[发明专利]一种PCC能量桩及制作方法

说明书

技术领域

本发明属于土木建筑工程技术领域，特别涉及一种PCC桩能量桩及使用方法。

背景技术

地热资源是一种清洁能源，且分布广、造价低、使用方便，具有广阔的开发和应用前景。地源热泵技术，是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热，向建筑物供暖；夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷，是一种有效地利用能源的方式。但是，地源热泵埋设需要占用较大的土地面积，且初期埋设成本高，因此其经济性较差。

在本发明之前，中国专利（专利申请号：200610016545.7）公开了“低温地热能转换预制钢筋混凝土方桩”，通过在预制钢筋混凝土方桩中埋设各形状的管状换热器装置进行承载、挡土支护、地基加固的同时，可以进行浅层低温地热能转换，起到桩基和地源热泵预成孔直接埋设管状换热器的双重作用。在采用焊接法接桩或法兰法接桩的预制钢筋混凝土方桩中的钢筋笼内沿，绑扎U型管状换热器或螺旋型盘管换热器或其它形状的管状换热器，随方桩沉桩至土(岩)层中。预制钢筋混凝土方桩内的各类管状换热器与地表管路连接，换热器管路内充填交换流体，通过管状换热器系统中的交换流体与钢筋笼、桩身混凝土、桩周土-水系统进行热交换，形成封闭式地源热泵的地下低温地热能交换器。这种能量桩虽然不增加用地面积，但具有以下缺点：（1）U形管绑扎在钢筋笼上，并埋设在混凝土中，与桩身一起受力变形，容易造成管道的变形和损坏；（2）U形管埋设在混凝土中，不能回收、不能重复使用，也不能进行检修，在使用过程中出现问题无法补救；（3）预制桩需要接桩，U形管的接头难以处理，容易造成热源的损失；（4）U形管道埋在混凝土中，使桩在受力时在U形管周围产生应力集中，不利于桩身的受力，容易产生局部破坏，桩的承载力降低。（5）预制桩造价相对较高，且预制桩一般直径都较小，即桩侧表面积小，集热能力有限。

中国专利（专利申请号：201110165215.5）公开了“现浇钢筋混凝土大直径管桩施工方法”，即钢筋混凝土PCC桩施工方法，包括以下步骤：桩机就位；活动内支撑转动到贴近限位器；活瓣桩尖闭合；沉入桩模；移开振动头；下放钢筋笼；装上振动头；灌注混凝土；振动拔管；活瓣桩尖和内支撑打开；混凝土和钢筋笼进入地基；桩模拔出成桩。钢筋混凝土PCC桩以较少的混凝土用量得到较高的承载力，具有广阔的推广应用前景。该桩型内、外直径都很大，一般在1m以上，具有大直径桩芯，将大直径桩芯土掏空可以得到较大的内部空间，但目前该桩型的桩芯内部空间未得到充分利用。

 

发明内容

本发明的目的就在于克服传统能量桩的缺陷，充分利用PCC桩的内部空间，开发一种施工便捷、经济性好、使用方便的新型PCC能量桩及制作方法。

一种PCC能量桩，由现浇钢筋混凝土大直径管桩（简称PCC桩）、导热液体、盖板、底板、导热管、集热器、检查通道等部分组成，其特征在于：PCC桩桩底采用钢筋混凝土完全封闭；PCC桩顶部设置钢筋混凝土盖板；在盖板上设置多个孔洞；PCC桩上部一侧设置预留孔，用于导热管穿越；PCC桩内部空腔内注满导热液体；导热管穿过盖板上的孔洞深入到PCC桩空腔内的导热液体中；深入到PCC桩空腔内的导热管可采用开口式和封闭式两种形式；PCC桩侧壁设置一检查通道，检查通道伸出地表，检查通道出口设置密封盖；导热管可通过盖板上的孔洞或检查通道引出PCC桩空腔后与集热器连接，形成导热液体的循环通道。

所述的盖板直径与PCC桩内直径相等，盖板顶面标高比PCC桩顶面标高低，PCC桩上部用于导热管穿越的预留孔位置介于盖板顶面和PCC桩顶面之间。

所述盖板上的孔洞直径大小与导热管外直径相等，数量与导热管数量相等。其中一半孔洞连接进水管、一半孔洞连接出水管。

所述的导热管在伸出PCC桩预留孔后设置活动接头，可用于拆卸。

所述开口式导热管的进水管深入到PCC桩空腔底部作为进水口，出水管的出水口靠近PCC桩顶部的盖板下方。

所述封闭式导热管可以在PCC桩空腔内设置成U形、W形和螺旋形等形状，导热管深入到靠近PCC桩桩底。

本发明一种PCC能量桩的制作方法，包括以下技术步骤：