CN108004863A - 一种地温与太阳能重力式热管道路融雪系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地温与太阳能重力式热管道路融雪系统及使用方法，包括道路，所述道路包括路面层、路基层、地层变温层和地层恒温层，所述路面层设有热管散热段，所述地层变温层设有热管绝热段，所述地层恒温层处设有热管电发热网，所述电发热网与蓄电池组相连，所述蓄电池组与太阳能发电板相连，所述热管散热段设有单向导热橡胶套，所述导热橡胶套上表面设有导热橡胶，所述导热橡胶上表面设有保护钢板，所述保护钢板上表面设有散热翅片。本发明达到了减轻劳动力，节能环保的优点。

Description

一种地温与太阳能重力式热管道路融雪系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种地温与太阳能重力式热管道路融雪系统及其使用方法，属于机械制造和土木工程领域。

背景技术

建立一个通畅的、高效的、安全的、绿色的现代化交通运输体系，是实现国家运输通道建设的有力保障。冰雪天气是导致高速公路交通事故的重要因素，特别是大范围的雨雪天气，会导致高速路网的大范围交通瘫痪，造成巨大的经济损失。雨雪天气下的高速公路表面极易形成冰雪层，汽车在路面行驶摩擦系数急剧下降，车辆可操纵性及刹车效果变差，最终导致车辆行驶途中打滑失控，酿成重大交通事故。一般使用融雪剂融雪。融雪剂融雪对路面带来严重的腐蚀破坏，同时融雪剂融化于水中，对周边的生态环境产生极大的危害。为了改善高速公路融雪化冰的现状，减少高速公路受到的二次腐蚀，提高已建高速公路的使用寿命，需要采用融雪化冰的新方法，因此急需一种地温与太阳能重力式热管道路融雪系统。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在问题，提供一种地温与太阳能重力式热管道路融雪系统及其使用方法，以解决现在融雪装置和方法对路面危害严重，并且不环保的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供了一种地温与太阳能重力式热管道路融雪系统，，包括道路，所述道路包括路面层、路基层、地层变温层和地层恒温层，所述路面层设有热管散热段，所述地层变温层设有热管绝热段，所述地层恒温层处设有热管电发热网，所述电发热网与蓄电池组相连，所述蓄电池组与太阳能发电板相连，所述热管散热段设有单向导热橡胶套，所述导热橡胶套上表面设有导热橡胶，所述导热橡胶上表面设有保护钢板，所述保护钢板上表面设有散热翅片。

这样，通过使用本发明的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统，可以使除雪减轻劳动力，节能并且环保。

另外，根据本发明实施例的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统还可以具有以下附加技术特征：

优选的，所述保护钢板末端通过转动轴与固定钢筋相连，所述固定钢筋末端设有锲形固定端。

优选的，所述热管散热段一端设有温度传感器控制开关节点，另一端设有电源控制节点，所述电发热网与温度传感器控制开关串联，所述温度传感器控制节点与电源控制节点并联连接。

优选的，所述热管管腔为真空，工作介质为液氮。

优选的，所述保护钢板与所述单向导热橡胶套之间设有两个弹簧。

优选的，所述热管下端为热管蒸发段。

本发明地温与太阳能重力式热管道路融雪系统的使用方法包括以下步骤：

(1)通过发热热管的散热有效面积，计算热管的有效融雪的工作面积，确定两排热管中的间距。

(2)在指定的热管垂直段进行钻孔，孔深至地温恒温层，深约7m。

(3)放置热管垂直段，并回填混凝土固定热管。

(4)将热管的水平段放置在钢筋托架上，放置折断损坏。

(5)回填路基层、路面层，并保证热管水平段的稳定。

(6)埋设温度传感器控制节点，并与热管蒸发段电发热网串联。

(7)在路边安装太阳能发电板及畜电电池组，实现太阳能的电池蓄电。

(8)安装组装完成，太阳能及地温热管工作调试，确定功能完好，保持路面温度实现路面融雪。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统的路面使用的横剖面图；

图2是本发明实施例的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统的高速公路上坡段路面走向剖面图；

图3是本发明实施例的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统的重力式热管装置图；

图4是本发明实施例的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统的路面铺设平面图；

图5是本发明实施例的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统的保护框架铺设的结构示意图；

图6是本发明实施例的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统的保护框架的结构示意图。

附图标记说明：

在图1-图6中，路面层1；路基层2；地层变温层3；地层恒温层4；热管绝热段5；热管散热段6；电发热网7；温度传感控制节点8；太阳能发电板9；蓄电池组10；电源控制节点11；导线12；热管蒸发段13。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考的附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面结合附图进一步说明。

如图1-图6所示，本发明的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统包括道路，所述道路包括路面层1、路基层2、地层变温层3和地层恒温层4，所述路面层1设有热管散热段6，所述地层变温层3设有热管绝热段5，所述地层恒温层4处设有热管电发热网7，所述电发热网7与蓄电池组10相连，所述蓄电池组10与太阳能发电板相连，所述热管散热段6设有单向导热橡胶套，所述导热橡胶套上表面设有导热橡胶，所述导热橡胶上表面设有保护钢板，所述保护钢板上表面设有散热翅片。

具体的，针对目前高速公路坡路段积雪导致的交通事故，而传统的机械除雪法以损坏路面层1、化学融雪法易造成严重的道路路面结构腐蚀、电加热法则耗能大且能源利用率低的问题。地温与太阳能重力式热管道路融雪系统包括地温热管、电发热网7、太阳能板、蓄电电池组。地温热管包括蒸发段、绝热端、散热段，热管内真空密封液氨、氟利昂等低沸点液体；电发热网7黏贴于地温热管的蒸发段，并由温度传感控制节点8控制；太阳能板用于吸收太阳能并转化为电能为蓄电电池充电；蓄电电池组在控制节点作用下为热管蒸发段13的电发热网7供电发热，最终实现地温与太阳能组合使高速路面积雪结冰融化。

具体的，地温与太阳能重力式热管道路融雪系统，主要包括传输地温系统和传输太阳能系统两大部分，实现了通过重力式热管的热传导将深层恒温土层的热量通过热管内部的工作介质传递到路基层2，是路基路面温度升高到零度以上，在实际过程中，利用太阳能板将太阳能转化成电能，为蓄电池组10蓄电，同时为粘附于热管底部的蒸发段上的电发热网7通电发热提供输入热负荷，在地温和太阳能的共同利用下，实现冰雪天气下高速公路路面的主动式融雪化冰。

具体的，热管蒸发段13通过钻孔埋入至地层温度恒温层，蒸发段通过吸收热量使工作介质加热蒸发成气体，气体沿管上升至散热段。

具体的，热管绝热段5是为了阻止热管中蒸发的气体在上升的过程中与管壁发生热量交换。

具体的，电发热网7黏贴于热管的蒸发段，通过导线12与温度传感器控制节点串联，在温度在零度以下时形成连接蓄电电池组，实现通电发热。

具体的，温度传感器控制节点位于路面路基表层处，通过温度传感器感知路面表层温度，在零度以上时断开工作回路，零度以下时闭合工作回路。

具体的，电源控制节点11与温度传感器并联，实现为对温度传感器所控制的电发热网7的独立控制，温度控制节点与蓄电池构成串联回路。

具体的，蓄电池组10用于将太阳能电池板发出的多余电量存储，用于夜间为发热电网提供电能，持续正常工作。

具体的，太阳能电池板放置与道路两旁，用于为发热电网及蓄电池提供电能。

具体的，重力式防压装置包括转动轴、散热翅片板、保护钢板、导热橡胶、弹簧、单向导热橡胶包裹套、热管主要部分构成。其特征在于转动轴能使保护钢板在力矩的作用下转动，钢板在转动是受到弹簧的缓冲作用，减少对热管的压力，使热管能在原始位置保持不变，单向导热橡胶包裹套紧密包裹热管散热段6，使热管散热段6的热量更多的向路面传递，通过导热橡胶传导至钢板及散热翅片板实现散热融雪。

具体的，本发明实施例，一种地温与太阳能重力式热管道路融雪系统具有以下特点：本发明为高速公路的特殊路段的道路融雪化冰提供了实施方法；利用地温热管的工作原理及高效的导热效率，充分的利用了地温能和太阳能，节约了能源，提高了能源利用效率；通过温度控制器控制发热电网，优化了热管的融雪效果；设计的热管安装布置图，根据车辆的车轴间距，采用相对式布置，将热管吸收的热量有效的传输于车轮形式的区域。

本实施例地温与太阳能重力式热管道路融雪系统的使用方法如下：

(1)通过发热热管的散热有效面积，计算热管的有效融雪的工作面积，确定两排热管中的间距。

(2)在指定的热管垂直段进行钻孔，孔深至地温恒温层，深约7m。

(3)放置热管垂直段，并回填混凝土固定热管。

(4)将热管的水平段放置在钢筋托架上，放置折断损坏。

(5)回填路基层2、路面层1，并保证热管水平段的稳定。

(6)埋设温度传感器控制节点，并与热管蒸发段13电发热网7串联。

(7)在路边安装太阳发电板9及畜电电池组，实现太阳能的电池蓄电。

(8)安装组装完成，太阳能及地温热管工作调试，确定功能完好，保持路面温度实现路面融雪。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种地温与太阳能重力式热管道路融雪系统，其特征在于，包括道路，所述道路包括路面层、路基层、地层变温层和地层恒温层，所述路面层设有热管散热段，所述地层变温层设有热管绝热段，所述地层恒温层处设有热管电发热网，所述电发热网与蓄电池组相连，所述蓄电池组与太阳能发电板相连，所述热管散热段设有单向导热橡胶套，所述导热橡胶套上表面设有导热橡胶，所述导热橡胶上表面设有保护钢板，所述保护钢板上表面设有散热翅片。

2.根据权利要求1所述的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统，其特征在于，所述保护钢板末端通过转动轴与固定钢筋相连，所述固定钢筋末端设有锲形固定端。

3.根据权利要求1所述的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统，其特征在于，所述热管散热段一端设有温度传感器控制开关节点，另一端设有电源控制节点，所述电发热网与温度传感器控制开关串联，所述温度传感器控制节点与电源控制节点并联连接。

4.根据权利要求1所述的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统，其特征在于，所述热管管腔为真空，工作介质为液氮。

5.根据权利要求1所述的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统，其特征在于，所述保护钢板与所述单向导热橡胶套之间设有两个弹簧。

6.根据权利要求1所述的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统，其特征在于，所述热管下端为热管蒸发段。

7.权利要求1所述的地温与太阳能重力式热管道路融雪系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过发热热管的散热有效面积，计算热管的有效融雪的工作面积，确定两排热管中的间距；

(2)在指定的热管垂直段进行钻孔，孔深至地温恒温层，深约7m；

(3)放置热管垂直段，并回填混凝土固定热管；

(4)将热管的水平段放置在钢筋托架上，放置折断损坏；

(5)回填路基层、路面层，并保证热管水平段的稳定；

(6)埋设温度传感器控制节点，并与热管蒸发段电发热网串联；

(7)在路边安装太阳能发电板及畜电电池组，实现太阳能的电池蓄电；

(8)安装组装完成，太阳能及地温热管工作调试，确定功能完好，保持路面温度实现路面融雪。