一种基于相变储能材料的桥面防冰装置的制作方法

文档序号:2270330
专利名称:一种基于相变储能材料的桥面防冰装置的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种基于相变储能材料的桥面防冰装置。
技术背景高速公路桥面结构作为公路上的交通枢纽关键区域,其使用性能对于全路段结构的安全性、运营效率等至关重要,而恶劣气候条件(如极端冰雪天气等)造成路面的摩擦系数因降雪结冰而急剧降低,对车辆行驶的动力性及安全性极为不利,一旦发生交通事故,将使交通全线陷于瘫痪,且路面结冰由于天气原因,具有短期不可修复性,造成交通运力的大幅度下降,其损失不可估量。因此,着力提升桥面材料的智能防冻抗滑能力,并研发相关的体系及技术,既是解决恶劣环境下交通事故多发、突发事件应变能力低下的有效手段,又是我国公路桥梁交通发展的一个前沿热点方向。目前有一种采用发热电缆对桥面融雪防冰冻的方法,其主要是通过下述方法来对路面进行加热融雪发热电缆是一种新型电热材料,从内而外由以下几个部分组成 ’金属发热元件即发热体、绝缘材料、金属护套、外套。用于道路融雪化冰的发热电缆系统采用间歇运行方式,一般铺装功率为25(T400W/m2。当发热电缆通电后,发热体把电能转化为热能,埋设在桥面铺装层中的发热电缆将产生的热能主要以辐射、对流的方式散发到桥面而起到融雪防冻的效果。这种方法存在的缺陷和不足在于通过电加热所产生的热冲击作用较大,加热时对桥面结构的损伤严重,且能耗过高,在目前能源紧张的情况下并不实用,同时智能化程度不高,需要人工操作通电加热,不能根据道路情况自行发热。
发明内容为了解决现有电缆加热桥面的方式会对桥面结构带来损伤和能耗大的问题,本实用新型提供一种利用相变材料的特性,通过液_固转换时所发出的热量对桥面实现升温,在保护环境、节约能源和不破坏桥面结构的同时,起到融雪防冰冻效果的基于相变储能材料的桥面防冰装置。为了实现上述技术目的,本实用新型的技术方案是,一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,包括多根密封的相变储能材料储存管,所述的相变储能材料储存管内存储有相变储能材料,所述的相变储能材料储存管埋设于桥面道路的浙青层下并固定于道路混凝土基层的钢筋焊网上。所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,所述的相变储能材料储存管一端密封,另一端设有用于灌装相变储能材料的接口,所述的接口与相变储能材料储存管的管体垂直,接口上设有用于密封接口的盖板并通过螺栓固定于接口上。所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,所述的相变储能材料储存管为金属管。所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,所述的相变储能材料储存管为方形管,方形管的高度为4厘米,宽度为6厘米,壁厚为5毫米。所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,所述的相变储能材料储存管距离桥面道路表面6-8厘米。所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,所述的每根相变储能材料储存管的间距为6厘米。所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,所述的相变储能材料储存管内储存的相变储能材料所占相变储能材料储存管的容积为80%。所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,所述的相变储能材料储存管内存 储的相变储能材料为复合多元醇。所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,所述的复合多元醇包括质量百分比为90%的正10醇,4%的正9醇,2%的液体石蜡和4%的氯化钠。本实用新型的技术效果在于,相变材料(phase change materials,简称PCM)或称相变储能材料,它属于能源材料的范畴,是指能被利用其在物态变化时所吸收(放出)的大量热能用于能量储存的材料。桥梁桥面的低温冰冻主要是由于路表温度过低,达到(TC及以下,同时遇到雨雪天气,表面则发生积雪及冰冻现象。本实用新型针对在冬季低温环境下桥面容易结冰的特点,选取适当的相变储能材料,利用特定封装技术将其复合铺筑于实际桥面结构中。优选的相变材料液一固相变点一般保持在3 5°C,高于水的冰点0°C,因而可在接近水结冰的温度点附近放出大量热,以阻止或延缓桥面低温结冰现象,提升防冻抗滑性能,采用相变储能材料的桥面防冰冻方法,能有效的阻止桥面结冰,不需要额外的能量补充并且不会对桥梁结构和周围环境造成任何影响。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

图I为本实用新型相变储能材料储存管的结构示意图;图2为本实用新型布置示意图;图3为本实用新型布置示意图的A-A剖视图;图4为本实用新型布置示意图的B-B剖视图;其中I为接口、2为螺栓、3为相变储能材料储存管、4为浙青层、5为混凝土基层、6为钢筋焊网
具体实施方式
参见图1,本实用新型的相变储能材料储存管3 —端密封,另一端设有用于灌装相变储能材料的接口 1,接口 I与相变储能材料储存管3的管体垂直,接口 I上设有用于密封接口 I的盖板并通过螺栓2固定于接口 I上,用于封口的螺栓2的尺寸规格没有硬性要求,其主要作用为便于相变材料的灌装和密封。相变储能材料储存管3为金属管。相变储能材料储存管3为方形管,方形管的高度为4厘米,宽度为6厘米,壁厚为5毫米。在实际工程使用中根据桥梁桥面宽度加工成适当长度的方钢管。相变储能材料储存管3距离桥面道路表面6-8厘米。每根相变储能材料储存管3的间距为6厘米。相变储能材料储存管3内储存的相变储能材料所占相变储能材料储存管3的容积为80%。相变储能材料储存管3内存储的相变储能材料为复合多元醇。复合多元醇包括质量百分比为90%的正10醇,4%的正9醇,2%的液体石蜡和4%的氯化钠。参见图2、图3、图4,本实用新型包括多根密封的相变储能材料储存管3,相变储能材料储存管3内存储有相变储能材料,相变储能材料储存管3埋设于桥面道路的浙青层4下并固定于道路混凝土基层5的钢筋焊网6上。具体实施方法为①根据桥梁长度、桥面宽度,按钢管间距6cm (中心距12cm)计算数量加工一批相变材料封装无缝钢管。②按照附图2所示,以6cm±0. 5cm的间距将封装钢管铺设在桥面混凝土基层当 中,采用点焊的方式与设计的钢筋网连接在一起,同时控制钢管上方的混凝土保护层厚度。③按照一般桥面铺装的施工方法进行混凝土基层的浇筑,对基层进行刮平、拉毛
等处理。④待整个路面完全达到强度之后便及时对封装钢管进行相变储能材料的填充,按钢管容积的80%将相变储能材料从露出桥面的直角形接口灌入,并用螺栓密封。随后进行浙青层的摊铺。在冬季低温雨雪的环境下,使用这种相变储能材料的桥面完全能起到低温防冻的功能。
权利要求1.一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,其特征在于,包括多根密封的相变储能材料储存管,所述的相变储能材料储存管内存储有相变储能材料,所述的相变储能材料储存管埋设于桥面道路的浙青层下并固定于道路混凝土基层的钢筋焊网上。
2.根据权利要求I所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,其特征在于,所述的相变储能材料储存管一端密封,另一端设有用于灌装相变储能材料的接口,所述的接口与相变储能材料储存管的管体垂直,接口上设有用于密封接口的盖板并通过螺栓固定于接口上。
3.根据权利要求I所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,其特征在于,所述的相变储能材料储存管为金属管。
4.根据权利要求I所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,其特征在于,所述的相变储能材料储存管为方形管,方形管的高度为4厘米,宽度为6厘米,壁厚为5毫米。
5.根据权利要求I所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,其特征在于,所述的相变储能材料储存管距离桥面道路表面6-8厘米。
6.根据权利要求I所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,其特征在于,所述的每根相变储能材料储存管的间距为6厘米。
7.根据权利要求I所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,其特征在于,所述的相变储能材料储存管内储存的相变储能材料所占相变储能材料储存管的容积为80%。
8.根据权利要求I所述的一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,其特征在于,所述的相变储能材料储存管内存储的相变储能材料为复合多元醇。
专利摘要本实用新型公开了一种基于相变储能材料的桥面防冰装置,包括多根密封的相变储能材料储存管,相变储能材料储存管内存储有相变储能材料,相变储能材料储存管埋设于桥面道路的沥青层下并固定于道路混凝土基层的钢筋焊网上。本实用新型针对在冬季低温环境下桥面容易结冰的特点,选取适当的相变储能材料,利用特定封装技术将其复合铺筑于实际桥面结构中。优选的相变材料液-固相变点一般保持在3~5℃,高于水的冰点0℃,因而可在接近水结冰的温度点附近放出大量热,以阻止或延缓桥面低温结冰现象,提升防冻抗滑性能,采用相变储能材料的桥面防冰冻方法,能有效的阻止桥面结冰,不需要额外的能量补充并且不会对桥梁结构和周围环境造成任何影响。
文档编号E01D19/08GK202787069SQ201220232539
公开日2013年3月13日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者胡柏学, 杨献章, 蒋功雪, 高英力, 廖春芳, 陆尚武, 何美艳, 刘永贵, 吴明, 钟诚, 黄浩, 罗阳青 申请人:湖南省交通科学研究院, 湖南省郴宁高速公路建设开发有限公司, 湖南省长湘高速公路建设开发有限公司
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