CN112856827A - 一种隧道消防节能防冻系统及防冻方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道消防节能防冻系统及防冻方法，系统包括：太阳能集换热装置和套设在消防管道上的消防加热管道，消防加热管道内包裹有与消防管道进行热交换的第一导热油加热管；第一导热油加热管与太阳能集换热装置连接形成第一导热油加热循环回路。本发明装置利用清洁热源稳定可靠、经济、环保，有效地节约了能耗，降低了后期运营成本，同时符合低碳环保的要求，保护了环境。

Description

一种隧道消防节能防冻系统及防冻方法

技术领域

本发明属于隧道消防设备技术领域，具体涉及一种隧道消防节能防冻系统及防冻方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

现有隧道消防防冻系统采用电伴热的模式，其原理是将发热电缆贴附在管道外侧通电发热，将热量传导给管道内消防用水，从而实现防冻要求。然而电伴热系统存在前期投入高、运营能耗高，这种防冻系统不够经济，运营成本过高。

隧道消防管道的加热是防冻的关键，如何提供一种经济环保的加热方式是本发明要解决的技术问题。

发明内容

为了满足隧道消防管道的防冻要求，本发明的目的在于提供一种利用太阳能加热、地热能辅助加热的方式来解决隧道消防水管的防冻问题，具体是提供一种隧道消防节能防冻系统及防冻方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种隧道消防节能防冻系统，包括：太阳能集换热装置和套设在消防管道上的消防加热管道，消防加热管道内包裹有与消防管道进行热交换的第一导热油加热管；第一导热油加热管与太阳能集换热装置连接形成第一导热油加热循环回路。

作为本发明的进一步改进，还包括土壤储能换热装置和电磁加热装置；

所述太阳能集换热装置通过第二导热油加热管与土壤储能换热装置连通形成热能存储回路；

第一导热油加热管和第二导热油加热管通过第三导热油加热管连通形成第二导热油加热循环回路；电磁加热装置设置在第二导热油加热管上。

作为本发明的进一步改进，第一导热油加热管、第二导热油加热管上均设置有循环泵和控制阀门。

作为本发明的进一步改进，还包括电控系统，所述电控系统包括电控装置、温度传感器和远程桌面控制系统；

温度传感器设置有多个，分别用于对隧道洞内外、太阳能集换热装置内导热油温、第一导热油加热管内导热油温、第二导热油加热管内导热油温及消防管道内水温进行连续监测；

所述电控装置与电磁加热装置、太阳能集换热装置和土壤储能换热装置电连接；

所述远程桌面控制系统与温度传感器和电控装置电连接。

作为本发明的进一步改进，所述消防加热管道设置在隧道洞口处的一段消防管道上；消防加热管道内具有保温层，第一导热油加热管弯折段置于所述保温层中，且弯折段靠近保温层中消防管道。

作为本发明的进一步改进，所述消防管道进水端与高位水池连接，出水端与与隧道中消防栓连接。

作为本发明的进一步改进，所述太阳能集换热装置采用真空管集热器。

作为本发明的进一步改进，所述土壤储能换热装置为地热源热泵装置。

一种隧道消防节能防冻方法，包括以下步骤：

采用太阳能的热量对导热油进行加热，并将加热后的导热油与消防用水进行热交换，以加热消防用水防冻。

还包括：

将太阳能采集的多余热能存储于土地之中，并将土壤储能与太阳能协同对消防加热管道进行加热；

当无太阳能时，土壤储能通过电磁加热导热油后对消防用水进行加热。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明装置节能防冻系统采用太阳能和地热能产生的热量对导热油进行加热，并将加热后的导热油在消防加热管道内对消防用水进行加热。利用清洁热源稳定可靠、经济、环保，有效地节约了能耗，降低了后期运营成本，同时符合低碳环保的要求，保护了环境。

本发明利用太阳能、地热能等清洁能源，对隧道消防管道进行加热防冻。在夏季，隧道消防管道不需要防冻时，利用太阳能集热器将热能传送至土地之中进行储备，并在冬季太阳能热能供应不足时，利用土壤储备的热能与电磁加热装置协同对隧道消防管道进行加热，保证热能供应稳定可靠，实现了夏热冬用。

同时，利用电源控制系统对整个系统的温度进行监测，并根据实时温度切换系统的工作模式，充分的节约利用资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1一种隧道消防节能防冻系统的流程图。

图2为电控系统简示意图。

图3为消防加热管道示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图对本发明的结构和工作原理作进一步详细说明。

结合图1所示，本发明提供一种隧道消防节能防冻系统，包括：太阳能集换热装置1，第一导热油加热管2，土壤储能换热装置3，电磁加热装置4，消防加热管道5，消防管道6，高位水池7，远程桌面控制系统8，第二导热油加热管9，第三导热油加热管10。

太阳能集换热装置1利用太阳能热量加热导热油，导热油通过第一导热油加热管2流向消防加热管道5，对消防用水进行加热。土壤储能换热装置3和电磁加热装置4通过第一导热油加热管2与太阳能集热器1连接；

结合图1所示，消防用水储存于高位水池7中，通过消防管道6与隧道中消防栓进行连接。

具体的，所述节能防冻系统采用太阳能和地热能产生的热量对导热油进行加热，并将加热后的导热油在消防加热管道5内对消防用水进行加热。

因此，本发明的节能防冻系统在特殊天气时，太阳能集换热装置1和土壤储能换热装置3产生的热量不足，由温度传感器感知导热油低于所需加热温度时，电磁加热装置4启动，将导热油加热至指定的温度。

消防加热管道5内通入第一导热油加热管2，通过导热油在第一导热油加热管2循环对消防用水持续加热，达到防冻的目的。太阳能集换热装置1采用真空管集热器，通过收集太阳能的热量对导热油进行加热。

土壤储能换热装置3通过收集地热能的热量后对导热油进行加热。隧道消防节能防冻系统在夏季高温时太阳能集换热装置1将多余热量储存在土壤储能换热装置3附近的土壤中。

电控系统利用温度传感器持续对其他装置进行温度监测。电控系统持续对热循环系统进行温度监测，保证整个热循环系统正常工作。

所述太阳能集换热装置主要为太阳能集热器。太阳能集热器是将太阳辐射能转换为热能的组件。

可选的，所述太阳能集换热装置采用真空管集热器。

本发明还提供一种隧道消防节能防冻方法，包括以下步骤：

采用太阳能的热量对导热油进行加热，并将加热后的导热油与消防用水进行热交换，以加热消防用水防冻。

还包括：将太阳能采集的多余热能存储于土地之中，并将土壤储能与太阳能协同对消防加热管道5进行加热；

当没有太阳能时，土壤储能通过电磁加热导热油后对消防用水进行加热。

具体的，土壤储能换热装置3主要为地热源热泵装置，其作用将夏季太阳能集热器采集的热能存储于土地之中，并在冬季与太阳能协同对消防加热管道5进行加热。

可选的，所述土壤储能换热装置3储热方式为对周围土壤进行加热，使其整体温度升高。所述太阳能集换热装置与土壤储能换热装置3利用第二导热油管道连接。

可选的，所述导热油加热管借助循环泵使导热油在太阳能集换热装置1、电磁加热装置4以及土壤储能换热装置3之间循环，使其形成闭合环路。

所述电磁加热装置4位于太阳能集换热装置与土壤储能换热装置3之间，在太阳光线不足同时地热能温度达不到设计要求的情况下，对导热油辅助加热，弥补温度不足的缺陷，保证消防水管内套管温度达到设计温度。

所述消防加热管道5为隧道口一定长度的消防管道6。

优选的，所述消防加热管道5采用“管中管”的形式，即导热油加热管道被包裹于隧道消防加热管道5内，对来自高位水池7消防用水进行加热。

所述电源控制系统由电控装置、温度传感器和远程桌面控制系统组成。

可选的，所述温度传感器位于系统的各个装置之中，用于监测系统内各部分的温度。

可选的，所述电控装置连接电磁加热装置4以及各个温度传感器。

可选的，所述远程桌面控制系统为终端电子设备，用于对隧道洞内外温度，太阳能集热器、导热油循环管道及消防管道6的水温进行连续监测。并根据实时温度，调整防冻系统的工作模式。

下面对本发明的功能和使用操作说明，具体如下：

一、设备主要由下述部分组成：

1、太阳能集换热装置1

太阳能集换热装置1为太阳能集热器。主要作用为将太阳的辐射能与转换为热能。

2、土壤储能换热装置3

土壤储能换热装置3主要为地热源热泵装置，其作用将夏季太阳能集热器采集的热能存储于土地之中，并在冬季与太阳能协同对消防加热管道5进行加热。

3、电磁加热装置4

在太阳光线不足、连续阴雨天气或者隧道地区地热能缺失等不利条件下，弥补热量供应温度不足的缺陷，保证消防水管热量持续的供应。

4、导热油加热管道

导热油加热管借助循环泵使导热油在太阳能集换热装置、电磁加热装置4以及土壤储能换热装置3之间循环，使其形成闭合环路。

5、消防加热管道5

消防加热管道5为隧道口一定长度的消防管道6，采用“管中管”的形式，即导热油加热管道被包裹于隧道消防加热管道5内，对来自高位水池7消防用水进行加热。

6、电控系统

电控系统由电控装置、温度传感器和远程桌面控制系统8组成。

温度传感器位于系统的各个装置之中，用于监测系统内各部分的温度。电控装置连接电磁加热装置4以及各个温度传感器，并将数据传输到远程桌面控制系统。远程桌面控制系统8为终端电子设备，用于对隧道洞内外温度，太阳能集热器、导热油循环管道及消防管道6的温度进行连续监测。并根据实时温度，调整防冻系统的工作模式。

二、采用本发明的使用方法如下：

1、将太阳能集换热装置1与土壤储能换热装置3在隧道地址安装，通过导热油加热管连接。太阳能集换热装置1安装在隧道外部光照充足的地方。

2、将导热油加热管嵌于隧道洞口一定长度的消防加热管道5内。并将导热油加热管与太阳能集换热装置1连接。

3、在太阳能集换热装置1与土壤储能换热装置3之间的导热油加热管上设置电磁加热装置4，如电磁加热器。

4、在夏季，隧道消防管道6不需要防冻时，利用太阳能集热器将热能传送至土地之中进行储备，并在冬季太阳能热能供应不足时，利用土壤储备的热能与电磁加热装置4协同对隧道消防加热管道5进行加热。

5、在太阳能集换热装置1，土壤储能换热装置3、消防加热管道5中设置温度传感器，并配备电控设备对系统温度进行监测，控制其工作模式。

本发明利用太阳能、地热能等清洁能源，对隧道消防管道6进行加热防冻。在夏季，隧道消防管道6不需要防冻时，利用太阳能集热器将热能传送至土地之中进行储备，并在冬季太阳能热能供应不足时，利用土壤储备的热能与电磁加热装置4协同对隧道消防加热管道5进行加热，保证热能供应稳定可靠，实现了夏热冬用。

进一步的，利用电源控制系统对整个系统的温度进行监测，并根据实时温度切换系统的工作模式。

本发明具有以下优点：

一、节能环保：该系统充分利用太阳能、地热能等清洁能源，在运营过程中，避免高能耗节约成本的同时，保护了生态环境。

二、土地储热：通过加热地下土壤，提升土壤的整体温度将热量储备。

三、夏热冬用：在夏季，隧道消防管道6不需要防冻时，将太阳能转换为热能储备在土地中，到冬季再使用这部分能量，做到资源的充分利用。

四、管中管：将导热油加热管嵌于隧道消防管道6，减少能量的流失。

五、电控系统：电控系统全程监测，并根据实时温度，调整防冻系统的工作模式。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员可以对本发明的具体实施方案进行修改或者等同替换，这些并未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道消防节能防冻系统，其特征在于，包括：太阳能集换热装置(1)和套设在消防管道(6)上的消防加热管道(5)，消防加热管道(5)内包裹有与消防管道(6)进行热交换的第一导热油加热管(2)；第一导热油加热管(2)与太阳能集换热装置(1)连接形成第一导热油加热循环回路。

2.根据权利要求1所述的一种隧道消防节能防冻系统，其特征在于，还包括土壤储能换热装置(3)和电磁加热装置(4)；

所述太阳能集换热装置(1)通过第二导热油加热管(9)与土壤储能换热装置(3)连通形成热能存储回路；

第一导热油加热管(2)和第二导热油加热管(9)通过第三导热油加热管(10)连通形成第二导热油加热循环回路；电磁加热装置(4)设置在第二导热油加热管(9)上。

3.根据权利要求2所述的一种隧道消防节能防冻系统，其特征在于，第一导热油加热管(2)、第二导热油加热管(9)上均设置有循环泵和控制阀门。

4.根据权利要求2所述的一种隧道消防节能防冻系统，其特征在于，还包括电控系统，所述电控系统包括电控装置、温度传感器和远程桌面控制系统(8)；

温度传感器设置有多个，分别用于对隧道洞内外、太阳能集换热装置(1)内导热油温、第一导热油加热管(2)内导热油温、第二导热油加热管(9)内导热油温及消防管道(6)内水温进行连续监测；

所述电控装置与电磁加热装置(4)、太阳能集换热装置(1)和土壤储能换热装置(3)电连接；

所述远程桌面控制系统(8)与温度传感器和电控装置电连接。

5.根据权利要求1所述的一种隧道消防节能防冻系统，其特征在于，所述消防加热管道(5)设置在隧道洞口处的一段消防管道(6)上；消防加热管道(5)内具有保温层，第一导热油加热管(2)弯折段置于所述保温层中，且弯折段靠近保温层中消防管道(6)。

6.根据权利要求1所述的一种隧道消防节能防冻系统，其特征在于，所述消防管道(6)进水端与高位水池(7)连接，出水端与与隧道中消防栓连接。

7.根据权利要求1所述的一种隧道消防节能防冻系统，其特征在于，所述太阳能集换热装置(1)采用真空管集热器。

8.根据权利要求2所述的一种隧道消防节能防冻系统，其特征在于，所述土壤储能换热装置(3)为地热源热泵装置。

9.一种隧道消防节能防冻方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用太阳能的热量对导热油进行加热，并将加热后的导热油与消防用水进行热交换，以加热消防用水防冻。

10.根据权利要求9所述的一种隧道消防节能防冻方法，其特征在于，还包括：

将太阳能采集的多余热能存储于土地之中，并将土壤储能与太阳能协同对消防加热管道(5)进行加热；

当无太阳能时，土壤储能通过电磁加热导热油后对消防用水进行加热。

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