信阳高铁站地埋管与桩埋管传热性能研究

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1、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53.1研究目的53.2热响应试验孔及测温点的布置63.3热响应试验方法及测温方法73.4数值模拟方法9四、信阳高铁站应用桩埋管的研究方案94.1研究目的94.1桩基埋管方法94.2温度传感器的埋设方法114.3螺旋型桩埋管桩身中应变计及土压力盒埋设方法114.4桩埋管热响应试验124.5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

2、及桩埋管应用现状和发展趋势地源热泵（Ground-SourceHeatPump，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

3、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

4、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，最多可达1654.1mm（1956年），最少为493.0mm（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%，石油仅占2.4%，天然气仅占1.2%。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

5、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

6、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

7、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％，而水平式占其次约38％。开放式换热器并

8、不多，只占15％。　　中国经济高速发展，但高能耗已成为我国可持续发展的重大威胁。中国80％的建筑未采取节能设计。政府正制定