CN103147376A - 太阳能融雪系统 - Google Patents

Abstract

一种太阳能融雪系统，它的地下保温热交换坑内壁盘绕导热油管，纵向插装连接的水管；集热箱外部安装光源式放大镜，集热箱和储能仓内安装连接的导热油管路，该导热油管路与地下保温热交换坑内的导热油管连接成循环油管路；地下保温热交换坑内水管路与地源热泵机组蒸发器端连接；低凝点导热油管路铺设在地表下面，下方铺设保温层，低凝点导热油管路之间固定热管，低凝点导热油管路与热交换器的一侧连接，热换器的另一侧与地源热泵机组冷凝器端连接。本发明的优点是不会对道路腐蚀，不会对路面有剥蚀破坏，利用太阳能、地热能，能耗小，运行管理费用低，节省燃料，无二次污染，占地面积小，操作维护简单，投资少，使用寿命长。

Description

太阳能融雪系统

技术领域：

本发明属于一种融雪装置；特别涉及一种用于机场跑道、道路、桥梁融雪领域的利用太阳能储能、高性能材料导热融雪的太阳能融雪系统。

背景技术：

目前，融雪技术主要有以下几种：

a. 氯盐类融雪剂技术：通过在路面上撒布化学药剂来降低冰雪融点，使冰雪融化，进而清除积雪和积冰，是国际上较常用的一种路面除冰雪的手段。国内外常用的融冰雪剂主要有盐类和醇类。在一定的环境条件下，撒布融雪剂可以有效清除道路冰雪，改善道路安全状况，提高道路运输效率。但是，醇类融雪剂的除冰雪效果受环境温度影响较大，并具有反结冰现象。一旦环境温度下降，被融化的积雪会再冻结成冰，且如果降雪量过大，融雪剂自身很难快速溶解、融化，使得路面更滑，交通安全更加堪忧，同时还导致综合成本大幅升高。而绝大多数的盐类融雪剂产品都存在腐蚀性，易腐蚀破坏道路结构和机动车辆，还会对土壤、水体和大气等造成污染，破坏生态环境。

b. 机械除冰雪技术：机械除冰雪的原理是利用金属锐器冲击冰雪层，使其破碎后与地面分离，从而方便清理运输。它有效率高、机动性强、使用成本较低的优点。但对交通影响大，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。

c. 自应力破冰技术：该技术主要是通过在路面铺装材料内添加一定量的弹性颗粒材料，改变路面与轮胎的接触状态和路面的变形特性，利用弹性材料局部变形能力较强的特性，通过路面在外荷载作用下产生的自应力，使路面冰雪破碎融化，从而有效抑制路面积雪和结冰。此类技术中常用的弹性材料多为由废旧轮胎加工而成的橡胶颗粒，不但可有效提高路面的除冰雪能力，提高道路安全性能和运输效率，而且为废旧弹性材料的回收利用提供科学、合理的新途径，利于环境保护，节省资源。但是该方法只适合于长期结冰的低速道路，并且也只能起到破冰的作用，如果冰雪堆积达到一定厚度后将失去作用。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述的冰雪对道路交通的危害和目前除冰雪方法的弊端，提供一种太阳能融雪系统，利用可循环的绿色能源太阳能和地热能，提高能源利用率，而且清洁环保，适合于机场、桥面和高速公路的长大纵坡等局部路段的融冰雪。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种太阳能融雪系统，其特征在于：它包括地下热交换系统、太阳能聚焦储能系统、地源热泵机组和融雪系统；

所述地下热交换系统包括地下保温热交换坑、导热油管和水管路，地下保温热交换坑内壁盘绕导热油管，地下保温热交换坑内纵向插装水管，水管间相互连接成水管路；

所述太阳能聚焦储能系统由自动跟踪光源式放大镜、集热箱和储能仓组成，集热箱的外部安装自动跟踪光源式放大镜，集热箱内安装导热油管，导热油管相互连接成导热油管路，储能仓内装有导热油管，导热油管相互连接成导热油管路；集热箱内的导热油管路输出端与储能仓内导热油管路的输入端连接，储能仓内的导热油管路的输出端与地下保温热交换坑内的导热油管的输入端连接，地下保温热交换坑内的导热油管的输出端与集热仓内的导热油管路的输入端连接；

所述地源热泵机组包括蒸发器端和冷凝器端，蒸发器端的进水口与出水口分别和地下保温热交换坑内的水管路的输出端和输入端连接；

所述融雪系统包括低凝点导热油管路、热交换器和热管，低凝点导热油管路平行铺设在地表下面，低凝点导热油管路的下方铺设保温层，低凝点导热油管路之间固定平行排列的热管，热管的外部安装热管固定保护套管，热管固定保护套管与保温层固定，低凝点导热油管路的输入端和输出端分别与热交换器的一侧的输出端和输入端连接，热换器的另一侧的输入端和输出端分别与地源热泵机组的冷凝器端的输出端和输入端连接。

本发明的优点和有益效果是：

1、不会对道路的钢筋、钢纤维有任何腐蚀，不会对路面有剥蚀破坏，而且不会导致道路交通阻塞、中断，工作机理保证了使用路面在结冰前期就起到抑制作用，对已结冰路面能彻底高效的清除。

2、利用太阳能、地热能等清洁能源作为融雪热能，能耗小，运行管理费用低，成本低，可大量节省燃料，无二次污染。

3、热管具有高效换热与高效热质传递的特性，传导率为实心铝材的5000倍以上，每根传导材料独立工作，承压能力是传统导热材料的10倍以上，每米温差小于1℃，形状可根据需要灵活弯曲。

4、地源热泵消耗1Kw·h的电量，可以得到4.7～5.0Kw·h的热量或者5.8～6.2Kw·h的冷量，与传统的冷水机组和空气源热泵相比，其效率要高出 20～60%，运行费用仅为普通中央空调的40～80%。

5、系统运行稳定安全，占地面积小，操作维护简单，投资少，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是热管局部示意图。

图3是地下保温热交换坑结构示意图。

图4是本发明的流程图。

其中：1-自动跟踪光源式放大镜，2-集热箱，3-导热油管，4-储能仓，5-地下保温热交换坑，6-水管，7-地源热泵机组，8-电能，9-高效板式换热器，    10-保温层，11-低凝点导热油管，12-热管，13-热管固定保护套管，14-固定螺栓，15-地面层，16-找平层，17-钢筋混凝土层，18-结构层。

具体实施方式:

实施例：如图所示，一种太阳能融雪系统，将自动跟踪光源式放大镜1安装在集热箱2的外部，集热箱2内安装多根相互连通的导热油管3，储能仓4内也安装多根相互连通的导热油管3，集热箱2内的导热油管3的输出端与储能仓4内的导热油管3的输入端连接，在地下保温热交换坑5的内壁自上而下盘绕导热油管3，地下保温热交换坑5内的导热油管3的输入端与储能仓4内的导热油管3的输出端连接，地下保温热交换坑5内的导热油管3的输出端与集热箱2内的导热油管3的输入端连接，形成循环导热油管路，自动跟踪光源式放大镜1的聚焦点与集热箱2内的导热油管路3对应；一年四季的太阳能照射，通过太阳能自动跟踪光源式放大镜采取，将太阳能的热量聚集到集热箱内的导热油管，加热管内的导热油，导热油将热量带到地下保温热交换坑，热交换坑将一年四季的太阳能热量储存，地下温度升高，用于冬季需要路面、桥梁融雪的时候使用，热量释放后回到集热箱继续加热；

地下保温热交换坑5内纵向插装多根水管6，各水管6之间相互连接成地下水管路，地下水管路的输入端与地源热泵机组7的蒸发器端的出水口连接，地下水管路的输出端与地源热泵机组7的蒸发器端的进水口连接，地下保温热交换坑中的水管吸收地下保温热交换坑内的导热油管的热量，将热量带到地源热泵机组的蒸发器，接通电能8，开启地源热泵机组，将地下保温热交换坑内的热量带出，热量释放后水回到地下保温热交换坑内继续吸收热能；

在路面的结构层18上方铺设保温层10，保温层10的上方平行铺设低凝点导热油管11，低凝点导热油管11之间固定多根热管12，热管12外部安装热管固定保护套管13，热管12内盛装导热材料，热管固定保护套管13通过固定螺栓14与保温层10固定，避免因路面承重，造成热管破损或断裂；在低凝点导热油管11及热管12的上方填充钢筋混凝土层17，钢筋混凝土层上方为找平层16和路基表面层15；

地源热泵机组7的冷凝器端的水管路进水口和出水口分别连接高效板式换热器9的热水输入端和输出端，地源热泵升温电能驱动压缩机，将水温升高，cop值可达到5，产出高温热水，输送到高效板式换热器9，高效板式换热器9将热量带出，热量释放后热水回到地源热泵机组7的冷凝器端继续加温；高效板式热交换器9的另一侧连接低凝点导热油管11，通过高效板式热交换器9升温，加热低凝点导热油管中的导热油，导热油循环流动，将热量传递给与低凝点导热油管固定铺设的热管，温度升高，这样路面整体升温，保证路面不结冰，并能够把积雪、冰面融化，将融化的水排走，保证了路面顺畅。

利用本系统将常年的清洁能源太阳能和地热能等储存，转化为热能，通过设备转换用于冬季路面、桥梁融雪，融雪效果极为明显，能耗小，无二次污染，操作维护简单，使用寿命长，对路面、桥梁没有任何的损坏，具有夏季路面降温、冬季提高路温和融冰雪的多重作用，可以实现可再生能源利用和蓄能技术，达到更高的能源利用效率和环保效能。

Claims (1)

1.一种太阳能融雪系统，其特征在于：它包括地下热交换系统、太阳能聚焦储能系统、地源热泵机组和融雪系统；

所述地下热交换系统包括地下保温热交换坑、导热油管和水管路，地下保温热交换坑内壁盘绕导热油管，地下保温热交换坑内纵向插装水管，水管间相互连接成水管路；

所述太阳能聚焦储能系统由自动跟踪光源式放大镜、集热箱和储能仓组成，集热箱的外部安装自动跟踪光源式放大镜，集热箱内安装导热油管，导热油管相互连接成导热油管路，储能仓内装有导热油管，导热油管相互连接成导热油管路；集热箱内的导热油管路输出端与储能仓内导热油管路的输入端连接，储能仓内的导热油管路的输出端与地下保温热交换坑内的导热油管的输入端连接，地下保温热交换坑内的导热油管的输出端与集热仓内的导热油管路的输入端连接；

所述地源热泵机组包括蒸发器端和冷凝器端，蒸发器端的进水口与出水口分别和地下保温热交换坑内的水管路的输出端和输入端连接；

所述融雪系统包括低凝点导热油管路、热交换器和热管，低凝点导热油管路平行铺设在地表下面，低凝点导热油管路的下方铺设保温层，低凝点导热油管路之间固定平行排列的热管，热管的外部安装热管固定保护套管，热管固定保护套管与保温层固定，低凝点导热油管路的输入端和输出端分别与热交换器的一侧的输出端和输入端连接，热换器的另一侧的输入端和输出端分别与地源热泵机组的冷凝器端的输出端和输入端连接。

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