能源樁是地源熱泵應(yīng)用的一種新形式,是將地源熱泵的地下?lián)Q熱器融合到建筑結(jié)構(gòu)的地基基礎(chǔ)中,充分地利用混凝土良好的導(dǎo)熱性能,與周圍大地形成熱交換元件!赌茉礋峤粨Q樁理論與技術(shù)應(yīng)用》一書分別對能源樁系統(tǒng)的工作原理、傳熱理論、測試技術(shù)、施工技術(shù)、傳熱性能及結(jié)構(gòu)熱響應(yīng)特征等進(jìn)行詳細(xì)介紹,并著重對CFG復(fù)合樁基在淺層地?zé)崮苤械膽?yīng)用進(jìn)行了分析,本書出版有助于推廣和詳解能源樁的技術(shù)優(yōu)勢,對于從事地源熱泵技術(shù)及建筑節(jié)能技術(shù)研究的技術(shù)人員及研究人員亦具有重要的參考價值。
在世界能源供應(yīng)可持續(xù)性發(fā)展的背景下,建筑節(jié)能技術(shù)的推廣應(yīng)用勢在必行,地?zé)崮艿刃滦途G色能源的開發(fā)研究也已經(jīng)成為一種趨勢。地?zé)崮苁莵碜缘厍蛏钐幍目稍偕詿崮,目前對地(zé)岬睦弥饕獮槿∮蒙顚拥責(zé)崮苓M(jìn)行供暖與地?zé)岚l(fā)電等。隨著近些年來地源熱泵系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,淺層地?zé)崮芤呀?jīng)引起了越來越多的重視,加速推動能源地下結(jié)構(gòu)如基礎(chǔ)底板、地下連續(xù)墻、樁基和隧道襯砌結(jié)構(gòu)作為地下?lián)Q熱器的新型換熱系統(tǒng)已迫在眉睫。
樁基埋管(俗稱“能源樁”)就是地源熱泵應(yīng)用的一種新形式,將地源熱泵的地下?lián)Q熱器融合到建筑結(jié)構(gòu)的地基基礎(chǔ)中,充分地利用混凝土良好的導(dǎo)熱性能,與周圍大地形成熱交換元件。《能源熱交換樁理論與技術(shù)應(yīng)用》一書結(jié)合現(xiàn)場對能源樁結(jié)構(gòu)換熱性能的測試經(jīng)驗,綜合敘述了地下?lián)Q熱器的理論模型,總結(jié)了能源樁施工技術(shù),以及針對在換熱過程中溫度荷載、結(jié)構(gòu)荷載和地下水滲流等方面對能源樁效能的影響,此外,針對能源CFG復(fù)合樁基工程實例進(jìn)行深入剖析,力求理論與實際工程相結(jié)合、試驗研究和工程應(yīng)用相結(jié)合,對從事地源熱泵技術(shù)及建筑可持續(xù)發(fā)展研究的技術(shù)人員及研究人員具有重要的參考價值。
《能源熱交換樁理論與技術(shù)應(yīng)用》一書的編寫工作在北京科技大學(xué)完成,試驗研究工作在清華大學(xué)程曉輝副教授指導(dǎo)下完成,感謝清華大學(xué)郭紅仙副研究員、李翔宇、張志超、王浩給予的支持與幫助,感謝建筑科學(xué)研究院姚智全老師、張強(qiáng)的現(xiàn)場試驗支持與鼓勵,感謝北京科技大學(xué)紀(jì)洪廣教授、王濤老師給予的支持與幫助,感謝李翔宇、高宇、張慧等在我的寫作過程中提供的資料與幫助。特別感謝清華大學(xué)劍橋大學(xué)麻省理工學(xué)院低碳能源大學(xué)聯(lián)盟(LCEUA)項目的支持。本書撰寫過程中,參閱了大量國內(nèi)外文獻(xiàn)與同行工作,在此對他們的辛勞與工作一并表示感謝。
本書是結(jié)合本人博士后期間的研究成果和近幾年工作中工程經(jīng)驗編寫而成的。本人力求將最新的研究成果和信息奉獻(xiàn)給讀者,但由于水平所限,闡述的內(nèi)容難免有疏漏和不妥之處,敬請專家和讀者批評指正。
由爽
2016年1月北京科技大學(xué)
第1章 能源樁地源熱泵系統(tǒng)
1.1 淺層地?zé)崮艿睦?br /> 1.2 地源熱泵系統(tǒng)簡介
1.3 能源樁換熱系統(tǒng)簡介
1.4 地下?lián)Q熱器埋管形式
1.5 小結(jié)
第2章 地下?lián)Q熱器傳熱理論模型
2.1 無限長線熱源模型
2.2 有限長線熱源模型
2.3 空心圓柱熱源模型
2.4 實心圓柱熱源模型
2.5 其他傳熱理論模型
2.6 小結(jié)
第3章 能源樁換熱性能測試技術(shù)
3.1 現(xiàn)場測試分類
3.2 測試儀器設(shè)備
3.3 現(xiàn)場測試技術(shù)要求
3.4 巖土熱物性參數(shù)
3.5 實驗室測試方法
3.6 案例分析
3.7 小結(jié)
第4章 能源樁基埋管施工技術(shù)
4.1 能源樁施工原則
4.2 能源混凝土灌注樁施工技術(shù)
4.3 能源CFG樁施工技術(shù)
4.4 鋼筋混凝土預(yù)制能源樁施工技術(shù)
4.5 小結(jié)
第5章 能源樁傳熱性能及影響因素
5.1 樁埋管換熱系統(tǒng)傳熱性能原位測試
5.2 樁身水泥水化熱的影響
5.3 加熱功率對換熱性能的影響
5.4 循環(huán)水流速對換熱性能的影響
5.5 進(jìn)口水溫對換熱性能的影響
5.6 運(yùn)行模式對換熱性能的影響
5.7 測試時長對換熱性能的影響
5.8 能源樁單孔換熱量的設(shè)計分析
5.9 群樁換熱結(jié)構(gòu)性能分析
5.10 小結(jié)
第6章 能源樁結(jié)構(gòu)響應(yīng)特征
6.1 能源樁結(jié)構(gòu)性能
6.2 在溫度荷載作用下樁土的相互作用機(jī)理
6.3 在溫度和結(jié)構(gòu)耦合作用下的樁土相互作用機(jī)理
6.4 CFG能源樁結(jié)構(gòu)響應(yīng)案例分析
6.5 能源樁承載性能分析
6.6 小結(jié)
第7章 地下水對能源樁換熱性能的影響
7.1 地下?lián)Q熱器有限元模擬
7.2 含水量對巖土導(dǎo)熱性能的影響
7.3 地下水流動對地下?lián)Q熱器影響的理論背景
7.4 三維有限元模擬地下水滲流對樁基埋管換熱的影響
7.5 地下水對能源樁的換熱性能影響案例分析
7.6 小結(jié)
附錄A 典型土壤、巖石及回填料的熱物性
附錄B 聚乙烯(PE)管外徑及公稱壁厚(mm)
附錄C 北京順義地區(qū)能源CFG樁施工
附錄D 天津濱海湖能源樁施工
參考文獻(xiàn)