CN108521681B - 具有防冻功能的建筑结构 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种具有防冻功能的建筑结构，包括从上至下依次设置的发热层、耐高温绝缘介质层和用于给发热层供电的光电层，发热层包括传热层和若干个设置在耐高温绝缘介质层上表面的电阻发热体，传热层下表面设有若干个呈半圆形中空结构且与电阻的发热体位置对应的混合囊，混合囊顶部设有位于传热层内且呈半圆形中空结构的水囊，水囊内设有呈半圆形中空结构且存储氧化钠的皮囊，活动孔内设有用于封闭活动孔的海绵，混合囊底部设有与混合囊连通的滑动腔，滑动腔顶部设有位于混合囊底部且可沿着滑动腔往复运动的滑板，滑板底部设有伸出滑动腔且可与电阻发热体相抵的金属片，滑板顶部设有与海绵底部固定连接的压簧。具有防冻功能。

Description

具有防冻功能的建筑结构

技术领域

本发明属于建筑的技术领域，特别涉及一种具有防冻功能的建筑结构。

背景技术

常规的高架桥路面结构一般采用9cm沥青混凝土加8cm～9cm混凝土的结构。当遇到气温骤减、下雪结冰等恶劣天气时，桥面容易产生冰凌，而该冰凌会使得桥面的行驶状况较差，容易引发交通事故，严重危害行车安全。而目前，处理桥面冰凌的方法通常为以下两种：一是采用人工清除冰凌，效率低，工作条件差，对城市交通的通行影响大；二是采用机械清除冰凌，往往依靠撒布含盐除冰剂，但是，这种含盐除冰剂会严重腐蚀路面结构，使其产生早期破坏的可能性大大提高，导致道路养护成本不断提高。

发明内容

本发明意在提供一种具有防冻功能的建筑结构，以解决现有技术中采用人工清除冰凌，效率低，工作条件差，对城市交通的通行影响大的技术问题。

为达到上述目的，本发明的基础技术方案如下：具有防冻功能的建筑结构，包括从上至下依次设置的发热层、耐高温绝缘介质层和用于给所述发热层供电的光电层，所述发热层包括传热层和若干个设置在所述耐高温绝缘介质层上表面的电阻发热体，所述传热层下表面设有若干个呈半圆形中空结构且与所述电阻发热体位置对应的混合囊，所述混合囊顶部设有位于所述传热层内且呈半圆形中空结构的水囊，所述水囊内设有呈半圆形中空结构且存储氧化钠的皮囊，所述水囊内壁上设有朝向所述皮囊上表面的尖刺，所述水囊与所述混合囊之间设有分离板，所述分离板上设有位于所述皮囊下方的活动孔，所述活动孔内设有用于封闭所述活动孔的海绵，所述混合囊底部设有与所述混合囊连通的滑动腔，所述滑动腔顶部设有位于所述混合囊底部且可沿着所述滑动腔往复运动的滑板，所述滑板底部设有伸出所述滑动腔且可与所述电阻发热体相抵的金属片，所述滑板顶部设有与所述海绵底部固定连接的压簧。

本方案的原理在于：

首先，将本产品平铺在桥面上，使得桥面上的冰凌与传热层直接接触。

然后，启动光电层，光电层为发热层供电，由于发热层包括传热层和电阻发热体，因此，光电层使得电阻发热体产生热量，该热量传递给传热层，传热层逐渐将冰凌融化，融化后的冰凌逐渐从固体变为液体，形成的水从传热层上的进水口进入到进水管，再由进水管输送至混合囊内，使得混合囊内滑板受到水压，刚开始的水压不足以推动滑板沿着混合囊向下运动；另一方面，冰凌的温度过低，冰凌将温度传递至传热层内，而传热层内水囊根据冷缩现象逐渐缩小，水囊内壁上的尖刺将皮囊表皮刺破，这时，水囊内的清水进入到皮囊内，并与皮囊内的氧化钠发生化学反应，产生的大量的热量，其热量会传递至传热层，逐渐将传热层上表面的冰凌进行融化。

最后，在传热层上表面的冰凌逐渐融化后，产生的水通过进水管进入到混合囊内，逐渐使得混合囊内的水逐渐增多，对滑板产生向下的压力，滑板沿着滑动腔向下运动，带动金属片逐渐靠近电阻发热体，并与电阻发热体相抵，电阻发热体将热量通过金属片传递至混合囊内，对混合囊剩余的水进行加热，并逐渐加热形成水蒸汽，在此之前，由于混合囊内的水逐渐增多，海绵吸收混合囊内的水，其海绵自身逐渐变重，克服了压簧的弹力且向下运动，使得活动孔露出，而皮囊内由于氧化钠反应生产的氢氧化钠通过活动孔进入到混合囊内，并溶于水，溶解时放出大量的热，该热量传递至传热层内，进一步又对传热层上表面的冰凌进行加热。

本方案的有益效果在于：

（1）与现有技术相比，本方案中通过设置在耐高温绝缘介质上的电阻发热体产生的热量，该热量并传递给传热层，对传热层上表面的冰凌进行加热并融化，不需要采用人工清除冰凌。

（2）基于上述有益效果，在冰凌融化后，会产生水流，一般是将水流引入到桥面下水道内，但是，由于天气寒冷，桥面下的水道内的水也会逐渐形成冰块，导致冰凌融化后形成的水流无法排出到桥面外，而是又再次积累在水道内，或者人为对桥面上的冰凌融化后的清水进行清理，增加劳动成本，因此，本产品中将融化后的清水经进水管进入到混合囊内，一来不需要人为对桥面上的冰凌融化后的清水进行清理，减少劳动成本，二来，清水不会流入到桥面下的水道内，不会给桥面下的水道增加水流，防止水道内的又再次结很厚的冰块。

（3）与现有技术相比，本方案三次对冰凌进行加热，第一次加热为通过电阻加热体进行加热，第二次加热为通过氧化钠与水进行放热反应，并产生大量的热量，且同时生产氢氧化钠，第二次加热为通过氢氧化钠溶于水产生的热量，再次对冰凌进行加热，能够充分的将冰凌进行融化。

（4）与现有技术相比，本方案中的电阻加热体对冰凌进行了两次加热，第一次单独的对冰凌产生热量，第二次是将融化后的冰凌产生的水进行加热，并产生水蒸气，水蒸气通过进水管排放到传热层外，使得整个结构保持干燥。

进一步，所述光电层包括太阳能光伏板和储蓄电池，所述太阳能光伏板电连接所述储蓄电池，所述储蓄电池电连接所述电阻发热体。白天本产品收集光能转化为电能，利用光能的绿色能源来提高传热层温度，以防止传热层结冰。

进一步，所述光电层采用市电，所述市电电连接所述电阻发热体。当储蓄电池的电力不足以支撑电阻发热体时，本产品可采用市电供电。

进一步，还包括微处理器，所述传热层上设有温度传感器，所述温度传感器电连接所述微处理器。当冰凌越积越多时，其传热层上的温度就会很低，温度值被温度传感器实时监控，并传递给微处理器，微处理器事先预设了温度值，当温度传感器传递的温度值等于或低于微处理器预设温度值时，微处理器将控制储蓄电池启动，储蓄电池就会给电阻发热体供电，使得电阻发热体逐渐产生热量；另一方面，在储蓄电池供电量不足以给电阻发热体供电时，其温度传感器传递的温度值一直未变化，这时，微处理器将启动市电给电阻发热体供电，使得电阻发热体能够正常的供电。以节能和智能控制方式高效自动实现光能电能热能的转化。

进一步，还包括LED显示屏，所述LED显示屏电连接所述微处理器。巡查时，便于判断。显示屏可显示温度，主要目的是提示工作状态。

进一步，还包括无线收发模块，所述无线收发模块电连接所述微处理器。用户可以远程操作，便于使用。

附图说明

图1为本发明具有防冻功能的建筑结构实施例的结构示意图；

图2为图1具有防冻功能的建筑结构的框架图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：传热层1、耐高温绝缘介质层2、光电层3、水囊4、皮囊5、进水管6、尖刺7、分离板8、海绵9、混合囊10、滑板11、压簧12、滑动腔13、金属片14、电阻发热体15、通孔16。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、 “下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例基本如附图1和图2所示：具有防冻功能的建筑结构，包括从上至下依次设置的发热层、耐高温绝缘介质层2以及光电层3，发热层包括传热层1和电阻发热体15，光电层3包括太阳能光伏板和储蓄电池组成，或者光电层3由市电产生电源，耐高温绝缘介质层2采用的是耐高温材质，本实施例中耐高温材质可为陶瓷、镁铝化合物、刚玉、云母、硅、石墨、钛合金、金刚石、二氧化硅、氧化铜等。

在本实施例中，与冰凌相接触的为传热层1，传热层1设置在耐高温绝缘介质层2上方，传热层1上开设有多个进水管6，传热层1与耐高温绝缘介质层2之间设置若干个混合囊10和电阻发热体15，混合囊10上端固定在传热层1下表面，电阻发热体15下端固定在耐高温绝缘介质层2的上表面，混合囊10呈半圆形的中空结构，电阻发热体15截面均为矩形，且每个电阻发热体15对应着混合囊10。

在传热层1内设有若干个与混合囊10相对应的水囊4，水囊4内装有少量的清水，水囊4呈半圆形的中空结构，水囊4和混合囊10之间设有分离板8，水囊4内设有皮囊5，皮囊5内装有氧化钠，皮囊5呈半圆形的中空结构，水囊4的半径是皮囊5的半径的两倍，皮囊5设置在混合囊10上方，水囊4内壁上设有若干个朝向皮囊5表面的尖刺7，而分离板8上设有四个位于皮囊5底部且与皮囊5连通的活动孔，每个活动孔内安装有海绵9，每个海绵9完全封闭活动孔。在混合囊10底部设有与混合囊10连通的滑动腔13，滑动腔13截面呈矩形，滑动腔13顶部安装有沿着滑动腔13内壁往复运动的滑板11，滑板11顶部设有四个压簧12，每个压簧12与每个海绵9底部固定连接，在滑动底部设有金属片14，金属片14可穿过滑动腔13底部，并且可与电阻发热体15相抵。

在混合囊10左侧设有通孔16，进水管6包括进水口和出水口，进水口位于传热层1上表面，出水口与通孔16连通。

在本实施例中，还包括有微处理器，传热层1上安装有温度传感器，温度传感器电连接微处理器，太阳能光伏板电连接储蓄电池，储蓄电池与微处理器电连接，市电与微处理器电连接，而储蓄电池电连接电阻发热体15，市电也可电连接电阻发热体15。还包括LED显示屏，LED显示屏电连接微处理器。还包括无线收发模块，无线收发模块电连接微处理器。

在使用时，将本实施例中产品平铺在桥面上，就能防止冰凌与桥面直接接触，同时，冰凌会在传热层1上逐渐积累，当冰凌越积越多时，其传热层1上的温度就会很低，温度值被温度传感器实时监控，并传递给微处理器，微处理器事先预设了温度值，当温度传感器传递的温度值等于或低于微处理器预设温度值时，微处理器将控制储蓄电池启动，储蓄电池就会给电阻发热体15供电，使得电阻发热体15逐渐产生热量；一般在夏季时，本产品通过太阳能光伏板吸收外界的光能转为电能，并存储在储蓄电池内；另一方面，在储蓄电池供电量不足以给电阻发热体15供电时，其温度传感器传递的温度值一直未变化，这时，微处理器将启动市电给电阻发热体15供电，使得电阻发热体15能够正常的供电。

在电阻发热体15产生热量时，电阻发热体15散发的热量通过传热层1和耐高温绝缘介质层2之间的空气流动，将热量传递给传热层1，传热层1逐渐将冰凌融化，融化后的冰凌逐渐从固体变为液体，而在使用本实施例产品时，其滑板11是完全将滑动腔13顶部封闭；而冰凌融化后的水从传热层1上的进水口进入到进水管6，再由进水管6输送至混合囊10内，使得混合囊10内滑板11受到水压，刚开始的水压不足以推动滑板11沿着混合囊10向下运动；而在使用本实施例产品，外界温度低于电阻发热体15产生热量的温度，这时，冰凌的温度过低，冰凌将温度传递至传热层1内，而传热层1内水囊4根据冷缩现象逐渐缩小，水囊4内壁上的尖刺7与皮囊5相接触，在尖刺7逐渐向皮囊5运动时，将皮囊5表皮刺破，这时，水囊4内的清水进入到皮囊5内（由于电阻发热体15将热量传递至传热层1内，使得水囊4内的清水受到温度平衡，因此，不会出现结冰的现象，结冰的现象需要水囊4内的清水处于零度以下的情况），并与皮囊5内的氧化钠发生化学反应，根据Na2O+H2O=2NaOH，其反应后会产生的大量的热量，其热量会传递至传热层1，逐渐将传热层1上表面的冰凌进行融化。

另一方面，在传热层1上表面的冰凌逐渐融化后，产生的水通过进水管6进入到混合囊10内，逐渐使得混合囊10内的水逐渐增多，充满了整个混合囊10时，使得滑板11受到的水压逐渐增大，滑板11沿着滑动腔13向下运动，带动金属片14逐渐靠近电阻发热体15，并与电阻发热体15相抵，这时，由于混合囊10内的水逐渐增多，并逐渐靠近海绵9，海绵9吸收混合囊10内的水，其海绵9自身逐渐变重，克服了压簧12的弹力且向下运动，使得海绵9脱离活动孔，而皮囊5内由于氧化钠反应生成的氢氧化钠通过活动孔进入到混合囊10内，并溶于水，溶解时放出大量的热，该热量传递至传热层1内，进一步又对传热层1上表面的冰凌进行加热。

在金属片14与电阻发热体15相抵时，电阻发热体15将热量通过金属片14传递至混合囊10内，对混合囊10剩余的水进行加热，并逐渐加热形成水蒸汽，该水蒸汽沿着进水管6排出本产品外。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.具有防冻功能的建筑结构，包括从上至下依次设置的发热层、耐高温绝缘介质层和用于给所述发热层供电的光电层，其特征在于：所述发热层包括传热层和若干个设置在所述耐高温绝缘介质层上表面的电阻发热体，所述传热层下表面设有若干个呈半圆形中空结构且与所述电阻发热体位置对应的混合囊，所述混合囊顶部设有位于所述传热层内且呈半圆形中空结构的水囊，所述水囊内设有呈半圆形中空结构且存储氧化钠的皮囊，所述水囊内壁上设有朝向所述皮囊上表面的尖刺，所述水囊与所述混合囊之间设有分离板，所述分离板上设有位于所述皮囊下方的活动孔，所述活动孔内设有用于封闭所述活动孔的海绵，所述混合囊底部设有与所述混合囊连通的滑动腔，所述滑动腔顶部设有位于所述混合囊底部且可沿着所述滑动腔往复运动的滑板，所述滑板底部设有伸出所述滑动腔且可与所述电阻发热体相抵的金属片，所述滑板顶部设有与所述海绵底部固定连接的压簧。

2.根据权利要求1所述的具有防冻功能的建筑结构，其特征在于：所述光电层包括太阳能光伏板和储蓄电池，所述太阳能光伏板电连接所述储蓄电池，所述储蓄电池电连接所述电阻发热体。

3.根据权利要求1所述的具有防冻功能的建筑结构，其特征在于：所述光电层采用市电，所述市电电连接所述电阻发热体。

4.根据权利要求2或3所述的具有防冻功能的建筑结构，其特征在于：还包括微处理器，所述传热层上设有温度传感器，所述温度传感器电连接所述微处理器。

5.根据权利要求4所述的具有防冻功能的建筑结构，其特征在于：还包括LED显示屏，所述LED显示屏电连接所述微处理器。

6.根据权利要求4所述的具有防冻功能的建筑结构，其特征在于：还包括无线收发模块，所述无线收发模块电连接所述微处理器。

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