專利名稱：利用地下自然能源的路橋面冷卻及融冰雪裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及路橋冷卻及融冰雪裝置。
背景技術(shù)：
目前，冬季路(橋)面除雪的方式如下化學(xué)融雪1、該方式使融化成的鹽水滲透到鋼筋混凝土內(nèi)部，對(duì)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重腐蝕，加快了對(duì)建筑物的破壞，為建筑物的安全問題帶來了巨大的隱患；2、融雪時(shí)，融雪所需要的熱量主要來自橋面，使橋面頻繁熱脹冷縮，導(dǎo)致橋面混凝土剝落，破壞橋面；3、融雪鹽水會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，給生態(tài)系統(tǒng)如植物帶來了很大的影響，破壞了人們的生活環(huán)境；4、融雪鹽水流入下水道，對(duì)其他的基礎(chǔ)設(shè)施也會(huì)帶來很大的腐蝕；5、雪水浸到汽車上以后，會(huì)嚴(yán)重腐蝕汽車底盤等設(shè)備，給人們帶來潛在危險(xiǎn)。熱力融雪目前的熱力融雪有以下兩種方式(1)直接利用燃油、燃?xì)饣螂姷雀呶荒芗訜釤崴疂姙⒌铰访婊蛘咴跇騼?nèi)埋管或電纜等設(shè)施，達(dá)到融雪的目的在能源嚴(yán)重短缺的今天，該融雪方式不適合我國(guó)的國(guó)情，在我國(guó)的使用潛力有限。(2)熱管融雪首先，系統(tǒng)要保持系統(tǒng)良好的流通性，埋管管徑應(yīng)當(dāng)盡量大或者有很大的地下埋置深度，增加了初投資。其次，橋面內(nèi)埋管必須有足夠大的梯度保證冷凝流體在自身的重力作用下流回蒸發(fā)端。再次，如果管道不是足夠的清潔，或者管道的傾斜度不夠，可能在管的周圍形成冰，需要花費(fèi)大量的財(cái)力和物力去修復(fù)。最后，管內(nèi)的流體不能反向流動(dòng)，在夏季不能達(dá)到熱回收的效果，長(zhǎng)年運(yùn)行后，效果可能會(huì)減弱。機(jī)械除雪該除雪方式不能解決地面由于殘留雪引起的路面附著能力差，車輛可靠性差等問題，因此除雪效率不高。此外，該除雪方式不僅具有對(duì)路橋面造成一定損害，而且費(fèi)用大，機(jī)械價(jià)格昂貴，其維修費(fèi)用高等。夏季路、橋面冷卻僅靠灑水，浪費(fèi)資源，而且維持時(shí)間短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有路、橋面除冰雪方法存在的1、使融化成的鹽水滲透到鋼筋混凝土內(nèi)部，對(duì)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重腐蝕，加快了對(duì)建筑物的破壞，為建筑物的安全問題帶來了巨大的隱患；2、投資大，耗能大；3、該除雪方式不僅具有對(duì)路橋面造成一定損害，而且費(fèi)用大，機(jī)械價(jià)格昂貴，其維修費(fèi)用高；夏季路、橋面冷卻僅靠灑水，浪費(fèi)資源，而且維持時(shí)間短的問題，提供了一種利用地下自然能源的路橋冷卻及融冰雪裝置，解決上述問題的具體技術(shù)方案如下本發(fā)明包含壓縮機(jī)1、冷凝器2、膨脹閥3、蒸發(fā)器4和循環(huán)泵5，它還包含有深層換熱器6、淺層換熱器7、第一控制閥門8-1、第二控制閥門8-2、第三控制閥門8-3、第四控制閥門8-4、第五控制閥門8-5、第六控制閥門8-6、第七控制閥門8-7。第一循環(huán)泵5-1的輸入端與冷凝器2的管程的第一輸出端相連通，第一循環(huán)泵5-1的輸出端與第一控制閥門8-1的輸入端連接，第一控制閥門8-1的輸出端分別與淺層換熱器7的輸入端和第三控制閥門8-3的一端連接，淺層換熱器7的輸出端與第二控制閥門8-2和第四控制閥門8-4的一端連接，第二控制閥門8-2的另一端與冷凝器2管程的第一輸入端連接，第四控制閥門8-4的另一端與第六控制閥門8-6的一端和深層換熱器6的輸出端連接，第六控制閥門8-6的另一端與蒸發(fā)器4管程的第一輸入端連接，蒸發(fā)器4管程的第一輸出端與第五控制閥門8-5的一端連接，第五控制閥門8-5的另一端分別與第三控制閥門8-3的另一端和第二循環(huán)泵5-2的輸入端連接，第二循環(huán)泵5-2的輸出端與第七控制閥門8-7的一端連接，第七控制閥門8-7的另一端與深層換熱器6的輸入端相連通。
本發(fā)明采用利用土壤源熱泵向橋面供熱，達(dá)到融雪的目的，可以減少融雪劑的應(yīng)用，減少對(duì)橋及其他基礎(chǔ)設(shè)施和車輛的腐蝕，延長(zhǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和車輛的使用年限，減少對(duì)環(huán)境的污染，維護(hù)生態(tài)平衡。土壤源熱泵是一種經(jīng)濟(jì)節(jié)能的用能方式。土壤源熱泵具有較高的能效比(EER)，供熱時(shí)產(chǎn)生3倍以上的耗電量的熱量。土壤源熱泵還具有低噪聲，占地面積小，不排放污染物，不抽取地下水，運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低廉，設(shè)備使用周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。夏季時(shí)，停止熱泵機(jī)組運(yùn)行，直接利用地下自然能源冷卻路(橋)面，達(dá)到降低地(橋)面的溫度，起到集熱的目的，可以平衡冬季融雪用能。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1描述本實(shí)施方式。本實(shí)施方式由壓縮機(jī)1、冷凝器2、膨脹閥3、蒸發(fā)器4、循環(huán)泵5、深層換熱器6、淺層換熱器7、第一控制閥門8-1、第二控制閥門8-2、第三控制閥門8-3、第四控制閥門8-4、第五控制閥門8-5、第六控制閥門8-6和第七控制閥門8-7組成。第一循環(huán)泵5-1的輸入端與冷凝器2管程的第一輸出端相連通，第一循環(huán)泵5-1的輸出端與第一控制閥門8-1的輸入端連接，第一控制閥門8-1的輸出端分別與淺層換熱器7的輸入端和第三控制閥門8-3的一端連接，淺層換熱器7的輸出端與第二控制閥門8-2和第四控制閥門8-4的一端連接，第二控制閥門8-2的另一端與冷凝器2管程的第一輸入端連接，第四控制閥門8-4的另一端與第六控制閥門8-6的一端和深層換熱器6的輸出端連接，第六控制閥門8-6的另一端與蒸發(fā)器4管程的第一輸入端連接，蒸發(fā)器4管程的第一輸出端與第五控制閥門8-5的一端連接，第五控制閥門8-5的另一端分別與第三控制閥門8-3的另一端和第二循環(huán)泵5-2的輸入端連接，第二循環(huán)泵5-2的輸出端與第七控制閥門8-7的一端連接，第七控制閥門8-7的另一端與深層換熱器6的輸入端相連通。管路內(nèi)采用乙二醇溶液。
深層換熱器6和淺層換熱器7均采用高密度聚乙烯管或鋼管具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖1描述本實(shí)施方式。本實(shí)施方式的壓縮機(jī)1的輸入端與蒸發(fā)器4殼程的第二輸出端相連，壓縮機(jī)1的輸出端與冷凝器2殼程的第二輸入端相連，膨脹閥3的一端與蒸發(fā)器4殼程的第二輸入端相連，膨脹閥3的另一端與冷凝器2殼程的第二輸出端相連。
深層換熱器6和淺層換熱器7均采用高密度聚乙烯管或鋼管，路(橋)淺層換熱器7管間距的埋設(shè)控制在150mm～300mm之間，淺層換熱器7埋設(shè)深度距地(橋)面50mm～80mm處，具體應(yīng)當(dāng)根據(jù)路(橋)面所承受負(fù)荷，管材及埋管內(nèi)的加熱流體溫度而定。地下取能管由橋(路)面負(fù)荷，根據(jù)每單位鉆孔深度換熱量為50～100W/m計(jì)算得到。鉆孔深度控制在40～100m，不宜過深，否則造價(jià)很高。
申請(qǐng)人對(duì)北京一地區(qū)長(zhǎng)為50m，寬為6m的路(橋)面進(jìn)行了模擬計(jì)算。其中，路(橋)面內(nèi)埋設(shè)的淺層換熱器7為高密度聚乙烯管，管的內(nèi)徑d1＝21.25mm，外徑d2＝26.75mm，長(zhǎng)度為5.5m，管間距為200mm，淺層換熱器7埋設(shè)深度為80mm。深層換熱器6為縱向埋設(shè)，埋設(shè)深度為80m，深層換熱器6采用高密度聚乙烯管，管的外徑為33.5mm，內(nèi)徑為27mm。選擇制熱量為140KW左右功率的熱泵機(jī)組，對(duì)橋面加熱進(jìn)行清除冰雪效果良好。
本裝置的工作原理冬季融雪本裝置的運(yùn)行模式將第三控制閥門8-3、第四控制閥門8-4關(guān)閉，第一控制閥門8-1、第二控制閥門8-2、第五控制閥門8-5、第六控制閥門8-6、第七控制閥門8-7打開，深層換熱器6將獲取的地下溫度為10℃(沈陽(yáng)地區(qū))的熱能經(jīng)第六控制閥門8-6送入熱泵循環(huán)系統(tǒng)，然后由第一循環(huán)泵5-1經(jīng)第一控制閥門8-1將升溫的乙二醇溶液輸入給埋在路(橋)面下的淺層換熱器7，淺層換熱器7向路面散熱(地面溫度在0℃以上)，來融化路、橋面的冰雪。
夏季冷卻本裝置的運(yùn)行模式將第一控制閥門8-1、第二控制閥門8-2、第五控制閥門8-5、第六控制閥門8-6關(guān)閉，第三控制閥門8-3、第四控制閥門8-4和第七控制閥門8-7打開，從深層換熱器6獲取的低溫溶液經(jīng)第四控制閥門8-4進(jìn)入淺層換熱器7，淺層換熱器7吸收地面40℃左右的高溫，在由淺層換熱器7的另一端將吸熱的乙二醇溶液經(jīng)第三控制閥門8-3的另一端經(jīng)第二循環(huán)泵5-2返回深層換熱器6進(jìn)行循環(huán)，達(dá)到夏季路、橋面或地面降溫的目的。
權(quán)利要求
1.利用地下自然能源的路橋面冷卻及融冰雪裝置，它包含壓縮機(jī)(1)、冷凝器(2)、膨脹閥(3)、蒸發(fā)器(4)和循環(huán)泵(5)，其特征在于它還包含有深層換熱器(6)、淺層換熱器(7)、第一控制閥門(8-1)、第二控制閥門(8-2)、第三控制閥門(8-3)、第四控制閥門(8-4)、第五控制閥門(8-5)、第六控制閥門(8-6)、第七控制閥門(8-7)，第一循環(huán)泵(5-1)的輸入端與冷凝器(2)管程的第一輸出端相連通，第一循環(huán)泵(5-1)的輸出端與第一控制閥門(8-1)的輸入端連接，第一控制閥門(8-1)的輸出端分別與淺層換熱器(7)的輸入端和第三控制閥門(8-3)的一端連接，淺層換熱器(7)的輸出端與第二控制閥門(8-2)和第四控制閥門(8-4)的一端連接，第二控制閥門(8-2)的另一端與冷凝器(2)管程的第一輸入端連接，第四控制閥門(8-4)的另一端與第六控制閥門(8-6)的一端和深層換熱器(6)的輸出端連接，第六控制閥門(8-6)的另一端與蒸發(fā)器(4)管程的第一輸入端連接，蒸發(fā)器(4)管程的第一輸出端與第五控制閥門(8-5)的一端連接，第五控制閥門(8-5)的另一端分別與第三控制閥門(8-3)的另一端和第二循環(huán)泵(5-2)的輸入端連接，第二循環(huán)泵(5-2)的輸出端與第七控制閥門(8-7)的一端連接，第七控制閥門(8-7)的另一端與深層換熱器(6)的輸入端相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用地下自然能源的路橋面冷卻及融冰雪裝置，其特征在于壓縮機(jī)(1)的輸入端與蒸發(fā)器(4)殼程的第二輸出端相連，壓縮機(jī)(1)的輸出端與冷凝器(2)殼程的第二輸入端相連，膨脹閥(3)的一端與蒸發(fā)器(4)殼程的第二輸入端相連，膨脹閥(3)的另一端與冷凝器(2)殼程的第二輸出端相連。
全文摘要
利用地下自然能源的路橋面冷卻及融冰雪裝置，它涉及路橋面冷卻及融冰雪裝置。它解決了鹽水滲透到鋼筋混凝土內(nèi)部，對(duì)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重腐蝕；投資、耗能大；對(duì)路橋面造成損害及冷卻難的問題。本發(fā)明的第一循環(huán)泵的兩端分別與冷凝器(2)和第一閥門的一端連接，淺層換熱器(7)的兩端分別與第一閥門、第二閥門和第四閥門的一端連接，冷凝器(2)兩端分別與第一閥門和第二閥門的一端連接，蒸發(fā)器(4)的兩端分別與第五閥門和第六閥門的一端連接，深層換熱器(6)的兩端分別與第七閥門、第六閥門和第四閥門的一端連接，第二循環(huán)泵的兩端分別與第七閥門、第五閥門和第三閥門的一端連接。本發(fā)明對(duì)環(huán)境的污染小，維護(hù)生態(tài)平衡，融雪及冷卻效果好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24J3/08GK1958958SQ20061015100
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者姜益強(qiáng), 姚楊, 馬最良, 胡文舉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)