[实用新型]一种石墨烯改性能量桩

说明书

技术领域

本实用新型涉及地源热泵及桩基础技术领域，具体涉及一种能量桩。

背景技术

地源热泵是一种清洁能源，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，通过电能实现冬季供暖、夏季制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源，是一种有效利用绿色能源的方式。

能量桩是将传热管埋设在桩基础中，通过桩基与周围大地形成热传递系统。桩身作为热量存储和传输主体，需要其较好的热量存储能力和热传输性能。传统的能量桩桩身材料主要采用混凝土、碎石和钢材等，虽然钢桩具有很好的热传导性能，但钢材成本很高，在建筑工程应用不多，而混凝土和碎石的热量存储能力和热传输性能一般。此外，混凝土材料虽然具有很高的抗压强度，但是其抗拉强度不高。在桩基受到水平荷载或者竖向偏心荷载作用时，在桩身产生弯矩，当弯矩过大时容易造成受拉区拉应力超出混凝土抗拉强度，从而导致混凝土开裂。

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，这是一种只有一个碳原子厚度的二维材料，导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，石墨烯是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。将石墨烯和混凝土结合形成的石墨烯复合材料作为能量桩桩体材料，不仅能提高桩身的热传递性能和热量存储能力，还能提高桩身强度。同时，采用石墨烯分散液作为导热液体，可以大幅提高热泵导热效率。

发明内容

本实用新型的目的是解决传统能量桩热传导效率低、强度不高的缺陷。

为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种石墨烯改性能量桩，包括桩体、桩帽、传热管、钢筋笼、地热泵和集热器。

所述桩体底端密封，顶端由桩帽封堵。

所述传热管的中段绑扎在钢筋笼上，置于桩体内部。所述传热管的两端伸出桩帽，分别与集热器连接在一起。所述地热泵串接在传热管上，位于桩体外部。

所述桩体是由石墨烯和混凝土的混合物浇筑而成的。

所述传热管中有导热液。

进一步，所述桩体通过沉管灌注、预制或现浇制成。

进一步，所述传热管为PVC管、PE管或金属管。

进一步，所述导热液为石墨烯分散液。

本实用新型的有益效果在于：(1)石墨烯是当今热传导效率最高的材料之一，因此石墨烯和混凝土复合材料较普通混凝土具有更高的导热性能，因此桩身热传输效率极高。(2)由于石墨烯导热能力极高，采用石墨烯分散液作为导热液体，大幅提高了热泵导热效率。(3)石墨烯是迄今世界上强度最高的物质，因此通过石墨烯改性的混凝土具有更高的强度，采用石墨烯和混凝土复合材料作为能量桩的桩身，不仅能提高桩身的热传递性能和热量存储能力，还大大提高了桩身材料的强度。

本实用新型的技术效果是毋庸置疑的。

附图说明

图1为本实用新型实施例2的平面示意图；

图2为图1中的A-A剖面示意图；

图3为是本实用新型实施3、4的平面示意图；

图4为是图3中的B-B剖面示意图。

图中：桩体(1)、桩帽(101)、回填材料(102)、传热管(2)、导热液(201)、钢筋笼(3)、活动接头(4)、地热泵(5)、集热器(6)。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。

实施例1：

本实施例公开一种石墨烯改性能量桩，包括桩体1、桩帽101、传热管2、钢筋笼3、活动接头4、地热泵5和集热器6。

所述桩体1底端密封，顶端由桩帽101封堵。

所述传热管2的中段绑扎在钢筋笼3上，置于桩体1内部。所述桩体1是由石墨烯和混凝土的混合物浇筑而成的。

所述传热管2中充入导热液201。进一步，所述导热液201为石墨烯分散液。此实施例中所述石墨烯分散液，是石墨烯分散在水或其他导热液体中而成的。

所述集热器6是一个具有进水口和出水口的密闭容器。集热器6为集热部件或装置。

所述传热管2的两端伸出桩帽101，分别与集热器6连接在一起，即所述传热管2的两端分别连接集热器6的进水口和出水口。