CN220413923U - 一种公路热处理装置及具有其的公路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种公路热处理装置及具有其的公路系统，所述公路热处理装置包括导热装置、热泵装置、第一换热装置和蓄能装置，所述导热装置用于吸收路面层的热量或者向路面层放热，所述热泵装置用于将制冷剂流向导热管或者与导热管热交换，所述第一换热装置中第一介质管道与热泵装置连通，第一换热装置中第二介质管道与蓄能装置连通，在所述蓄能装置中设置相变换热介质，所述相变换热介质根据第一换热装置中第二介质管道的介质温度进行吸热或者放热。本实用新型所述的公路热处理装置，在路面层温度较高时进行集热储能，在路面层温度较低时释放储能，使得路面层维持在较为稳定的温度区间，减少能量的浪费，提高行车安全，延长公路的使用寿命。

Description

一种公路热处理装置及具有其的公路系统

技术领域

本实用新型涉及公路路面热处理技术领域，特别涉及一种公路热处理装置及具有其的公路系统。

背景技术

在夏季高温晴朗天气，黑色沥青路面将吸收大量热，导致公路路面温度较高，高温公路路面可导致汽车轮胎由于热胀冷缩发生变形而爆炸。高速公路交通事故的46％是由于轮胎发生故障引起的，而其中爆胎一项就占事故总量的70％，同时，路面温度状况对路面结构的承载强度和使用效果有重要的影响，如高温导致沥青路面层产生车辙，低温导致路面缩裂等。而在冬季，严寒、寒冷地区道路交通容易受降雪、积雪和冰冻的影响，冰雪引起的交通事故数量较正常情况下一般高出3～4倍，因此我国冰雪道路的交通安全问题非常严峻。

目前夏季路面降温主要依靠洒水或者改进地面铺装材料，而路面沥青吸收的热量都白白浪废掉了。用于道路的主动除冰雪技术主要有地源热除冰雪和发热电缆除冰雪等，地源热除冰雪技术在道路中应用效果较优，但是土壤源中的热能储量初期能够满足使用，随着使用时间增长而衰减，导致热量耗损严重；发热电缆技术虽然较成熟，但所需电能巨大，在使用时需要消耗大量的能源，带来较高的保养负担。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种公路热处理装置及具有其的公路系统，以解决上述背景技术中提到的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种公路热处理装置，包括：

导热装置，包括导热管，所述导热管设置于路面层下方，用于吸收路面层的热量或者向路面层放热；

热泵装置，包括压缩机、储液罐和四通换向阀，所述储液罐中的制冷剂与导热管连通或者间接换热，所述热泵装置用于将换热后的制冷剂流向导热管或者与导热管热交换；

第一换热装置，所述第一换热装置中第一介质管道与所述热泵装置连通，所述第一换热装置中第二介质管道通过第二连通管路与蓄能装置连通；

蓄能装置，包括蓄能池，在所述蓄能池内设置换热单元和相变换热介质，所述换热单元与所述第一换热装置中第二介质管道连通，所述相变换热介质根据第一换热装置中第二介质管道的介质温度进行吸热或者放热。

本实用新型所述的公路热处理装置，通过在路面层温度较高时进行集热储能，在路面层温度较低时将集热释放，使得路面层维持在较为稳定的温度区间，减少能量的浪费，提高行车安全，并延长公路的使用寿命。

进一步的，所述导热装置还包括隔热层，所述导热管设置在所述隔热层的上方，在所述导热管的相对两侧设置石墨烯肋片。

该设置提高了导热装置吸热和放热的可靠性，同时也便于导热装置的安装固定。

进一步的，在所述导热管的外侧设置石墨烯导热膜。

该设置进一步提高了路面层维持在较为稳定的温度区间的可靠性

进一步的，所述第一换热装置中的第一介质管道通过第一连通管路与四通换向阀、导热管连通，所述第一换热装置中第二介质管道通过第二连通管路与换热单元连通。

该设置形成了一种直连式的公路热处理装置，减少零部件设置，降低装置成本。

进一步的，在所述第一连通管路上设置截止阀和/或节流阀。

进一步的，在所述第二连通管路上设置第一循环泵。

该设置进一步提高了导热装置与蓄能装置配合进行吸热或者放热温度调节的可靠性。

进一步的，所述蓄能装置深埋路面层下方10m～20m，所述蓄能装置中的换热单元包括至少两层换热管层，在两层所述换热管层之间形成间隔层，每层所述换热管层包括若干个换热管段，多个所述换热管段呈蛇形连通，每两个相邻的所述换热管段之间形成间隙。

该设置进一步保证了蓄能装置进行储热或者放热工作的可靠性，提高换热效率。

进一步的，还包括第二换热装置，所述第一换热装置与所述第二换热装置分别设置在所述热泵装置的相对两侧，所述热泵装置中储液罐的制冷剂与所述导热管内的换热介质通过第二换热装置换热，所述热泵装置中储液罐的制冷剂与所述蓄能装置通过第一换热装置进行换热。

通过采用间接式储热或者放热的公路热处理装置，保证了热泵装置工作的可靠性，同时也避免了储液罐的制冷剂直接参与到导热装置进行换热，延长热泵装置工作的使用寿命。

进一步的，在所述第二换热装置与所述导热装置之间的连通管路上设置第二循环泵。

本实用新型的第二个目的在于公开一种具有公路热处理装置的公路系统，包括如上述所述的公路热处理装置，所述公路热处理装置设置在公路路口和/或高速公路上下口和/或转弯处和/或隧道前后和/或高架桥梁位置。

相对于现有技术，本实用新型所述的公路热处理装置及具有其的公路系统具有以下优势：

本实用新型所述的公路热处理装置及具有其的公路系统，利用带有石墨烯肋片的导热管形成的金属管管网，石墨烯换热薄膜可以有效吸收沥青路面的热量，并通过制冷剂的相变气化吸热输送至蓄能装置，集热效率高，所述蓄能装置包括带有相变换热介质的蓄能池，实现跨季节储能/释能，使能源应用更合理，减少人力物力的投入，能够解决现有公路交通路面夏季高热、冬季冰雪引发的次生灾害，延缓道路老化、减少事故发生，为人民出行保驾护航。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述导热装置在路基上铺设结构的剖视示意图；

图2为本实用新型实施例所述蓄能装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述蓄能装置中换热单元的结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述公路热处理装置在道路融雪/释能模式下的连接示意图；

图5为本实用新型实施例所述公路热处理装置在道路降温/储能模式下的连接示意图；

图6为本实用新型实施例第二种所述公路热处理装置在道路融雪/释能模式下的连接示意图；

图7为本实用新型实施例第二种所述公路热处理装置在道路降温/储能模式下的连接示意图；

附图标记说明：

路基层1，路面层2，导热装置3，隔热层301，导热管302，石墨烯肋片303，第一连通管路4，蓄能装置5，蓄能池501，换热单元502，换热管层5021，换热管50211，间隙50212，间隔层5022，相变换热介质503，截止阀6，节流阀7，第一换热装置8，压缩机9，储液罐10，四通换向阀11，第一循环泵12，外部能量调节装置13，第二循环泵14，第二换热装置15，第二连通管路16。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术手段及达到目的与功效易于理解，下面结合具体图示对本实用新型的实施例进行详细说明。

需要说明，本实用新型中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述本实用新型，而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

实施例1

如图1～5所示，本实用新型公开了一种公路热处理装置，包括：

导热装置3，包括导热管302，所述导热管302设置于路面层2下方，用于吸收路面层2的热量或者向路面层2放热；

热泵装置，包括压缩机9、储液罐10和四通换向阀11，所述储液罐10中的制冷剂与导热管302连通或者间接换热，所述热泵装置用于将换热后的制冷剂流向导热管302或者与导热管302热交换；

第一换热装置8，所述第一换热装置8中第一介质管道与所述热泵装置连通，所述第一换热装置8中第二介质管道通过第二连通管路16与蓄能装置5连通；

蓄能装置5，包括蓄能池501，在所述蓄能池501内设置换热单元502和相变换热介质503，所述换热单元502与所述第一换热装置8中第二介质管道连通，所述相变换热介质503根据第一换热装置8中第二介质管道的介质温度进行吸热或者放热。

本实用新型公开了一种公路热处理装置，通过设置的导热装置3、热泵装置、第一换热装置8和蓄能装置5，所述导热装置3用于路面层2温度较高时吸收热量，此时，导热管302内的制冷剂温度高于储液罐10内的制冷剂温度，通过运转压缩机9和四通换向阀11，将导热管302内温度较高的制冷剂流向第一换热装置8，第一换热装置8中第二介质管道中的介质被加热后流向蓄能装置5中的换热单元502，此时，蓄能池501内的相变换热介质503吸热，路面层2的热量被吸收储存；当路面层2温度较低时，此时导热管302内的制冷剂温度低于储液罐10内的制冷剂温度，通过运转压缩机9和四通换向阀11，将导热管302内温度较低的制冷剂流向第一换热装置8，第一换热装置8中第二介质管道中的介质被换热后流向蓄能装置5中的换热单元502，此时，蓄能池501内的相变换热介质503放热，升高第一换热装置8中第二介质管道中的介质温度，通过第一换热装置8的换热作用，进而提高储液罐10以及导热管302内的制冷剂温度，避免路面层2温度过低。

本实用新型所述的公路热处理装置，通过在路面层2温度较高时进行集热储能，在路面层2温度较低时将集热释放，使得路面层2维持在较为稳定的温度区间，减少能量的浪费，提高行车安全，并延长公路的使用寿命。

作为本实用新型的较佳示例，所述第一换热装置8中的第一介质管道通过第一连通管路4与四通换向阀11、导热管302连通，所述第一换热装置8中第二介质管道通过第二连通管路16与换热单元502连通。该设置形成了一种直连式的公路热处理装置，减少零部件设置，降低装置成本。

作为本实用新型的较佳示例，所述导热装置3还包括隔热层301，所述导热管302设置在所述隔热层301的上方，在所述导热管302的相对两侧设置石墨烯肋片303。作为本实用新型的具体示例，所述路面层2为沥青路面，碾压过后的沥青路面层2为4cm～8cm，所述路面层2在宽度方向的两侧设置倾斜排水面，所述导热装置3设置在路面层2和路基层1之间，所述路基层1为沥青层或者混凝土层，在所述路基层1的上表面设置隔热层301，在所述隔热层301上设置若干个不锈钢定距金属条，用于固定导热管302，所述导热管302在所述隔热层301上均布设置。该设置提高了导热装置3吸热和放热的可靠性，同时也便于导热装置3的安装固定。

作为本实用新型的较佳示例，在所述导热管302的外侧设置石墨烯导热膜。

该设置提高了导热管302在高温时进行吸热降温以及在低温时进行散热提温的可靠性，进一步保证路面层2维持在较为稳定的温度区间。

作为本实用新型的较佳示例，在所述第一连通管路4上设置截止阀6和/或节流阀7。该设置进一步提高了导热装置3进行吸热或者放热温度调节的可靠性。

作为本实用新型的较佳示例，在所述第二连通管路16上设置第一循环泵12。该设置进一步提高了导热装置3进行吸热或者放热温度调节工作的可靠性。

上述实施例公开了一种直连式的公路热处理装置，图4公开了该结构下道路融雪/释能模式的介质流向示意图，图5公开了该结构下道路降温/储能模式的介质流向示意图。

作为本实用新型的较佳示例，所述蓄能装置5深埋路面层2下方10m～20m，所述蓄能装置5中的换热单元502包括至少两层换热管层5021，在两层所述换热管层5021之间形成间隔层5022，每层所述换热管层5021包括若干个换热管段50211，多个所述换热管段50211呈蛇形连通，每两个相邻的所述换热管段50211之间形成间隙50212。该设置进一步保证了蓄能装置5进行储热或者放热工作的可靠性，提高换热效率。

实施例2

如图6或7所示，本实用新型还公开了第二种公路热处理装置，包括导热装置3、热泵装置、第一换热装置8、蓄能装置5和第二换热装置15，所述第一换热装置8与所述第二换热装置15分别设置在所述热泵装置的相对两侧，所述热泵装置中储液罐10的制冷剂与所述导热管302内的换热介质通过第二换热装置15换热，所述热泵装置中储液罐10的制冷剂与所述蓄能装置5通过第一换热装置8进行换热，其它结构同实施例1。

该设置公开了的公路热处理装置，公开了一种间接式进行道路融雪或道路降温的连接结构，图6公开了该结构下道路融雪/释能模式的介质流向示意图，图7公开了该结构下道路降温/储能模式的介质流向示意图。通过采用间接式储热或者放热的公路热处理装置，保证了热泵装置工作的可靠性，同时也避免了储液罐10的制冷剂直接参与到导热装置3进行换热，延长热泵装置工作的使用寿命。

作为本实用新型的较佳示例，在所述第二换热装置15与所述导热装置3之间的连通管路上设置第二循环泵14。

该设置进一步提高了导热装置3进行吸热或者放热温度调节工作的可靠性。

作为本实用新型的较佳示例，所述蓄能装置5与外部能量调节装置13连通，所述外部能量调节装置13包括阳能集热装置、太阳能发电装置、风力发电装置、空气源热泵中的任意一种或几种。该设置进一步提高了本实用新型实施例所述公路热处理装置使用的可靠性，在夏季储存的能量和冬季释放的能量不平衡时，利用外部能量调节装置13使能量达到平衡，满足热量不平衡时的调控。

本实用新型还公开了一种具有公路热处理装置的公路系统，包括上述实施例中所述的公路热处理装置，还包括公路环境及气象参数监测系统，用于监测实时关注空气干球温度、相对湿度、风速、天空辐射温度、降水(雪)速率、路面温度分布、路面监控及土壤温度等参数，将相关数据传送进公路热管理系统，所述公路热管理系统通过能量调节系统、蓄能装置储能/释放控制系统、路面降温/加热控制系统模块调节压缩机9、四通换向阀11、截止阀6，节流阀7、第一循环泵12、外部能量调节装置13、第二循环泵14的工作状态，过阀门或动力装置的变频运行来实现热量调节、四通换向阀来实现路面降温/加热功能转换。

本实用新型公开的具有公路热处理装置的公路系统，所述公路热处理装置设置在公路路口和/或高速公路上下口和/或转弯处和/或隧道前后和/或高架桥梁位置。

由于本实用新型公开的公路热处理装置的造价还较高，在公路路口、高速公路上下口、转弯处、隧道前后、高架桥梁等事故高发路段铺设，保证上述路段车辆安全行驶的可靠性，等成本下降后可在适宜地区全道路推广。

本实用新型所述的具有公路热处理装置的公路系统，利用带有石墨烯肋片303的导热管302形成的金属管管网，石墨烯换热薄膜可以有效吸收沥青路面的热量，并通过制冷剂的相变气化吸热输送至蓄能装置5，集热效率高，所述蓄能装置5包括带有相变换热介质503的蓄能池501，实现跨季节储能/释能，使能源应用更合理，减少人力物力的投入，能够解决现有公路交通路面夏季高热、冬季冰雪引发的次生灾害，延缓道路老化、减少事故发生，为人民出行保驾护航。

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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种公路热处理装置，其特征在于，包括：

导热装置(3)，包括导热管(302)，所述导热管(302)设置于路面层(2)下方，用于吸收路面层(2)的热量或者向路面层(2)放热；

热泵装置，包括压缩机(9)、储液罐(10)和四通换向阀(11)，所述储液罐(10)中的制冷剂与导热管(302)连通或者间接换热，所述热泵装置用于将换热后的制冷剂流向导热管(302)或者与导热管(302)热交换；

第一换热装置(8)，所述第一换热装置(8)中第一介质管道与所述热泵装置连通，所述第一换热装置(8)中第二介质管道通过第二连通管路(16)与蓄能装置(5)连通；

蓄能装置(5)，包括蓄能池(501)，在所述蓄能池(501)内设置换热单元(502)和相变换热介质(503)，所述换热单元(502)与所述第一换热装置(8)中第二介质管道连通，所述相变换热介质(503)根据第一换热装置(8)中第二介质管道的介质温度进行吸热或者放热。

2.根据权利要求1所述的公路热处理装置，其特征在于，所述导热装置(3)还包括隔热层(301)，所述导热管(302)设置在所述隔热层(301)的上方，在所述导热管(302)的相对两侧设置石墨烯肋片(303)。

3.根据权利要求1或2所述的公路热处理装置，其特征在于，在所述导热管(302)的外侧设置石墨烯导热膜。

4.根据权利要求1所述的公路热处理装置，其特征在于，所述第一换热装置(8)中的第一介质管道通过第一连通管路(4)与四通换向阀(11)、导热管(302)连通。

5.根据权利要求4所述的公路热处理装置，其特征在于，在所述第一连通管路(4)上设置截止阀(6)和/或节流阀(7)。

6.根据权利要求4或5所述的公路热处理装置，其特征在于，在所述第二连通管路(16)上设置第一循环泵(12)。

7.根据权利要求1所述的公路热处理装置，其特征在于，所述蓄能装置(5)深埋路面层(2)下方10m～20m，所述蓄能装置(5)中的换热单元(502)包括至少两层换热管层(5021)，在两层所述换热管层(5021)之间形成间隔层(5022)，每层所述换热管层(5021)包括若干个换热管段(50211)，多个所述换热管段(50211)呈蛇形连通，每两个相邻的所述换热管段(50211)之间形成间隙(50212)。

8.根据权利要求1或2或7所述的公路热处理装置，其特征在于，还包括第二换热装置(15)，所述第一换热装置(8)与所述第二换热装置(15)分别设置在所述热泵装置的相对两侧，所述热泵装置中储液罐(10)的制冷剂与所述导热管(302)内的换热介质通过第二换热装置(15)换热，所述热泵装置中储液罐(10)的制冷剂与所述蓄能装置(5)通过第一换热装置(8)进行换热。

9.根据权利要求8所述的公路热处理装置，其特征在于，在所述第二换热装置(15)与所述导热装置(3)之间的连通管路上设置第二循环泵(14)。

10.一种具有公路热处理装置的公路系统，其特征在于，包括如权利要求1～9任意一项所述的公路热处理装置，所述公路热处理装置设置在公路路口和/或高速公路上下口和/或转弯处和/或隧道前后和/或高架桥梁位置。