Способ устройства энергетической сваи для теплового насоса

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ УСТРОЙСТВА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СВАИ ДЛЯ ТЕПЛОВОГО НАСОСА(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Институт жилища - НИПТИС им. Атаева С.С.(72) Авторы Данилевский Леонид Николаевич Пилипенко Владимир Митрофанович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Институт жилища - НИПТИС им. Атаева С.С.(57) Способ устройства энергетической сваи, при котором изготавливают железобетонную сваю путем укладки арматурного каркаса и -образной трубки для циркуляции теплоносителя в форму для заливки бетона, при этом концы -образной трубки для циркуляции теплоносителя выводят с той стороны железобетонной сваи, которая будет находиться на поверхности грунта, забивают изготовленную железобетонную сваю в грунт на заданную глубину, обрезают железобетонную сваю на требуемом уровне, освобождают от бетонного покрытия выведенные концы -образной трубки для циркуляции теплоносителя, которые затем подключают к трубам подачи и отвода теплоносителя, образующим коллектор контура циркуляции теплового насоса, а арматурный каркас и класс бетона выбирают исходя из необходимой прочности железобетонной сваи. 16773 1 2013.02.28 Заявляемое изобретение относится к области обустройства источников тепловой энергии и фундаментов зданий и может быть использовано при проектировании и строительстве зданий различного назначения. В настоящее время при строительстве зданий в качестве источника тепловой энергии часто используют тепловые насосы 1. В тепловых насосах низкопотенциальное тепло окружающей среды используют для нагревания теплоносителя, который идет в систему отопления и горячего водоснабжения зданий. Часто в качестве источника низкопотенциального тепла используют грунт. В этом случае обычным решением для получения тепла из грунта является бурение глубоких, более 100 м глубиной, скважин и размещение в этих скважинах трубопроводов с циркулирующим теплоносителем из первичного контура теплового насоса 2. Такое решение увеличивает стоимость получаемой тепловой энергии и часто делает его экономически невыгодным. Поэтому оптимальным является решение, где бурение скважин выполняется для реализации другой задачи, например для обустройства буронабивной сваи, а получение низкопотенциального тепла для теплового насоса является попутно решаемой задачей, как это предлагается в 3. В то же время одной из распространенных конструкций фундаментов являются свайные фундаменты, когда перед началом строительства для уплотнения грунтов и устройства фундамента в грунт забивают предварительно изготовленные железобетонные сваи. Известны скважины для тепловых насосов, использующие грунтовые воды. Из одной скважины вода откачивается, а после того, как отдает свое тепло, нагнетается во вторую скважину 2. Недостатком скважин указанного типа является ограниченная доступность грунтовых вод и высокие эксплуатационные расходы вследствие коррозии труб и сопутствующего оборудования. Известны вертикальные скважины для тепловых насосов, в которые опускаются трубы с циркулирующим в них по замкнутому циклу теплоносителем 2. Недостатком скважин такого типа являются дополнительные капитальные затраты на их устройство. Наиболее близким к предлагаемому изобретению являются энергетические сваи, в которых пространство между трубками с циркулирующим теплоносителем заливается строительным раствором 3. Недостатком скважин такого типа является возможность их использования только в случае предварительного бурения скважин для их обустройства. Целью предлагаемого технического решения является снижение затрат при устройстве теплового насоса путем обеспечения съема тепловой энергии грунта с забитых в грунт предварительно изготовленных железобетонных свай фундаментов. Техническая цель достигается посредством способа устройства энергетической сваи,при котором изготавливают железобетонную сваю путем укладки арматурного каркаса и-образной трубки для циркуляции теплоносителя в форму для заливки бетона, при этом концы -образной трубки для циркуляции теплоносителя выводят с той стороны железобетонной сваи, которая будет находиться на поверхности грунта, забивают изготовленную железобетонную сваю в грунт на заданную глубину, обрезают железобетонную сваю на требуемом уровне, освобождают от бетонного покрытия выведенные концы -образной трубки для циркуляции теплоносителя, которые затем подключают к трубам подачи и отвода теплоносителя, образующим коллектор контура циркуляции теплового насоса, а арматурный каркас и класс бетона выбирают исходя из необходимой прочности железобетонной сваи. Устройство железобетонных свай с предварительно уложенными внутри трубками для циркуляции теплоносителя позволяет использовать сваи для выполнения двух функций для обустройства свайных фундаментов для использования в системе съема тепла из грунта для теплового насоса. Сущность способа поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена конструкция энергетической сваи на фиг. 2 - схема подключения энергетических свай к тепловому насосу, причем чертежи содержат следующие 2 16773 1 2013.02.28 обозначения 1 - свая 2 - арматурный каркас 3 - вход трубки для циркуляции теплоносителя 4 - выход трубки для циркуляции теплоносителя 5 - трубка для циркуляции теплоносителя 6 - грунт 7 - труба подачи теплоносителя 8 - труба отвода теплоносителя 9 циркуляционный насос 10 - тепловой насос. Обустройство энергетической сваи по способу осуществляют следующим образом. Изготавливают железобетонную сваю 1 (фиг. 1) с одновременным ее армированием 2, параметры которого рассчитывают исходя из необходимой прочности фундамента в соответствии с проектными данными. В процессе изготовления и армирования сваи размещают внутри нее трубку 5 с входным и выходным отверстиями, расположенными на одном конце сваи, так что трубка 5 имеет -образную форму. Затем сваю забивают в грунт 6 (фиг. 2), верхнюю часть сваи обрезают на уровне, необходимом для обустройства фундамента по проекту, а входное 3 и выходное 4 отверстия трубки соединяют с трубой подачи теплоносителя 7, подключенного к выходу циркуляционного насоса 9, вход которого подключен к выходу контура циркуляции теплоносителя, и трубой отвода теплоносителя 8, подключенной ко входу контура циркуляции теплоносителя в тепловом насосе 10. Способ реализуют следующим образом. При изготовлении железобетонных свай 1 в форму для заливки бетона наряду с арматурным каркасом 2 укладывают трубку 5 (пластиковую или металлическую) с двумя концами 3 и 4, выведенными с той стороны сваи, которая будет расположена на поверхности грунта. Готовые железобетонные сваи 1 забивают в грунт. После этого их обрезают на необходимом для устройства фундамента уровне по проекту и подготавливают концы трубок 3 и 4 для подключения к трубам 7 и 8 подачи и отвода теплоносителя, образующим коллектор, подключенный к контуру циркуляции теплоносителя теплового насоса. Циркуляционный насос 9 обеспечивает циркуляцию теплоносителя в тепловом насосе. Теплоноситель, попадая в трубку 5 внутри сваи,нагревается, а в контуре теплового насоса отдает свое тепло и остывает. Такой способ съема тепла грунта позволяет снизить затраты при устройстве теплового насоса, так как железобетонные сваи выполняют одновременно две функции уплотнение грунта и обустройство фундаментов, а также обеспечение системы съема тепла из грунта для теплового насоса. Источники информации 1. Инженерное оборудование зданий и сооружений. Энциклопедия. - М. Стройиздат,1994. - С. 406. 2.. - - , . 8.. - 2006. - . 9. 3..,.,. - -//. - . 87. - . 1. - 2010. - . 16-27. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4