一种结合基坑支护结构和建筑结构的采暖系统及其施工方法转让专利
申请号 : CN202010037788.9
文献号 : CN111074906B
文献日 : 2021-09-10
发明人 : 黄献文 , 姚直书 , 薛维培 , 李想 , 刘小虎 , 刘晓燕 , 张超峰 , 檀情燕
申请人 : 安徽理工大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种结合基坑支护结构和建筑结构的采暖系统,其特征在于:包括深水层采暖单元(1)、桩间层采暖单元(2)、建筑层采暖单元(3)和循环管道单元(4),所述深水层采暖单元(1)、桩间层采暖单元(2)和建筑层采暖单元(3)均通过所述循环管道单元(4)与蒸汽机房相连;
所述桩间层采暖单元(2)包括止水层(21)、排桩层(22)和防护层(23),所述止水层(21)、排桩层(22)和防护层(23)依次由基坑的外侧向内侧分布;
所述止水层(21)为掺杂有导热材料的止水帷幕;
所述建筑层采暖单元(3)包括桩基层(31)、墙体层(32)和墙外层(33),其中,所述桩基层(31)的桩基柱内埋设有U形采暖管(31a),所述墙体层(32)的地下外墙体内呈W形埋设有采热板(32a),所述墙外层(33)的泥土中埋设有环形采暖管(33a)。
2.如权利要求1所述的结合基坑支护结构和建筑结构的采暖系统,其特征在于:所述深水层采暖单元(1)包括深水导热管(11)、导热片(12)和导热液(13),所述深水导热管(11)纵向埋设在高含水层中,其上端侧壁周围回填有黏土层,所述导热片(12)分布在所述深水导热管(11)位于地下的侧壁上,且包覆在填埋的细沙层中,所述导热液(13)流淌在所述深水导热管(11)的内腔中。
3.如权利要求2所述的结合基坑支护结构和建筑结构的采暖系统,其特征在于:所述排桩层(22)包括支护桩(22a)、U形导热管(22b)和连接导管(22c),所述U形导热管(22b)纵向分布在所述支护桩(22a)的内腔中,且其分布平面与基坑外侧不平行,其进水端与出水端分别与所述连接导管(22c)相连。
4.如权利要求3所述的结合基坑支护结构和建筑结构的采暖系统,其特征在于:所述防护层(23)包括导热钢护网(23a)、导热锚杆(23b)和防护导热管(23c),所述导热锚杆(23b)的一端掩埋在所述止水层(21)内,另一端带有套环和倒钩,所述套环套接在所述防护导热管(23c)的外壁上,所述倒钩钩住所述导热钢护网(23a)使其贴附在所述排桩层(22)的外侧;
所述连接导管(22c)与所述防护导热管(23c)保持连通。
5.如权利要求4所述的结合基坑支护结构和建筑结构的采暖系统,其特征在于:所述循环管道单元(4)包括主管道(41)、引流管(42)和循环水泵(43),所述引流管(42)设置有若干个,均与所述主管道(41)连接并保持连通,所述循环水泵(43)与所述主管道(41)相连。
6.如权利要求5所述的结合基坑支护结构和建筑结构的采暖系统,其特征在于:所述深水导热管(11)、U形导热管(22b)、防护导热管(23c)、U形采暖管(31a)和环形采暖管(33a)均设置有扰流板(A),各管道及所述采热板(32a)各自与所述引流管(42)相连。
7.如权利要求6所述的结合基坑支护结构和建筑结构的采暖系统,其特征在于:所述引流管(42)连接所述主管道(41)的一端安装有控制阀(42a),而所述主管道(41)的外侧壁上设置有保温层。
8.一种结合基坑支护结构和建筑结构的采暖系统的施工方法,其特征在于:采用上述权利要求7所述的结合基坑支护结构和建筑结构的采暖系统,包括以下施工步骤:S1:地质勘察,设计合理的采暖系统方案;
S2:挖掘施工,形成止水帷幕;
S3:旋挖钻孔,包括支护桩钻孔,高采热钻孔和建筑桩基钻孔;
S4:排布管道,将所述深水导热管(11)、U形导热管(22b)和U形采暖管(31a)固定在编织的钢筋笼内;
S5:钻孔回填,先向钻孔内下放带有导热管的钢筋笼,再回填混凝土;
S6:开挖基坑与桩间土加固交替进行;
S7:施工地下连接墙,在地下外墙体内呈W形埋设所述采热板(32a),在墙间的泥土中埋设所述环形采暖管(33a);
S8:将各级导管与所述引流管(42)相连,再将所述引流管(42)与所述主管道(41)相连,最后将所述主管道(41)与蒸汽机房相连;
S9:管道连接完成后,回填泥土及混凝土,启动各级所述控制阀(42a),再启动所述循环水泵(43)进行热能采集利用。
说明书 :
一种结合基坑支护结构和建筑结构的采暖系统及其施工方法
技术领域
背景技术
的转移。在冬季,把土壤中的热量“取”出来,提高温度后供给室内用于采暖;在夏季,把室内
的热量“取”出来释放到土壤中去,并且常年能保证室内温度的均衡。然而,目前地源热泵埋
设的管道一般都是单独施工的,且在施工过程中会对建筑地基产生一定的影响,不利于建
筑结构的安全;与此同时,排桩作为深基坑支护的一种常用支护形式,其在建筑基础施工完
成后就直接遗留在了地上,资源利用率低。
泥、粉煤灰和碎石组成的复合体,所述换热管在所述桩体内部形成一导热通路,但其存在以
下不足:(1)换热效率低,在一根桩体中埋设了多根换热管,但桩体的导热系数有限,因此采
暖效率不高;(2)资源利用率低,仅考虑了在桩基础中埋设采暖管,未考虑基坑支护结构在
采暖方面的应用;(3)施工效率低,在桩体中埋设了过多的管道,不利于桩体施工。为此,本
发明结合基坑支护结构和建筑结构,提出了一种换热效率高、资源利用率低、施工效率低。
发明内容
暖单元和建筑层采暖单元均通过所述循环管道单元与蒸汽机房相连。
热管位于地下的侧壁上,且包覆在填埋的细沙层中,所述导热液流淌在所述深水导热管的
内腔中。
壁上,所述倒钩钩住所述导热钢护网使其贴附在所述排桩层的外侧;所述连接导管与所述
防护导热管保持连通。
层的泥土中埋设有环形采暖管。
热效率。
附图说明
领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它
的附图。其中:
具体实施方式
4,深水层采暖单元1、桩间层采暖单元2和建筑层采暖单元3均通过循环管道单元4与蒸汽机
房相连。
位于地下的侧壁上,且包覆在填埋的细沙层中,导热液13流淌在深水导热管11的内腔中;桩
间层采暖单元2包括止水层21、排桩层22和防护层23,止水层21、排桩层22和防护层23依次
由基坑的外侧向内侧分布;止水层21为掺杂有导热材料的止水帷幕;排桩层22包括支护桩
22a、U形导热管22b和连接导管22c,U形导热管22b纵向分布在支护桩22a的内腔中,其进水
端与出水端分别与连接导管22c相连。
壁上,倒钩钩住导热钢护网23a使其贴附在排桩层22的外侧;连接导管22c与防护导热管23c
保持连通。
土中埋设有环形采暖管33a;循环管道单元4包括主管道41、引流管42和循环水泵43,引流管
42设置有若干个,均与主管道41连接并保持连通,循环水泵43与主管道41相连;深水导热管
11、U形导热管22b、防护导热管23c、U形采暖管31a和环形采暖管33a均设置有扰流板A,各管
道及所述采热板32a各自与所述引流管42相连;引流管42位于主管道41的一端安装有控制
阀42a,而主管道41的外侧壁上设置有保温层。
单元3在基坑内,吸取墙体周边的热量,循环管道4则用于将各单元内的热量进行汇集,并进
行传递使用和转化。
层中,在U形深水导热管11的外壁上分布有导热片12,导热片12均匀分布,用于增大深水导
热管11与高含水层的整体接触面,从而使得深水导热管11能够在单位时间内获取更多的热
量;结合附图4,止水层21为掺杂有导热材料的止水帷幕,目的不仅在于桩间土的防护及隔
水,而且用于提高止水层21的导热性,配合排桩层22和防护层23使用,提高桩间层采热单元
2的采热能力;排桩层22中支护桩22a用于支撑防护基坑边缘的地层,避免地层塌陷,结合附
图3,U形导热管22b分布在支护桩22a的内腔中,U形底部位于支护桩22a的内腔底部,U形导
热管22b顶部的进水端和出水端与两根连接导管22c对应设置,用于U形导热管22b实现进出
水的循环,需要说明的是,U形导热管22b不平行于支护断面且错位设置,目的在于避免桩提
的剪切破坏。
止水层21内,导热钢护网23a固定后,向导热钢护网23a形成墙面喷涂导热砂浆,即增加整体
的导热性能,也能防止桩间土体的下落;防护导热管23位于导热锚杆23b的端部,地层中的
热量经导热钢护网23a和导热锚杆23b向防护导热管23c中汇聚,防护导热管23c内流动有水
或导热液,将管体上的热量传递并带走。
化采暖效果,而桩基本身对U形采暖管31a具有良好的防护效果;结合附图7,墙体层32中,在
位于低地层的墙体内,安装采热板32a,为增大采热板32a与墙面的接触面积,将采热板32a
整体呈W形分布,并通过在其端部与引流管42的侧壁相连;结合附图6,墙外层33,位于建筑
墙体外侧的土层内,呈螺旋式环绕在建筑外侧,埋设环形采暖管33a,环形采暖管33a的两端
分别与引流管42相连通。
和引流管42的外侧设置保温层,循环水泵43为整个采暖系统管道的动力来源,驱动管道内
的水流动实现循环;而在各管道内设置扰流板A的目的在于,延长水在管道内流动的路径,
从而延长换热的时间,需要说明的是,在引流管42及主管道41内未设置,目的在于避免在管
内水流动输送过程中热能散失;在引流管42端部设置控制阀42a的目的在于使得各采暖单
元独立且可控,在任一采暖单元损坏时可关闭使用,从而不影响其他采暖单元的正常工作。
间的间距,高采热管钻孔和建筑桩基钻孔的深度及位置;向钻孔内下放编织好且带有各导
热管的钢筋笼,至钻孔的底部,放置稳定后,使得各导热管的端部位于钻孔之上,回填混凝
土,其中,混凝土中可添加导热材料,以提高保温和热能转换的效率;其中需要说明的是,深
水层采暖单元1铺设时,先钻孔,然后埋置深水导热管11,然后在钻孔的底部换填细沙,而在
钻孔顶部段回填黏土,以防止地下水的涌出;而在基坑挖掘中,随挖掘深度的增加,对桩基
和支护桩22a分别进行加固,形成基坑主体结构后,再进行建筑的施工,并伴随着建筑层采
暖单元3中桩基层31、墙体层32和墙外层33间采暖部件的安装,随着建筑的成形,通过引流
管42和主管道41连接各采暖单元的采热管道,使其形成完整的且可循环的采暖系统。
方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发
明的权利要求范围当中。