本技術(shù)涉及隧道節(jié)能環(huán)保，具體涉及一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著我國“交通強國”戰(zhàn)略的實施以及西部大開發(fā)的推進，隧道建設(shè)正朝著高海拔地區(qū)延伸。由于圍巖溫度與隧道埋深呈正相關(guān)，高地溫情況普遍出現(xiàn)，且可能伴隨有高溫地下水活動，隧道圍巖內(nèi)的地熱能儲量可觀。

2、目前工程上大多將高地熱視為一種隧道熱害，而很少關(guān)注到與熱害伴生的的地熱能。高地溫主要危害作用在施工階段，隨著襯砌和隔熱層的施作以及隧道內(nèi)的通風冷卻作用，高地溫情況對隧道運營期鮮有影響。

3、隧道的建設(shè)期和運營期在全生命周期的占比取決于隧道的規(guī)模和復雜程度，但運營期通常占比在85％到95％之間，隧道運營期地熱能利用具有影響小、可持續(xù)時間長等特點。

4、在隧道運營期有許多地熱能利用場景，例如隧道抗防凍、通風設(shè)備加熱、運營設(shè)施加熱等，利用電能進行加熱既不經(jīng)濟，也不符合我國綠色發(fā)展的理念。因此，對于存在高地溫熱害的隧道，急需提出一種熱害利用方法，為隧道運營期提供長效、穩(wěn)定、低碳的可遷移熱源。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，在隧道建設(shè)期預(yù)設(shè)取熱裝置，使其能在隧道運營期持續(xù)提供穩(wěn)定的熱源。

2、本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，包括支撐架體和換熱管道；

4、所述換熱管道圍繞設(shè)置于所述支撐架體內(nèi)，并沿所述支撐架體高度方向依次排布有若干層；

5、所述支撐架體設(shè)置于所述側(cè)向洞室內(nèi)，且所述側(cè)向洞室內(nèi)部剩余空間被回填密實；

6、所述換熱管道的進出口均穿出所述側(cè)向洞室洞口和外部的換熱器連接。

7、相對于現(xiàn)有技術(shù)中，隧道圍巖內(nèi)的地熱能儲量可觀，但卻很少關(guān)注到與熱害伴生的的地熱能，而在隧道運營期有許多地熱能利用場景，例如隧道抗防凍、通風設(shè)備加熱、運營設(shè)施加熱等，利用電能進行加熱既不經(jīng)濟，也不符合我國綠色發(fā)展的理念的問題，本實用新型提供了一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，采用本方案，通過在隧道內(nèi)側(cè)開設(shè)側(cè)向洞室，并將換熱管道安裝在內(nèi)，隨后向側(cè)向洞室內(nèi)混凝土注漿回填密實，從而通過內(nèi)部的換熱管道和隧道地熱進行換熱，將熱量取出使其能在隧道運營期持續(xù)提供穩(wěn)定的熱源；具體方案中，還包括有用于放置固定換熱管道的支撐架體，支撐架體整體位于側(cè)向洞室內(nèi)，設(shè)置支撐架體，在便于安裝換熱管道的同時，能將換熱管道依次彎折架設(shè)若干層，通過從下往上的依次排布，以便于能均勻換熱，即熱管采取層鋪的方式布設(shè)，從下往上層疊連通，每層熱管的管間距取0.6m，管路全長380m，經(jīng)計算換熱器系統(tǒng)需要至少30m揚程的水泵才可正常運行；換取的熱量，通過換熱管道的進出口輸出到外部的換熱器內(nèi)進行儲存，以便在隧道運營期持續(xù)提供穩(wěn)定的熱源。

8、更進一步的方案，所述支撐架體由若干橫桿、縱桿和豎桿拼接而成，且所述支撐架體的尺寸和所述側(cè)向洞室內(nèi)部空間尺寸相適配；即支撐架體通過橫桿、縱桿和豎桿連接，能形成若干矩形框的架體，使換熱管道能沿橫向和縱向?qū)R依次排列，便于均勻換熱；另外，支撐架體的頂部高度和側(cè)向洞室高度相同，寬度與縱向長度也相適配，即能穩(wěn)定安裝支撐架體，為換熱管道提供足夠的安裝位置。

9、更進一步的方案，若干所述橫桿、縱桿和豎桿的交點位置處均設(shè)有用于固定所述換熱管道的連接件；其中連接件優(yōu)選為扎帶，通過扎帶綁扎連接。

10、更進一步的方案，所述支撐架體底部帶有萬向輪；便于支撐架體進入到側(cè)向洞室內(nèi)。

11、更進一步的方案，所述換熱管道的進出口均通過連接管道和外部換熱器中的保溫水箱連接，形成循環(huán)回路；所述循環(huán)回路上設(shè)有水泵；其中換熱管道選取管徑40mm的pert地暖管，此類地暖管設(shè)計承壓能力為0.8mpa，工作壓力一般為0.15～0.3mpa之間，注漿時考慮混凝土流動性較好，可產(chǎn)生最大為0.1mpa的壓強；連通各層換熱管道，并接入水泵和水箱形成循環(huán)水回路，實現(xiàn)循環(huán)換熱。

12、更進一步的方案，所述換熱管道的進出口端部處均帶有水閥。

13、更進一步的方案，還包括用于封閉所述側(cè)向洞室洞口的鋼制模板。

14、更進一步的方案，所述鋼制模板上開有澆筑孔以及用于供所述換熱管道進出口穿出的鉆孔；即在安裝過程中，將換熱器端管、傳感器信號線、注漿管通過鋼制模板上的鉆孔以及注漿孔探出，用橡膠墊圈和之水膠做好鉆孔的密封工作，從而保障換熱系統(tǒng)密閉性良好。

15、更進一步的方案，還包括設(shè)置于所述鋼制模板外側(cè)的反力架；設(shè)置反力架用于支撐鋼制模板，防止?jié)仓炷翂毫^大，推出鋼制模板。

16、更進一步的方案，還包括若干溫度傳感器，若干所述溫度傳感器分別安裝在所述支撐架體上、側(cè)向洞室洞口以及隧道圍巖內(nèi)；通過若干傳感器依次檢測側(cè)向洞室內(nèi)、側(cè)向洞室洞口以及隧道圍巖內(nèi)部的溫度，便于實時監(jiān)測洞室和圍巖的溫度場。

17、本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

18、1.本實用新型提供了一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，在隧道建設(shè)期預(yù)設(shè)取熱裝置，使其能在隧道運營期持續(xù)提供穩(wěn)定的熱源。

19、2.本實用新型提供了一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，支撐架體整體位于側(cè)向洞室內(nèi)，設(shè)置支撐架體，在便于安裝換熱管道的同時，能將換熱管道依次彎折架設(shè)若干層，通過從下往上的依次排布，以便于能均勻換熱。

技術(shù)特征：

1.一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，其特征在于，包括支撐架體（1）和換熱管道（2）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，其特征在于，所述支撐架體（1）由若干橫桿、縱桿和豎桿拼接而成，且所述支撐架體（1）的尺寸和所述側(cè)向洞室（3）內(nèi)部空間尺寸相適配。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，其特征在于，若干所述橫桿、縱桿和豎桿的交點位置處均設(shè)有用于固定所述換熱管道（2）的連接件。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，其特征在于，所述支撐架體（1）底部帶有萬向輪。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，其特征在于，所述換熱管道（2）的進出口均通過連接管道和外部換熱器中的保溫水箱（7）連接，形成循環(huán)回路；所述循環(huán)回路上設(shè)有水泵（8）。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，其特征在于，所述換熱管道（2）的進出口端部處均帶有水閥（6）。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，其特征在于，還包括用于封閉所述側(cè)向洞室（3）洞口的鋼制模板（4）。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，其特征在于，所述鋼制模板（4）上開有澆筑孔以及用于供所述換熱管道（2）進出口穿出的鉆孔。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，其特征在于，還包括設(shè)置于所述鋼制模板（4）外側(cè)的反力架（5）。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，其特征在于，還包括若干溫度傳感器，若干所述溫度傳感器分別安裝在所述支撐架體（1）上、側(cè)向洞室（3）洞口以及隧道圍巖內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種高地溫隧道側(cè)向洞室取熱裝置，包括支撐架體和換熱管道；所述換熱管道圍繞設(shè)置于所述支撐架體內(nèi)，并沿所述支撐架體高度方向依次排布有若干層；所述支撐架體設(shè)置于所述側(cè)向洞室內(nèi)，且所述側(cè)向洞室內(nèi)部剩余空間被回填密實；所述換熱管道的進出口均穿出所述側(cè)向洞室洞口和外部的換熱器連接。本方案通過在隧道建設(shè)期預(yù)設(shè)取熱裝置，使其能在隧道運營期持續(xù)提供穩(wěn)定的熱源。

技術(shù)研發(fā)人員：劉琦,毛穗豐,張丹,劉智勇,曾艷華,龔鋮,張威,樊霖濤
受保護的技術(shù)使用者：中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240429
技術(shù)公布日：2024/12/19