能量桩技术是利用土体温度与冬夏两季较大的反向温差,实现土体与上部建筑结构的热交换,获取地热能。
地埋管地源热泵系统近几年得到了一定的发展,但是在实际应用过程中的缺点也较为明显。该技术需要足够大的室外面积来钻孔安装换热管,而我国人口密度较大,人均可利用面积较少,因此在一定程度上制约了该技术的发展。另外相较于传统空调系统,其钻孔费用较高,受不同地质条件影响,钻孔费用占到整个热泵系统造价的1/3~1/2。
为了克服这些缺点,考虑将地源热泵系统的换热管直接埋设在建筑物混凝土桩基中,使其与建筑结构相结合,这样就成为一种新型桩基埋管换热器,也称为能量桩(或能源桩、热交换桩)。能量桩在承载建筑荷载的同时也可以和土体进行热交换来满足建筑物内部能源需求。
能量桩和建筑桩基相结合,不需要专门打孔,可以有效节约土地,降低造价,外混凝土较高的热传导性以及和土体较大的接触面积也有利于提高桩基的换热性能,已有研究表明桩基埋管换热器每延米换热量明显高于钻孔埋管换热器。而桩基础较大的横截面积也有利于各种复杂形式热交换管的布置。
能量桩热泵系统与风光互补发电系统和地下储能系统配合使用,可以提供能量桩热泵系统电力需求,实现自给自足,实现多种可再生能源的协调互补,解决地层热平衡及建筑错峰能源需求问题。