本发明专利技术利用天然地热的地面调温融雪装置及其应用属于地热利用系统，尤其涉及除雪除冰的融雪装置。其包括集热部和散热部，集热部通过输出管和回流管与散热部相连通，组成密闭的回路，特征是回路中装有低沸点工质，散热部由至少一根散热管和一根集流管组成，散热管与集流管经返回部相连，集流管位于散热管下方，散热管两端分别与输出管及返回部相连通，集流管两端分别与返回部及回流管上端相连通，集流管从返回部向回流管方向向下连续倾斜，其倾斜度小于1∶10。本发明专利技术利用集热器中沸点低的热媒介吸收地下热能，吸热气化后的热媒介将热量直接传送到设置于地面或路面下方的散热器中，起到防止地面或路面上存留霜雪或融化霜雪的作用，其不额外消耗能源，环保经济，可保障道路的畅通。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种地热利用系统，尤其涉及一种利用天然地下热能进行除雪除冰的地面调温融雪装置。
技术介绍
近年来，随着中国经济的高速发展，国家在基础设施建设上的投入不断加大，许多快速公路、高速公路以及机场相继建成使用，给人们的生产生活及出行提供了极大的方便快捷。但是，在某些北方地区的冬春季节，由于降雪频繁，以及昼夜温差大，易在路面上形成积雪或冰冻的现象，严重影响车辆或飞机的行驶安全，造成极大的安全隐患。以往对于路表积雪，主要是利用人工或除雪车进行清雪作业或撒盐，不仅耗费大量的人力物力，车辆燃油排放还对环境形成污染，更重要的是这些常规方法效率较低，能耗高，通常需要较长的时间，容易造成交通堵塞，高速公路封闭，机场关闭，铁路停运，耽误人们的正常出行，造成巨大经济损失。2005年3月23日公开的专利号为03120732. 4的中国专利，提供了一种利用地热的地面调温融雪装置，通过垂直埋设于地下的采热器，和在热交换器之间循环供给的一次不冻液采集地热，采集到的地热，通过热交换器转移到循环在该热交换器和铺设于融雪场所的放热管之间的二次不冻液上，在融雪场所释放该热能融化积雪的装置。在采热器和热交换器之间，为了使一次不冻液循环而设有往路和回路，在该回路上为一次不冻液循环设有循环泵。这种技术方案利用地热随时融化路面积雪，工作效率有了一定的提高。但是，由于该技术方案使用不冻液作为热交换媒介，一但不冻液发生变性遇冷凝固，将堵塞管路，使系统无法实现正常的热量循环，因此必须定期更换不冻液，费用较高。而且，该技术方案在中途还利用热交换器件进行一次热量交换，这一过程不可避免地产生热量损失，降低地热能量的利用率。此外，在管路中设置循环泵，一方面加大了能源的消耗，另一方面也带来了新的污染。因此，该技术方案无论从经济角度还是从环保角度考虑，均存在一些明显的不足。另外，冬天蔬菜大棚温度低时需要利用土暖气燃煤生火提高地温棚温，浪费能源， 增加排放。果园在寒流来时需要生火生烟防止霜冻，新疆内蒙等地草原冬天大雪覆盖草原， 牛羊无处安歇藏身，造成大量牛羊冻死。这些均需要一种经济方便环保的调温措施。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于克服上述缺陷，提供一种地热利用率高、无任何污染且无需额外消耗其他能源的利用天然地热的地面调温融雪装置。本专利技术是这样实现的，包括集热部和散热部，散热部高于集热部，集热部通过输出管和回流管与散热部相连通，组成密闭的回路，其特征在于回路中装有低沸点工质作为传热工质，散热部由至少一根散热管和一根集流管组成，散热管与集流管经返回部相连，集流管位于散热管下方，散热管两端分别与输出管及返回部相连通，集流管两端分别与返回部及回流管上端相连通，集流管从返回部向回流管方向向下连续倾斜，其倾斜度小于1 10。所述低沸点工质是指在常温下为气态，在低于其沸点时会转变为液态的工质，如液氨、氟利昂或其环保替代品。在实际应用中，可以根据地区的气温特点选用不同沸点的材料作为传热工质。一股来说，所选用低沸点工质的沸点应不高于-10°C。为了实现传热工质材料在回路中的顺利循环，散热部的散热管与集流管之间可以利用至少一根比集流管更细的集流支管保持连通。此外，还可以采用散热管从输出管与散热管的接合部至返回部方向向下连续倾斜的技术方案，根据实际工程经验，一股情况下倾斜度小于4 100。为了提高散热部的散热效率，散热部可以包含二根或二根以上在水平方向平行排列的散热管，散热管的两端分别通过连集管相连通，散热管入口端的连集管与输出管相连通，散热管出口端的连集管经返回部与集流管相连通。另外，散热部的散热管上还可以设置翅片来进一步提高散热能力。由于低沸点工质经散热管散热冷凝后体积大幅减小，因此也可以对应二根或二根以上散热管设置一根集流管，一根散热管对应一根集流管时集流管可以更细些。为了便于随时往回路内添加低沸点工质，在回路中设置低沸点工质的灌注口和相应的灌注开关阀。此外，为了能够随时排出随低沸点工质混入回路的气体杂质，还可以在回路中设置排气口和相应的排气开关阀。本专利技术中集热部的形式可以多种多样，根据需要，集热部可以为一 U形管，U形管的两端分别与输出管和回流管相连；集热部也可以为一盲管，输出管的下端位于盲管顶部， 回流管下端位于盲管底部。为了减少循环过程中的热量损失，可以在回路中采取一些保温措施，例如，在至少部分输出管和回流管上设置保温层等。出于方便维护和控制的考虑，在输出管或/和回流管上设置开关阀。所述开关阀还可以设置远程控制装置以方便管理。本专利技术利用天然地热的地面调温融雪装置，利用集热部中的低沸点工质作为传热工质吸收地下热能，蒸发汽化，带走大量的潜热，工质蒸汽主要沿输出管上升至设置于地面或路面内的散热部中，遇冷凝结为液态，释放出大量凝结潜热，液态工质经集流管引导最终沿回流管返回至集热器，实现一次热交换循环。通过不断地自动重复上述热循环过程，不用任何电力或燃料，就可以将地热源源不断地输送到散热部附近的地表或路面，将地表的温度维持在零度以上，起到防止地面或路面上存留霜雪、防止结冰或融化霜雪的作用。由于在整个工作过程中没有二次换热，因此系统结构更加简单，地热利用率更高，传送过程中热量损失少。又因为本专利技术在工作过程中不涉及任何辅助动力装置，因此不额外消耗能源，即环保又经济。此外，本专利技术利用沸点低的传热工质作为热量交换的载体，无转换部件，维修保养容易实现，避免了传统技术中使用不冻液作为热传递载体时，不冻液变性后易凝固堵塞管路，清理维修困难，渗漏后易造成环境污染，频繁更换保养费用较高等问题。此外，为了充分利用散热部，作为一种特例，在本专利技术中还可以增设冷却部，冷却部的位置高于散热部，并与散热部相互连通，冷却部由至少一根带有翅片的冷却管组成，冷却部与散热管和集流管之间的连接管路上分别设置开关阀。这种结构的本专利技术利用天然地热的地面调温融雪装置还可以实现为道路降温的作用。其原理为在路面过热的季节，将散热部与集热部之间的开关阀都关闭，打开冷却部与散热管和集流管之间的连接管路上的开关阀，这样，冷却部与散热部之间形成独立的回路，向散热部中灌注低沸点工质，使之充满散热部。道路表面经日光照射等原因升温后，散热部中的低沸点工质受热蒸发进入冷却部， 冷却部对外散热后，低沸点工质冷凝后再流回到散热部中，实现一次热交换循环。通过不断地自动重复上述热循环过程，就可以降低地表或路面温度，起到防止地面或路面过热的作用。本专利技术的第二个目的在于提供一种应用上述利用天然地热的地面调温融雪装置的调温地面结构，其特征在于所述利用天然地热的地面调温融雪装置沿道路的延伸方向连排设置，地面调温融雪装置的散热部置于地面下方，集热部位于调温地面两旁或下方设置的地热井中，集热部在地热井中的深度至少达到地温常年不低于10°c的地质层，地热井上部设置工作井，连接散热部与集热部的输出管和回流管及相应开关阀设在工作井内，工作井的上端口设置井盖。研究表明，从地表向下到达一定深度就是恒温层，其温度就不受外界四季气温的变化而改变。到达恒温层的深度因地而异，一股来说对于我国北方大部分地区，大约在地下 10-15米起始，地温就能常年保持在14°C以上，而且在一定深度内，每加深100米，地温增加约3°C。对于我国东北，恒温层的温度就要相对低些，例本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种利用天然地热的地面调温融雪装置，包括集热部和散热部，散热部高于集热部，集热部通过输出管和回流管与散热部相连通，组成密闭的回路，其特征在于回路中装有低沸点工质作为传热工质，散热部由至少一根散热管和一根集流管组成，散热管与集流管经返回部相连，集流管位于散热管下方，散热管两端分别与输出管及返回部相连通，集流管两端分别与返回部及回流管上端相连通，集流管从返回部向回流管方向向下连续倾斜，其倾斜度小于１∶１０。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：尹学军，孔祥斐，
申请(专利权)人：尹学军，青岛科而泰环境控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：95
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