[实用新型]一种可提取热能的隧道衬砌结构

说明书

本实用新型公开了一种可提取热能的隧道衬砌结构，包括热能砌块(4)，所述热能砌块(4)安装在所述隧道壁上；包括混泥土加固砌块(5)、高密度聚乙烯管路(6)、钢筋笼(7)以及砌块留空区(8)；所述高密度聚乙烯管路(6)缠绕在所述钢筋笼(7)上，所述钢筋笼(7)嵌入所述混泥土加固砌块(5)内；所述砌块留空区(8)设置在两块所述热能砌块(4)的连接处，两个所述热能砌块(4)的高密度聚乙烯管路(6)的接口处在所述砌块留空区(8)通过管道活接头(11)进行连接。本实用新型利用隧道衬砌的热能砌块结构将隧道内的热量利用起来，不仅能降低热隧道通风冷却系统的运营成本，而且还能使城市地铁隧道为地热开采提供巨大的潜力。

技术领域

本实用新型涉及能源地质结构领域，具体涉及一种能源地质结构中可提取热能的隧道衬砌结构。

背景技术

能源地下结构是一个由传统地下结构(如深基础和浅基础，隧道衬砌，地下连续墙等)和可以和地下岩土体进行能量交换的高密度聚乙烯管路组成的系统。它利用地下结构与地下岩土体导热，达到为建筑物提供加热或者制冷的目的。目前，能源地下结构被广泛地应用在欧美地区，不仅能为建筑和公共设施提供日益增长的供热和制冷需求，还是一种清洁环保的可再生能源。在这些能源结构中，隧道作为一种能源地质结构，其工程应用仍然处于一片空白，但是它的应用价值和换热量非常可观：通过实用新型人团队在南京地铁1号线的监测，隧道内空气温度与地表日平均温度可相差5℃以上，列车通过壁面热流可达10～32W/m²，这些热量足已用于上部建筑物换热需求。

根据隧道的不同局部条件和特征可以简单地分类为“冷”和“热”隧道。

在冷隧道中，全年气温相对较低(约15℃)，列车通过的频率适中，这种类型的隧道通常具有10-12m大内径，隧道中的产生的热量对周围岩土的温度变化影响不大，比如公路隧道。

另一方面，热隧道通常表现出较高的内部温度，列车高频率地通过，导致制动和启动时的额外热量输入，如内径约为7米的城市隧道(如地铁隧道)，夏季温度约为30℃，这会增加隧道内的空气温度。在这种隧道中，需要增加通风井，对隧道进行冷却以保证隧道在安全的运行范围内。若将这部分热量利用起来，不仅能降低热隧道通风冷却系统的运营成本，而且还能使城市地铁隧道为热能开采提供巨大的潜力。

发明内容

发明目的：本实用新型针对上述问题，提出了一种利用隧道内部嵌入封闭环路的全系统，并且给出了隧道衬砌的换热砌块结构。

一种可提取热能的隧道衬砌结构，所述热能砌块安装在所述隧道壁上；包括混泥土加固砌块、高密度聚乙烯管路、钢筋笼以及砌块留空区；

所述高密度聚乙烯管路缠绕在所述钢筋笼上，所述钢筋笼嵌入所述混泥土加固砌块内；所述高密度聚乙烯管路包括采用高密度聚乙烯材料的内层、采用聚乙烯聚合物材料的中间层以及由乙烯-乙烯醇的阻隔层形成的外层；所述高密度聚乙烯管路为U型并排并联，形成蛇形管路；

所述砌块留空区设置在两块所述热能砌块的连接处，两个所述热能砌块的高密度聚乙烯管路的接口处在所述砌块留空区通过管道活接头进行连接。

相邻的所述砌块留空区之间周向间距为180～200cm。

所述砌块留空区的大小：长20cm，宽10cm，高30cm。

在每隔10个所述砌块留空区接口处，设置一个调压阀。

所述高密度聚乙烯管路采用PE-Xa等级。

所述高密度聚乙烯管路的外径为20毫米，单个所述高密度聚乙烯管路的平均间距为25-30厘米，长度为80-100厘米。

所述高密度聚乙烯管路在所述混泥土加固砌块浇筑之前进行所述热能砌块的模板配置。

有益效果：