CN216193770U - 一种埋入式热电沥青路面结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种埋入式热电沥青路面结构，包括基层和铺设在所述基层上的沥青混合料面层，所述沥青混合料面层内埋设有高温传导板和位于所述高温传导板下方的低温传导板，所述高温传导板和所述低温传导板之间设置有热电转换模块，所述热电转换模块的高温端与所述高温传导板连接，所述热电转换模块的低温端与所述低温传导板连接；所述低温传导板的下端面连接有伸入所述基层内的低温传导肋片。本实用新型能够有效地收集沥青道路服役中产生的热量并转换为电能，降低沥青道路表面的温度，延长路面的使用寿命，节约能源，绿色环保。

Description

一种埋入式热电沥青路面结构

技术领域

本实用新型属于道路工程技术领域，具体涉及一种埋入式热电沥青路面结构。

背景技术

近年来，交通建设发展迅速，在公路交通取得巨大成就的同时，也面临着能源与环境的严峻挑战。数据表明，交通碳排放量占碳排放总量的1/4，其中公路交通碳排放占交通碳的80％。未来，加快风能、太阳能、热能等清洁能源在交通建设领域的开发利用，是推动能源结构改革的重要举措之一。

沥青路面具有平整耐磨、行车舒适、噪声低、易清洗、工期短等优点，被广泛应用于高速公路、城市道路、桥面铺装、机场道面等。高速公路总里程已经达到16.10万公里，90％以上为沥青路面。沥青路面呈黑色，对太阳辐射的吸收率达到0.8以上，夏季高温时节，由于黑色路面吸热快，在炎热地区路表温度甚至可达到70℃，沥青路面的抗变形能力会降低，在车辆荷载作用下，会使沥青路面产生车辙。当温度高于38℃就会产生很大的车辙深度，气温连续超过40℃时，会出现严重的车辙、推移、拥包、泛油等变形破坏。可以看出，高温会对沥青路面产生诸多不良影响，而且会加剧城市的“热岛效应”。因此，亟需一种能够将沥青路面产生的热能收集并转换为电能的沥青路面结构，既可以降低路面的温度，延长其使用寿命，还可以作为电能储存或加以道路用电设施的使用，加快绿色能源的收集利用，并推动公路交通“碳中和”能源结构改革。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种埋入式热电沥青路面结构，能够有效地收集沥青道路服役中产生的热量并转换为电能，降低沥青道路表面的温度，延长路面的使用寿命，节约能源，绿色环保。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种埋入式热电沥青路面结构，包括基层和铺设在所述基层上的沥青混合料面层，所述沥青混合料面层内埋设有高温传导板和位于所述高温传导板下方的低温传导板，所述高温传导板和所述低温传导板之间设置有热电转换模块，所述热电转换模块的高温端与所述高温传导板连接，所述热电转换模块的低温端与所述低温传导板连接；所述低温传导板的下端面连接有伸入所述基层内的低温传导肋片。

进一步地，所述高温传导板和所述低温传导板之间以一定间隔均布设置有多个热电转换模块，多个所述热电转换模块之间采用导线连接。

进一步地，所述低温传导板的下端面以一定间隔均布连接有多个伸入所述基层内的低温传导肋片。

进一步地，多个所述低温传导肋片之间填充有砂砾碎石。

进一步地，所述低温传导板的上端面开设有凹槽，所述热电转换模块设置在所述凹槽内；所述高温传导板与所述沥青混合料面层之间设置有环氧沥青黏结层。

进一步地，所述高温传导板和所述低温传导板之间设置有支撑块，所述支撑块沿靠近所述高温传导板和所述低温传导板边缘处布设，所述支撑块的上端面与所述高温传导板接触，所述支撑块的下端面与所述低温传导板接触。

进一步地，所述低温传导板的上端面靠近边缘处开设有用于所述支撑块卡合的卡槽。

进一步地，所述高温传导板的上端面距离所述沥青混合料面层的上端面的距离为5cm～15cm。

进一步地，所述基层的厚度为40cm～80cm，所述沥青混合料面层的厚度为20cm～40cm。

进一步地，还包括储能模块，所述储能模块与所述热电转换模块电连接。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：本实用新型提供的一种埋入式热电沥青路面结构，利用高温传导板将沥青混合料面层吸收的热量传递到热电转换模块的高温端，利用低温传导肋片将基层内的低温传递给低温传导板，低温传导板再将低温传递给热电转换模块的低温端，最后热电转换模块形成温度差进而产生电能。本实用新型在路面以下埋入热电结构的方式，将温差发电技术与道路工程相结合，依靠路表与路基环境持续的温度差将热能转换为电能，实现了路面路用性能与发电功能的融合，同时延长了路面使用寿命，有效降低了路面温度，缓解了城市热岛效应，减缓了路面高温病害，具有显著的经济效益和社会效益。本实用新型利用了沥青路面不易释放的大量热量，将热能转换为电能，其结构简单，铺筑工艺简便，能量转换效率高，可操作性强。

进一步地，本实用新型在高温传导板和低温传导板之间以一定间隔均布设置有多个热电转换模块，多个热电转换模块之间采用导线连接，提高了电能的转换效率。

进一步地，本实用新型在低温传导板的下端面以一定间隔均布连接有多个伸入基层内的低温传导肋片，多个低温传导肋片形成整体，有效提高热电结构在路面服役期间承担荷载和抵抗变形的能力，同时，还有效地提升了低温的传导效率。

进一步地，多个低温传导肋片之间填充有砂砾碎石，能够保证热电路面结构的稳定性，并有效地承担其在道路服役过程中产生的承载力和强度要求。

进一步地，本实用新型在低温传导板的上端面开设有凹槽，热电转换模块设置在凹槽内，在高温传导板与沥青混合料面层之间设置有用于黏结二者的环氧沥青黏结层，确保了热电转换模块在荷载作用下保持稳定和不受扰动。

进一步地，本实用新型在高温传导板和低温传导板之间设置有支撑块，提高了承载能力。

进一步地，在低温传导板的上端面靠近边缘处开设有用于支撑块卡合的卡槽，便于安装拆卸。

进一步地，将高温传导板的上端面距离沥青混合料面层的上端面的距离设置为5cm～15cm，确保对路表高温的最高利用率，同时保证装置不受损坏。

进一步地，将沥青混合料面层的厚度设置为20cm～40cm，确保其吸收的热量能够有效地传导到电转换模块；同时也能够满足道路路面的行驶要求。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式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实用新型的一些实施方式，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是本实用新型一种埋入式热电沥青路面结构的整体剖面结构示意图；

图2是本实用新型一种埋入式热电沥青路面结构的部分结构示意图。

图中：1-基层；2-沥青混合料面层；3-高温传导板；4-支撑块；5-低温传导板；6-热电转换模块；7-低温传导肋片；8-砂砾碎石；9-导线；10-凹槽；11-卡槽。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

作为本实用新型的某一具体实施方式，结合图1和图2所示，一种埋入式热电沥青路面结构，包括基层1和铺设在基层1上的沥青混合料面层2，其中，基层1铺设在路基上，优选的，基层1的厚度为40cm～80cm，沥青混合料面层2的厚度为20cm～40cm。沥青混合料面层2内埋设有高温传导板3和位于高温传导板3下方的低温传导板5，优选的，高温传导板3的上端面距离沥青混合料面层2的上端面的距离为5cm～15cm。高温传导板3和低温传导板5之间设置有热电转换模块6，热电转换模块6的高温端与高温传导板3连接，热电转换模块6的低温端与低温传导板5连接。优选的，高温传导板3和低温传导板5之间以一定间隔均布设置有多个热电转换模块6，多个热电转换模块6之间采用导线9连接，采取串联或者并联的方式连接。如图2所示，本实施方式中，高温传导板3和低温传导板5之间设置有6个热电转换模块6，间距适中等距。

低温传导板5的下端面连接有伸入基层1内的低温传导肋片7，优选的，低温传导板5的下端面以一定间隔均布连接有多个伸入基层1内的低温传导肋片7，多个低温传导肋片7形成低温传导肋片组成整体，有效提高热电结构在路面服役期间承担荷载和抵抗变形的能力。低温传导肋片7与低温传导板5之间通过物理方式连接，选用同一种材料并设置多组肋片，保证结构稳定的同时，能够维持热电转换模块6低温端的温度。低温传导肋片7的材料为金属制或钢制。更加优选的，多个低温传导肋片7之间填充有砂砾碎石。本实施方式中，低温传导板5的下端面均布连接有9个伸入基层1内的低温传导肋片7.

具体地说，高温传导板3将沥青混合料面层2吸收的热量传递到热电转换模块6的高温端，低温传导肋片7将基层1内的低温传递给低温传导板5，低温传导板5再传递给热电转换模块6的低温端，热电转换模块6形成温度差进而产生电能。

作为更加优选的实施方式，如图2所示，在低温传导板5的上端面开设有凹槽10，热电转换模块6设置在凹槽10内，高温传导板3与沥青混合料面层2之间设置有用于黏结二者的环氧沥青黏结层，保证热电转换模块6在荷载作用下保持稳定和不受扰动。

作为更加优选的实施方式，如图2所示，高温传导板3和低温传导板5之间设置有支撑块4，支撑块4沿靠近高温传导板3和低温传导板5边缘处布设，支撑块4的上端面与高温传导板3接触，支撑块4的下端面与低温传导板5接触。优选的，低温传导板5的上端面靠近边缘处开设有用于支撑块4卡合的卡槽11，支撑块4卡合在卡槽11中与高温传导板3和低温传导板5连接，最好的，支撑块4、高温传导板3和低温传导板5三者选择同一种材料，提高两两之间的连接性能。

优选的，高温传导板3和低温传导板5采用铝板。基层1为半刚性基层。

本实用新型的热电转换模块6最后连接有储能模块，储能模块用于存储产生的电能。

优选的实施例中，环氧沥青黏结层的厚度为2cm～3cm。高温传导板3为长800mm～1000mm、宽600mm～800mm和厚10mm～15mm的单层铝板，支撑块4为长760mm～960mm、宽560mm～760mm和厚10mm～15mm的单层铝板。低温传导板5为长800mm～1000mm、宽600mm～800mm和厚20mm～30mm的叠合铝板。在高温传导板3下表面和低温传导板5上表面边缘处，离边线50mm～80mm处在铝板上表面刻有深度为2cm～3cm的卡槽11，在低温传导板5上表面设置用于热电转换模块6和导线9安装的凹槽10。热电转换模块6为长50mm～80mm、宽50mm～80mm和厚3mm～5mm的若干温差发电片，在低温传导板5上表面通过凹槽10，串并联方式对应设置，共形成6组，相邻温差发电片间距为25mm～50mm。导线9根据温差发电片设置的位置布设。低温传导肋片7深度为热电装置厚度的3～5倍，为40mm～60mm，低温传导肋片7长度为600mm～800mm，为横截面流线型的柱体，呈菱形交错排布。砂砾碎石8的用量根据低温传导肋片7和基层1确定，砂砾碎石8采用级配连续的碎石集料。

以下给出本实用新型的埋入式热电沥青路面结构的模型试验过程：

步骤一、测量放样、半刚性基层和沥青混合料面层铺筑及处理。

首先根据现场施工图在路基上放出预埋入热电路面结构的中线位置及坐标，并记录数据：长L、宽D、深度H等，在路基0上放出路面结构中线和第一边线。

将水泥稳定碎石或低剂量水泥稳定碎石摊铺在路基上，进行拌和、摊铺、碾压成型，预留热电沥青路面结构埋入的空间；半刚性基层铺筑完成后，在基层上铺设导线，将导线引至预埋热电路面结构处，并做好导线的保护措施；将沥青混合料面层摊铺在水泥稳定碎石基层上，进行拌和、摊铺、碾压成型，预留热电沥青路面结构埋入的空间；相邻两热电路面结构的间距为2～4m。根据预留埋入式热电路面结构所需的深度所需砂砾碎石的用量，砂砾碎石采用玄武岩或花岗岩，集料级配设计为连续级配，最大公称直径为19.5mm，并进行小型器具的振捣密实，初步形成具备良好承载能力的碎石基层。

水泥稳定碎石基层分为三层施工，每层厚度控制在20～30mm；施工前进行水泥稳定碎石混合料试拌、试铺，提出与设计疾跑相吻合的、稳定的混合料生产控制方法和体制，确定碾压遍数和组合方式。在已铺筑好的水泥稳定碎石基层上，进行刻槽放置导线，导线全部放置在PVC管中，导线分别连接热电沥青路面结构和电能收集装置。

沥青混合料面层铺筑中，沥青面层混合料配合比设计依据《公路沥青路面施工技术规范》，沥青混合料面层厚20～40mm，采用密级配沥青混合料或间断级配沥青混合料；沥青混合料面层混合料的拌和采用沥青拌合站集中制备后用车辆运送到施工现场，沥青面层混合料的运输条件与普通道路沥青混合料相同；摊铺时控制混合料离第一边线20～30mm，然后采用钢筒式压路机碾压2遍，接着采用胶轮压路机碾压3遍，最后采用振动压路机静压3遍。

步骤二、安装热电路面结构及注意事项

将低温传导肋片根据规定的排列方式插入在砂砾碎石中，并人工静压砂砾碎石基层表面5分钟。将低温传导板与低温传导肋片安装组合，埋入后对低温传导板先人工静压5～10分钟，然后用0.6～0.7MPa的压力静压0.5小时。

将温差发电片有序地安装在低温传导板上的凹槽位置，布设导线在对应的导线通道中；通过卡槽连接低温传导板和支撑块；通过卡槽连接高温传导板与支撑块；引出导线至适当位置。将环氧沥青材料均匀涂覆所述热电装置与预埋区域之间的缝隙，环氧沥青使用注意事项见步骤三。

1)砂砾碎石是由各种大小不同粒级集料组成的混合料，在填筑中按照粒径大到小的顺序进行铺筑，并控制砂砾碎石的用量在不超过低温传导板下表面。

2)温差发电片根据热电模块的高度，先进行竖向方向的串联，再将6处的温差发电片组进行并联，安装在铝板上表面凹槽中，并布设导线。

步骤三、在热电路面结构上铺设沥青混合料面层，完成埋入式热电路面结构的铺设工艺

热电沥青路面结构安装之后1～2小时内涂覆环氧沥青黏结层，控制环氧沥青黏结层为1mm，计算整幅路面热电路面结构铺设的环氧沥青用量，以8000mm为一个单元涂覆；

在高温传导板上铺设2～3mm的环氧沥青黏结层，在常温下用刷胶滚刷将配制的环氧沥青涂覆于高温传导板上表面，须用刷胶刷先对工作台面涂刷2～3遍，之后采用刷胶辊涂刷1～2遍，保证环氧沥青涂覆的均匀性，环氧沥青的涂覆时间间隔视适时环境而定，具体参考环氧沥青使用说明，涂覆之后用0.6～0.7MPa的压力静压1～1.5小时。

在已安装完成的热电沥青路面结构表面铺设沥青混合料面层，摊铺时控制混合料离预埋区域边线距离，然后采用振动压路机人工静压3遍。

采用热拌沥青混合料人工填补热电沥青路面结构与沥青混合料面层缝隙，对于填补的缝隙采用小型钢轮压路机静压3～5遍。最后对热电沥青路面结构进行交工验收，整个铺筑过程结束，开放交通。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种埋入式热电沥青路面结构，其特征在于，包括基层(1)和铺设在所述基层(1)上的沥青混合料面层(2)，所述沥青混合料面层(2)内埋设有高温传导板(3)和位于所述高温传导板(3)下方的低温传导板(5)，所述高温传导板(3)和所述低温传导板(5)之间设置有热电转换模块(6)，所述热电转换模块(6)的高温端与所述高温传导板(3)连接，所述热电转换模块(6)的低温端与所述低温传导板(5)连接；所述低温传导板(5)的下端面连接有伸入所述基层(1)内的低温传导肋片(7)。

2.根据权利要求1所述的一种埋入式热电沥青路面结构，其特征在于，所述高温传导板(3)和所述低温传导板(5)之间以一定间隔均布设置有多个热电转换模块(6)，多个所述热电转换模块(6)之间采用导线(9)连接。

3.根据权利要求1所述的一种埋入式热电沥青路面结构，其特征在于，所述低温传导板(5)的下端面以一定间隔均布连接有多个伸入所述基层(1)内的低温传导肋片(7)。

4.根据权利要求3所述的一种埋入式热电沥青路面结构，其特征在于，多个所述低温传导肋片(7)之间填充有砂砾碎石。

5.根据权利要求1所述的一种埋入式热电沥青路面结构，其特征在于，所述低温传导板(5)的上端面开设有凹槽(10)，所述热电转换模块(6)设置在所述凹槽(10)内；所述高温传导板(3)与所述沥青混合料面层(2)之间设置有环氧沥青黏结层。

6.根据权利要求1所述的一种埋入式热电沥青路面结构，其特征在于，所述高温传导板(3)和所述低温传导板(5)之间设置有支撑块(4)，所述支撑块(4)沿靠近所述高温传导板(3)和所述低温传导板(5)边缘处布设，所述支撑块(4)的上端面与所述高温传导板(3)接触，所述支撑块(4)的下端面与所述低温传导板(5)接触。

7.根据权利要求6所述的一种埋入式热电沥青路面结构，其特征在于，所述低温传导板(5)的上端面靠近边缘处开设有用于所述支撑块(4)卡合的卡槽(11)。

8.根据权利要求1所述的一种埋入式热电沥青路面结构，其特征在于，所述高温传导板(3)的上端面距离所述沥青混合料面层(2)的上端面的距离为5cm～15cm。

9.根据权利要求1所述的一种埋入式热电沥青路面结构，其特征在于，所述基层(1)的厚度为40cm～80cm，所述沥青混合料面层(2)的厚度为20cm～40cm。

10.根据权利要求1所述的一种埋入式热电沥青路面结构，其特征在于，还包括储能模块，所述储能模块与所述热电转换模块(6)电连接。

Images