阅读说明：本技术 一种桥梁地源热泵换热系统及其施工方法 (A kind of bridge earth source heat pump heat-exchange system and its construction method ) 是由 霍继炜 翟国政 高宇甲 李俊杰 陈金权 胡魁 朱栋 余斌 李静 王康康 韩明涛 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种桥梁地源热泵换热系统及其施工方法。该桥梁地源热泵换热系统包括桥墩以及桥面,所述桥墩内设有第一换热管,所述桥面内设有第二换热管,所述第一换热管的进液口与第二换热管的出液口连通,所述第一换热管的出液口与第二换热管的进液口,所述第一换热管的进液口与第二换热管的出液口的第一连通管或第一换热管的出液口与第二换热管的进液口的第二连通管上设有循环泵。本发明的桥梁地源热泵换热系统通过在桥墩内布置第一换热管和在桥面内布置第二换热管,能够在冬季将地热用于对冰冷的桥面进行加热,还能够在夏季将桥面热量传递至地层,本发明的桥梁地源热泵换热系统防止了桥面结冰,同时避免了桥面因热膨胀而损坏。(The present invention relates to a kind of bridge earth source heat pump heat-exchange system and its construction methods.The bridge earth source heat pump heat-exchange system includes bridge pier and bridge floor, the first heat exchanger tube is equipped in the bridge pier, the second heat exchanger tube is equipped in the bridge floor, the inlet of first heat exchanger tube is connected to the liquid outlet of the second heat exchanger tube, second communicating pipe of the inlet of the liquid outlet of first heat exchanger tube and the inlet of the second heat exchanger tube, the first communicating pipe of liquid outlet of the inlet and the second heat exchanger tube of first heat exchanger tube or the liquid outlet of the first heat exchanger tube and the second heat exchanger tube is equipped with circulating pump.Bridge earth source heat pump heat-exchange system of the invention in bridge pier by arranging the first heat exchanger tube and arranging in bridge floor the second heat exchanger tube, in winter underground heat can be used to heat ice-cold bridge floor, it can also be in summer by bridge floor heat transfer to stratum, bridge earth source heat pump heat-exchange system of the invention prevents bridge floor to freeze, while avoiding bridge floor and damaging because of thermal expansion.)

一种桥梁地源热泵换热系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁地源热泵换热系统及其施工方法。

背景技术

目前，公路桥梁桥面的防冻方式有下列几种：一是采用在桥面上洒盐或防冻粉剂来降低桥面的“冰点”温度，缺点是渗水冻胀造成水泥混凝土铺装疲劳破坏，引起了上层沥青铺装层的开裂、松散、坑槽等，严重影响了行车安全及舒适性。二是采用在桥梁两侧面和桥梁底面设置保温层来提高桥面的温度，缺点是在大风低温天气时不能保证桥面温度在“冰点”以上，仍然存在行车安全隐患；三是在整个桥梁桥面上安装防雨雪温棚隔水，缺点是安装受限、增加了安全隐患。

炎热的夏季，白天桥梁桥面板温度高达50℃以上，而在夜间由于热量散失及气温冷却，桥面温度会大幅度下降。桥面板的约束会由于热膨胀/收缩产生的循环应变或应力发展，长期作用下会使桥面板产生疲劳，最终导致寿命缩短、维护费用增加。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种桥梁地源热泵换热系统，该桥梁地源热泵换热系统既能实现桥面防冻又能解决桥面应力疲劳的问题。本发明还提供了一种桥梁地源热泵换热系统施工方法。

本发明的桥梁地源热泵换热系统的技术方案是：

桥梁地源热泵换热系统包括桥墩以及桥面，所述桥墩内设有第一换热管，所述桥面内设有第二换热管，所述第一换热管的进液口与第二换热管的出液口连通，所述第一换热管的出液口与第二换热管的进液口，所述第一换热管的进液口与第二换热管的出液口的第一连通管或第一换热管的出液口与第二换热管的进液口的第二连通管上设有循环泵。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述循环泵设置在所述第一连通管上，所述第一连通管于循环泵的上游设有水箱。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述第一换热管蛇形布置在所述桥墩内。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述桥墩包括钢筋笼，所述第一换热管绑扎在所述钢筋笼上。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述钢筋笼为柱状结构，所述第一换热管周向布置在所述钢筋笼上，所述第一换热管包括多个绑设在所述钢筋笼上的竖直段以及连接在相邻两个竖直段之间的水平段，相邻两个竖直段之间的距离相等。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述第二换热管蛇形布置在所述桥面内。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述第一换热管为PE管，所述第二换热管为镀锌钢管。

本发明的桥梁地源热泵换热系统施工方法的技术方案是：

一种桥梁地源热泵换热系统施工方法包括以下步骤：

S1：制作内部具有第一换热管的桥墩；

S2：制作内部具有第二换热管的桥面；

S3：使用第一连通管将第一换热管的进液口与第二换热管的出液口连通，使用第二连通管将第一换热管的出液口与第二换热管的进液口连通。

S4：在第一连通管上安装循环泵和水箱。

作为对上述技术方案的进一步改进，在步骤S1中，将第一换热管绑扎在钢筋笼上，使第一换热管呈蛇形布置，在钢筋笼外周布置工程模板，向工程模板内浇筑混凝土。

作为对上述技术方案的进一步改进，在步骤S2中，在桥面内布置第二换热管，第二换热管在桥面内呈蛇形布置。

本发明提供了一种桥梁地源热泵换热系统及其施工方法，与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明的桥梁地源热泵换热系统通过在桥墩内布置第一换热管和在桥面内布置第二换热管，能够在冬季将地热用于对冰冷的桥面进行加热，还能够在夏季将桥面热量传递至地层，本发明的桥梁地源热泵换热系统防止了桥面结冰，同时避免了桥面因热膨胀而损坏。

在寒冷的冬季，地热将第一换热管中的水加热，在循环泵的作用下，第一换热管中的水循环至第二换热管中，温度较高的水向温度较低的桥面热传递，使桥面温度升高，同时第二换热管中的水的温度下降，并在循环泵的作用下循环至第一换热管中，重复上述步骤，从而实现加热桥面的目的，防止了桥面结冰，增加了行车安全性。

在炎热的夏季，桥面在光照射下温度较高，温度较高的桥面向第二换热管中的水进行热传递，将第二换热管中的水加热，循环泵将第二换热管中的水循环至桥墩内，温度较高水向温度较低的地层热传递，第一换热管中的水温下降，在循环泵的作用下被循环至第二换热管内，重复上述步骤，从而将桥面热量传递至地层中，起到了对桥面降温的作用，防止了桥面热膨胀，进而保护了桥面。

附图说明

图1是本发明的桥梁地源热泵换热系统的结构示意图；

图2是本发明的桥梁地源热泵换热系统的桥面的俯视图；

图3是本发明的桥梁地源热泵换热系统中的桥面的断面图；

图4是本发明的桥梁地源热泵换热系统中的桥墩的断面图；

图中：1-桥墩；11-钢筋笼；2-盖梁；3-桥面；4-第一换热管；41-竖直段；42-水平段；5-第二换热管；51-水平段；52-连接段；6-第二连通管；7-第一连通管；8-循环泵；9-水箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的桥梁地源热泵换热系统的具体实施例，如图1至图4所示，包括桥墩1、位于桥墩1上侧的盖梁2以及位于盖梁2上侧的桥面3。

具体的，桥墩1包括钢筋笼11以及填充在钢筋笼11内外的混凝土。桥墩1内设置有第一换热管4，第一换热管4绑设在钢筋笼11上。本实施例中，桥墩1为柱状结构，对应的，钢筋笼11为筒状结构。筒状的钢筋笼11包括十六条竖筋，十六条竖筋位于同一个圆上，且在圆的周向上均匀布置。十六条竖筋的外壁上缠绕有多条横筋。第一换热管4包括八条竖直段41以及连接在相邻两个竖直段41之间的水平段42，八个竖直段41分别与一条竖筋贴紧布置，且延伸至竖筋的上下两端。八个竖直段41布置在钢筋笼11的内侧，且相邻两个竖直段41之间的夹角相同。桥墩1制作时，现将第一换热管4绑扎在钢筋笼11上，然后使用工程模板将钢筋笼11固定，混凝土浇筑在工程模板内，完成桥墩1的制作。制作号的桥墩1，需保证，第一换热管4的进液口和出液口向上延伸至桥墩1的上侧。

桥面3为混凝土结构，混凝土的桥面3内布置有第二换热管5，第二换热管5呈蛇形布置在桥面3内。优选的，第二换热管5包括多个水平段51以及连接相邻两个水平段51之间的连接段52，各个水平段51相平行，且各个连接段52相平行。相邻两个连接段52中的一个连接在水平段51的上端，另一个连接在水平段51的下端，从而使得整个第二换热管5呈蛇形结构。

本实施例中，第一换热管4的进液口与第二换热管5的出液口通过第一连通管7连通。第一换热管4的出液口与第二换热管5的进液口通过第二连通管6连通。第一连通管7上安装有循环泵8，循环泵8用于实现液体在第一换热管4和第二换热管5内循环。为了补充液体在循环过程中的损失，第一连通管7在循环泵8的上游安装有水箱9。

本实施例中，第一换热管4为PE管，具体为HDPE管，第二换热管5为镀锌钢管。水平段51的长度为25米，连接段52的长度为20厘米。桥墩1的长度为50米，直径为1.8米。

本发明的桥梁地源热泵换热系统的工作原理为：循环泵8实现水在第一换热管4以及第二换热管5之间的循环。在寒冷的冬季，地热将第一换热管4中的水加热，在循环泵8的作用下，第一换热管4中的水循环至第二换热管5中，温度较高的水向温度较低的桥面3热传递，使桥面3温度升高，同时第二换热管5中的水的温度下降，并在循环泵8的作用下循环至第一换热管4中，重复上述步骤，从而实现加热桥面3的目的，防止了桥面3结冰，增加了行车安全性。

在炎热的夏季，桥面3在光照射下温度较高，温度较高的桥面3向第二换热管5中的水进行热传递，将第二换热管5中的水加热，循环泵8将第二换热管5中的水循环至桥墩1内，温度较高水向温度较低的地层热传递，第一换热管4中的水温下降，在循环泵8的作用下被循环至第二换热管5内，重复上述步骤，从而将桥面3热量传递至地层中，起到了对桥面3降温的作用，防止了桥面3热膨胀，进而保护了桥面3。

本发明提供了一种桥梁地源热泵换热系统，相比于现有技术，具有以下优点:

本发明的桥梁地源热泵换热系统防止了桥面结冰，同时避免了桥面因热膨胀而损坏。

本发明的桥梁地源热泵换热系统的具体实施例二，与桥梁地源热泵换热系统的具体实施例一的区别之处在于，本实施例中的循环泵设置在第二连通管上，其他与实施例一相同，不再赘述。

本发明的桥梁地源热泵换热系统施工方法的具体实施例，包括以下步骤：

S1：制作内部具有第一换热管的桥墩；

S2：制作内部具有第二换热管的桥面；

S3：使用第一连通管将第一换热管的进液口与第二换热管的出液口连通，使用第二连通管将第一换热管的出液口与第二换热管的进液口连通。

S4：在第一连通管上安装循环泵和水箱。

进一步的，在步骤S1中，将第一换热管绑扎在钢筋笼上，使第一换热管呈蛇形布置，在钢筋笼外周布置工程模板，向工程模板内浇筑混凝土。

进一步的，在步骤S2中，在桥面内布置第二换热管，第二换热管在桥面内呈蛇形布置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。