高寒隧道竖井空气换热系统技术方案

本发明专利技术涉及隧道竖井防寒技术领域，是一种高寒隧道竖井空气换热系统，其包括隧道竖井、竖井立壁、排水管、太阳能集热系统和空气换热系统，隧道竖井内设有能将其分为竖井进风侧和竖井出风侧的竖井立壁，隧道竖井包括由外至内依次设置的竖井围岩、一次衬砌、二次衬砌和防水层，竖井围岩与一次衬砌之间沿圆周间隔设有若干个竖直向设置的排水管。本发明专利技术结构合理而紧凑，使用方便，利用太阳能集热系统吸收太阳辐射热量，并通过空气换热系统内的流体介质与隧道竖井送风口冷空气进行热交换，进而加热竖井送风口冷空气以达到提高隧道竖井送风侧衬砌温度，解决竖井送风侧衬砌的冻害问题，具有环保、稳定和换热效果好的特点。稳定和换热效果好的特点。稳定和换热效果好的特点。

【技术实现步骤摘要】
高寒隧道竖井空气换热系统


[0001]本专利技术涉及隧道竖井防寒
，是一种高寒隧道竖井空气换热系统。

技术介绍

[0002]随着我国西部开发的进一步推进，交通路网急需逐渐延伸至有重要战略意义的高寒地区。高寒隧道运行后极易出现不同程度的冻害问题，严重地威胁隧道内行车的安全，给国家造成了巨大的经济损失和恶劣的社会影响。在高寒地区，受高寒低温气候影响，隧道竖井送风侧极易发生衬砌冻胀开裂和衬砌背后的排水系统冻结堵塞等冻害。目前，竖井的设计计算中并未考虑冻胀力的影响，也未采用任何的施工措施来解决竖井送风侧衬砌的冻害问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种高寒隧道竖井空气换热系统，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有竖井送风侧衬砌的冻害问题，还能进一步解决雨水经竖井落入隧道的问题。
[0004]本专利技术的技术方案是通过以下措施来实现的：一种高寒隧道竖井空气换热系统包括隧道竖井、竖井立壁、排水管、太阳能集热系统和空气换热系统，隧道竖井内设有能将其分为竖井进风侧和竖井出风侧的竖井立壁，隧道竖井包括由外至内依次设置的竖井围岩、一次衬砌、二次衬砌和防水层，竖井围岩与一次衬砌之间沿圆周间隔设有若干个竖直向设置的排水管，排水管外侧设有若干个内外贯通的排水进孔；对应竖井进风侧位置的隧道竖井上部内侧设有空气换热系统，隧道竖井外设有太阳能集热系统，太阳能集热系统的出水管与空气换热系统的进水管连通，空气换热系统的出水管与太阳能集热系统的进水管连通。
[0005]下面是对上述专利技术技术方案的进一步优化或/和改进：上述空气换热系统可包括上下间隔设置的至少一组换热组件，换热组件包括换热管和安装架，换热管由至少两个直管通过至少一个U形弯管首尾连接组成，换热管通过安装架固定安装在竖井进风侧对应位置。
[0006]上述还可包括上冷凝集水槽、下冷凝集水槽和冷凝排水管，空气换热系统包括两组换热组件，位于上方的换热组件为上换热组件，上换热组件呈左高右低状倾斜，对应上换热组件右部下侧位置的隧道竖井内侧固定安装有上冷凝集水槽；位于下方的换热组件为下换热组件，下换热组件呈左低右高状倾斜，对应下换热组件左部下侧位置的竖井立壁上固定安装有下冷凝集水槽；上冷凝集水槽和下冷凝集水槽均通过冷凝排水管与排水管连通。
[0007]上述上换热组件的直管可呈左右向设置，下换热组件的直管呈前后向设置。
[0008]上述太阳能集热系统可包括太阳能集热器、集热水箱和循环水泵。
[0009]上述还可包括遮雨组件，遮雨组件包括左折叠装置、右折叠装置和雨布，隧道竖井左方设有左折叠装置，隧道竖井右方设有右折叠装置，左折叠装置和右折叠装置结构相同
且呈左右对称分布；左折叠装置包括支撑杆、滑杆、折叠架和驱动装置，隧道竖井左后方固定安装有竖直向上的支撑杆，支撑杆上端固定安装有能检测是否下雨的雨水感应器，支撑杆左侧设有能够实现前后方向伸缩的折叠架，对应折叠架后端下部位置的支撑杆左侧下部设有竖直向上的导向槽，导向槽内设有能在导向槽内上下移动的滑杆，滑杆右端位于导向槽内，隧道竖井后方设有能使驱动滑杆在导向槽内上下移动的驱动装置，折叠架包括至少一个由前至后依次铰接在一起的折叠杆单体，折叠杆单体呈X形，折叠杆单体包括撇形杆和捺形杆，撇形杆中部与捺形杆中部铰接在一起，位于最后方的撇形杆下端与滑杆左端铰接在一起，位于最后方的捺形杆上端与支撑杆左侧上部铰接在一起，每个撇形杆上端均与其右方相邻的捺形杆上端铰接在一起，每个撇形杆下端均与其左方相邻的捺形杆下端铰接在一起；左折叠装置和右折叠装置之间设有能随折叠架向前伸出时展开向后缩回时收回的雨布。
[0010]上述还可包括控制模块，隧道竖井上设有能接收信息和发送控制信号的控制模块，雨水感应器与控制模块连接在一起，控制模块与驱动装置连接在一起。
[0011]上述驱动装置可包括液压缸和活塞杆，对应滑杆下方位置的隧道竖井左后方固定安装有液压缸，对应滑杆后方位置的液压缸内设有能在液压缸内上下移动的活塞杆，活塞杆上端与滑杆中部后侧固定安装在一起；控制模块与液压缸连接在一起。
[0012]本专利技术结构合理而紧凑，使用方便，利用太阳能集热系统吸收太阳辐射热量，并通过空气换热系统内的流体介质与隧道竖井送风口冷空气进行热交换，进而加热竖井送风口冷空气以达到提高隧道竖井送风侧衬砌温度，解决竖井送风侧衬砌的冻害问题，具有环保、稳定和换热效果好的特点。
附图说明
[0013]附图1为本专利技术实施例1至8的主视剖视结构示意图。
[0014]附图2为附图1的俯视结构示意图。
[0015]附图3为本专利技术实施例6至8中的遮雨组件的左视结构示意图。
[0016]附图中的编码分别为：1为竖井围岩，2为竖井立壁，3为排水管，4为一次衬砌，5为二次衬砌，6为防水层，7为上换热组件，8为下换热组件，9为上冷凝集水槽，10为下冷凝集水槽，11为太阳能集热器，12为集热水箱，13为循环水泵，14为雨布，15为支撑杆，16为滑杆，17为导向槽，18为液压缸，19为活塞杆，20为雨水感应器，21为撇形杆，22为捺形杆。
具体实施方式
[0017]本专利技术不受下述实施例的限制，可根据本专利技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0018]在本专利技术中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
[0019]下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步描述：实施例1：如附图1、2、3所示，该高寒隧道竖井空气换热系统包括隧道竖井、竖井立壁2、排水管3、太阳能集热系统和空气换热系统，隧道竖井内设有能将其分为竖井进风侧和
竖井出风侧的竖井立壁2，隧道竖井包括由外至内依次设置的竖井围岩1、一次衬砌4、二次衬砌5和防水层6，竖井围岩1与一次衬砌4之间沿圆周间隔设有若干个竖直向设置的排水管3，排水管3外侧设有若干个内外贯通的排水进孔；对应竖井进风侧位置的隧道竖井上部内侧设有空气换热系统，隧道竖井外设有太阳能集热系统，太阳能集热系统的出水管与空气换热系统的进水管连通，空气换热系统的出水管与太阳能集热系统的进水管连通。在使用过程中，（1）在夏季，太阳能通过太阳能集热系统与空气换热系统串联成的封闭环路内的循环流体，利用传热原理将隧道竖井送风口处的空气加热, 热量进一步存储于该段竖井围岩1中，用于改善隧道竖井送风口一次衬砌4和二次衬砌5的环境温度，同时弥补、平衡冬季冷空气从竖井围岩1中带走的热量，对竖井围岩1地温能进行补充，避免因长期冷空气循环换热导致隧道竖井口竖井围岩1地温逐年下降，引起竖井衬砌冻害；（2）在冬季，白天太阳辐射足够时，利用太阳能集热系统与空气换热系统串联成的封闭环路内的传热循环流体直接加热隧道竖井送风口处的冷空气，以避免受冷空气影响引起衬砌冻害发生，而在晚上时，靠已储存于竖井围岩1中的热量抵御冷空气的对流换热；（3）一方面本专利技术利用太阳能解决高寒隧道竖井衬砌冻害的系统属于主动供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高寒隧道竖井空气换热系统，其特征在于包括隧道竖井、竖井立壁、排水管、太阳能集热系统和空气换热系统，隧道竖井内设有能将其分为竖井进风侧和竖井出风侧的竖井立壁，隧道竖井包括由外至内依次设置的竖井围岩、一次衬砌、二次衬砌和防水层，竖井围岩与一次衬砌之间沿圆周间隔设有若干个竖直向设置的排水管，排水管外侧设有若干个内外贯通的排水进孔；对应竖井进风侧位置的隧道竖井上部内侧设有空气换热系统，隧道竖井外设有太阳能集热系统，太阳能集热系统的出水管与空气换热系统的进水管连通，空气换热系统的出水管与太阳能集热系统的进水管连通。2.根据权利要求1所述的高寒隧道竖井空气换热系统，其特征在于空气换热系统包括上下间隔设置的至少一组换热组件，换热组件包括换热管和安装架，换热管由至少两个直管通过至少一个U形弯管首尾连接组成，换热管通过安装架固定安装在竖井进风侧对应位置。3.根据权利要求2所述的高寒隧道竖井空气换热系统，其特征在于还包括上冷凝集水槽、下冷凝集水槽和冷凝排水管，空气换热系统包括两组换热组件，位于上方的换热组件为上换热组件，上换热组件呈左高右低状倾斜，对应上换热组件右部下侧位置的隧道竖井内侧固定安装有上冷凝集水槽；位于下方的换热组件为下换热组件，下换热组件呈左低右高状倾斜，对应下换热组件左部下侧位置的竖井立壁上固定安装有下冷凝集水槽；上冷凝集水槽和下冷凝集水槽均通过冷凝排水管与排水管连通。4.根据权利要求3所述的高寒隧道竖井空气换热系统，其特征在于上换热组件的直管呈左右向设置，下换热组件的直管呈前后向设置。5.根据权利要求1或2或3或4所述的高寒隧道竖井空气换热系统，其特征在于太阳能集热系统包括太阳能集热器、集热水箱和循环水泵。6.根据权利要求1或2或...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建新，夏才初，胡昌涛，张瑶，彭文波，马世灵，周舒威，刘洋，程红光，燕新，赖小军，高明明，
申请(专利权)人：同济大学中交第二公路勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：