流速对桩-筏基础中能量桩换热效率与热力耦合特性影响研究

能量桩是一种承担上部建筑荷载并传递浅层地温能的新型桩基技术,其换热效率和附加温度应力是该技术的两个关键性科学问题。已有的研究主要针对单根能量桩的热力耦合特性,对于桩-筏基础中能量桩的研究相对较少。基于桩-筏基础,开展不同换热液流速下单根3U型埋管能量桩换热效率和热力耦合特性现场试验,在实测制冷工况下研究能量桩桩体温度与应力、筏板温度与变形的变化规律,探讨入口流速的影响规律。研究结果表明,文中试验条件和制冷工况下能量桩在0.8、0.4、0.2 m/s三种流速下的换热效率分别为75.0、82.5、63.8 W/m;能量桩受筏板约束影响,在桩顶处产生最大约束拉应力,约为38.9 kPa,筏板下侧产生的最大约束拉应力约为47.2 kPa;随着流速逐渐降低,桩体温度小幅回升,桩身约束拉应力值减小;短期制冷工况对筏板温度的影响可忽略不计。