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?chē)蟮匦纬蔁峤粨Q元件。《能源熱交換樁理論與技術(shù)應(yīng)用》一書(shū)分別對(duì)能源樁系統(tǒng)的工作原理、傳熱理論、測(cè)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(duì)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(shū)出版有助于推廣和詳解能源樁的技術(shù)優(yōu)勢(shì),對(duì)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(jià)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(shì)在必行,地?zé)崮艿刃滦途G色能源的開(kāi)發(fā)研究也已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。地?zé)崮苁莵?lái)自地球深處的可再生性熱能,目前對(duì)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(lái)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(lái)越多的重視,加速推動(dòng)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(chēng)“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?chē)蟮匦纬蔁峤粨Q元件!赌茉礋峤粨Q樁理論與技術(shù)應(yīng)用》一書(shū)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)對(duì)能源樁結(jié)構(gòu)換熱性能的測(cè)試經(jīng)驗(yàn),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(duì)在換熱過(guò)程中溫度荷載、結(jié)構(gòu)荷載和地下水滲流等方面對(duì)能源樁效能的影響,此外,針對(duì)能源CFG復(fù)合樁基工程實(shí)例進(jìn)行深入剖析,力求理論與實(shí)際工程相結(jié)合、試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用相結(jié)合,對(duì)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(jià)值。
《能源熱交換樁理論與技術(shù)應(yīng)用》一書(shū)的編寫(xiě)工作在北京科技大學(xué)完成,試驗(yàn)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(chǎng)試驗(yàn)支持與鼓勵(lì),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(xiě)作過(guò)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(xiàng)目的支持。本書(shū)撰寫(xiě)過(guò)程中,參閱了大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)與同行工作,在此對(duì)他們的辛勞與工作一并表示感謝。
本書(shū)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(yàn)編寫(xiě)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(qǐng)專(zhuān)家和讀者批評(píng)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(jiǎn)介
1.3 能源樁換熱系統(tǒng)簡(jiǎn)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(wú)限長(zhǎng)線熱源模型
2.2 有限長(zhǎng)線熱源模型
2.3 空心圓柱熱源模型
2.4 實(shí)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(cè)試技術(shù)
3.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分類(lèi)
3.2 測(cè)試儀器設(shè)備
3.3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)要求
3.4 巖土熱物性參數(shù)
3.5 實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(cè)試
5.2 樁身水泥水化熱的影響
5.3 加熱功率對(duì)換熱性能的影響
5.4 循環(huán)水流速對(duì)換熱性能的影響
5.5 進(jìn)口水溫對(duì)換熱性能的影響
5.6 運(yùn)行模式對(duì)換熱性能的影響
5.7 測(cè)試時(shí)長(zhǎng)對(duì)換熱性能的影響
5.8 能源樁單孔換熱量的設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)巖土導(dǎo)熱性能的影響
7.3 地下水流動(dòng)對(duì)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(duì)樁基埋管換熱的影響
7.5 地下水對(duì)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(chēng)壁厚(mm)
附錄C 北京順義地區(qū)能源CFG樁施工
附錄D 天津?yàn)I海湖能源樁施工
參考文獻(xiàn)