【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于路面融雪化冰，具體涉及一種道路融雪化冰系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、公路建設(shè)轉(zhuǎn)向西部高原山區(qū)后，海拔急劇爬升，氣候條件惡劣，橋隧比高，達70％以上，由于橋下懸空，且通常是為了跨越河流、峽谷，橋面溫度通常比路基段低3～5℃，因此冬季橋面更容易出現(xiàn)積雪結(jié)冰，影響車輛的通行安全；隧道洞口由于內(nèi)外氣流交匯，溫度、濕度差異較大，易出現(xiàn)積雪結(jié)冰，且由于洞內(nèi)外光線變化，駕駛員易出現(xiàn)發(fā)硬不及時，造成交通事故，威脅影響車輛的通行安全。目前針對路面鋪裝的融雪化冰需求，能量轉(zhuǎn)化型融冰雪技術(shù)主要采用碳纖維加熱、循環(huán)流體加熱等技術(shù)，存在以下問題：
2、(1)碳纖維熱源只能采用電能，通常10m一個單元，間隔20m就需要設(shè)置配電柜，建設(shè)投入大，運行費用高；對于橋面融雪而言，橋梁梁體通常是30m的預(yù)制梁，與橋梁結(jié)構(gòu)匹配性不好；
3、(2)循環(huán)流體加熱通常采用pvc類管道，管道直徑一般在20mm以上，對路面鋪裝受力影響較大，只能用于水泥混凝土類路面，且一般與太陽能或地?zé)崮艿扰涮资褂茫ㄔO(shè)費用較高，傳熱效果偏低；
4、(3)碳纖維或管道采用橫向或蛇形布置，加熱面積大，能耗高，材料用量大，導(dǎo)致建設(shè)成本和運行成本均大幅增加。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中采用碳纖維加熱、循環(huán)流體加熱等技術(shù)融雪存在的成本高的問題，本技術(shù)提供了一種道路融雪化冰系統(tǒng)，擬解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
2、本技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、一種道路融雪化冰系統(tǒng)，包括水平熱管，所述水平熱管沿路
4、作為優(yōu)選，每個輪跡帶布設(shè)有若干水平熱管，每個輪跡帶布設(shè)的水平熱管的總寬度為50cm-70cm，每個所述水平熱管的直徑為6-20mm，每個輪跡帶鋪設(shè)的相鄰兩個水平熱管之間的間距為8-15cm，每個水平熱管的單向傳熱距離為15m-150m。
5、作為優(yōu)選，所述空氣源熱泵電連接有控制器，所述控制器電連接有冰雪預(yù)警信息平臺。
6、作為優(yōu)選，所述水平熱管的下部設(shè)置有保溫層。
7、作為優(yōu)選，所述相變材料為氨或氟利昂。
8、作為優(yōu)選，在道路彎道處或需要加寬的區(qū)域設(shè)置有加寬結(jié)構(gòu)，所述加寬結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在靠近所述彎道或需要加寬處的內(nèi)管，所述內(nèi)管沿道路寬度方向設(shè)置，且一端連接有空氣熱源泵的蒸汽管線，另一端連接有若干鋪設(shè)在彎道或需要加寬處距離路表12-15cm處的水平熱管，所述水平熱管的另一端連接有空氣熱源泵的回液管線，所述內(nèi)管上套設(shè)有若干段外管，每個所述外管上沿長度方向均勻間隔設(shè)置有若干鋪設(shè)在彎道或需要加寬處距離路表12-15cm處的水平熱管，所述內(nèi)管的一端連接有空氣熱源泵的蒸汽管線。
9、作為優(yōu)選，相鄰兩段水平熱管之間設(shè)置有伸縮縫。
10、作為優(yōu)選，所述第一分液器為y形分液器，所述第二分液器為圓形分液器,所述蒸汽管線和回液管線均設(shè)置在裝飾盒內(nèi)。
11、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本技術(shù)的有益效果是：
12、1.將水平熱管改成縱向布設(shè)，單組長度150m，原來只能橫向2.5m，管材可節(jié)省50％，輪跡中間部分不再需要加熱，能耗可至少降低40％。
13、2.不再需要100mm的主媒管(埋深40cm)以上，只需要20mm～30mm的主媒管，可沿護欄、隧道電力溝壁等設(shè)施安裝，施工更加簡單，不影響路面結(jié)構(gòu)受力，可用于路基、橋梁及隧道洞口等多種路面結(jié)構(gòu)，原來熱管與主媒管需要間壁換熱系統(tǒng)(100m需要1000組環(huán)路熱管)，系統(tǒng)更復(fù)雜，只能在路基段使用，現(xiàn)在直接有空氣源熱泵帶動一個輪跡帶加熱，相當(dāng)于一個輪跡帶一個大的環(huán)路熱管，結(jié)構(gòu)更加簡單。
14、3.本專利技術(shù)為冷媒直熱，比通過傳統(tǒng)冷水機組換熱再將水管鋪設(shè)到路面提高換熱效率，減少施工難度；而且采用防凍液的方式難以避免防凍液泄漏污染環(huán)境的問題。采用防凍液作為換熱介質(zhì)，載熱量低，比起同樣的冷媒管道，防凍液管道直徑粗好幾倍，在橋面這種薄層混泥土中，太粗的管子會影響橋面的力學(xué)性能，太細的管子傳熱的距離有限。如同樣是10mm的管子，走冷媒介質(zhì)，載熱量可以高達2.5-4.5kw/h；但走防凍液，載熱量只有0.5-1kw；走冷媒可以傳輸更遠的距離。而且常見的防凍液是丙二醇是劇毒化學(xué)品，不適合大量用于公路傳熱介質(zhì)。
15、4.本專利技術(shù)通過優(yōu)化換熱結(jié)構(gòu)，降低冷媒實際排氣溫度，使排氣溫度低于40℃，進一步低于30℃時能起到融雪化冰的作用。對于熱泵來說，排氣溫度越低，cop值越高，因此盡量降低排氣溫度是節(jié)能的主要方向，常規(guī)的熱泵用于建筑采暖，通常設(shè)計的目標(biāo)排氣溫度一般為55-60℃；因此不能將常規(guī)的熱泵直接用于融雪化冰使用，需要根據(jù)公路采暖負荷優(yōu)化排氣溫度，使排氣溫度目標(biāo)值根據(jù)需要控制在30-50℃之間。當(dāng)剛開始化雪時，為了盡快化雪，熱泵按高功率輸出，當(dāng)進入保溫階段時，熱泵應(yīng)降低排氣溫度，提高制熱轉(zhuǎn)化效率。因此控制策略和傳統(tǒng)的建筑用熱泵有所差別。通過降低保溫階段壓機負荷降低排氣溫度，實現(xiàn)節(jié)能的目的。
16、5.本專利技術(shù)設(shè)置有保溫控制策略，根據(jù)實測，當(dāng)熱管埋設(shè)于12-15cm深度時，傳熱溫差在20-30℃；因此熱管的溫度需要高于20-30℃才能使路面的溫度高于0℃；但如果路面的溫度過高，又會造成熱量的浪費，因此設(shè)置有檢測路面溫度的模塊，通過實時采集路面的溫度，來控制熱泵的輸出功率和啟停。當(dāng)路面溫度高于1.5-3℃時，停止熱泵運行，當(dāng)路面溫度低于0-2℃時，重新啟動熱泵。
17、6.本專利技術(shù)優(yōu)化傳熱距離，使系統(tǒng)散熱面積和熱泵功率達到最佳比例，達到最小的系統(tǒng)散熱面積最大的效果。路面鋪設(shè)的管路間距太大會造成路面化雪效果很差，而鋪設(shè)間距過小則造成建設(shè)費用和成本過高。根據(jù)實測，當(dāng)管間距離為8cm-15cm時，化雪效果最好，因此鋪設(shè)時，推薦采用10-12cm最佳。
18、5、本專利技術(shù)優(yōu)化管路尺寸，使管道大小合理，總體經(jīng)濟性最佳。管道直徑尺寸可以是6-20mm。越細載熱量越低，傳輸?shù)木嚯x越短，需要的熱泵數(shù)量越多，或分支越多。反之，越長覆蓋的面積越大，需要尺寸越粗，綜合成本會增加管道的粗細受多個因素的相互制約考慮到橋墩的間距，熱泵安裝的位置。不同的情況有不同的優(yōu)化配置。可以采用以下方法來選用優(yōu)化推薦的管路尺寸。首先低于8mm的管路載熱量小，不適合于大面積公路使用，大于20mm的管路載熱量大于20kw，按照50w/m的載熱量需求，單管能滿足鋪設(shè)400m換熱需求，但實際熱泵回油潤滑等因素制約，壓縮機出口不能接這么長的管路。因此最佳的管道尺寸是10-15mm，考慮到換熱功率，管道越小越有利于將每米換熱量控制在30-50w/m。
19、6、本本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種道路融雪化冰系統(tǒng)，其特征在于：包括水平熱管(1)，所述水平熱管(1)沿路面輪跡帶縱向布設(shè)在距離路表12-15cm處，所述水平熱管(1)內(nèi)設(shè)置有相變材料，所述水平熱管(1)的一端通過蒸汽管線(7)與空氣熱源泵(6)的蒸汽出口連接，另一端通過回液管線(5)與空氣熱源泵(6)的進液口連接，每個空氣熱源泵(6)的蒸汽管線(7)通過第一分液器將蒸汽分出到兩個支管中，兩個所述支管分別通過第二分液器連接有若干細管，所述細管與水平熱管(1)連接，所述細管設(shè)置在檢修箱(22)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種道路融雪化冰系統(tǒng)，其特征在于：每個輪跡帶布設(shè)有若干水平熱管(1)，每個輪跡帶布設(shè)的水平熱管(1)的總寬度為50cm-70cm，每個所述水平熱管(1)的直徑為6-20mm，每個輪跡帶鋪設(shè)的相鄰兩個水平熱管(1)之間的間距為8-15cm，每個水平熱管(1)的單向傳熱距離為15m-50m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種道路融雪化冰系統(tǒng)，其特征在于：所述空氣熱源泵(6)電連接有控制器，所述控制器電連接有冰雪預(yù)警信息平臺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種道路融雪
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種道路融雪化冰系統(tǒng)，其特征在于：所述相變材料為氨或氟利昂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種道路融雪化冰系統(tǒng)，其特征在于：在道路彎道處或需要加寬的區(qū)域設(shè)置有加寬結(jié)構(gòu)，所述加寬結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在靠近所述彎道或需要加寬處的內(nèi)管(20)，所述內(nèi)管(20)沿道路寬度方向設(shè)置，且一端連接有空氣熱源泵(6)的蒸汽管線(7)，另一端連接有若干鋪設(shè)在彎道或需要加寬處距離路表12-15cm處的水平熱管(1)，所述水平熱管(1)的另一端連接有空氣熱源泵(6)的回液管線(5)，所述內(nèi)管(20)上套設(shè)有若干段外管(19)，每個所述外管(19)上沿長度方向均勻間隔設(shè)置有若干鋪設(shè)在彎道或需要加寬處距離路表12-15cm處的水平熱管(1)，所述內(nèi)管(20)的一端連接有空氣熱源泵(6)的蒸汽管線(7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種道路融雪化冰系統(tǒng)，其特征在于：相鄰兩段水平熱管(1)之間設(shè)置有伸縮縫(24)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種道路融雪化冰系統(tǒng)，其特征在于：所述第一分液器為Y形分液器(25)，所述第二分液器為圓形分液器(23),所述蒸汽管線(7)和回液管線(5)均設(shè)置在裝飾盒(21)內(nèi)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種道路融雪化冰系統(tǒng)，其特征在于：包括水平熱管(1)，所述水平熱管(1)沿路面輪跡帶縱向布設(shè)在距離路表12-15cm處，所述水平熱管(1)內(nèi)設(shè)置有相變材料，所述水平熱管(1)的一端通過蒸汽管線(7)與空氣熱源泵(6)的蒸汽出口連接，另一端通過回液管線(5)與空氣熱源泵(6)的進液口連接，每個空氣熱源泵(6)的蒸汽管線(7)通過第一分液器將蒸汽分出到兩個支管中，兩個所述支管分別通過第二分液器連接有若干細管，所述細管與水平熱管(1)連接，所述細管設(shè)置在檢修箱(22)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種道路融雪化冰系統(tǒng)，其特征在于：每個輪跡帶布設(shè)有若干水平熱管(1)，每個輪跡帶布設(shè)的水平熱管(1)的總寬度為50cm-70cm，每個所述水平熱管(1)的直徑為6-20mm，每個輪跡帶鋪設(shè)的相鄰兩個水平熱管(1)之間的間距為8-15cm，每個水平熱管(1)的單向傳熱距離為15m-50m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種道路融雪化冰系統(tǒng)，其特征在于：所述空氣熱源泵(6)電連接有控制器，所述控制器電連接有冰雪預(yù)警信息平臺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種道路融雪化冰系統(tǒng)，其特征在于：所述水平熱管(1)的下部設(shè)置有保溫層...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周水文，袁竹，張曉華，趙坤，張蓉，蔡佳利，張凌波，
申請(專利權(quán))人：四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院有限公司，
類型：新型
國別省市：
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