一種利用土釘實現淺層地熱交換的工藝的製作方法
2023-11-30 23:16:26 2
專利名稱：一種利用土釘實現淺層地熱交換的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及邊坡工程、隧道工程和基坑工程當中一種實現淺層地熱的交換和利用 的新工藝，特別涉及一種利用土釘實現淺層地熱交換的工藝。
背景技術：
土釘是用來加固或同時錨固現場原位土體的細長杆件，在天然邊坡或開挖形成的 邊坡、基坑原位巖土體中近於水平設置加筋杆件並沿坡面設置混凝土面層，使整體土工系 統的力學性能得以改善從而提高邊坡、基坑穩定性的原位加筋技術，通常採取土中鑽孔、置 入變形鋼筋即帶肋鋼筋並沿孔全長注漿的方法做成。土釘也可用鋼管、角鋼等作為釘體，採 用直接擊入的方法置入土中。土釘依靠與土體之間的界面粘結力或摩擦力，在土體發生變 形條件下被動受力，並主要承受拉力作用。
地表淺層(可稱之為地表能、淺層地熱)象一個巨大的太陽能集熱器，收集了 47% 的太陽能，比人類每年利用能量的500倍還多。這種近乎無限、不受地域、資源限制的低焓 熱能，是人類可以利用的清潔可再生能源。並且淺層地熱不象太陽能受氣候影響，也不象深 層地熱受資源和地質結構的限制。地源熱泵(Ground-source heat pump，簡稱GSHP)是利 用淺層地熱的特性，向大地要「冷暖」的一項環保技術。地源熱泵利用地球表面淺層土壤或 水源中的地熱能作為冷(熱)源，冬季通過熱泵機組將低熱能傳遞轉移到需供暖的建築物 內，夏季通過熱泵機組將建築物內的熱量散失轉移到地球土壤或水源中，從而實現冬季供 暖、夏季製冷，是一種高效、環保、節能的空調設備。土壤源熱泵是地源熱泵的一種，它是利 用地下巖土中熱量的閉路循環的地源熱泵系統。它通過循環液(水或以水為主要成分的防 凍液)在封閉地下埋管中的流動，實現系統與大地之間的傳熱。在冬季供熱過程中，流體 從地下收集熱量，再通過系統把熱量帶到室內；夏季製冷時系統逆向運行，即從室內帶走熱 量，再通過系統將熱量送到地下巖土中。因此，地下耦合熱泵系統保持了地源熱泵利用大地 作為冷熱源的優點，同時又不需要抽取地下水作為傳熱的介質。但目前垂直埋管式地源熱 泵技術，因為垂直埋管式地源熱泵技術用地面積較大，施工效率不高，施工安裝麻煩，從而 導致費用高，因此，垂直埋管式地源熱泵技術的使用不是很廣泛。發明內容
針對目前垂直埋管式地源熱泵技術的缺陷，本發明提供一種利用土釘實現淺層地 熱交換的工藝。
為了實現上述目的，本發明所採取的技術方案是
一種利用土釘實現淺層地熱交換的工藝，第一步，在設置於立柱基礎上的牆面上 鑽若干個橫孔，橫孔與水平方向夾角在15-20° ；第二步，根據土釘的直徑和實際需要選用 單管或U型管熱交換器；第三步，在熱交換器內注入添加有防凍劑的循環液；第四步，向內 部安裝有熱交換器和鋼筋的橫孔中注入水泥漿；第五步，在相連接在一起的土釘末端和牆 面上噴射混凝土；
第三步所述的循環液為體積濃度為20% -30%的乙二醇溶液；
第四步所述的水泥漿是水灰比為0. 5的水泥漿液，水泥為普通矽酸鹽425#水泥；
第四步所述的水泥漿中加入了體積比為3% -5%的膨潤土 ；
第一步所述的橫孔的直徑為IOOmm 200mm ；
第三步所述的鋼筋的直徑為15mm 25mm ；
第二步所述的U型管熱交換器中上方的水管為進水管，下方的水管為出水管。
本發明的有益效果將常規的土釘和淺層地熱資源的利用聯繫起來，將常規的土 釘作為地下埋管的載體，從而可避免在地面上挖許多20-100米的深孔，大大降低成本，節 約了用地面積，也提高了施工效率，而且可以使土釘施工和地源熱泵施工一體化，施工安裝 方便、施工工期短及施工成本低等優點，可廣泛應用於地源熱泵系統中的閉環系統管路。
圖1本發明的側面結構示意圖2本發明的整體結構示意圖3本發明的截面圖。
具體實施方式
一種利用土釘實現淺層地熱交換的工藝，第一步，在設置於立柱基礎3上的牆面1 上鑽若干個橫孔4，橫孔4與水平方向夾角在15-20° ；第二步，根據土釘2的直徑和實際 需要選用單管或U型管熱交換器5，如果採用U型管熱交換器5，上方的水管為進水管8，下 方的水管為出水管9 ；第三步，在熱交換器5內注入添加有防凍劑的循環液10 ；第四步，向 內部安裝有熱交換器5和鋼筋7的橫孔4中注入水泥漿6 ；第五步，在相連接在一起的土釘 2末端和牆面1上噴射混凝土，在土坡坡面設置與土釘2端部聯結的聯繫構件，形成熱交換 整體構件，噴射混凝土組成土釘面層結構，從而構成一個具有自撐能力且能夠支擋其後來 加固體的加筋區域，並對熱交換系統起到保護作用。第三步所述的循環液10為體積濃度為 20% -30%的乙二醇溶液。第四步所述的水泥漿6是水灰比為0. 5的水泥漿液，水泥為普通 矽酸鹽425#水泥。第四步所述的水泥漿6中加入了體積比為3-5%的膨潤土。第一步所述 的橫孔4的直徑為IOOmm 200mm。第三步所述的鋼筋7的直徑為15mm 25mm。
其中成孔誤差控制如表1所示。
表1成孔誤差控制
孔位偏差傾斜度偏差孔深偏差±5mm±2°+ 50mm
本發明的工作原理是根據土釘2直徑的大小在土釘裡面裝入熱交換器5，熱交換 器5內部充滿摻入防凍劑的循環液10，在地源熱泵的作用，通過土釘2內部循環液10的作 用，實現土體-土釘-熱交換器和支護牆體的熱交換，從而起到有效利用淺層地熱和控制支 護牆體溫度的作用。
本發明的有益效果將常規的土釘和淺層地熱資源的利用聯繫起來，將常規的土4釘作為地下熱交換器埋管的載體，從而可避免在地面上挖許多20-100米的深孔，大大降低 成本，節約了用地面積，也提高了施工效率，而且可以使土釘施工和地源熱泵施工一體化， 施工安裝方便、施工工期短及施工成本低等優點，可廣泛應用於地源熱泵系統中的閉環系 統管路。
本發明適合於採用鑽孔注漿法施工的土釘。
本領域內普通的技術人員簡單替換和更換都是本專利保護範圍之內。
權利要求
1.一種利用土釘實現淺層地熱交換的工藝，其特徵在於第一步，在設置於立柱基礎⑶上的牆面⑴上鑽若干個橫孔G)，與水平方向夾角在 15-20° ；第二步，根據土釘O)的直徑和實際需要選用單管或U型管熱交換器(5)；第三步，在熱交換器(5)內注入添加有防凍劑的循環液(10)；第四步，向內部安裝有熱交換器(5)和鋼筋(7)的橫孔(4)中注入水泥漿(6)；第五步，在相連接在一起的土釘( 末端和牆面(1)上噴射混凝土。
2.根據權利要求1所述的一種利用土釘實現淺層地熱交換的工藝，其特徵在於第三 步所述的循環液(10)為體積濃度為20% -30%的乙二醇溶液。
3.根據權利要求1或2所述的一種利用土釘實現淺層地熱交換的工藝，其特徵在於 第四步所述的水泥漿(6)是水灰比為0. 5的水泥漿液，水泥為普通矽酸鹽425#水泥。
4.根據權利要求3所述的一種利用土釘實現淺層地熱交換的工藝，其特徵在於第四 步所述的水泥漿(6)中加入了體積比為3-5%的膨潤土。
5.根據權利要求4所述的一種利用土釘實現淺層地熱交換的工藝，其特徵在於第一 步所述的橫孔⑷的直徑為IOOmm 200mm。
6.根據權利要求5所述的一種利用土釘實現淺層地熱交換的工藝，其特徵在於第三 步所述的鋼筋(7)的直徑為15mm 25mm。
7.根據權利要求6所述的一種利用土釘實現淺層地熱交換的工藝，其特徵在於第二 步所述的U型管熱交換器中上方的水管為進水管(8)，下方的水管為出水管(9)。
全文摘要
本發明公開了一種利用土釘實現淺層地熱交換的工藝，第一步，在設置於立柱基礎(3)上的牆面(1)上鑽若干個橫孔(4)；第二步，根據土釘(2)的直徑和實際需要選用單管或U型管熱交換器(5)；第三步，在熱交換器(5)內注入添加有防凍劑的循環液(10)；第四步，向內部安裝有熱交換器(5)和鋼筋(7)的橫孔(4)中注入水泥漿(6)；第五步，在相連接在一起的土釘(2)末端和牆面(1)上噴射混凝土。本發明的有益效果降低成本，節約了用地面積，施工安裝方便，提高了施工效率。
文檔編號F24J3/08GK102032697SQ20101052739
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月1日 優先權日2010年11月1日
發明者餘闖, 吳禮財, 孫林柱, 湯亮亮, 陳樟龍 申請人:餘闖