FI62180B - Foerfarande och anordning foer reglering av temperaturen i asfalt- eller betongkroppar - Google Patents

Foerfarande och anordning foer reglering av temperaturen i asfalt- eller betongkroppar Download PDF

Info

Publication number
FI62180B
FI62180B FI793652A FI793652A FI62180B FI 62180 B FI62180 B FI 62180B FI 793652 A FI793652 A FI 793652A FI 793652 A FI793652 A FI 793652A FI 62180 B FI62180 B FI 62180B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
heat
drilled
asphalt
channels
channel
Prior art date
Application number
FI793652A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI62180C (fi
FI793652A (fi
Inventor
Lennart Backlund
Original Assignee
Lennart Backlund
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lennart Backlund filed Critical Lennart Backlund
Publication of FI793652A publication Critical patent/FI793652A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI62180B publication Critical patent/FI62180B/fi
Publication of FI62180C publication Critical patent/FI62180C/fi

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0052—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using the ground body or aquifers as heat storage medium
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C11/00—Details of pavings
    • E01C11/24—Methods or arrangements for preventing slipperiness or protecting against influences of the weather
    • E01C11/26—Permanently installed heating or blowing devices ; Mounting thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60—Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
    • F24S20/64—Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings in the form of floor constructions, grounds or roads
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)

Description

|gag»:t ΓβΊ f11.KUULUTUSjUUKAISU 01ön
$1&Λ LBJ UTLÄGGNINOSSKRIFT oZ\0\J
• C(45) Patentti myönnetty 10 11 1032
AafS Patent nedripiat 'S ψ ^ (51) Kv.m?/int.a.3 F 24 D 11/00 SUOMI —FINLAND (21) P**nttlh»k#fnu*-~P«MiW»nieknlnf 793652 (22) Hakamiiptlvi — AntCMtnlngsdtg 21.11.79 (23) Alkuptlvi—GIMgh«*dag 21.11.79 (41) Tullut Julktsaksl — Bltvlt affanttlg 23 Q5 Qq
PftUnttl- j« rekisterihmllitus (44) Nihtivik*ip*non |« kuuLiutluiiun (>vm. —
Patent- ocn registerstyrelsen AimMcm utltgd ech utl.ikrtftan pubiicand 30.07.82 (32)(33)(31) IVrJ·**/ stuoilwu»—Bagird prtorltet 22.11.78
Ruotsi-Sverige(SE) 7012026-8 (71)(72) Lennart Backlund, Tormodsvägen 15, S-832 00 Frösön,
Ruotsi-Sveri ge(SE) (7M Berggren Oy Ab (5*0 Menetelmä ja laite asfaltti- tai betonikappaleiden lämpötilan säätämiseksi - Förfarande och anordning för regiering av tem-peraturen i asfalt- eller betongkroppar Tämän keksinnön kohteena on menetelmä ja laite asfaltti- ja betonikappaleiden, kuten tie- ja katupäällysteiden, lentokoneiden laskuratojen, talon runkojen perustusten, talojen kattojen ja seinien ym. lämpötilan säätämiseksi. Keksinnön perusongelmana on ollut saada aikaan järjestelmä lämpöenergian varastoimiseksi ja myöhemmin tämän varastoidun energian käyttämiseksi, niin että asfaltti- ja betonikappale saa sopivan lämpötilan, jotta esimerkiksi voitaisiin poistaa suurien lämpötilaerojen syntyminen eri väliaineiden välille, estää liukastuminen jään ja lumen takia laskuradoilla, teillä, jalkakäytävillä, tienristetyksissä ym., estää kylmäsortumat talon eri osissa ym. Järjestelmä perustuu sinänsä tunnettuun menetelmään ottaa talteen käytettävissä oleva lämpöenergia, esim. aurinkoenergia, hukkalämpö eri lämpölaitoksista, järvien ja vesistöjen lämpö ym. ja siirtää tällainen lämpö väliaineeseen, jonka lämpötila on alhaisempi, ja tällä tavoin varastoida talteen otettu lämpö tähän väliaineeseen.
2 62180 Tätä ongelmaa on aiemmin pyritty ratkaisemaan kaivamalla alas maahan lämmönvaraajia ja keräämällä näihin lämpöä lämpimien jaksojen aikana, minkä jälkeen tätä lämpöä käytetään seuraavien kylmien jaksojen aikana. Tämä järjestelmä on kallis ja mutkikas, eikä sitä normaalisti voida käyttää kallioissa eikä olemassa olevien rakennusten, teiden, katujen ym. alla. Ongelmaa on myös yritetty ratkaista varastoimalla energiaa järviin ja vesistöihin, mutta tämäkin menetelmä on kallis ja mutkikas, se asettaa suuria vaatimuksia laitteistolle ja antaa melko pienen tehon sen tähden, että normaalisti lämmitettävän väliaineen ja järven tai vesistön lämpötilan välille saadaan huomattavan pieni lämpötilaero.
Keksinnön perustana on sen tähden ollut ongelma, miten kehittää menetelmä ja laite lämpöenergian varastoimiseksi maaperään, kallio-perustaan ym. ja sitten myöhemmin käyttää hyväksi tätä varastoitua lämpöä asfaltti- ja betonikappaleiden lämpötilan säätöä varten. Menetelmän ja laitteen tulisi olla yksinkertainen ja melko huokea, sitä on voitava käyttää lähes missä tahansa ottamatta huomioon maaperän ja kallioperustan laatua, sitä on voitava käyttää jo olemassa olevien katujen, teiden, laskuratojen, talojen ym. alla ja sen on oltava hyvin joustava ja käyttökelpoinen lämpötilan säätöön hyvin laajojen rajojen puitteissa.
Keksinnön mukaisesti maaperään, kallioperustaan ym. porataan vinosti reikiä, joihin työnnetään sisäelementtejä, jotka on tehty lämmön-kuljetusväliaineen kanaviksi, ja talteen otettua lämpöä kuljetetaan näissä sisäelementeissä olevien kanavien läpi, jolloin lämpö saa aikaan maaperän, kallioperän ym. lämpiämisen sisäelementin ympärillä. Näin varastoitu lämpöenergia voidaan myöhemmin saman läm-mönkuljetusväliaineen avulla palauttaa lämpösäädettävään asfaltti-tai betonikappaleeseen. Usein on sopivaa käyttää itse asfaltti-tai betonikappaletta aurinkolämpöenergian talteenottoon ja sovittaa vaihtosuuntainen lämmönkuljetusjärjestelmä elementtien väliin asfaltti- ja betonikappaleen tai maahan tai kallioperään vietyjen sisäelementtien lämmön talteen ottamiseksi.
Lähemmin sanottuna keksintö kohdistuu seuraavan patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaiseen menetelmään ja vast, vaatimuksen 5 johdannon mukaiseen laitteeseen. Keksinnön mukaisen menetelmän vast, laitteen tunnusmerkit ilmenevät mainituista vaatimuksista 1 ja 5.
3 62180
Oheisten piirustusten avulla keksintöä havainnollistetaan lähemmin:
Kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta käytettyinä yksinkertaisessa järjestelmässä asfaltti- ja betoniradan temperointiin, kuvio 2 esittää osittaista leikkausta sisäelementin läpi, joka asennetaan maaperään porattuihin reikiin, kuvio 3 on leikkaus viivaa III-III pitkin kuvion 2 sisäelementin läpi, ja kuvio 4 esittää vastaavalla tavalla keksinnön mukaisen sisäelementin vaihtoehtoista suoritusmuotoa, kuvio 5 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen järjestelmän muunneltua suoritusmuotoa, jossa on useita asfaltti- tai beto-nilaskuradan alle porattuja lämmönjohtoelementtejä, kuvio 6 esittää kaaviollisesti käyttötapausta, jossa keksinnön mukaisia elementtejä käytetään energian samanaikaiseen varastointiin tietyssä vyöhykkeessä ja energian talteenottoon toisessa vyöhykkeessä, kuvio 7 esittää kuviossa 6 kaaviollisesti esitettyä tyyppiä olevaa venttiiliä, kuvio 8 esittää poikkileikkausta lämmönvarastointielementin yksinkertaisen suoritusmuodon läpi, jossa on vain kaksi kanavaa, kuvio 9 esittää venttiilijärjestelmää kuvion 8 laitetta varten katsottuna viivaa IX-IX pitkin venttiilin ollessa suljetussa asennossa, ja kuvio 10 esittää vastaavalla tavalla venttiiliä avoimessa asennossa , kuvio 11 esittää kuvioiden 9 ja 10 tapaan venttiilin hieman muunneltua suoritusmuotoa.
Kuviossa 1 esitetään yksinkertainen järjestelmä asfaltti- tai betonikappaleen 1 lämmön säätämiseksi,joka kappale voi olla tie, jalkakäytävä, lentokoneiden laskurata, betoniperusta, jonka päälle talo on rakennettu tms. Keksinnön mukaisesti on tarkoituksena varastoida energiaa maaperään kappaleen 1 viereen tai alle. Tämä voidaan saada aikaan ottamalla lämpöenergia talteen millä tahansa sopivalla tavalla ja varastoimalla se myöhempää käyttöä varten. Lämpöenergia voi olla lämpölaitosten ylijäämäenergiaa, auringon lämpöenergiaa, koneiden jäähdytysveden energiaa, ilmanpoistolaitosten kuten ilmastointilaitos- 4 62180 ten lämpöä, pienkulutusjaksojen aikana talteen otettua huokeaa sähkölämpöä jne. Kuviossa 1 kaaviollisesti esitetyssä esimerkissä edellytetään, että ainakin osa lämmöstä otetaan aurinkoenergiana suoraan kappaleeseen 1, jota tarkoitusta varten kappaleeseen tai rataan 1 on sopivalla tavalla valettu johtojär-jestelmä 2. Johdot 2 on liitetty esittämättä jätettyyn, yhteiseen pääjohtoon, joka on lämmönvaihtimella, pumpulla, lämpö-pumpulla tai muulla sopivalla elimellä liitetty järjestelmään lämmön varaamiseksi maaperään tai kallioon. Lämpöä voidaan tietysti ottaa useista eri väliaineista samanaikaisesti ja varastoida yhteen ja samaan maavaraajajärjestelmään.
Lämmön varastoimiseksi maahan käytetään järjestelmää, joka koostuu lämpökanavista 3, jotka on sovitettu maahan tai kallioon radan 1 viereen tai alle. Tämä saadaan aikaan poraamalla reikiä maaperään taj kallioon ja sijoittamalla näihin reikiin sisäelementtejä, joihin on sovitettu kanavajärjestelmä varastoidun lämmön kuljettamiseksi lämmönsiirtoväliaineen välityksellä ja lämmön luovuttamiseksi sopivassa maaperän tai kallion kohdassa. Kuvion 1 lämpökanavat on siis porattu maaperään yhdensuuntaisesti keskenään radan 1 toiselta puolelta ja vinosti tämän radan alle, niin että kanavat peittävät oleellisesti pystysuoraan radan 1 alla sijaitsevan alueen. Tämän muotoilun ansiosta voidaan radan alle muodostaa lämpövyöhykejärjestelmä samalla, kun itse rata muodostaa maahan tai kallioon varastoidun energian ylöspäin suuntautuvan eristyksen. Lämpökanavat 3 voidaan sovittaa mille tahansa sopivalle etäisyydelle toisistaan, mutta eräässä erityisessä suoritusesimerkissä on kanavat porattu noin viiden metrin päähän toisistaan. Radan 1 leveyden ja kanavien kulman mukaan vaakatasoa vastaan näille voidaan antaa eri pituudet. Kanavilla on kuitenkin oltava sellainen pituus, että ne oleellisesti peittävät pinnan pystysuunnassa radan alla. Lämpökanavat 3 on liitetty siihen pumppuun tai muuhun elimeen, joka ottaa vastaan aurinkolämpöjohtojen 2 energian, jolloin niihin varastoitu lämpö voidaan siis kanavien 3 kautta varastoida maahan radan alle. Tällä tavoin estetään halla- ja routavahingot ym. Maahan varastoitu lämpö voi ainakin joissakin olosuhteissa luovuttaa takaisin sellaista lämpöä, että maa pysyy roudattomana ja jäättömänä. Järjestelmä tehdään kuitenkin sopivasti vaihtosuuntaiseksi, niin että maahan varastoitua lämpöä voidaan tarpeen mukaan ottaa ja 5 62180 luovuttaa rataan 1, mikä tapahtuu pumppaamalla lämmönkulje-tusvällainetta lämpökanavista radan 1 lämpöjohtoihin 2.
Kuviossa 2 esitetään esimerkkinä porattuihin lämpökanaviin 3 sovitettu sisäosa. Jos kanavat 3 porataan kallioihin, sisäosa ei tarvitse ulkovaippaa, mutta jos reiät porataan maahan tai irralliseen aineeseen, sisäosa voidaan varustaa vaipalla, niin että se muodostaa yhtenäisen, tiiviin yksikön.
Esitetty sisäosa muodostuu siis suljetusta hylsystä 4, joka on pohjastaan suljettu ja jossa on sopivasti kärki 5. Se voi myös olla yläosastaan suljettu tai yhdistetty paisuntakammioon. Hylsyyn 4 on asennettu joukko putkia tai letkuja 6. Kukin letku 6 on pohjastaan suljettu ja ulottuu hylsyn 4 yläosan läpi. Putkia 6 pitää ulkopuolelta koossa kierukkanauha 7, joka rajoittuu tiiviisti hylsyn 4 sisäkehään. Mikäli kanava 3 on porattu kallioon eikä ulkohylsyä tarvita, kierukkanauha 7 tiivistyy suoraan kanavan seiniin. Putkien 6 pitämiseksi kieruk-kanauhan 7 sisäreunaa vasten, ne on sopivasti asennettu sydämen 8 ympärille, jota joissakin tapauksissa voidaan käyttää lämmönsiirtoväliaineen paluukanavana. Sydän 8 on putki tai letku, joka on avoin ylhäältä ja joka samoin ulottuu ylös hylsyn 4 yläosan läpi. Kukin lämmönkuljetusputki 6 on erityisesti valitussa kohdassa korkeuttaan pitkin varustettu aukolla, esim.
9, lämmönkuljetusväliaineen poistoa ja vastaavasti vastaanottoa varten. Eri putkien aukot 9 on jaettu sisäosan korkeutta pitkin, niin että ne saadaan jaetuiksi halutulla lämpövyöhykkeiden määrää vastaavasti. Esitetyssä esimerkissä sisäosa on tehty kolmea eri lämpövyöhykettä varten, nimittäin ylävyöhykettä 10, väli-vyöhykettä 11 ja alavyöhykettä 12 varten. Eri lämpötilavyöhyk-keet 10, 11 ja 12 on erotettu toisistaan tiivistävillä poikki-laipioilla, joiden läpi putket 6 ja sydän 8 menevät. Eri vyöhykkeiden välistä tiivistystä varten voidaan myös sovittaa tiivistysmassaa 14 putkien 6 ja sydämen 8 väliin.
Kukin putki 6 on erikseen liitetty lämpöä vastaanottavaan ja jakelevaan elimeen. Tähän laitteeseen kuuluu yksi tai useita jakeluventtiilejä, joiden avulla lämmönkuljetusväliaine voidaan syöttää yhteen tai useihin putkiin 6 lämmön siirtoa varten yhteen tai useihin eri vyöhykkeisiin lämmön ottoa varten 6 62180 näistä vyöhykkeistä ja lämmön jakelua varten eri vyöhykkeisiin.
Kutakin vyöhykettä varten on sopivasti olemassa lämpötila-anturi 15, jonka avulla mitataan hylsyn ja niin ollen sitä ympäröivän maan lämpötilaa. Lämpötila-anturit 15 on kukin erikseen liitetty esittämättä jätettyyn ohjausyksikköön, josta lämmön jakelua eri lämpövyöhykkeisiin ja niistä pois voidaan säätää.
Putkien 6 aukot 9 on sovitettu säteittäin ulospäin suunnatuiksi, niin että ne päättyvät kierukkamaiseen kanavaan 16, joka muodostuu putkien ja ulkovaipan tai vastaavasti kanavan seinien väliin, ja niin että vesi tai muu kuljetusväliaine, jota pumpataan aukosta 9 tähän kanavaan 16, tällöin pakotetaan kierukkana seuraamaan kanavaa 16 toiseen aukkoon, jossa vesi tai muu kuljetusväliaine otetaan sisään ja johdetaan takaisin.
Kuviossa 4 esitetään sisäelementin vaihtoehtoinen suoritusmuoto. Jälkimmäisessä tapauksessa on kierukkanauhan 7 sisäpuolella oleva tila täytetty yksiköllä, joka koostuu useista sektorin muotoisista kanavista 17, jotka rajoittuvat välittömästi toisiinsa ja tukevat toisiaan. Tässä tapauksessa sydäntä ei tarvita.
Kuviossa 5 esitetään kaaviollisesti yllä kuvattua järjestelmää kehittyneempi suoritusmuoto. Tässä tapauksessa on neljä lämpökanavaa sisäelementteineen porattu eri kulmiin toisiaan vasten radan 1 alle, ja näiden neljän kanavan avulla voidaan muodostaa neljä eri pystysuoraa lämpövyöhykettä. Muodostamalla yllä kuvatulla tavalla sisäelementteihin tiivistävät poikki-laipiot voidaan kukin kanava 3 lisäksi muodostaa siten, että lämpöä voidaan jakaa useaan eri vaakasuoraan vyöhykkeeseen, jolloin lämpöä voidaan jakaa juuri siihen kohtaan, jossa sitä kulloinkin tarvitaan. Sekä pysty- että vaakavyöhykkeisiin jakamalla voidaan erittäin tarkasti johtaa sisään sekä ottaa lämpöä täsmälleen kulloinkin sopivalta alueelta. Kuviossa 5 esitetään vain kaaviollisesti, miten kaikki kanavat 3 on yhdistetty toisiinsa kokoojaputkella 18 ja liitetty ohjausyksikköön 19, joka voi sisältää elimiä lämpöhuoltoa, kiertopumppu-ja, lämpöpumppuja, jakeluelimiä, lämmönvaihtimia ym. varten.
Tähän ohjausyksikköön 19 oh liitetty myös aurinkolämpöjohdot 2.
7 62180
Ohjausyksikköön 19 johtaa myös johto 20, joka voidaan olettaa johtavan lämpöä täydentävästä tai vaihtoehtoisesta lämmönläh-teestä, kuten merivedestä, lämpökeskuksesta, aurinkovaraajasta tms.
Lämpiminä tai aurinkoisina päivinä asfaltti- tai betonikappa-le 1 ottaa talteen lämpöä, joka jaetaan johtoihin 2 ja syötetään ohjausyksikköön 19. Lämpötila-antureja 15 lukemalla saadaan tieto eri vyöhykkeiden lämpötilasta, minkä avulla laitetta voidaan säätää niin, että lämmitetty vesi johdetaan johtojen 2 kautta juuri tähän vyöhykkeeseen. Jos esim. vyöhykkeen 11 katsotaan tarvitsevan lisälämpöä, lämmin väliaine johdetaan johdoista 2 johtoon 6a, ja lämmitetty väliaine pumpataan ulos tämän aukon 9a kautta, joka päättyy tämän vyöhykkeen ylemmän poikkilaipion 13a lähelle. Lämmitetty vesi virtaa kanavan 16a kautta ja luovuttaa tällöin lämpöä hylsyyn 4 tai vastaavasti kanavan seiniin. Vesi palautetaan toisen putken esim. 6b kautta, jonka aukko 9b sijaitsee tämän vyöhykkeen alemman poikkilaipion 13b lähellä.
Kun vyöhykkeellä 11 arvioidaan olevan riittävästi lämpöä suhteessa muihin vyöhykkeisiin, voidaan johdoissa 2 lämmitetty väliaine siirtää johonkin muuhun vyöhykkeeseen vastaavalla tavalla.
On myös mahdollista johtaa lämmitetty väliaine samanaikaisesti useihin vyöhykkeisiin tai johtaa samanaikaisesti lämpöä yhteen vyöhykkeeseen ja ottaa sitä toisesta vyöhykkeestä.
Oletetaan, että lämpöä on otettava talteen vyöhykkeestä 12 ja johdettava vyöhykkeeseen 10. Tämä tapahtuu kahden eri kuljetusjärjestelmän kautta niiden välissä olevine lämpöpumppui-neen tai lämmönvaihtimineen. Lämmitettyä vettä otetaan johdon 21 kautta vyöhykkeen 12 yläpäässä, ja lämmitetty vesi johdetaan ensimmäisen jakeluventtiilin 22, pumpun 23 ja toisen jakeluventtiilin 24 kautta lämpöpumppuun tai lämmönvahtimeen 25, jossa luovutetaan lämpöä. Jäähdytetty vesi palautetaan johdon 26 kautta, joka päättyy vyöhykkeen 12 pohjaan. Jäähdytetty vesi pumpataan kierukkakanavan 16 kautta ylöspäin, ja järjestelmä suljetaan johdon 21 tuloaukon kohdalla vyöhykkeen 12 yläpäässä.
8 62180
Toinen järjestelmä ottaa lämpöä lämmönvaihtimesta tai lämpö-pumpusta 25. Lämmitetty vesi johdetaan johdon 27 kautta vyöhykkeen 10 alapäähän, vesi pakotetaan kierukkakanavan 16 kautta ylöspäin ja otetaan vastaan vyöhykkeen 10 yläpään lähellä johtoon 28. Järjestelmä suljetaan jakeluventtiilin 29, pumpun 30 ja jakeluventtiilin 31 kautta, jonka ulostulo on liitetty lämmönvaihtimeen tai lämpöpumppuun 25.
Tällä tavoin lämpöä voidaan siirtää vyöhykkeestä toiseen yhdessä ja samassa lämmönvarausjärjestelmässä.
Mikäli asfaltti- tai betonikappale ottaa vastaan lämpöä, tämä lämpö voidaan vastaavalla tavalla siirtää lämmönvarausjärjes-telmän mihin tahansa haluttuun vyöhykkeeseen. Kuviossa 6 jakelu-venttiilejä merkitään vain kaaviollisesti, jolloin venttiilien keskus on kokoova venttiilikartio, jota voidaan kiertää kahdeksaan eri asentoon kahdeksaa eri putkea 6 (kuviot 2, 3) tai kanavaa 17 (kuvio 4) vastaten, joita edustavat säteittäisesti ulospäin suuntautuvat viivat. Kuvio 7 esittää tällaisen venttiilin esimerkkiä. On kuitenkin selvää, että venttiili voidaan muodostaa monin eri tavoin ja että on olemassa mahdollisuus samanaikaisesti kytkeä mukaan useita eri putkia 6 tai kanavia yhdestä ja samasta venttiilijärjestelmästä.
Tietyissä olosuhteissa voi sattua, että radan 1 alla oleva maa lämpiää voimakkaasti. Tällöin voi olla sopivaa ottaa lämpöä sekä radan kanavien 2 kautta että ylimmän kanavan kautta ja siirtää tämä lämpö maaperän tai kallion alempana sijaitseviin osiin.
Putkien tai kanavien aukot 9 sekä tiivistävät poikkilaipiot muodostetaan sopivasti siten, että saadaan poikkivyöhykkeitä, joista keskivyöhyke on lämpimin, jolloin tämän vyöhykkeen molemmin puolin saadaan asteittain viileämpiä vyöhykkeitä. Tällä tavoin eri vyöhykkeiden välinen lämpötilagradientti pienenee ja estää tarpeettomia lämpöhäviöitä.
Kuviossa 2 esitetyssä tapauksessa voidaan keskisydänputkea 8 käyttää itsokicrrätysputkena muiden putkien 6 ohella.
9 62180
Kuten edellä mainittiin, lämmönkuljetusväliaine tehdään vaih-tosuuntaiseksi, niin että lämpöä voidaan joko ottaa radasta tai kappaleesta 1 ja varastoida maahan tai kääntäen ottaa maasta ja siirtää rataan 1.
Yksinkertaisimmissa suoritusmuodoissaan lämmönvarauselementti voidaan kuviossa 8 esitetyllä tavalla varustaa vain kahdella kanavalla 17, jotka on muodostettu pyöreään putkeen ja erotettu väliseinällä 32. Kuten edellä selitettiin, putkessa on kie-rukkanauha 7 ja eritasoisten virtauksien aikaansaamiseksi on useita aukkoja sovitettu molempia kanavia 17 pitkin. Aukkoja peittää venttiilielin 33, joka selvimmin esitetään kuvioissa 9-11. Venttiilielin muodostuu kahdesta venttiililäpästä 34, jotka kumpikin on ripustettu saranaan 35 omalle puolelleen kanavaseinää, ja jotka puristaa suljettuun asentoon yhteinen jousi 36. Läppien välissä on kumipalje, magneettilaite tms. 37, joka siihen vaikutettaessa laajenee ja puristaa läpät 34 erilleen toisistaan ja kanavan seinästä, niin että kierukkaka-navasta 16 avautuu virtaustie kanavaan 17. Kumipalkeeseen tms. vaikutetaan letkulla tai johdolla 38, joka johtaa ohjausyksikköön, esim. yksikköön 19 tms. Kuvio 10 esittää venttiilin avatussa asennossa.
Kuviossa 11 esitetään keksinnön muunneltu suoritusmuoto, jossa jousi 36' on sovitettu avaamaan venttiililäpät 34, kun taas pari kumipalkeita tms. 37' tarvittaessa sulkee venttiililäpät johdon 38' välityksellä.
Koska venttiilissä on kaksi läppää, nesteen paine puristaa venttiilin ollessa suljettuna läpät kanavan seinää vasten ja tiivistää tällä tavoin venttiilin riippumatta siitä, miltä kanavan seinän puolelta painetta kohdistetaan. Käyttämällä esitettyjä tai muita vastaavia venttiilejä sijoitettuina sisä-putkea pitkin voidaan nesteen virtausta sisäelementeissä säätää paineilman tai sähkön avulla.
Nämä venttiilit voidaan myös sovittaa poikkilaipioihin 13, jolloin nesteen kierto näiden laipioiden ohi olisi mahdollinen, esim. jos haluttaisiin itsekierto koko elementissä.
On huomattava, etteivät poikkilaipiaLd en 13 muodostamat vyö- 10 ' 62180 hykkeiden väliset suojat aina ole tarpeen.' Jos nestettä kierrätetään kahden aukon välillä sisäputkessa, nestepatsas kie-rukkakanavan 16 yläpuolella ja tämän kanavan alapuolisella alueella näiden aukkojen välissä ei ota osaa virtaukseen, vaikkakin vyöhykkeiden väliset suojat puuttuisivat. Tämä vaatii tietysti sitä, ettei kierukkakanava ole niin paksu, että kanavassa voi syntyä itsekiertoa.
Kuvioissa 8-11 esitetyssä suoritusmuodossa voidaan eri kanavien välille saada aikaan lämmön jakautuminen yksinkertaisesti avaamalla venttiilit kahdella eri tasolla ja tällä tavoin säätämällä lämpötilaa alueilla toivotulla tavalla.
On ilmeistä, että kuvioissa 9-11 esitettyä tyyppiä olevia venttiilejä voidaan myös käyttää putkissa, joissa on suuri määrä kanavia 17, esimerkiksi kuviossa 2 esitettyjen avoimien reikien 9 sijasta.
On selvää, että edellä oleva selitys ja piirustuksissa esitetyt keksinnön suoritusmuodot ovat vain keksintöä valaisevia esimerkkejä ja että kaikenlaiset muunnokset ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (8)

1X 62180
1. Menetelmä asfaltti- tai betonikappaleiden (1) lämpötilan säätämiseksi ja lämmön varastoimiseksi maahan tai kallioon poraamalla maahan tai kallioon kanavia (3) sen asfaltti- tai betonikappaleen (1) viereen tai alle, jonka lämpötilaa on säädettävä, jolloin porattuihin kanaviin (3) asennetaan sisäele-menttejä, jotka sisältävät kaksi tai useampia sisäputki- tai kanavayksikköjä (6; 17) lämmönkuljetusväliaineen syöttöä ja poistoa varten, lämmön varastoimiseksi maahan tai kallioon ja vastaavasti lämmön ottamiseksi maasta tai kalliosta, tunnettu siitä, että sisäelementtien sisäputki- tai kanava-yksiköt (6; 17) asennetaan tiivistävästi kierukkanauhan (7) sisään, joka vuorostaan tiivistävästi tukeutuu porattuun kanavaan (3), että sisäputkiin tai kanaviin (6; 17) tehdään säteit-täisesti ulospäin suunnatut aukot (9), jotka on sovitettu keskenään eri korkeuksille, jotka päätyvät kierukkanauhan (7) muodostamaan kierukkakanavaan (16) ja jotka on sovitettu tuomaan lämpöä kierukkakanavaan (16) ja vastaavasti poistamaan lämpöä siitä, ja että aikaansaadaan asfaltti- tai betonikappaleen (1) ja yhden tai useamman putki- tai kanavayksikön (6; 17) välinen lämmönkul j e tusväliaineen virtaus putki- tai kanavayksikön aukon (9) määräämään poratun kanavan (3) vyöhykkeeseen ja/tai ainakin kahden putki- tai kanavayksikön (6; 17) aukkojen (9) välillä poratun kanavan (3) ennalta määrätyssä vyöhykkeessä.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunne ttu siitä, että porattujen kanavien (3) sisäelementteihin muodostetaan useita pystysuunnassa päällekkäisiä vyöhykkeitä, jotka erotetaan tiivistävästi (13) toisistaan, jolloin lämpöä johdetaan asianomaiseen vyöhykkeeseen ja vastaavasti poistetaan siitä kulloisenkin tarpeen mukaan.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sisäelementtien kautta lämpöenergiaa johdetaan maahan tai kallioon tai niistä pois siten, että keskinen pystysuora vyöhyke saa suurimman lämpötilan ja siten, että tämän keskisen osan molemmin puolin muodostuu useita vyöhykkeitä, joiden lämpötila on asteittaisesti alempi. 12 621 80
4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä lämpötilan säätämiseksi maan päälle tai kalliolle sijoitetussa asfaltti- tai betonikappaleessa (1), jonka mukaan suuri määrä kanavia (3) porataan keskenään yhdensuuntaisesti kulmassa alaspäin asfaltti- tai betonikappaleen (1) alle, tunnettu siitä, että kanavat porataan siten, että ne ulottuvat asfaltti-tai betonikappaleen (1) koko leveydelle, ja että kanaviin (3) asetetut sisäelementit liitetään ohjauselimeen (19), johon voidaan johtaa lämpöä edelleen johdettavaksi poratuissa kanavissa (3) olevien sisäelementtien kautta, tai josta vastaavasti voidaan siirtää lämpöä poratuissa kanavissa olevien sisäelementtien kautta asfaltti- ja betonikappaleeseen.
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisen menetelmän toteuttamiseksi tarkoitettu laite lämpötilan säätämiseksi asfaltti- tai betoni-kappaleissa (1) ja lämmön varastoimiseksi maahan tai kallioon, jolloin joukko kanavia (3) porataan maahan tai kallioon asfaltti- tai betonikappaleen (1) viereen tai alle, ja jonka mukaan \ jokainen kanava (3) varustetaan sisäelementillä, joka käsittää kaksi tai useampia sisäputki- tai kanavayksikköä (6; 17), jotka päätyvät eri korkeuksille kanavaan (3), ja joihin ja joista pois lämpöä voidaan johtaa lämmönkuljetusväliaineen avulla, tunnettu siitä, että sisäelementtien putki- tai kanavayksiköt (6; 17) on koottu yksiköksi keskisesti sisään-porattuun kanavaan (3) ja että niitä ympäröi tiivistävästi kierukkanauha (7), joka vuorostaan tukeutuu tiivistävästi kanavan (3) seiniin, niin että toisaalta putki- tai kanava-yksikköjen (6; 17) ja toisaalta kanavan (3) seinien väliin muodostuu kierukkakanava (16).
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että sisäelementeissä on useita tiivistäviä poikkilai-pioita (13), jotka muodostavat useita kanavan (3) korkeudelle jaoteltuja vyöhykkeitä, että jokaisessa putki- tai kanavayksi-kössä (6; 17) on ainakin yksi aukko (9), joka avautuu kierukka-kanavaan (16), ja että ainakin kaksi sisäputki- tai kanava-yksikköä avautuu jokaiseen näistä vyöhykkeistä siten, että yksi aukko (9) sijaitsee vyöhykkeen kummankin pään lähellä. 13 621 80
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että sisäelementti sisältää kussakin yksittäisessä lämpötilavyöhykkeessä (10-12) lämpötilananturin (15) maan tai kallion kunkin vyöhykkeen (10-12) lämpötilan osoittamiseksi.
8. Patenttiväätimuksen 5, 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että asfaltti- tai betonikappale (1) sisältää johtoja (2) lämmön \astaanottoa ja siirtoa varten poratuissa kanavissa (3) oleviin sisäelementteihin ja vastaavasti varatun lämmön siirtoa varten poratuissa kanavissa (3) olevista sisä-elementeistä asfaltti- tai betonikappaleeseen (1), minkä ohessa johdot (2) ja poratut kanavat (3) on liitetty yhteiseen ohjaus- " elimeen (19), joka sisältää lämmönvaihtimen tai lämpöpumpun (25) ja yhden tai useampia pumppuja (23, 30) lämpöväliaineen kuljetusta varten.
FI793652A 1978-11-22 1979-11-21 Foerfarande och anordning foer reglering av temperaturen i asfalt- eller betongkroppar FI62180C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE7812026A SE424109B (sv) 1978-11-22 1978-11-22 Metod och anordning for reglering av temperaturen i asfalt- eller betongkroppar
SE7812026 1978-11-22

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI793652A FI793652A (fi) 1980-05-23
FI62180B true FI62180B (fi) 1982-07-30
FI62180C FI62180C (fi) 1982-11-10

Family

ID=20336423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI793652A FI62180C (fi) 1978-11-22 1979-11-21 Foerfarande och anordning foer reglering av temperaturen i asfalt- eller betongkroppar

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4305681A (fi)
CA (1) CA1114260A (fi)
DK (1) DK496179A (fi)
FI (1) FI62180C (fi)
SE (1) SE424109B (fi)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4693300A (en) * 1986-08-04 1987-09-15 Nippon Flute, Co. Method and apparatus for sprinklerless snow control
DE3902995C1 (en) * 1989-02-02 1990-08-09 Hochtief Ag Vorm. Gebr. Helfmann, 4300 Essen, De Apparatus and process for drying the surface layer of a concrete structure
US5081848A (en) * 1990-11-07 1992-01-21 Rawlings John P Ground source air conditioning system comprising a conduit array for de-icing a nearby surface
CA2056521A1 (en) * 1990-11-29 1992-05-30 Kiyoshi Takashashi Method for constructing asphalted road having heating pipe laid thereunder
JP2632470B2 (ja) * 1992-02-28 1997-07-23 東日本旅客鉄道株式会社 面状発熱体による踏切の融雪構造
JP2840919B2 (ja) * 1994-07-06 1998-12-24 建設省近畿地方建設局長 降雪融解熱量及び凍結防止熱量の連続計測制御一体化装置、及び凍結防止制御方法
US5567085A (en) * 1995-07-20 1996-10-22 Bruckelmyer; Mark Method for thawing frozen ground for laying concrete
US5707179A (en) * 1996-03-20 1998-01-13 Bruckelmyer; Mark Method and apparaatus for curing concrete
US5964402A (en) * 1997-10-07 1999-10-12 T.H.E. Machine Company Apparatus and method for heating a ground surface or volume of air with a portable hot water-type heating system
DE19747588B4 (de) * 1997-10-28 2004-05-13 Flowtex Technologie Gmbh & Co. Kg I.K. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg und Verfahren zur Nachrüstung eines bestehenden Flugplatzverkehrsweges
WO1999028560A1 (en) * 1997-12-01 1999-06-10 Seec, Inc. Ground thawing apparatus and method
GB9924752D0 (en) 1999-10-19 1999-12-22 Hewitt Mark G Method of construction
US6682259B1 (en) * 2000-02-04 2004-01-27 Earthsource Technologies Structure having an insulated support assembly
US20040016740A1 (en) * 2002-07-24 2004-01-29 Mcdonald Corey E. Method and device for heating a surface
SE532415C2 (sv) * 2008-05-14 2010-01-12 Aquavilla Ab Anordning för att hindra isbildning på ett ytskikt
US20090294095A1 (en) * 2008-06-03 2009-12-03 Dale Brummitt Method and apparatus for managing ambient conditions
DE202008008800U1 (de) * 2008-07-01 2008-11-20 Gebr. Bruns Gmbh Warmwasser-Speicherbehälter mit einem thermischen Ventil
US20110094500A1 (en) * 2008-12-17 2011-04-28 Hulen Michael S Efficiency of Systems and Methods for Operating Environmental Equipment Utilizing Energy Obtained from Manufactured Surface Coverings
US20110073274A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Ics Group Inc. Modular climate change tarp system
CN101929120A (zh) * 2010-07-02 2010-12-29 西安国琳再生技术研究有限公司 一种水泥混凝土道路的调温控制系统
CN101886363A (zh) * 2010-07-02 2010-11-17 西安国琳实业有限公司 一种沥青道路的调温系统
WO2017040753A1 (en) * 2015-09-01 2017-03-09 Exotex, Inc. Construction products and systems for providing geothermal heat
US20170342666A1 (en) * 2016-05-26 2017-11-30 Kenneth Joseph Lampe Self-heating transportation network surface for preventing accumulation of snow or ice
FR3056609B1 (fr) * 2016-09-26 2018-09-14 Eurovia Procede d'indentation d'un echangeur thermique recyclable a haute cadence dans une infrastructure terrestre
FR3067370B1 (fr) * 2017-06-07 2019-07-26 Eurovia Procede de fabrication d'un revetement de voiries comprenant un dispositif pour echangeur de chaleur
WO2019210942A1 (de) * 2018-05-02 2019-11-07 Lutz Weisser Solarenergienutzungssystem und -verfahren für flugbetriebsflächen
CN113048660A (zh) * 2021-03-25 2021-06-29 中国科学院西北生态环境资源研究院 空气自循环无动力加热装置及其路基

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3057270A (en) * 1958-03-24 1962-10-09 Lee Donovan Henry Improvements in and relating to stressed concrete slab structures such as airfield runways and the like
US3195619A (en) * 1961-12-19 1965-07-20 John Edward Baker Heat transfer method to preclude ice formation on paving
SU322084A1 (ru) * 1970-03-23 1973-10-26 Устройство для извлечения геотермальнойэнергии
US3804543A (en) * 1971-02-04 1974-04-16 Dow Chemical Co Trafficked surfaces
US3777502A (en) * 1971-03-12 1973-12-11 Newport News Shipbuilding Dry Method of transporting liquid and gas
US4036285A (en) * 1973-02-09 1977-07-19 The Dow Chemical Company Arrangement to control heat flow between a member and its environment
US3847208A (en) * 1973-09-14 1974-11-12 Nasa Structural heat pipe
FR2262895B1 (fi) * 1974-02-28 1978-06-16 Rhone Poulenc Textile
US4162394A (en) * 1977-07-12 1979-07-24 Faccini Ernest C Auxiliary evaporator for dual mode heat pipes

Also Published As

Publication number Publication date
FI62180C (fi) 1982-11-10
FI793652A (fi) 1980-05-23
CA1114260A (en) 1981-12-15
DK496179A (da) 1980-05-23
US4305681A (en) 1981-12-15
SE424109B (sv) 1982-06-28
SE7812026L (sv) 1980-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI62180B (fi) Foerfarande och anordning foer reglering av temperaturen i asfalt- eller betongkroppar
FI64856B (fi) Saett att i en markkropp lagra termisk energi
RU2429428C2 (ru) Система и распределительная цистерна для сети низкотемпературной энергии
US10113772B2 (en) Ground circuit in a low-energy system
JP4642579B2 (ja) 地熱採熱システム
FI94985B (fi) Lämmönvaraaja, menetelmä lämmönvaraajan käyttämiseksi sekä lämmönvaraajan käyttö
US4566527A (en) Isothermal heat pipe system
CN102884390B (zh) 从管道中流动的废液提取热量的方法、使用该方法的热交换器及设备
US5024553A (en) Non-water-sprinkling type snow melting method and system
KR20220026580A (ko) 액체 저장소에서 에너지 전달 및 에너지 저장을 위한 디바이스
US10145365B2 (en) Integrated thermal storage, heat exchange, and steam generation
EP1243875B1 (en) Geothermal pile having a cavity through which a fluid can flow
JPS61500036A (ja) 加圧式氷貯蔵冷水装置
FI73073B (fi) Borrhaolslager.
EP3633288A1 (en) Method for controlling heat exchange device, heat exchange device, water-cooled heat pump heating and cooling device, and water-cooled heat pump device
KR101631508B1 (ko) 태양열 및 지열히트펌프를 이용한 노면 온도조절 시스템
US20090294095A1 (en) Method and apparatus for managing ambient conditions
KR20090113088A (ko) 지중열에 의한 이중관 내에서의 열전달 매체의 대류를이용한 노면 온도조절시스템
FI86452C (fi) FOERFARANDE OCH ANLAEGGNING FOER ATT HAOLLA EN SLUSS OEPPEN. SIIRRETTY PAEIVAEMAEAERAE-FOERSKJUTET DATUM 14 ç 11.04.91.
JP2021131223A (ja) 地中熱利用装置及び該地中熱利用装置の使用方法
KR101925242B1 (ko) 개방형과 밀폐형이 혼합된 방식의 지열 히트펌프 시스템
KR101897226B1 (ko) 온배수를 이용한 열 공급 시스템
JP6349078B2 (ja) 熱源水及び循環水熱交換システム
WO2013153284A1 (en) Method and arrangement for utilizing energy
KR101996552B1 (ko) 파일 및 슬래브 복합형 지중 열교환 장치

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: BACKLUND, LENNART