文档介绍：信阳高铁站地埋管、桩埋管换热性能与桩基结构热响应研究
目录
一、国内外地埋管及桩埋管应用现状和发展趋势 2
二、信阳高铁站应用地埋管与桩埋管的初步设计 5
三、信阳高铁站应用地埋管的研究方案 5
研究目的 5
热响应试验孔及测温点的布置 6
热响应试验方法及测温方法 7
数值模拟方法 9
四、信阳高铁站应用桩埋管的研究方案 9
研究目的 9
桩基埋管方法 9
温度传感器的埋设方法 11
螺旋型桩埋管桩身中应变计及土压力盒埋设方法 11
桩埋管热响应试验 12
桩埋管数值模拟 12
信阳高铁站地埋管、桩埋管换热性能与桩基结构热响应研究
一、国内外地埋管及桩埋管应用现状和发展趋势
地源热泵(Ground-Source Heat Pump,简称GSHP)是利用地球表面浅层岩石、土壤、地下水或地表水中储藏的地温能作为冷、热源进行供热与制冷的空调系统。
地表浅层的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的空调冷热源。国外资料表明:地源热泵比传统空调系统运行效率高40%~60%,即可节省运行费用40%~60%。冬天,从地表浅层取热,替代锅炉燃烧供热,没有排放物及废弃物,不需要堆放燃料和废弃物的场地;夏天将建筑空间的热量储存到地下,减小了城市中心用传统空调所产生的热岛效应,且储存的热量可供冬天使用,还可一年四季提供生活热水。由于其节能和环保的双重效益,地源热泵成为真正的环保型空调。国际上将其列入21 世纪最有发展前途的50项新技术之一。
信阳市位于河南省南部,东与安徽为邻,南与湖北接壤,左扼两淮,右控江汉,承东启西。屏蔽中原,素有“三省通衢”之称,从古至今,是江淮河汉之间的战略要地,又是南北经济文化交流的重要通道。信阳历史悠久,人杰地灵。信阳是华夏文明的发祥地之一。信阳地区山水秀丽、气候宜人,素来有“江南北国、北国江南”、“豫南小苏州”之美誉。
信阳的地理位置为32°N、115°E左右,地处亚热带向暖温带过渡区,属典型的季风气候。全年四季分明,四季主要特点是:春温多变、阴雨绵绵,夏热多雨、暴雨常现,秋凉晴和、降水适中,冬长寒短、雨雪并降。年平均降水量1000-1200mm,但年际差异较大,(1956年),(2001年),季节分布不均,冬季最少,夏季最多,春雨多于秋雨。年平均气温12度左右,故信阳夏天需要制冷、冬天需要供暖。
我国的基本国情是人口众多,资源相对贫乏。我国人口占世界总人口的20%,而煤炭储量只占
世界总储量的11%,%,%。当前,石油已超出每桶100多美元,资源和环境瓶颈约束已经上升为我国经济社会发展面临的突出矛盾之一。
经济要发展,人们的工作和生活条件要改善,能源缺口不断增大。面对严峻的能源形势,国家总的能源政策是节能和新能源开发、可再生能源利用并重,因此,地源热泵技术的开发和应用在我国,特别是在信阳市具有极大的现实意义和广阔的发展前景。
按地源热泵空调系统取热(或取冷)介质的不同有水源热泵和土壤源热泵两种形式。水源热泵一般是以地下水或城市下水道中的废水(冬天水温高于室温,夏天水温低于室温)为冷、热源的空调系统。这种形式的地源热泵系统具有效率高、占地面积小、初期投资较低等优点。但它受当地水文地质条件和地理位置条件以及环境政策的限制,不是到处都有足量的可供使用的地下水或城市生活废水。土壤源热泵系统是以土壤、岩石等为冷、热源的空调系统,在此系统中,地下换热器通常采用承压性能高、耐腐蚀的PE管(聚乙烯管),在工程安装时人为地向管内注入自来水(在寒冷地区需加入一定量的防冻剂),水在管内循环,通过管壁把地层中的热量与房间热量相互交换。夏天将房间的热量传入温度比室外温度低的地层,冬天将温度比室外温度高的地层中的热量带到房间。这种形式的地源热泵系统具有使用寿命长,不受水源地和地下水开采政策的限制等优点。目前国内外所谈及的一般均指土壤源地源热泵系统。
20 世纪70 年代,由于发生了世界石油危机,地源热泵因此获得了飞速发展。据统计,在家用供热装置中,地源热泵所占的比例,瑞士为96%,奥地利为38%,丹麦为27%;在加拿大,地源热泵以每年20%的递增销量而处于各种热泵系统的首位;1998年美国能源部颁布法规,要求在全国联邦政府机构的建筑中推广应用地源热泵供热空调系统。为了表示支持这种节能环保新技术,美国前总统布什在他的得克萨斯州的宅邸中,也安装了这种地源热泵空调系统。在美国全国已安装负荷量为480万kW,相当于安装12kW的机组40万台,约占世界总安装量的68%。其中垂直式井下热交换器是最多的一种形式,占46