被动地热式融雪融冰装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种被动地热式融雪融冰装置，包括横向埋设于浅层地表的路面加热管组，所需升温路面两侧设置有与路面长度方向平行的水平集管和竖向深层埋设的地埋管组，路面加热管组和地埋管组均与水平集管连接，水平集管上安装有水泵；路面加热管组由总管和支管组成，总管安装于路面外侧且与路面长度方向平行，总管包括嵌套在一起的外管和内管，内外管之间填充有无机导热介质层，支管与总管的内外管间的内腔连通；水平集管与路面加热管组总管的内管相连接，水平集管汇集的热量传递至加热管组总管内管，并将内管和外管之间的无机导热介质加热，热量由路面加热管组的支管传递至道面，实现融雪融冰。

【技术实现步骤摘要】
被动地热式融雪融冰装置
本技术涉及一种道路加热技术，尤其是一种被动地热式融雪融冰装置。
技术介绍
在机场跑道、高速公路、市政道路等大面积露天设施的使用中，冰雪天气会带来巨大的影响，轻则延误交通通行，重则会导致安全事故。因此，上述设施在冰雪天气使用时应该需要进行融雪解冻操作，传统的方式为撒融雪融冰剂，但是撒融雪融冰剂成本较高，对地面设置造成腐蚀，同时还会污染环境。专利公布号为CN1238721A的中国技术专利中公开了一种超导传热介质，可以快速传递热量。授权公告号为CN201236307Y的中国技术专利中公开了一种地热热管式消融路面冰雪装置，利用多根热管将地下温度传递至地表，进行融雪，但是此方案存在缺点。热管难以深入地下，寒冷地区仅靠极浅层的地热能难以进行融雪作业，另外，为了保证供热均匀，还需在使用处密集打孔放置热管，对地面强度造成影响，同时不方便后期维护或翻新。授权公告号为CN201459566U的中国技术专利中公开了一种可及时消除路面积雪的地热式路面融雪装置，利用循环水对路面加热，防止表面冻结。此方案同样存在缺点，利用地埋循环水管的方案，虽然加热效果好，但是液体容易受热胀冷缩，影响地表质量，并且损坏时需要将整片路面破坏掉，而且寒冷季节为了防止循环水冻结，需要持续加热，大部分晴朗天气同样需要进行加热，浪费大量能源。授权公告号为CN1194145C的专利公开了一种利用地热的融雪装置，通过垂直埋设在地下的采热器，和在热交换器之间循环着的第一不冻液采集地热，采集的地热通过热交换器，并随在热交换器与融雪场所设置的放热管之间循环着的第二不冻液的推移，在融雪场所释放热量来融化积雪，采热器和热交换器之间为了使第一不冻液循环而设有往路和回路，在该回路上设置有用于循环第一不冻液的循环泵。本专利是将地下的第一不冻液利用热交换器交换到第二不冻液，该技术利用热交换器进行换热，换热过程增加了热量损失，第二不冻液不能完全吸收第一不冻液的热量，降低了融雪速度。随着热交换器长时间的使用，易出现堵塞、结垢等问题，降低换热效率。在不冻液循环管路中增加了循环泵，增加了能耗。放热管采用水平S型盘管，管路长，增加了管路的沿程阻力，也增加了水泵的能耗。采热器、S型放热管路、热交换器、循环泵，各部分的连接增加了连接口的数量，对管道、设备的连接施工精度有着较高的要求，如若施工质量控制不严格，系统发生泄漏，则会污染岩土体及地下水。授权公告号为CN103225281B的专利公开了一种利用浅层地热即时融化机场跑道降雪的地源热泵蓄热加热系统，由地埋管换热器、跑道供热管和地源热泵设备这三部分组成，相互之间通过管路连接，管路内灌有热变化介质的，形成三个闭合回路，以满足系统不同的加热、蓄热模式，分别为：将地埋管换热器通过第一进出水总管与地源热泵设备的取热端连成闭合回路一；跑道供热管通过第二进出水总管与地源热泵设备的供热端连成闭合回路二；地埋管换热器通过第三进出水总管与跑道下方供热管连成可独立循环闭合回路三；所述跑道下方供热管的布设采用“分区域分等级的布管方案”，其中，不同区域管路采用并联方式；同一区域不同等级管路并联。本专利技术进行融雪的介质为热变化介质，未披露介质的具体成分，普通介质传热慢，换热效率低。增加地源热泵设备，即增加了投资费用，在积雪不厚或未结冰的时候，开启热泵机组增加了系统的运行费用。放热管采用水平S型盘管，而且增加了第三进出水总管，管路较长，容易出现三方面问题：其一增加了加热管路的沿程阻力，管路的最远端由于水流流速的下降会降低换热效率，影响融雪融冰的速度；其二，在道面下埋设大量的管道，对道面的承载力造成一定的破坏，且由于热胀冷缩的特性，会引起供热管及机场跑道不同程度的热胀冷缩，进而影响跑道的使用寿命；其三，采用水平S型盘管，增加了管道间的连接口，增加了泄漏的风险。本方案中的蓄热模式较难实现，热变化介质存储于管道内，储存热量能力有限，并不能将大量的太阳能热量储存在跑道附近的岩土中。授权公告号为CN104594156B的专利公开了一种利用隧道内地热的融雪化冰系统，包括热泵机组、供热管和热交换管，所述供热管和热交换管分别与热泵机组联通形成相互独立的两个循环管路；供热管和热交换管内的流体由热泵机组提供循环流动的动力并且通过热泵机组进行热交换。该系统的热交换管布置在隧道的拱顶和两侧边墙，可利用的岩土体的热量值较低，而且仅适用于高温地热区且地热资源丰富的区域，其适用面较窄。供热管内的循环介质为流体，在道面下埋设大量的循环流体的管道，对道面的承载力造成一定的破坏，而且流体一般具有热胀冷缩的特性，会引起供热管及道面不同程度的热胀冷缩，从而影响道路的使用寿命；其三，采用水平S型盘管，增加了管道间的连接口，增加了流体泄漏的风险。申请公布号为CN107245923A的专利公开了一种利用浅层地热能的智能型桥面融雪化冰系统，包括地下集热系统、桥面散热系统、地源热泵、路面状况检测器和PLC控制系统，地下集热系统由水平和数值地埋管构成循环回路，桥面散热系统由输送管、散热管和回流管构成循环回路，路面状况检测器嵌入到桥面表层并与PLC控制系统连接。地下集热系统与桥面散热系统之间通过地源热泵连接。竖直地埋管埋设于桥梁桩基内部，热量由桩基通过桥墩传递至桥面的过程中会暴露于空气中，且桥墩一般为混凝土结构，是热的良好导体，因此热量损失严重，不能完全将竖直地埋管吸收的地热释放到桥面用以融雪化冰。水平地埋管埋设于路基内部，由于路基脱离了大地岩土体，因此路基的蓄热量较少，且也因为暴露于空气中，热量损失也较为严重。因此该技术的集热系统存在集热量不足且热损失严重的缺陷。地下集热系统及桥面散热系统的换热介质为氯化钠、氯化钙盐水溶液或乙二醇、丙二醇水溶液，以上换热介质均为防冻液，是为了防止换热介质在循环过程中冻结。盐水溶液对大部分的金属具有腐蚀性，虽然该技术中的管材采用聚乙烯或聚丙烯塑料管，但仍会对热泵换热器产生腐蚀，且对皮肤和眼睛有刺激，若发生泄漏则对地下水的品质有影响。乙二醇、丙二醇水溶液使用寿命有限，且有毒。乙二醇在低温工况下粘度增加，这就需要增大泵的功耗，降低了整个热泵系统的效率。
技术实现思路
本技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种被动地热式融雪融冰装置，该装置构造简单，可快速进行道面加热、进行融雪和化冰作业。为实现上述目的，本技术采用下述技术方案：一种被动地热式融雪融冰装置，包括横向埋设于浅层地表的路面加热管组，在所需升温路面两侧设置有与路面长度方向平行的水平集管和竖向深层埋设的地埋管组，所述路面加热管组和地埋管组均与水平集管连接，水平集管上安装有为循环液在地埋管组及水平集管间的循环提供驱动力的水泵；所述路面加热管组由总管和支管组成，总管安装于路面外侧且与路面长度方向平行，总管包括嵌套在一起的外管和内管，内外管之间填充有无机导热介质层，且无机导热介质层的两端密封，支管与外管垂直连接，总管内外管间的空腔与支管内腔相连通，形成封闭的内腔；总管内管两端分别与水平集管连接，且水平集管与路面加热管组总管的内管相联通，水平集管汇集的热量传递至加热管组总管内管，并将总管的内管和外管之间填充的无机导热介质加热，热量传递至路面加热管组的支管，支管将热量传递至道面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被动地热式融雪融冰装置，其特征是，包括横向埋设于浅层地表的路面加热管组，在所需升温路面两侧设置有与路面长度方向平行的水平集管和竖向深层埋设的地埋管组，所述路面加热管组和地埋管组均与水平集管连接，水平集管上安装有为循环液在地埋管组及水平集管间的循环提供驱动力的水泵；所述路面加热管组由总管和支管组成，总管安装于路面外侧且与路面长度方向平行，总管包括嵌套在一起的外管和内管，内外管之间填充有无机导热介质层且无机导热介质层的两端密封，支管与外管垂直连接，总管内外管间的空腔与支管内腔相连通，形成封闭的内腔；总管内管两端分别与水平集管连接，且水平集管与路面加热管组总管的内管相联通，水平集管汇集的热量传递至加热管组总管内管，并将总管的内管和外管之间填充的无机导热介质加热，热量传递至路面加热管组的支管，支管将热量传递至道面，实现道面的融雪融冰。

【技术特征摘要】
2018.02.05 CN 20182020073671.一种被动地热式融雪融冰装置，其特征是，包括横向埋设于浅层地表的路面加热管组，在所需升温路面两侧设置有与路面长度方向平行的水平集管和竖向深层埋设的地埋管组，所述路面加热管组和地埋管组均与水平集管连接，水平集管上安装有为循环液在地埋管组及水平集管间的循环提供驱动力的水泵；所述路面加热管组由总管和支管组成，总管安装于路面外侧且与路面长度方向平行，总管包括嵌套在一起的外管和内管，内外管之间填充有无机导热介质层且无机导热介质层的两端密封，支管与外管垂直连接，总管内外管间的空腔与支管内腔相连通，形成封闭的内腔；总管内管两端分别与水平集管连接，且水平集管与路面加热管组总管的内管相联通，水平集管汇集的热量传递至加热管组总管内管，并将总管的内管和外管之间填充的无机导热介质加热，热量传递至路面加热管组的支管，支管将热量传递至道面，实现道面的融雪融冰。2.如权利要求1所述的被动地热式融雪融冰装置，其特征是，所述支管内壁涂有厚度为8～12μm的无机导热介质层...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恩琦，
申请(专利权)人：山东亚特尔集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37