng)度，由以下三個(gè)參數(shù)決定
a) 基礎(chǔ)樁的設(shè)計(jì)最大沉降量，通過(guò)設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)資料可以查閱到這個(gè)數(shù)值， 一般 為幾厘米至十幾厘米，用符號(hào)A表示。 ，
b) 混凝土圍護(hù)箱的長(zhǎng)度， 一般為1.5 2.5倍樁直徑，用符號(hào)B表示。
c) 富余系數(shù)K, 一般取1.5 2。
d) 計(jì)算公式為e) 柔性彎管圓弧部分長(zhǎng)度KX ^/^+(J5-l/2D)2
f) 柔性彎管的材料和公稱(chēng)尺寸與樁內(nèi)U型管相同，是聚乙烯管材，直徑通常為 DN20 D畫(huà).
根據(jù)以上計(jì)算柔性彎管長(zhǎng)度下料并將直管制作成半圓形的彎管。 2、制作混凝土或鋼板的罩在柔性彎管外的圍護(hù)箱，其一側(cè)開(kāi)口，開(kāi)口側(cè)的上、下底面 為半圓形，園直徑與樁的直徑相同，開(kāi)口側(cè)與樁圓柱外圓能緊貼結(jié)合形成一個(gè)空腔， 其作用是防止大量回填土進(jìn)入空腔，當(dāng)樁逐漸下沉而圍護(hù)箱位置不動(dòng)時(shí)，柔性彎 管可以在空腔內(nèi)自由伸直而不受到回填土壤的阻礙，彎管不會(huì)斷裂損壞。
確定圍護(hù)箱內(nèi)部尺寸
a) 內(nèi)長(zhǎng)》1.5 2.5倍樁直徑，用B表示。
b) 內(nèi)寬》樁直徑D十(5—10)毫米。 .c)內(nèi)高》2倍樁的設(shè)計(jì)最大沉降量。
d)混凝土圍護(hù)箱殼的厚度為15 25mm，有一定強(qiáng)度不會(huì)被回填土壓壞即可。 根據(jù)以上結(jié)構(gòu)尺寸預(yù)制好混凝土圍護(hù)箱。
3、 柔性彎管段的一端與樁內(nèi)U型管引出管電熱熔連接形成電熱熔接頭A6。
4、 安裝圍護(hù)箱，圍護(hù)箱底部土層要求夯實(shí)，避免下沉。柔性彎管的另一端從圍護(hù) 箱側(cè)面孔內(nèi)伸出，并與通向水平集管4的支管電熱熔連接形成電熱熔接頭B 66。
5、 圍護(hù)箱四周及頂部回填土的回填與夯實(shí)。其要求與其它部位的回填夯實(shí)標(biāo)準(zhǔn)相 同。
權(quán)利要求
1、土壤源熱泵樁內(nèi)豎直換熱器與水平集管間的柔性連接方法，其特征在于，主要包括以下步驟1)制作連結(jié)樁內(nèi)U型管及水平集管的柔性彎管；2)制作罩在柔性彎管外的圍護(hù)箱；3)柔性彎管段的一端與樁內(nèi)U型管引出管連接；4)安裝圍護(hù)箱，柔性彎管的另一端從圍護(hù)箱側(cè)面孔內(nèi)伸出，并與通向水平集管的支管連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤源熱泵樁內(nèi)豎直換熱器與水平集管間的柔性連接 方法，其特征在于，所述的柔性彎管圓弧部分長(zhǎng)度按照以下公式計(jì)算.-KX # +(5-1/2D)2式中A:基礎(chǔ)樁的設(shè)計(jì)最大沉降量， D:樁直徑，B:混凝土圍護(hù)箱的內(nèi)部長(zhǎng)度， 一般為1.5 2.5倍樁直徑， K-富余系數(shù)， 一般取1.5 2。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤源熱泵樁內(nèi)豎直換熱器與水平集管間的柔性連接方法， 其特征在于，所述的圍護(hù)箱一側(cè)開(kāi)口，丌口側(cè)的上、下底面為半圓形，園直徑與樁 的直徑相同，丌口側(cè)與樁圓柱外圓能緊貼結(jié)合形成一個(gè)空腔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的土壤源熱泵樁內(nèi)豎直換熱器與水平集管間的柔性連接方法，其特征在于，所述的圍護(hù)箱內(nèi)部尺寸如下(1) 混凝土圍護(hù)箱的內(nèi)部長(zhǎng)度》1.5 2.5倍樁直徑，(2) 混凝土圍護(hù)箱的內(nèi)部寬度》樁直徑+ 5至IO毫米，(3) 混凝土圍護(hù)箱的內(nèi)部高度》2倍樁的設(shè)計(jì)最大沉降量。
5、 據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的土壤源熱泵樁內(nèi)豎直換熱器與水平集管間的柔性連 接方法，其特征在于，所述的圍護(hù)箱采用混凝土或鋼板制成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的土壤源熱泵樁內(nèi)豎直換熱器與水平集管間的柔性連接方 法，其特征在于，當(dāng)所述的圍護(hù)箱釆用混凝土制成時(shí)，厚度為]5 25mm。
7、 據(jù)權(quán)利要求l所述的土壤源熱泵樁內(nèi)豎直換熱器與水平集管間的柔性連接方法， 其特征在于，所述的柔性彎管采用聚乙烯管制成。
8、 據(jù)權(quán)利要求1或7所述的土壤源熱泵樁內(nèi)豎直換熱器與水平集管間的柔性連接方 法，其特征在于，所述的柔性彎管的直徑為20 40mm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤源熱泵樁內(nèi)豎直換熱器與水平集管間的柔性連接方 法，其特征在于，所述的柔性彎管段的一端與樁內(nèi)引出管采用電熱熔連接。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤源熱泵樁內(nèi)豎直換熱器與水平集管間的柔性連接方 法，其特征在于，所述的柔性彎管的另一端從圍護(hù)箱側(cè)面孔內(nèi)伸出，并與通向水平 集管的支管采用電熱熔方式連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及在建筑的基礎(chǔ)樁內(nèi)鋪設(shè)土壤源熱泵豎直地埋管換熱器的施工方法，具體地說(shuō)，涉及基礎(chǔ)樁內(nèi)的埋管換熱器引出管的結(jié)構(gòu)型式與施工方法。土壤源熱泵樁內(nèi)豎直換熱器與水平集管間的柔性連接方法，其特征在于，主要包括以下步驟1)制作連結(jié)樁內(nèi)U型管及水平集管的柔性彎管；2)制作罩在柔性彎管外的圍護(hù)箱；3)柔性彎管段的一端與樁內(nèi)U型管引出管連接；4)安裝圍護(hù)箱，柔性彎管的另一端從圍護(hù)箱側(cè)面孔內(nèi)伸出，并與通向水平集管的支管連接。本發(fā)明可以達(dá)到防止建筑物樁內(nèi)埋管換熱器管道破損滲漏，影響安全運(yùn)行的目的。
文檔編號(hào)F25B30/00GK101458012SQ20071015100
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者左明耀, 強(qiáng) 張, 張新發(fā) 申請(qǐng)人:天津中冷暖通潔凈工程技術(shù)有限公司