土壤源热泵竖直地埋管换热器在基础桩间的铺设方法

摘要

本发明涉及土壤源热泵竖直地埋管换热器的一种铺设方法。土壤源热泵竖直地埋管换热器在基础桩间的铺设方法：其特征在于，主要包括以下步骤：1)确定竖直地埋管换热器与基础桩的合理间距，竖直地埋管换热器与基础桩之间中心距应满足下式计算条件：S≥(4－5)d+K1L+K2L；2)钻竖直地埋管换热器孔，钻到设计深度后将竖直地埋管换热器置放于孔内，用回填材料将孔逐渐填满。本发明不影响孔周围土壤对基础桩的承载能力，对孔内的竖直地埋管换热器形成保护。

说明书

技术领域

本发明涉及土壤源热泵竖直地埋管换热器的一种铺设方法；具体地说，涉及在建筑物的底座下部基础桩之间铺设土壤源热泵竖直地埋管换热器的方法。

背景技术

地源热泵可以分为：地下水源热泵系统，地表水源热泵系统和土壤源热泵系统，而土壤源热泵系统又可分为水平埋管和竖直埋管两种形式。对于竖直埋管按埋管换热器与建筑物的位置区分，又可以分为：在建筑物底座外部埋管，在建筑物底座下基础桩间埋管，在建筑物底座下基础桩内埋管三种布置方式。

目前，在建筑物基础底座外部埋管应用最多，设计与施工方法也比较成熟，在建筑物基础桩间埋管应用最少，影响其推广应用的关键问题是：

1.竖直地埋管换热器系统如何施工才能避免对基础桩的承载能力不构成影响，从而保证整个建筑的安全。

2.竖直地埋管换热器系统如何施工才能保证建筑的正常沉降不会对换热器系统造成损害，从而保证整个地埋管换热器系统的正常使用。

发明内容

针对上述问题，本发明通过理论分析和试验证实，提出了一套在建筑物基础桩间铺设的地源热泵竖直地埋管换热器的计算方法和施工方法，解决了上述的关键问题，达到了地埋管换热器不影响基础桩承载能力和建筑正常沉降不会对地埋管换热器造成损坏的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：土壤源热泵竖直地埋管换热器在基础桩间的铺设方法：其特征在于，主要包括以下步骤：

1)确定竖直地埋管换热器与基础桩的合理间距，竖直地埋管换热器与基础桩之间中心距应满足下式计算条件：

S≥(4—5)d+K₁L+K₂L

式中：S-基础桩与竖直地埋管换热器的中心距，单位：米；d-基础桩的直径，单位：米；L-桩的长度，单位：米；K₁-桩身允许垂直度偏差，规范中规定应≤1％，计算时取1％；K₂-地埋管换热器的允许垂直度偏差，一般应≤2％，计算时取2％；

2)钻竖直地埋管换热器孔，钻到设计深度后将竖直地埋管换热器置放于孔内，同时将回填材料输送管与竖直地埋管换热器一起送到孔底部，然后采用反浆回填工艺用回填材料将孔逐渐填满。

所述的第2步骤采用的回填材料由以下成份及重量百分比组成：

水泥：10％—16％

砂：50％—65％

膨润土：5％—8％

水：余量

以上成份的原料经搅拌机搅拌均匀即成为专用回填材料。

对竖直地埋管换热器选择合理配比的专用回填材料，使回填材料凝固后的强度大于原土质强度，不会降低土壤的承载能力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：综合采用上述两个步骤的技术措施后，就可以使孔内的回填材料既密实强度又比原状土壤更高，不会影响孔周围土壤对基础桩的承载能力，也对孔内的竖直地埋管换热器形成保护。

附图说明

图1为反浆回填工艺设备管道安装示意图。其中：1、回填材料输送泵；2、回填材料搅拌机；3、回填材料输送管；4、竖直地埋管换热器；5、竖直地埋管换热器安装孔；6、基础桩，S基础桩与竖直地埋管换热器的中心距。

具体实施方式

下面结合附图1，说明本发明内容与本铺设方法的具体实施过程：

例1

基础桩(6)的直径d＝0.6m；基础桩的长度L＝24m；基础桩身允许垂直度偏差K₁＝1％；竖直地埋管换热器(4)的允许垂直度偏差K₂＝2％，计算时取2％；基础桩(6)与竖直地埋管换热器(4)的中心距S(m)；

1.计算竖直地埋管换热器与基础桩的最小间距S(m)，按照公式计算：

S≥(4—5)d+K₁L+K₂L

则S≥4d+K₁L+K₂L

S≥3.22m

2.布置竖直地埋管换热器孔的位置，其原则是使其与基础桩的最小间距大于或等于上述计算的数值；

3.钻竖直地埋管换热器安装孔(5)，钻到设计深度后将竖直地埋管换热器置放于孔内，再将按照以下成份及重量百分比组成的回填材料输送到竖直地埋管换热器孔底部：

水泥：10％—16％(普通硅酸盐水泥，标号≥32.5)

砂：50％—65％(细度模数3.7～1.6)

膨润土：5％—8％(细度20～60目，膨胀倍数≥10)

水：余量

以上成份的原料经搅拌机搅拌均匀即成为回填材料。

如果原状土层强度低，专用回填材料的强度也没有必要太高，水泥没必要渗太多，如果原状土层强度较高，专用回填材料的强度也要高，仅要比原状土层高就可以，也没必要成倍高出，造成多增加水泥成份的成本升高。一般土层的压缩模量E_s0.1-0.2值15-30MPa。那么回填材料的压缩模量范围E值20-35MPa即可。例如：某项目工程原状土层实测E_s0.1-0.2值为18MPa。那么要求专用回填材料凝固后的压缩模量E_s0.1-0.2>20MPa即可。

4.启动回填材料输送泵1通过回填材料输送管(3)将回填材料输送到孔的底部，随着回填材料在孔内逐渐上升，同时缓慢提升回填材料输送管，直到回填材料填满换热器孔，这时输送管也提升到孔的地平面之上，回填工作结束。

5.自然养护凝固，回填结束后，孔内的回填材料会逐渐凝固，强度逐渐增加，一般二至三日内会高于周围原状土层的强度。