CN219709967U - 一种设有空气集热装置的储能路基系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及路基技术领域，具体涉及一种设有空气集热装置的储能路基系统，包括空气集热装置、连接段、散热段、储能体和路基，所述空气集热装置包括箱体，所述空气集热装置能够吸收太阳能并加热所述箱体内的空气，所述储能体设置于所述路基中，所述散热段埋设于所述储能体中，所述连接段用于连接所述空气集热装置和所述散热段。本实用新型通过设置空气集热装置能够吸收太阳能并加热箱体内的空气，加热后的空气通过连接段进入散热段并渗透到储能体中，路基内部聚热，温度升高，保持正温状态。储能体通过向路表、路床传热可调控路基温度场，防治季节冻土区路基冻胀病害的发生。

Description

一种设有空气集热装置的储能路基系统

技术领域

本实用新型涉及路基技术领域，特别是一种设有空气集热装置的储能路基系统。

背景技术

受季节性气候变化的影响，我国西部地区表层一定深度的土体在冬季冻结、春季融化，称之为季节性冻土。在水分补给的情况下，冬季冻结过程中路基内的水分凝结形成夹冰层并破坏土层的原有结构，使土体积膨胀，地面隆起成丘，形成冻胀，冻胀是季节性冻土地区常见的路基病害。春融时季节夹冰层冰晶体融化使局部土层含水过多，超过液限含水量又无下渗通道时，在车辆荷载反复作用下，路面变软，甚至开裂，泥浆涌出，形成翻浆，翻浆是季节性冻土地区道路特有的路基病害。如西部川西高原，年平均降水量636mm，年平均气温4.5℃，最冷月平均气温为-6.1℃，平均最低温度达到-11.6℃，极端最低温度-28.7℃。气候寒冷，气温冻结能力强，冻结深度较大，最大冻结深度可达1.68m，属于典型中—深季节冻土区。川西高原季节冻土区因特殊的地理、气候条件，公路的建设或运行过程中将不可避免的面临路基冻胀、翻浆等冻土工程问题。川西北高原降雨量丰富，广布沼泽，受周期性冻融循环作用，给公路建设和安全运营带来严重影响，如国道213线郎川公路翻浆路段达到110km。所以，在季节性冻土区的道路工程建筑或道路运行中应特别注意考虑季节性冻土对工程安全、行车安全的影响。

针对该类问题，基于气候条件、土质条件、水文条件等是引起道路冻胀和融沉病害的最为关键的因素，一般采取合理防冻路堤高度、粗颗粒置换措施、隔热保温措施、土体改良等措施预防冻胀翻浆病害，均能在一定程度防控冻害的发生。但不同部分受冻胀作用不同，导致不均匀冻胀变形，以致局部开裂和不均匀变形；对于运营的道路而言，采取上述措施将面临路基开挖、阻断交通等问题，难以满足现实需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种设有空气集热装置的储能路基系统，其利用太阳能资源加热路基并储存热能，调控路基温度场，防治季节冻土区路基冻胀病害的发生。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种设有空气集热装置的储能路基系统，包括空气集热装置、连接段、散热段、储能体和路基，所述空气集热装置包括箱体，所述空气集热装置能够吸收太阳能并加热所述箱体内的空气，所述储能体设置于所述路基中，所述散热段埋设于所述储能体中，所述连接段用于连接所述空气集热装置和所述散热段。

本实用新型通过设置空气集热装置能够吸收太阳能并加热箱体内的空气，加热后的空气上升通过连接段进入散热段并渗透到储能体中，路基内部聚热，温度升高，保持正温状态。储能体通过向路表、路床传热可调控路基温度场，防治季节冻土区路基冻胀病害的发生。

作为本实用新型的优选方案，所述箱体的顶面设置透明中空板，所述箱体的两侧板分别设置进气口和出气口，所述箱体内设置多个吸热凸体，所述箱体的侧板及底板均设置黑色涂层或铺设吸热层。

本实用新型采用透明中空板使得太阳辐射能够照进箱体内；通过设置黑色涂层或铺设吸热层使得箱体的侧板能够形成吸热面，加热箱体内的空气；通过增设吸热凸体能够用于吸热，增加吸热面积，进一步加强空气集热装置的吸热、集热能力。

作为本实用新型的优选方案，所述吸热凸体为片状或曲面体，所述吸热凸体涂抹有黑色涂层，以提高吸热能力。

作为本实用新型的优选方案，所述吸热凸体倾斜固定于所述箱体的底板，面向太阳辐射，所述吸热凸体的迎光面角度能够进行调整，以此增加太阳能吸热面积和效率。

作为本实用新型的优选方案，所述进气口低于所述出气口，形成箱体内部自下而上的空气抽吸气作用。

作为本实用新型的优选方案，所述进气口箱体内端设置止回阀。

作为本实用新型的优选方案，所述箱体为保温箱，提高集热效果。

作为本实用新型的优选方案，所述连接段包括连接管，所述连接管包裹有保温层，以减小热量损失。

作为本实用新型的优选方案，所述散热段包括散热管和多孔管，所述散热管连接所述连接管，所述散热管的管壁设有多个透气孔，所述多孔管套设于所述散热管外。一方面热空气在多孔管与储能体进行热交换，另一方面热空气与储能体充分接触，热空气向储能体中渗透，以此达到加热的目的。

作为本实用新型的优选方案，所述透气孔的直径为12-16mm，间距为7-13cm，所述透气孔错位设置，所述多孔管为塑料盲管。

作为本实用新型的优选方案，所述空气集热装置设置于所述路基的坡脚，所述连接段插入所述路基的边坡中，所述路基的边坡设置保温隔热层，以减小热量损失，保持正温状态。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过设置空气集热装置能够吸收太阳能并加热箱体内的空气，加热后的空气通过连接段进入散热段并渗透到储能体中，路基内部聚热，温度升高，保持正温状态。储能体通过向路表、路床传热可调控路基温度场，防治季节冻土区路基冻胀病害的发生。

2、本实用新型采用透明中空板使得太阳辐射能够照进箱体内；通过设置黑色涂层或铺设吸热层使得箱体的侧板能够形成吸热面，加热箱体内的空气；通过增设吸热凸体能够用于吸热，增加吸热面积，进一步加强空气集热装置的吸热、集热能力；吸热凸体的迎光面角度能够进行调整，以此增加太阳能吸热面积和效率；空气集热装置进气口低于出气口，形成箱体内部自下而上的空气抽吸气作用，形成自流动的空气气流。

3、本实用新型散热管的管壁设有多个透气孔，多孔管套设于散热管外。一方面热空气在多孔管与储能体进行热交换，另一方面热空气与储能体充分接触，热空气向储能体中渗透，以此达到加热的目的；路基的边坡设置保温隔热层，以减小热量损失，保持正温状态。

附图说明

图1是本实用新型所述的设有空气集热装置的储能路基系统的结构示意图。

图2是本实用新型所述的空气集热装置的结构示意图。

图3是本实用新型所述的连接段的结构示意图。

图4是本实用新型所述的散热段结构示意图。

图5是本实用新型所述的散热管的纵剖面图。

图6是本实用新型所述的散热管的横剖面图

图标：1-空气集热装置，11-透明中空板，12-箱体，13-吸热凸体，14-进气口，15-出气口，16-止回阀，2-连接段，21-保温层，22-连接管，3-散热段，31-散热管，32-多孔管，4-储能体，5-保温隔热层，6-路基，7-透气孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1-6所示，一种设有空气集热装置的储能路基系统，包括空气集热装置1、连接段2、散热段3、储能体4、保温隔热层5和路基6，所述空气集热装置1包括箱体12，所述空气集热装置1能够吸收太阳能并加热所述箱体12内的空气，所述储能体4设置于所述路基6中，所述散热段3埋设于所述储能体4中，所述连接段2用于连接所述空气集热装置1和所述散热段3。

具体的，如图2所示，所述空气集热装置1的箱体12的顶面设置透明中空板11，透明中空板11可采用透光性好的PC板材，便于太阳辐射进入。所述箱体12的侧板及底板均设置黑色涂层或铺设吸热层，形成吸热面，加热所述箱体12内的空气。进一步，所述箱体12为底部和四周采用保温材料加工而成的保温箱，以减少散热，提高集热能力。所述箱体12内设置多个吸热凸体13，增加吸热面积用于吸热，所述吸热凸体13可为片状或曲面体，可采用塑料、PC等制成，进一步地，所述吸热凸体13可采用黑色涂料涂抹，以增强吸热效果。

所述箱体12的两侧板分别设置进气口14和出气口15，所述箱体12的外部空气通过所述集热装置1的进气口14进入所述箱体12内，在可选的实施方式中，所述空气集热装置1预设安装角度，且所述进气口14位置低于所述出气口15，形成所述箱体12内部自下而上的空气抽吸气作用，形成自流动的空气气流。

具体的，在空气密度差下空气从所述进气口14流入，所述箱体12吸收热量，加热空气，利用热空气与冷空气密度差异，高温空气密度变小，上升至顶部再通过所述出气口15进入所述连接段2，通过密度差形成空气自下而上的运动，且进气口14箱体内端设置止回阀16，避免热空气回流。

可选的实施方式中，所述空气集热装置1安装于路基6坡脚位置，并用支架支撑，倾斜一定的角度，面向太阳辐射。所述吸热凸体13倾斜固定于所述箱体12的底板，所述吸热凸体13的迎光面角度可随太阳直射角调整，以此增加太阳能吸热面积和效率。

如图3所示，所述连接段2包括连接管22，所述连接管22可采用PVC管，所述连接管22包裹有保温层21，避免热量散失。

在可选的实施方式中，连接段2和散热段3预设一定的倾斜角度，角度范围根据所述路基6宽度确定，但不小于2°，所述连接段2插入所述路基6的边坡中，所述路基6的边坡设置保温隔热层5，避免所述储能体4及所述路基6内部热量的散失。

如图4-6所示，所述散热段3包括散热管31和多孔管32，所述散热管31连接所述连接管22，所述散热管31的管壁设有多个透气孔7，所述透气孔7的直径为12-16mm，间距为7-13cm，所述透气孔7错位设置，所述多孔管32套设于所述散热管31外，优选的，所述多孔管32由多孔材料制成，具体可为塑料盲管，所述散热管31插入所述塑料盲管中，热空气可通过所述透气孔7进入所述多孔管32和所述储能体4中，以此加热所述储能体4。

通过所述散热段3一方面热量传递到所述储能体4，另一方面热空气通过所述透气孔7和所述多孔材料渗透到所述储能体4中，冷空气被挤压出来聚集在多孔材料部位，热空气混合加热，以此反复达到加热路基，调控路基6温度场，防治季节冻土区路基冻胀病害的发生。

在可选的实施方式中，储能体4为路基本体结构，设置在路基6中，储能体4采用显热储能材料，满足路基填筑材料的强度要求，具体可采用碎石、砂砾石。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种设有空气集热装置的储能路基系统，其特征在于，包括空气集热装置（1）、连接段（2）、散热段（3）、储能体（4）和路基（6），所述空气集热装置（1）包括箱体（12），所述空气集热装置（1）能够吸收太阳能并加热所述箱体（12）内的空气，所述储能体（4）设置于所述路基（6）中，所述散热段（3）埋设于所述储能体（4）中，所述连接段（2）用于连接所述空气集热装置（1）和所述散热段（3）；所述连接段（2）包括连接管（22），所述连接管（22）包裹有保温层（21）；所述散热段（3）包括散热管（31）和多孔管（32），所述散热管（31）连接所述连接管（22），所述散热管（31）的管壁设有多个透气孔（7），所述多孔管（32）套设于所述散热管（31）外。

2.根据权利要求1所述的一种设有空气集热装置的储能路基系统，其特征在于，所述箱体（12）的顶面设置透明中空板（11），所述箱体（12）的两侧板分别设置进气口（14）和出气口（15），所述箱体（12）内设置多个吸热凸体（13），所述箱体（12）的侧板及底板均设置黑色涂层或铺设吸热层。

3.根据权利要求2所述的一种设有空气集热装置的储能路基系统，其特征在于，所述吸热凸体（13）为片状或曲面体，所述吸热凸体（13）涂抹有黑色涂层。

4.根据权利要求3所述的一种设有空气集热装置的储能路基系统，其特征在于，所述吸热凸体（13）倾斜固定于所述箱体（12）的底板，所述吸热凸体（13）的迎光面角度能够进行调整。

5.根据权利要求2所述的一种设有空气集热装置的储能路基系统，其特征在于，所述进气口（14）低于所述出气口（15），所述进气口（14）箱体内端设置止回阀（16）。

6.根据权利要求2所述的一种设有空气集热装置的储能路基系统，其特征在于，所述箱体（12）为保温箱。

7.根据权利要求1所述的一种设有空气集热装置的储能路基系统，其特征在于，所述透气孔（7）的直径为12-16mm，间距为7-13cm，所述透气孔（7）错位设置，所述多孔管（32）为塑料盲管。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种设有空气集热装置的储能路基系统，其特征在于，所述空气集热装置（1）设置于所述路基（6）的坡脚，所述连接段（2）插入所述路基（6）的边坡中，所述路基（6）的边坡设置保温隔热层（5）。