CN102359047A

CN102359047A - 道路融冰除雪装置

Info

Publication number: CN102359047A
Application number: CN2011102046792A
Authority: CN
Inventors: 余奥亚; 张昊春; 郭永军; 唐巍; 吴天昊
Original assignee: 张昊春
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2012-02-22

Abstract

本发明公开了一种道路融冰除雪装置，包括发电模块、与发电模块相连的集中产热模块、与集中产热模块相连的融冰除雪模块，融冰除雪模块包括水流管道，所述水流管道设置在路基的铺装层内；发电模块采用污水发电装置、地热温差发电装置中的一种或两种结合；本发明结构简单合理，有效利用了城市地下被忽略的微小能源——污水能源和地热温差能源，充分利用了未被开发利用的能源，且不会排放温室气体和有害气体，不会对周围环境造成污染，也不会影响交通，融冰除雪效果好；并且可以整合一年中其他季节的能量用于冬季融雪，有利于资源、环境的协调发展。

Description

道路融冰除雪装置

技术领域

本发明涉及道路除雪领域，具体涉及一种道路融冰除雪装置。

背景技术

对于寒地城市来说，存在冬季冰雪气候周期长，发生频率高，路面停留时间长的特点，特别是在冬季严寒天气中为除雪工作带来了巨大的困难。通常来讲，传统的除雪方式分为融雪剂除雪和机械除雪两种。然而采用融雪剂除雪不足之处在于：在融雪剂除雪后，道路上会有一定有融雪剂残留，含有氧化钠的融雪剂能够改变土壤的性质造成土壤板结，严重危害路旁植物的生长；融雪剂与沥青发生化学反应，减小了沥青与砂石料的握裹能力，还能与路基上的金属形成原电池，加快路面的破损，缩短了道路的寿命；而且能腐蚀车辆，融雪剂附在汽车底盘上，与底盘上有油泥会逐步渗透到底盘保护膜，使底盘生锈、变形，产生噪声；大量散布在路面上的融雪剂，被融水和雨水冲刷与路面排水一起汇入河流或湖泊水域后，污染了水体，如果渗入地下也会对饮用水造成影响。采用机械除雪，它虽存在效率高、机动性强的优点，但也存在一定的不足之处：对交通影响大，最为突出的问题在于对路面、桥面、交通标线等路产设施的损坏。并且我国的融雪机械功能单一，能耗大，而进口国外综合性能强的除雪机械价格过于昂贵，维修保养费用也高。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构合理、融冰除雪效果好而且无污染的道路融冰除雪装置。

实现本发明目的的技术方案是提供一种道路融冰除雪装置，包括发电模块、与发电模块相连的集中产热模块、与集中产热模块相连的融冰除雪模块，融冰除雪模块包括水流管道，所述水流管道设置在路基的铺装层内。

进一步，所述发电模块包括电能产生装置、与电能产生装置相连的电能贮存装置，所述电能贮存装置与集中产热模块相连；所述电能贮存装置与集中产热模块之间设有控制装置。

进一步，所述电能产生装置包括污水发电装置，所述污水发电装置与电能贮存装置相连，所述污水发电装置包括污水发电机、污水过滤装置，所述污水发电机的电能输出端与电能贮存装置相连。

进一步，电能产生装置还包括地热温差发电装置，地热温差发电装置与电能贮存装置相连，地热温差发电装置包括温差电片组成的温差电池、与温差电池相连的增压装置，所述增压装置与电能贮存装置相连。

进一步，所述融冰除雪模块还包括设有回水口和出水口的储水箱、出水口循环泵、回水口循环泵，储水箱的出水口依次通过出水口循环泵、集中产热模块与设置在路基铺装层内的水流管道一端相连，水流管道另一端通过回水口循环泵与储水箱的回水口相连。

本发明具有积极的效果：本发明由发电模块进行发电、通过集中发热模块为融冰除雪模块的流水管道中的流水提供热源，此结构简单合理，不会对周围环境造成污染，也不会影响交通，融冰除雪效果好；包括电能产生装置、电能贮存装置，电能产生装置优选为污水发电装置、地热温差发电装置中的一种或两者结全，能有效利用城市地下被忽略的微小能源——污水能源和地热温差能源，采用的电能贮存装置可以有效的贮存由发电装置产生的电能，充分利用了未被开发利用的能源，而且不排放温室气体和有害气体，不会对周围环境造成污染，并且可以整合一年中其他季节的能量用于冬季融雪，有利于资源、环境的协调发展。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明的结构框图。

图2为图1所示的道路融冰除雪装置平面示意图。

附图标记：发电模块1、电能产生装置11、电能贮存装置12、污水发电装置111、地热温差发电装置112、污水发电机1111、污水过滤装置1112、温差电池1121、增压装置1122、集中产热模块2、融冰除雪模块3、水流管道31、储水箱32、出水口循环泵33、回水口循环泵34、控制装置4。

具体实施方式

(实施例1)

图1和图2显示了本发明的一种具体实施方式，其中图1为本发明的结构框图；图2为图1所示的道路融冰除雪装置平面示意图。

本实施例是一种道路融冰除雪装置，见图1和图2，

包括发电模块1、与发电模块1相连的集中产热模块2、与集中产热模块2相连的融冰除雪模块3，融冰除雪模块3包括水流管道31，所述水流管道31设置在路基的铺装层内。

所述发电模块1包括电能产生装置11、与电能产生装置11相连的电能贮存装置12，所述电能贮存装置12与集中产热模块2相连，所述电能贮存装置12与集中产热模块2之间设有控制装置4。

本实施例中，所述电能产生装置11包括污水发电装置111和地热温差发电装置112，所述污水发电装置111、地热温差发电装置112分别与电能贮存装置12相连。进一步，所述污水发电装置111包括污水发电机1111、污水过滤装置1112，所述污水发电机1111的电能输出端与电能贮存装置12相连；地热温差发电装置112包括温差电片组成的温差电池1121、与温差电池1121相连的增压装置1122，所述增压装置1122与电能贮存装置12相连。由于污水管道中污水的流速很小，对于一般的水利发电机，污水的流速是不能使之发电的。故本装置中采用一种微水流发电机，这种发电机的特点是污水流从大径管道口进入发电机，小径管道口流出，这样大大增加了污水流的速度。一般微水流发电机功率为300W、500W，现在设定为300W作为其发电功率，并将其输出电压固定为220V。污水流动使发电机产生电能，通过设计电路，给蓄电池进行充电，充电电压为220V。

地热温差发电装置：地表温度一般与地下温度存在一定的温度差，在哈尔滨冬季地下温度高于地表温度约10℃，夏季地表温度高于地下温度约15℃(地下的距离设为地下5米)。本装置中，采用两块不同的发电片，由于两块性质不同的半导体发电片间存在一个温差时，两极片之间就会产生直流电压，利用塞贝尔效应将热能直接转换为电能。其中，温差电压ΔV与热冷两端的温度差ΔT成正比，即，ΔV＝kΔT＝k(T2-T1)，T2表示热端温度，T1表示冷端温度。但由于温差发电产生的电压较小，大约每200C温差能够产生1v的电压，难以得到有效地利用。为此，本装置在温差发电机后面安装了一个增压器，它的作用是把温差发电产生的低电压进行放大，以便使温差发电产生的电压达到储能设备的输入电压，从而对储能设备进行顺利充电。

电能贮存装置采用蓄电池进行贮电，现用12V的蓄电池，容量为38A，若将蓄电池的数目串联为蓄电池组，本装置采用蓄电池组数目为13个，则其充电电压为12x13x1.4＝218.4V。并且添加6安的恒定外置电流以确保其充电饱和度，确保有足够有电能供集中发热模块进行发热。

集中发热模块采用具有阻值的电阻丝，此模块的加热电阻丝与蓄电池连接，为流经的循环的外加水源加热。用于加热水的电阻丝的规格是：功率1000——5000W，电压220V——380V。使用的蓄电池提供的电压为220V，现规定电阻丝工作电压为220V。加热水达到一定的温度所需的时间与电阻丝的阻值的关系决定了为了高效率的融雪必须选择最合适的规格。

所述融冰除雪模块3还包括设有回水口和出水口的储水箱32、出水口循环泵33、回水口循环泵34，储水箱32的出水口依次通过出水口循环泵33、集中产热模块2与设置在路基铺装层内的水流管道31一端相连，水流管道31另一端通过回水口循环泵34与储水箱32的回水口相连。储水箱储存水源，循环泵为水在管道中流动提供动力，循环泵由外加电源提供工作电量。由出水口流经加热电阻部分的水流被加热，经过一段时间，由于水的对流，管道中的水加热到合适的温度。路基部分的管道是否合理布置决定了能否高效的利用管道中水的热量融化路面上的冰雪。路基浅层铺设的管道的方式是一种合理的能够高效利用水中热量的方式。根据查找市面上的管材，现定水暖管道的直径为8cm。

目前的融雪方式带来的问题已经需要有更节能环保的方式来替代解决，由于此系统具备节能环保的特点，所以代替目前的融雪方式是存在可行性的；此系统置于地下，自动控制，不影响路面交通，并且施工难度不高，适合在城市推广；城市是污水的主要来源，尤其是工业区，每天都有数以万吨计的污水通过下水道流进河流或者污水处理厂。截止到2007年的数据，我国665个城市的用水量达到501.9亿立方米/年，水的大量消耗意味着污水的大量产生，以每年污水总量为400亿吨进行简单计算。设水流速度为1m/s，水的动能E＝1/2mv2＝1/2x400x109x103x12(焦耳)＝2x1014(焦耳)＝5.56x107(度)。本装置可以充分利用此资源，提高能源的利用率。温差发电合理利用地热，使之转换成为电能的有效方式，发电机构具有结构简单，坚固耐用，无运动部件，无噪音等特点。属于环境友好型能源利用方式，具有良好的综合社会经济效益。此系统在使用阶段可用于城市重要路面的融雪工作，如城市上坡路面，机场要道等。

本装置在夏季开启污水发电装置，地热温差发电模块，电能贮存模块用于集合夏季地下的温差能和污水的动能，为电能贮存模块提供电能。土壤温差以及污水动力单位时间内提供的能量很微小，所以需要夏季长时间的开启集合。在冬季继续让上述三个模块工作，再打开其余两个模块——集中产热模块，融冰除雪的管道模块。电能贮存模块通过电路连接为集中产热模块提供电能，集中产热模块产生的热量给融雪管道循环流动的水加热，当水温达到我们所设定的温度之后就可以通过热传递的方式将管道上方路面的冰雪融化掉。

(实施例2)

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

本实施例中所述电能产生装置采用污水发电装置。可以有效的对污水资源进合理利用，提高能源利用率，并不会污染环境。

(实施例3)

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

本实施例中电能产生装置采用地热温差发电装置，可能有效利用地热温差资源，提高能源利用率，达到节能作用。两发电片之间设有调节开关，可根据需要调节两电片的极性，使温差发电地表温度与地面温度的满足四季变化。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种道路融冰除雪装置，其特征在于：包括发电模块、与发电模块相连的集中产热模块、与集中产热模块相连的融冰除雪模块，融冰除雪模块包括水流管道，所述水流管道设置在路基的铺装层内。

2.根据权利要求1所述的道路融冰除雪装置，其特征在于：所述发电模块包括电能产生装置、与电能产生装置相连的电能贮存装置，所述电能贮存装置与集中产热模块相连。

3.根据权利要求2所述的道路融冰除雪装置，其特征在于：所述电能产生装置包括污水发电装置，所述污水发电装置与电能贮存装置相连。

4.根据权利要求3所述的道路融冰除雪装置，其特征在于：所述污水发电装置包括污水发电机、污水过滤装置，所述污水发电机的电能输出端与电能贮存装置相连。

5.根据权利要求2或权利要求4所述的道路融冰除雪装置，其特征在于：电能产生装置还包括地热温差发电装置，地热温差发电装置与电能贮存装置相连。

6.根据权利要求5所述的道路融冰除雪装置，其特征在于：地热温差发电装置包括温差电片组成的温差电池、与温差电池相连的增压装置，所述增压装置与电能贮存装置相连。

7.根据权利要求6所述的道路融冰除雪装置，其特征在于：所述融冰除雪模块还包括设有回水口和出水口的储水箱、出水口循环泵、回水口循环泵，储水箱的出水口依次通过出水口循环泵、集中产热模块与设置在路基铺装层内的水流管道一端相连，水流管道另一端通过回水口循环泵与储水箱的回水口相连。

8.根据权利要求7所述的道路融冰除雪装置，其特征在于：所述电能贮存装置与集中产热模块之间设有控制装置。