利用太阳能风能驱动压缩机制冷维护冻土地基热稳定的方法与流程

本发明涉及一种多年冻土地基热稳定维护方法，尤其涉及一种利用太阳能与风能驱动压缩机制冷热管维护冻土地基热稳定的方法。

背景技术：

在多年冻土地基、路基的热稳定运营维护中，大量采用了热管制冷装置。热管是一种汽液两相对流循环的密封管导热装置，主要由蒸发段与散热段两部分组成，蒸发段置于多年冻土层中，散热段置于大气中，制冷工质充灌于其中。在寒季，当蒸发段的温度高于散热段温度时，制冷工质开始循环工作；在热侵蚀最为严重的暖季，当蒸发段的温度高于散热段温度时，制冷工质停止循环，热管则停止工作，则无法保护多年冻土。

青藏高原多年冻土区具有丰富的太阳能和风能。可以有效的将多年冻土区丰富的自然能源转化为电能，再通过电能带动压缩机并驱动安装于冻土地基中的导热装置循环工作，这种方法不仅在寒季和暖季能够将冻土层的热量散失至大气中，并增大多年冻土层的冷储量；还可实现制冷装置的自动控制，能够按照实际需要实现抵御大气热量对多年冻土层的侵蚀的作用。

技术实现要素：

本发明的目的根据青藏高原多年冻土区具有丰富的太阳能和风能的特点，提供一种用太阳能与风能驱动压缩机制冷热管维护冻土地基热稳定的方法。

本发明利用太阳能与风能驱动压缩机制冷热管维护冻土地基热稳定的方法，包括以下设备和排布埋设方式：

太阳能风能驱动的制冷装置：包括内集热式热管，热管的蒸发段外设有外散热片，热管的过渡段内安装有内散热片，冷凝段内充由液态制冷剂：在热管过渡段安装有压缩机制冷装置；热管蒸发段下部安装有压缩机制冷控制箱；热管蒸发段中部及顶部安装有太阳能光伏板及风能发电机；风能发电机、太阳能光伏板输出的功率为压缩机制冷装置提供动力。其中压缩机制冷装置，依次包括沿外散热片以螺旋的形式紧密缠绕在热管过渡段外壁的压缩机蒸发管、保温层、保护层，且压缩机蒸发管、保温层、保护层的上下端部由固定管帽固定安装于热管过渡段。压缩机制冷控制箱内安装有畜电池、制冷压缩机、自动控制器；自动控制器控制畜电池、制冷压缩机进行循环制冷。

排布埋设方式：内集热式热管埋设于路基或地基两侧，其中冷凝段完全埋设于土层中；安装在过渡段的压缩机制冷装置的下端埋设于土层以下0.1～0.3m处；热管蒸发段置于大气中。整个太阳能风能驱动的制冷装置并排埋设于路基或地基两侧，且各制冷装置埋设间距控制在2.0～5.0m之间。

本发明将太阳能与风能发电装置转换为电能，并通过驱动制冷压缩机的蒸发管对螺旋状安装于热管外壁进行强制制冷循环工作，将冻土层中的热量散失至大气中，以达到降低冻土地基温度，维护其热稳定的目的。该制冷装置不受季节的限制，可按实际需要实现不同时间段的制冷自动控制，能够实现热管的全年运行与循环工作，特别是在多年冻土融化季节的暖季，能够实现主动制冷，能有效防治多年冻土地基路基的热融下沉、倾斜、开裂等病害，解决了全年尤其是暖季主动防御环境温度对冻土层的热侵蚀。

附图说明

图1为内集热式热管的剖面结构图。

图2为本发明太阳能风能制冷装置的外观图。

图3为本发明太阳能风能制冷装置的剖面结构图。

图4为太阳能风能制冷装置的整体埋设排布图。

具体实施方式

太阳能风能驱动的制冷装置：包括内集热式热管1，热管的蒸发段2外设有外散热片5，热管的过渡段3内安装有内散热片6，冷凝段4内充由液态制冷剂7（参照图1）。在热管的过渡段3处安装有压缩机制冷装置11；热管的蒸发段2下部安装有压缩机制冷控制箱10；热管的蒸发段2中部及顶部安装有太阳能光伏板9及风能发电机8（参照图2）；风能发电机8、太阳能光伏板9输出的功率为压缩机制冷装置11及控制箱提供动力。其中压缩机制冷装置11包括依次沿热管外散热片5以螺旋形式紧密缠绕在热管过渡段3的外壁的压缩机蒸发管14、保温层15及保护层16，且压缩机蒸发管14、保温层15、保护层16的上下端部由固定管帽17固定安装于热管过渡段3（参照图3）。述压缩机制冷控制箱10内安装有畜电池12、制冷压缩机13、自动控制器18；自动控制器18控制畜电池12、制冷压缩机13进行循环制冷。

现场使用中，将其成排埋设于路基或地基两侧，各制冷装置埋设间距控制在2.0～5.0m之间（参照图4）。每个制冷装置中，内集热式热管1的冷凝段4埋设于土层中，过渡段3、蒸发段2置于大气中。

技术特征：

技术总结
本发明公开了利用太阳能与风能驱动压缩机制冷热管维护冻土地基热稳定的方法，包括太阳能风能驱动的制冷装置和排布埋设方式两个部分，其中制冷装置包括内集热式热管，并在热管过渡段安装有压缩机制冷装置；热管蒸发段下部安装有压缩机制冷控制箱；热管蒸发段中部及顶部安装有太阳能光伏板及风能发电机；风能发电机、太阳能光伏板输出的功率为压缩机制冷装置提供动力。排布埋设方式：内集热式热管的冷凝段完全埋设于土层中；安装在过渡段的压缩机制冷装置的下端埋设于土层以下0.1～0.3m处；热管蒸发段置于大气中。整个太阳能风能驱动的制冷装置并排埋设于路基或地基两侧，且各制冷装置埋设间距控制在2.0～5.0m之间。

技术研发人员：熊治文;米维军;赵永虎;武小鹏;屈耀辉;赵相卿;周有禄;李奋;苗学云
受保护的技术使用者：中铁西北科学研究院有限公司
技术研发日：2017.07.31
技术公布日：2017.10.17