CN107338786A - 一种基于地暖式加热的土体表层冻结防控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于地暖式加热的土体表层冻结防控系统，包括高温空气发生器（1），高温高压风机（2），将热空气通过多根导流管（5）均匀分配出去的热能分配箱（4），分别与导流管（5）出风口相连且平行排布的多条透气式散热管（8）；散热管（8）上方设有隔热膜（7），隔热膜（7）远离土体表层的边缘设有隔热侧帘，隔热膜（7）和隔热侧帘将所有散热管（8）容纳于两者与土体表层形成的内部空间中。本申请保证了热空气的有效输送和均匀分配，加热效率高、防冻效果优良。本申请还具有安装实施方便、移动灵活、防控面积大、热能效率高及工程造价低等优点，对于确保工程质量、提高劳动效率、缩短工程建设周期和降低工程造价具有重要的意义。

Description

一种基于地暖式加热的土体表层冻结防控系统

技术领域

本发明涉及土体表层冻结防控技术领域，尤其涉及一种基于地暖式加热的土体表层冻结防控系统。

背景技术

在我国西部和高山地区，季节冻土和多年冻土广泛分布，面积约占中国陆地总面积的70%。近年来，随着西部大开发的积极推进，道路工程、大型水利水电开发工程等逐渐在西部山区和高原寒区实施。由于土体中的水分在冰冻过程中体积增大，产生冻胀力，迫使土粒发生相对位移，而融化后又发生融沉，容易造成构筑物的损坏，所以在这些工程实施过程中，路基和坝体夯筑要求土料严禁含有冻结土块、衔接面严禁出现冻结。因此，在季节冻土和多年冻土分布区，路基修筑和坝体填筑过程中做好土料和工程衔接面的冻结防控对于确保工程质量、缩短工程周期、降低工程造价具有重要的意义和现实需要。

鉴于季节冻土和多年冻土分布区的极端环境条件、工程自身作业面和土方使用量大等问题，现有公开的物料表层防冻技术往往需要借助大功率电源产生交变磁场进行加热或单独设计供暖子系统进行加热防冻。但是，这些技术措施均是针对输电线路、隧道和管道等防冻问题而研发的，防冻系统一旦建成运营，难以移动和变更，而且这些防冻系统构造复杂、工程造价高、防冻范围较小，难以满足道路或坝体工程中土料防护体积庞大、施工作业面宽广且随时变动的难题，达不到预期的土料和工作面土体冻结防控目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实施方便、加热效率高和防冻效果优良的基于地暖式加热的土体表层冻结防控系统，确保低温结冰环境下工程构筑物表层土体不发生冻结，满足工程施工过程中连续作业、提高工程施工进度的需要。

为解决上述问题，本发明所述的一种基于地暖式加热的土体表层冻结防控系统，其特征在于，该系统包括产生热空气的高温空气发生器，将所述热空气以一定速度和压力集中传送出去的高温高压风机，集中接收所述热空气并将其通过多根导流管均匀分配出去的热能分配箱，分别与所述导流管出风口相连且平行排布的多条透气式散热管；所述散热管上方设有隔热膜，所述隔热膜远离土体表层的边缘设有隔热侧帘，所述隔热膜和所述隔热侧帘将所有所述散热管容纳于两者与土体表层形成的内部空间中。

优选的，所述隔热膜与土体表层接触的两侧设有自重式压膜。

优选的，所述隔热膜的下表面与所述散热管的上表面粘接。

优选的，所述散热管由透气尼龙布制得。

优选的，所述自重式压膜与所述隔热膜粘接。

优选的，所述导流管为柔性韧性强的螺纹管。

优选的，所述热能分配箱为不锈钢板制成的箱，其内表面设有防火耐高温保温内衬。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）本申请冻结防控系统中，高温空气发生器产生的热空气经高温高压风机集中输送到热能分配箱中，再通过导流管将热空气均匀分配到各个透气式散热管中，透气式散热管再通过对流方式对隔热膜下方的空气进行加热，在隔热膜的保温作用下通过热空气与底部土体表层的热对流和热传导实现对土体表层的加热，以此避免表层土体的冻结。本申请保证了热空气的有效输送和均匀分配，加热效率高、防冻效果优良。

（2）本申请冻结防控系统还具有安装实施方便、移动灵活、防控面积大、热能效率高及工程造价低等优点，可以确保冷季工程施工的顺利进行、提高工程施工的进度，并避免土料冻结给工程质量带来的隐性不良影响，对于确保工程质量、提高劳动效率、缩短工程建设周期和降低工程造价具有重要的意义和现实需要。

（3）进一步地，为避免隔热膜下部热流的无效散失，本申请隔热膜与土体表层接触两侧设有自重式压膜，可以使隔热膜与地面良好的接触，避免系统外部冷空气的进入对防控系统的能效产生不利影响。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图中：1—高温空气发生器，2—高温高压风机，3—连接管，4—热能分配箱，5—导流管，6—自重式压膜， 7—隔热膜，8—透气式散热管。

具体实施方式

参考图1，本申请基于地暖式加热的土体表层冻结防控系统具体包括高温空气发生器1、高温高压风机2、连接管3、热能分配箱4、导流管5、隔热膜7和透气式散热管8。热能分配箱4具有五个出风口，相应的有五根导流管5和五条散热管8，当然这仅仅是举例说明，其数量并不局限于此。

高温空气发生器1用于产生热空气的高温空气，其动力能源可以为燃料或电能，具体可选择便携式燃油暖风机或其他加热的能源设备构成，，热空气的温度范围在50-150℃之间。

高温高压风机2用于将高温空气发生器1产生的热空气以一定速度和压力集中传送出去，实际应用中可采用由220V或380V驱动的离心式风机或轴流式风机；传送热空气的速度和压力没有特殊限定，与高速轴流式风机或离心式风机本身所能实现的速度和压力相适应即可。

热能分配箱4具有一个进风口、五个出风口，进风口通过连接管3与高温高压风机2的出风口相连，用于集中接收高温高压风机2产生的热空气，五个出风口分别与同样数量的导流管5相连，用于将集中接收的热空气均匀地分配至五条散热管8。实际应用中，热能分配箱4可由不锈钢板焊接而成，内衬防火耐高温保温材料；连接管3可由柔性强的螺纹管制成，仍然内衬防火保温材料。

五条散热管8平行均匀间隔排布，其进风口与对应的导流管5出风口相连，其远离进风口的一端封闭；散热管8上方设有隔热膜7，隔热膜7远离土体表层（不与土体表层接触）的边缘设有隔热侧帘（图中未画出），隔热膜7和隔热侧帘将所有散热管8容纳于两者与土体表层形成的内部空间中；其中，可以理解的是，隔热膜7向下的投影面积与待防冻的土体表层面积相适应，隔热膜7远离土体表层的所有边缘除了散热管8所处位置之外的边缘都设有隔热侧帘。进入到散热管8中的热空气通过其管壁上的透气孔均匀散布到隔热膜7下方，通过空气对流的方式对隔热膜7覆盖下的土体表面进行加热。

具体地，散热管8可以为中空长圆柱体或长方体体，其上表面与隔热膜7的下表面粘接形成整体，当散热管8为中空长圆柱体时隔热膜7在散热管8上呈波浪状；隔热侧帘与隔热膜7为一体或者缝制为一体。实际应用中，散热管8可由韧性耐扯拉的透气尼龙布制成；隔热膜7可由韧性高、耐扯拉、不透水、不吸湿的牛津布制成。

隔热膜7在散热管8径向上的两侧设有自重式压膜6，自重式压膜6为长条形且长度与隔热膜7两侧边长等长，其与隔热膜7粘接，位于隔热膜7下方。实际应用中，自重式压膜6可由柔性良好、抗老化的硅胶材料制成。

制作时，可以将导流管5、自重式压膜6、隔热膜7和透气式散热管8作为热能散布保温部分制成一体化结构，使用时，将该部分缓慢展开覆盖到需要进行冻结防控的对象表面，然后将热能分配箱4与导流管5连接；再通过连接管3将高温高压风机2与热能分配箱4连接；在将高温空气发生器1连至高温高压风机2之后，将高温空气发生器1和高温高压风机2接通电源后该系统就可以运行工作，对该防控系统覆盖下的对象进行加热，起到冻结防控的目的。

Claims (7)

1.一种基于地暖式加热的土体表层冻结防控系统，其特征在于，该系统包括产生热空气的高温空气发生器（1），将所述热空气以一定速度和压力集中传送出去的高温高压风机（2），集中接收所述热空气并将其通过多根导流管（5）均匀分配出去的热能分配箱（4），分别与所述导流管（5）出风口相连且平行排布的多条透气式散热管（8）；所述散热管（8）上方设有隔热膜（7），所述隔热膜（7）远离土体表层的边缘设有隔热侧帘，所述隔热膜（7）和所述隔热侧帘将所有所述散热管（8）容纳于两者与土体表层形成的内部空间中。

2.如权利要求1所述的冻结防控系统，其特征在于，所述隔热膜（7）与土体表层接触的两侧设有自重式压膜（6）。

3.如权利要求1所述的冻结防控系统，其特征在于，所述隔热膜（7）的下表面与所述散热管（8）的上表面粘接。

4.如权利要求1所述的冻结防控系统，其特征在于，所述散热管（8）由透气尼龙布制得。

5.如权利要求1所述的冻结防控系统，其特征在于，所述自重式压膜（6）与所述隔热膜（7）粘接。

6.如权利要求1所述的冻结防控系统，其特征在于，所述导流管（5）为柔性韧性强的螺纹管。

7.如权利要求1所述的冻结防控系统，其特征在于，所述热能分配箱（4）为不锈钢板制成的箱，其内表面设有防火耐高温保温内衬。