一種冷熱電聯產地下連續牆裝置及其施工方法與流程
2023-05-21 18:44:12
本發明涉及一種淺層地熱能源利用技術，主要適用於建築地下連續牆等技術領域，尤其是涉及一種冷熱電聯產地下連續牆裝置及其施工方法。
背景技術：
淺層地熱能，又名淺層地溫能，屬於低品位可再生清潔能源，是當前技術經濟條件下最具備開發利用價值的地球內部的熱能資源之一。目前淺層地熱能開發與利用中，主要是直接利用淺層土壤常年恆溫的特點，利用熱泵循環來達到對地面建築冬天供暖或者夏天製冷的作用。地源熱泵技術，屬於淺層地熱能直接利用的最常用形式之一，該技術利用地下的土壤、地表水、地下水等溫度相對穩定的特性，通過以大地為儲能體進行熱量交換的可再生能源的空調系統；該技術方案可以替代傳統鍋爐或市政管網等傳統的供暖方式和空調系統，達到節能減排的目的。地下埋設換熱管，是地源熱泵技術的施工難點和投資重點；且地下換熱管埋設需要佔用較大的土地面積和地下空間，造成其初期埋設等施工成本高，從而影響其大量推廣應用。將地源熱泵技術中的地下換熱管埋設施工與傳統建築樁基礎或地下連續牆等地下構建物施工相結合，可以有效解決專門埋管的施工步驟和地埋管佔用地下空間問題，從而大大節省工程造價；基於這種地下埋管形式形成的帶有地下換熱管的地下結構稱為能源地下結構，能量樁技術能源地下結構物的典型代表，是近年來有效利用淺層地熱能的優良技術方案之一；結合具體樁基結構形式的不同，產生了不同的淺層地熱能熱傳遞利用的能量樁類型(文獻1～16)。
文獻1：Jürgen Vogel和Hermann JosefWilhelm申請的德國發明專利「Energy pile for geothermal energy purpose i.e.combined heating and cooling systems，has collector tube comprising section that includes another section that transitions and runs helically around former section of collector tube(DE102012013337A1)」。
文獻2：TirolerMetallwerke Aktiengesellschaft和Armin Ing.Amann申請並授權的歐洲和德國發明專利「Energypile(EP1486741 B1，DE50305842D1)」。
文獻3：Ing.Armin Amann申請並授權的德國發明專利「Concrete pile foundation for absorbing geothermal energy，contains corrugated sleeve pipe(DE202004014113U1)」，相應的其他國家專利授權號還有：AT7887 U1。
文獻4：Alain Desmeules申請並授權的PCT專利「Pile with integral geothermalconduit loop retaining means(PCT/CA2010/001500)，，相應的國家階段專利授權號為：CA2683256 A1，EP2491183 A4，US8262322 B2，US20110091288 A1，WO2011047461 A1。
文獻5：李志毅，張全勝，張慧東，柳建國和馬凜申請並授權的中國發明專利「旋進式壁後注漿地源熱能轉換預製樁裝置及其埋入地層的方法，(專利號：CN201210054121.5)，授權公告日2014年11月26日」。
文獻6：孔綱強，黃旭，丁選明，劉漢龍和彭懷風申請並授權的中國發明專利「一種六邊形預製能量樁及其製作方法，(專利號：CN201310442139.7)，授權公告日2015年8月19日」。
文獻7：孔綱強，黃旭，丁選明，劉漢龍和彭懷風申請並授權的中國發明專利「一種預製能量樁的施工方法，(專利號：CN201310441978.7)，授權公告日2015年9月23日」。
文獻8：黃吉永，鄭榮躍和黃楠申請並授權的中國發明專利「一種基於植樁過程的地源熱泵管埋置方法，(專利號：CN201310033136.8)，授權公告日2015年9月23日」。
文獻9：蔣剛，路宏偉，王彬彬和劉偉慶申請並授權的中國發明專利「帶有地源熱泵雙螺旋管狀換熱器的預製鋼筋混凝土管樁，(專利號：CN201410572810.4)，授權公告日2016年1月20日」。
文獻10：Beton Son B.V.申請並授權的歐洲發明專利「Geothermal pile having a cavity through which a fluid can flow」，相應的國家階段專利授權號為：EP1243875 B1，NL1017655 C2，DE60200183 T2。
在文獻1～9中，公開了在預製樁中間、側壁甚至預製樁體內埋設不同形式地下換熱管的製作方法或施工方法。在文獻10中，公開了一種封閉預製樁底端並在預製樁體空腔內布置開放式地下換熱管的施工方法。
文獻11：方肇洪和劉俊紅申請並授權的中國發明專利「樁埋螺旋管式地源熱泵裝置及其地熱換熱器的傳熱模型，(專利號：CN200810159583.7)，授權公告日2011年1月26日」。
文獻12：張以韜，鄭宗躍和李偉等申請並授權的中國發明專利「地源熱泵豎直螺旋式埋管施工方法，(專利號：CN201210494997.1)，授權公告日2014年8月13日」。
文獻13：孔綱強，彭懷風，吳宏偉和丁選明申請並授權的中國發明專利「一種地源熱泵灌注樁鋼筋籠內埋管的施工方法，(專利號：CN201310302155.6)，授權公告日2015年3月11日」。
文獻14：劉漢龍，丁選明，孔綱強，吳宏偉和陳育民申請並授權的中國發明專利「一種PCC能量樁及其製作方法，(專利號：CN201210298385.5)，授權公告日2014年11月19日」。
文獻15：李平，丁選明，高洪梅和鄭長傑申請並授權的中國發明專利「一種地熱能採集樁基及施工方法，(專利號：CN201210476105.5)，授權公告日2015年4月8日」。
在文獻11～13中，公開了在現場灌注樁中的鋼筋籠上綁紮埋設螺旋型地下換熱管或者鋼管內埋設換熱管的施工方法。在文獻14～15中，公開了封閉現澆灌注樁底部、在樁體空腔內充填傳熱液體並布置開放式或地下換熱管的施工方法。
文獻16：Raymond J.Roussy申請並授權的國際PCT專利「A method and system for installing geothermal heat exchangers，energy piles，concrete piles，micro piles，and anchors using a sonic drill and a removable or retrievable drill bit(PCT/CA2009/000180)」，相應的國家階段專利授權號為：CA2716209A1，CA2716209C，CA2827026A1，CA2827026C，CN102016218A，EP2247816A1，EP2247816A4，US8118115，US20090214299。
在文獻16中，公開了一種基於新型鑽機的地下換熱管的埋設方法。
綜上可知，基於不同樁基礎施工工藝，可以獲得相應的不同製作方法或者施工方法的能量樁技術；但是，無論哪種形式的能量樁技術，都是基於直接熱傳遞原理對淺層地熱能的直接利用，沒有進行能量形式的轉化。
地熱能不僅可以通過熱泵技術直接利用其熱能，而且可以進行發電加以利用。傳統的地熱發電原理與火力發電類似，以中高溫(＞80℃)層地下熱水和蒸汽為動力源，首先把地下熱能轉換為機械能，再把機械能轉換為電能。在文獻17～18中，公開了一種基於熱水井的開採深層地熱能進行發電的設施和方法；在文獻19～22中，分別公開了一種基於深層的鑽孔、地下礦井、採油層套管或地下巖石隧道結構，將深層地熱能轉化為電能的方法；這種發電方式存在如下幾個缺點：(1)一般要求熱源溫度大於＞80℃，換言之，這些技術方法對於淺層地熱能(一般＜25℃)無法適用；(2)能量形態轉換次數相對較多，導致能量利用率降低；(3)地下深層熱源開發難度相對較大、開發成本高且開發成本隨開採深度近乎呈非線性增長。
文獻17：Schnatzmeyer，Mark A.和Clark E.Robison申請並授權的美國發明專利"Method and apparatus for generating electric power downhole.″U.S.Patent No.6,150,601.21 Nov.2000。
文獻18：Jeffryes，Benjamin Peter申請並授權的美國發明專利″Method and apparatus for downhole thermoelectric power generation.″U.S.Patent No.7,770,645.10Aug.2010。
文獻19：Shulman，Gary申請並授權的美國發明專利″Method for recovering thermal energy contained in subterranean hot rock.″U.S.Patent No.5,515,679.14May 1996。
文獻20：DuBois，John R申請並授權的美國發明專利″Geothermal power generation system and method for adapting to mine shafts.″U.S.Patent No.7,984,613.26Jul.2011。
文獻21：龔智勇申請並授權的中國發明專利「利用油層套管傳導地下熱能再利用的方法及裝置，(專利號：CN201010101312.3)」。
1999年，DiSalvo指出基於半導體低溫溫差發電技術，可以實現細微溫差之間的熱電轉換(文獻22)，利用半導體溫差發電技術，在文獻23中公開了一種利用超深層高溫(1200～1800℃)與深層中溫(250～600℃)之間的溫差進行發電的技術方法；在文獻24中公開了一種基於地下巖石隧道結構，將深層地熱能轉化為電能的方法；在文獻25中公開了一種基於地源熱泵技術將深層地熱能傳遞到地表，讓換熱管與空氣中的溫差(即深層地熱能提供熱源、自然空氣提供冷源)進行發電的技術方法。
文獻22：DiSalvo，F J.發表的學術論文″Thermoelectric cooling and power generation.″Science，285.5428(1999)：703-706。
文獻23：Levoy，Larry申請並授權的美國發明專利″Direct thermal-electric conversion for geothermal energy recovery.″U.S.Patent No.4,047,093.6Sep.1977。
文獻24：陳國慶，楊洋，趙聰和李天斌申請的中國發明專利「一種高地溫隧道降溫散熱及熱能轉化裝置，(專利申請號：CN201510663196.7)」。
文獻25：Liu，Liping發表的學術論文″Feasibility of large-scale power plants based on thermoelectric effects.″New Journal of Physics 16.12(2014)：123019。
半導體溫差發電不僅可以在相對溫差值較大情況下運用，而且可以在相對溫差值較小的情況下運用；半導體溫差發電片技術有效突破了相對溫差值對發電的限制，大大拓寬了熱能轉換為電能的種類與渠道，也讓淺層地熱能直接轉化為電能成為可能。在文獻26～27中，公開了一種利用太陽能提供熱源、利用淺層地熱能提供冷源進行溫差發電的技術方法；這些技術方法為利用淺層地熱能進行溫差發電起到了很好的示範作用；然而，文獻26～27中淺層地熱能的利用方式是先將淺層地熱能通過換熱管傳遞到換熱管中的液體裡，通過換熱管中液體的流動將熱能帶到地表，然後利用換熱管中液體與地表介質(太陽能或空氣)溫度之間的溫差進行發電；這種方式存在如下幾點不足：(1)需要預先在地層中鑽孔、埋設換熱管，存在佔用土地面積和地下空間較大、初期埋設施工成本高等問題；(2)淺層地熱能先傳遞到換熱管中液體裡、然後換熱管中液體與地表不同溫度的其他物體進行溫差發電，能量傳遞次數增多也會導致能量利用率降低；(3)淺層地熱能並未通過土體直接進行能量轉化。
文獻26：Mount，Robert申請並授權的美國發明專利″System for transferring heat in a thermoelectric generator system.″U.S.Patent ApplicationNo.10/871,544.2005。
文獻27：Simka，Pavel申請並授權的美國發明專利″System for collecting and delivering solar and geothermal heat energy with thermoelectric generator.″U.S.Patent No.8,286,441.16Oct.2012。
因此，針對目前利用淺層地熱能進行溫差發電技術中存在的不足與缺陷，結合地下結構物(如地下連續牆、樁基礎、地下錨杆)中埋設換熱管形式可以節省造價的技術優勢，開發一種可以同時利用淺層地熱能與換熱管之間的溫差進行發電、通過換熱管傳送的熱能供給上部空調供暖或者冷能供給上部空調製冷的冷熱電聯產地下結構物的技術方案，顯得尤為重要。
技術實現要素：
發明目的：為了克服上述不足和缺陷，解決(1)常規能量樁、能源地下連續牆技術中僅能實現熱能傳遞、且熱交換總量受單位空間和空間內地熱容量等因素限制的問題，(2)常規深層地熱溫差發電對熱源溫度絕對值要求高(一般要求＞80℃)、開發難度相對較大且開發成本高的問題，(3)常規淺層地熱溫差發電方案中鑽孔埋管施工成本高、佔用土地面積或地下空間大、且沒有利用土體本身與媒介之間的溫差進行直接發電的問題，提出一種冷熱電聯產地下連續牆裝置及其施工方法。地下連續牆內的換熱管與地表的水泵、閥門和換熱設備連接構成淺層地熱能空調系統；換熱管外側的半導體溫差發電裝置I、相鄰換熱管之間的半導體溫差發電裝置II，與DC/DC轉化器、蓄電池、導線和用電設備連接構成淺層地熱能溫差發電系統；最終構成冷熱電聯產地下連續牆裝置。
技術方案：為了實現上述目的，本發明提出了一種冷熱電聯產地下連續牆裝置，該裝置包括：地下連續牆、設置於地下連續牆內部的換熱管、空調系統和溫差發電系統；其中：
所述的空調系統包括換熱設備，所述換熱設備設置於換熱管的上方，換熱管內的液體流速通過水泵和閥門控制，換熱管首先與土體熱交換，然後通過上部換熱設備與室內空氣熱交換，從而調節室溫；
所述的溫差發電系統包括半導體溫差發電裝置I和半導體溫差發電裝置II，其中，所述的半導體溫差發電裝置I布置在換熱管外側，半導體溫差發電裝置II布置在相鄰的換熱管之間，半導體溫差發電裝置I利用換熱管與樁側土體之間的溫差實現熱電轉化和熱交換，並將獲得的電力為上部用電設備提供電力供應；所述的半導體溫差發電裝置I通過相鄰換熱管之間的溫差實現熱電轉化和熱交換，並將獲得的電力為上部用電設備提供電力供應。
具體地，所述的半導體溫差發電裝置I包括半導體溫差發電片、導熱矽膠和導熱防護層，所述半導體溫差發電片利用導熱矽膠粘貼在換熱管外側，半導體溫差發電片外側設置所述導熱防護層，所述半導體溫差發電所獲得的電力利用導線依次連接DC/DC轉化器和蓄電池為上部用電設備提供電力供應。
所述的半導體溫差發電裝置II包括微型換熱管、半導體溫差發電片、導熱矽膠和導熱防護層，所述的微型換熱管均勻間隔地布置於底板上，微型換熱管交替與相鄰的兩根換熱管連通，相鄰微型換熱管之間布置半導體溫差發電片；半導體溫差發電片外側設置導熱防護層，連接半導體溫差發電片的導線埋設在導熱矽膠內，沿著鋼筋籠側壁的換熱管引出地面，半導體溫差發電所獲得的電力利用導線依次連接DC/DC轉化器和蓄電池為上部用電設備提供電力供應。
上述半導體溫差發電片均為現有技術中常見的半導體溫差發電片，包括熱端、冷端、P型半導體、N型半導體、金屬片和導熱板。
優選地，所述的地下連續牆的長度、寬度、深度、混凝土標號以及鋼筋籠尺寸，根據上部荷載要求進行設計。在一種實施方式中，所述的地下連續牆的長度為200～300m，寬度為0.8～1.2m，深度為20～40m。
所述的換熱管為聚乙烯管(又稱PE管)，其外徑、壁厚及長度根據地下連續牆長度、深度和換熱管埋管布置形式需要確定，當地下連續牆尺寸大時，換熱管也取大值；優選地，外徑為25～50mm，壁厚為5～8mm，長度為1000～1500m；換熱管綁紮埋設在鋼筋籠側壁；換熱管埋管形式為串聯U形、並聯U形、W形或蜘蛛狀形式中的任意一種或者幾種組合。
優選地，所述水泵位於地表，其功率為0.55～1.2kw；所述閥門為電動二通閥門；所述換熱設備為空調設備中的風機盤管。
所述的微型換熱管，其外徑為5～10mm，壁厚為1～3mm，長度為30～150cm。
所述的導熱矽膠導熱係數為0.6～1.5W/(m·K)，具有高粘結性能和超強的導熱效果，和不固化、不導電的特性；所述導熱防護層為不鏽鋼鐵皮或矽膠基複合材料，防止半導體溫差發電片在混凝土澆築、振搗過程中損壞所述；DC/DC轉化器位於地表，為升壓型DC/DC轉化器；所述蓄電池位於地表，為鉛蓄電池或鋰離子蓄電池或鋰離子聚合物蓄電池或鎳鎘蓄電池；所述導線埋設在導熱矽膠內。
本發明進一步提出了一種冷熱電聯產地下連續牆裝置的施工方法，包括以下步驟：
(1)半導體溫差發電裝置I製作：根據設計要求選擇換熱管，在設計位置的換熱管外側利用導熱矽膠粘貼半導體溫差發電片，連接半導體溫差發電片的導線埋設在導熱矽膠內，並引出地面，依次與DC/DC轉化器、蓄電池和用電設備連接；將含有半導體溫差發電片的換熱管綁紮在鋼筋籠的側壁；
(2)半導體溫差發電裝置II製作：根據設計要求選擇底板，在底板上布置均勻間隔的微型換熱管，微型換熱管交替與相鄰的兩根換熱管連通，相鄰微型換熱管之間布置半導體溫差發電片；半導體溫差發電片外側設置導熱防護層，連接半導體溫差發電片的導線埋設在導熱矽膠內，沿著鋼筋籠側壁的換熱管引出地面，依次與位於地表的DC/DC轉化器、蓄電池和用電設備連接；
(3)地下連續牆施工：根據上部荷載量，設計並確定地下連續牆的長度、寬度、深度以及鋼筋籠尺寸與形式；綜合考慮長度、深度、淺層地熱能儲量、上部空調系統與用電設備能源需求量，設計換熱管埋管形式；製作帶換熱管、半導體溫差發電裝置I和半導體溫差發電裝置II的鋼筋籠；設置導牆，泥漿護壁挖槽施工至設計深度，下放鋼筋籠，灌注混凝土，完成地下連續牆結構的施工；
(4)製冷、供暖和供電系統連接：將換熱管與水泵、換熱設備連接構成淺層地熱能空調系統為上部建築物提供製冷或供暖，將導線與DC/DC轉化器、蓄電池及用電設備連接構成淺層地熱能溫差發電系統，為上部建築提供電力(如照明LED燈用電)；根據淺層地熱能的總量儲備和上部建築物供電、製冷或供暖的需求情況，可以選擇僅空調系統(製冷或供暖)、僅溫差發電系統(供電)、或者空調系統和溫差發電系統同時使用；最終實現冷熱電聯產地下連續牆裝置的施工與應用。
優選地，所述的半導體溫差發電片主要埋設在10～15m以下換熱管外側，所述換熱管的埋管形式可以為串聯U形、並聯U形、W形或蜘蛛狀形式中的任意一種或幾種的組合。
有益效果：與現有地下連續牆埋管形式的能源地下結構技術相比，本發明的冷熱電聯產地下連續牆存在如下技術優勢：
(1)除了提供支撐上部荷載的承載的功能、利用淺層地熱能為上部建築製冷或供暖(夏季提供冷源、冬季提供熱源)的功能之外，還可以利用換熱管內液體與土體之間的溫差、相鄰換熱管之間的溫差進行發電，供給上部建築用電需求；
(2)淺層地熱能可以根據上部建築環境需求，選擇僅空調系統(製冷或供暖)、僅溫差發電系統(供電)、或者部分供應空調系統部分供應溫差發電系統，實現能源的按需、錯時有效利用，提高能源利用效率。
本發明的優點和效果還將在具體實施方式中進一步描述。
附圖說明
圖1為本發明中冷熱電聯產地下連續牆裝置布置結構示意圖；
圖2為本發明中冷熱電聯產地下連續牆裝置中換熱管埋設形式示意圖，其中，(a)為串聯U形，(b)為並聯U形，(c)為W形，(d)為蜘蛛狀；
圖3為本發明中換熱管在鋼筋籠上埋設形式中A-A截面圖，其中，(a)為串聯U形，(b)為並聯U形，(c)為W形，(d)為蜘蛛狀；
圖4為本發明中半導體溫差發電裝置I布置剖面圖；
圖5為本發明中半導體溫差發電裝置I中B-B截面圖；
圖6為本發明中半導體溫差發電裝置II布置剖面圖；
圖7為本發明中半導體溫差發電片立體圖；
圖8為本發明中半導體溫差發電片橫截面圖；
圖中：1為地下連續牆，2為換熱管，3為半導體溫差發電裝置I，4為半導體溫差發電裝置II，5為閥門，6為水泵，7為換熱設備，8為導線，9為DC/DC轉換器，10為蓄電池，11為用電設備，12為鋼筋籠，13為主筋，14為箍筋，15為半導體溫差發電片，16為P型半導體，17為N型半導體，18為金屬片，19為導熱板，20為熱端，21為冷端，22為導熱防護層，23為微型換熱管，24為導熱矽膠。
具體實施方式
以下結合附圖詳細敘述本發明專利的具體實施方式，本發明專利的保護範圍並不僅僅局限於本實施方式的描述。
本發明提出了一種冷熱電聯產地下連續牆裝置，該裝置包括：地下連續牆、設置於地下連續牆內部的換熱管、空調系統和溫差發電系統；其中：空調系統包括一換熱設備，換熱設備設置於換熱管的上方，換熱管內的液體流速通過水泵和閥門控制，換熱管首先與土體熱交換，然後通過上部換熱設備與室內空氣熱交換，從而調節室溫。
溫差發電系統包括半導體溫差發電裝置I和半導體溫差發電裝置II，其中，半導體溫差發電裝置I包括半導體溫差發電片、導熱矽膠和導熱防護層，所述半導體溫差發電片利用導熱矽膠粘貼在換熱管外側，半導體溫差發電片外側設置所述導熱防護層，半導體溫差發電裝置I利用換熱管與樁側土體之間的溫差實現熱電轉化和熱交換，所獲得的電力利用導線依次連接DC/DC轉化器和蓄電池為上部用電設備提供電力供應。半導體溫差發電裝置II包括微型換熱管、半導體溫差發電片、導熱矽膠和導熱防護層，微型換熱管均勻間隔地布置於底板上，微型換熱管交替與相鄰的兩根換熱管連通，相鄰微型換熱管之間布置半導體溫差發電片；半導體溫差發電片外側設置導熱防護層，連接半導體溫差發電片的導線埋設在導熱矽膠內，沿著鋼筋籠側壁的換熱管引出地面，半導體溫差發電裝置I通過相鄰換熱管之間的溫差實現熱電轉化和熱交換，並將獲得的電力利用導線依次連接DC/DC轉化器和蓄電池為上部用電設備提供電力供應。
下面詳細介紹該冷熱電聯產地下連續牆裝置的施工方法。
首先，如圖1所示，根據上部荷載量，設計並確定地下連續牆1的長度、寬度、深度以及鋼筋籠12尺寸與形式；綜合考慮長度、深度、淺層地熱能儲量、上部空調系統與用電設備11能源需求量，設計換熱管2埋管形式。優選地地下連續牆1，長度為200～300m，寬度為0.8～1.2m，深度為20～40m(本實施例為長度為200m，寬度為0.8m，深度為30m)。優選地換熱管2，為聚乙烯管(又稱PE管)，其外徑為25～50mm，壁厚為5～8mm，長度為1000～1500m(本實施例為外徑為25mm，壁厚為5mm，長度為1500m)；換熱管2綁紮埋設在鋼筋籠12側壁；換熱管2埋管形式可以為串聯U形、並聯U形、W形或蜘蛛狀形式中的一種或者幾種組合，如圖2和圖3所示(本實施例為W形)。
接著，製作半導體溫差發電裝置I3：如圖4～5所示，根據換熱管2布置形式，在相應設計位置的換熱管2外側利用導熱矽膠24粘貼半導體溫差發電片15，將換熱管2綁紮在鋼筋籠12的側壁，連接半導體溫差發電片15的導線8埋設在導熱矽膠24內，並引出地面，與DC/DC轉化器9、蓄電池10和用電設備11連接；優選地半導體溫差發電裝置I3主要埋設在10～15m以下換熱管2外側；優選地半導體溫差發電裝置I3中，導熱矽膠24的導熱係數為0.6～1.5W/(m·K)(本實施例為1.0W/(m·K))，具有高粘結性能和超強的導熱效果，不會固體化、不會導電的特性；導熱防護層22，為不鏽鋼鐵皮或矽膠基複合材料(本實施例為矽膠基複合材料)，防止半導體溫差發電片15在混凝土澆築、振搗過程中損壞；DC/DC轉化器9，位於地表，為升壓型DC/DC轉化器9；蓄電池10，位於地表，為鉛蓄電池或鋰離子蓄電池或鋰離子聚合物蓄電池或鎳鎘蓄電池(本實施例為鉛蓄電池)；導線8，埋設在導熱矽膠24內。
製作半導體溫差發電裝置II4：如圖6所示，根據設計要求選擇底板，在底板上布置均勻間隔的微型換熱管23，微型換熱管23交替與相鄰的兩根換熱管2連通，相鄰微型換熱管23之間布置半導體溫差發電片15；半導體溫差發電片15外側設置導熱防護層22，連接半導體溫差發電片15的導線8埋設在導熱矽膠24內，沿著鋼筋籠12側壁的換熱管2引出地面，與位於地表的DC/DC轉化器9、蓄電池10和用電設備11連接；優選地半導體溫差發電裝置II4中，微型換熱管23，其外徑為5～10mm，壁厚為2～3mm，長度為5～15m(本實施例為外徑為6mm，壁厚為2mm，長度為10m)；導熱矽膠24的導熱係數為0.6～1.5W/(m·K)(本實施例為0.8W/(m·K))，具有高粘結性能和超強的導熱效果，不會固體化、不會導電的特性；導熱防護層22，為不鏽鋼鐵皮或矽膠基複合材料(本實施例為矽膠基複合材料)，防止半導體溫差發電片15在混凝土澆築、振搗過程中損壞；DC/DC轉化器9，位於地表，為升壓型DC/DC轉化器9；蓄電池10，位於地表，為鉛蓄電池或鋰離子蓄電池或鋰離子聚合物蓄電池或鎳鎘蓄電池(本實施例為鉛蓄電池)；導線8，埋設在導熱矽膠24內。本發明使用的半導體溫差發電片15均為現有技術中常見的，包括熱端20、冷端21、P型半導體16、N型半導體17、金屬片18和導熱板19，其結構如圖7～8所示。
然後，在地表設置導牆，泥漿護壁挖槽施工至設計深度，下放帶換熱管2、半導體溫差發電裝置I3和半導體溫差發電裝置II 4的鋼筋籠12，灌注混凝土，完成地下連續牆1結構的施工；
最後，連接空調系統：將換熱管2與水泵6、換熱設備7連接構成淺層地熱能空調系統，為上部建築物提供製冷或供暖；優選地空調系統中，水泵6，位於地表，其功率為0.55～1.2kw；閥門5，為電動二通閥門；換熱設備7，為空調設備中的風機盤管。連接發電系統：通過導線將換熱管2、半導體溫差發電裝置I3、半導體溫差發電裝置II4與DC/DC轉化器9、蓄電池10及用電設備11連接構成淺層地熱能溫差發電系統，為上部建築提供電力(如照明LED燈用電)。根據淺層地熱能的總量儲備和上部建築物供電、製冷或供暖的需求情況，可以選擇僅空調系統(製冷或供暖)、僅溫差發電系統(供電)、或者空調系統和溫差發電系統同時使用；最終實現冷熱電聯產地下連續牆1裝置的施工與應用。
本發明的冷熱電聯產地下連續牆是一種新型多功能的複合能源應用系統，除了提供支撐上部建築物荷載的承載的功能、利用淺層地熱能為上部建築製冷或制熱的功能之外，還可以利用換熱管內液體和土壤間溫差產生電能供給上部建築物用電，並且可以提高換熱管和土體間的換熱效率；該系統不僅有效的實現了地下連續牆在力學、熱學和電學三方面的複合利用，並且實現了淺層地熱能源按需、錯時的多目標有效利用，提高能源利用效率。