一种基于复合相变材料的防冰融冰建材的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种防冰融冰复合管道，尤其是一种基于复合相变材料的防冰融冰建材。
【背景技术】
[0002]隧道结冰等是北方地区和部分南方地区在恶劣的天气条件下(如强雨雪和降温的严寒天气)，当温度低于0°c时，隧道出现结冰和积雪现象。出现隧道结冰时，隧道冰锥、线路胀起等都可能造成严重的交通事故；由于线路被挤压变形，行车容易脱离轨道，造成交通事故。因此，采用合理的防冰融冰装置或系统，对在严寒天气下减少行车隐患、避免人员伤亡显得十分关键。
[0003]隧道防冰当今世界急需解决的一大问题。目前，日本红外线加热装置、美国热气幕隔离装置、排水保温堵漏、发热板融冰等。红外线加热、热气幕隔离装置、排水保温堵漏、等方法虽然效果好，但工期长、投资大、安装复杂，不符合我国国情；发热板融冰投资少，但对于在隧道弧度较小或狭缝等特殊的环境下，发热板无法安装。
【发明内容】
[0004]针对在隧道弧度较小或狭缝等特殊的环境下，防冰技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、投资小，在恶劣天气下能增强隧道的应急反应机制并且可在隧道弧度较小或狭缝等特殊环境下安装使用的一种隧道防冰复合管道。
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明采用的技术方案是:一种基于复合相变材料的防冰融冰建材由六部分组成，分别是碳纤维发热电缆、保温层、相变材料模块、防水层、管道壳体、散热翅片。所述碳纤维发热电缆置于相变材料模块圆孔中，与相变材料模块紧密接触。所述保温层与相变材料模块紧密接触。所述防水层与相变材料模块和保温层紧密接触。所述管道壳体与防水层通过粘接材料紧密贴合。所述散热翅片与管道壳体无缝焊接。
[0006]本方案中，所述保温层为半圆筒型结构，其内半圆形凹槽与相变材料储热模块紧密配合，内半圆形凹槽将相变材料模块下半部分紧密套住，减少热量背向融冰方向散失，提高融冰效果。
[0007]本方案中，所述防水层是具有粘接性的导热性良好的防水卷材，直接与相变材料模块紧密粘接。其本身具有的粘接性和良好的导热性避免使用额外的粘接材料，减少整体管道体积，提高传热效率。
[0008]本方案中，所述散热翅片为金属合金材料，与管道壳体通过焊接的加工方式实现无缝焊接，增大传热面积，强化散热效果，同时起到导流疏水的作用。
[0009]本发明的一种基于复合相变材料的防冰融冰建材采用相变材料与碳纤维发热电缆作为储热、融冰热源以及低温加热的媒介，其工作原理如下:在0°C以下的环境温度，隧道进行防冰融冰需要大量的热量；而相变材料能够大量储存热量，热量透过防水层、导热型环氧树脂以及外壳，最后通过翅片释放热量，翅片增强传热，使防冰融冰更高效。当相变材料温度接近临界温度时时，碳纤维加热电缆开启加热模式，其热量直接传递到相变材料中实现相变储热，热电转换效率高达99%以上。
[0010]本发明的有益效果是:复合相变材料有效储存热量并使热量均匀传递，然后通过防水层、导热型环氧树脂以及外壳，最后通过翅片释放热量，实现防冰融冰，该过程安全可靠，融冰效果高。首先，本发明的一种基于复合相变材料的防冰融冰建材以复合相变材料和碳纤维发热电缆为媒介，复合相变材料有效储存热量并使热量均匀传递，并且最后通过翅片释放热量，增强传热，提高热传递效率，使防冰融冰更高效。其次，碳纤维加热电缆高达99%以上的热电转换效率大大降低了复合管道的运行费用。再次，本发明的一种基于复合相变材料的防冰融冰建材采用相变材料储热和碳纤维高效的热电转换效率，并且采用管状结构的防冰融冰复合管道，实现结构紧凑、投资和运行费用低，在恶劣天气下增强隧道的应急反应机制，并可在隧道弧度较小或狭缝等特殊环境下安装使用。
【附图说明】
[0011]图1 一种基于复合相变材料的防冰融冰建材的装配图。
[0012]图2 —种基于复合相变材料的防冰融冰建材的结构图。
[0013]图3 —种基于复合相变材料的防冰融冰建材的剖视图。
[0014]图4相变材料模块结构图。
【具体实施方式】
[0015]下面对本发明的实施方式进行具体描述。
[0016]如图1、图2和图3所示，本发明所述的一种基于复合相变材料的防冰融冰建材由六部分组成，分别是碳纤维发热电缆11、保温层12、相变材料模块13、防水层14、管道壳体15、散热翅片16。所述碳纤维发热电缆11置于相变材料模块13圆孔131中，与相变材料模块13紧密接触。所述保温层12与相变材料模块13紧密接触。所述防水层14与相变材料模块13和保温层12紧密接触。所述管道壳体15与防水层14通过粘接材料21紧密贴合。所述散热翅片16与管道壳体15无缝焊接。
[0017]如图2和图3所示，所述保温层12为半圆筒形结构，其内半圆形凹槽121与相变材料模块13紧密配合，将相变材料模块13下半部分紧密套住，减少热量背向融冰方向散失，提尚融冰效果。
[0018]本实施例中，如图2所示，所述防水层14是具有粘接性的导热性良好的防水卷材，直接与相变材料模块13紧密粘接。其本身具有的粘接性和良好的导热性避免使用额外的粘接材料，减少整体管道体积，提高传热效率。
[0019]本实施例中，如图2所不，所述散热翅片16为金属合金材料，与管道壳体15通过焊接的加工方式实现无缝焊接，增大传热面积，强化散热效果，同时起到导流疏水的作用。
[0020]综上所述这种相变材料复合板的结构特征，本发明的整体有益效果是:以相变材料模块13和碳纤维发热电缆11为媒介，相变材料模块13有效储存热量并使热量均匀传递，并且最后通过散热翅片16释放热量，增强传热，提高热传递效率，使防冰融冰更高效。其次，本发明的一种基于复合相变材料的防冰融冰建材采用管状结构的防冰融冰复合管道，实现结构紧凑、降低投资和运行费用，在恶劣天气下增强隧道的应急反应机制，并可在隧道弧度较小或狭缝等特殊环境下安装使用。
[0021]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，如改变防水层14、保温层12、相变材料模块13、散热翅片16的结构或数量，碳纤维发热电缆11的长度可根据不同环境温度下进行防冰融冰所需热量的需求进行合理的选定，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式与技术方案，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于复合相变材料的防冰融冰建材，其特征在于:分别是由碳纤维发热电缆、保温层、相变材料模块、防水层、管道壳体、散热翅片六部分组成。2.所述碳纤维发热电缆置于相变材料模块圆孔中，与相变材料模块紧密接触；所述保温层与相变材料模块紧密接触；所述防水层与相变材料模块和保温层紧密接触；所述管道壳体与防水层通过粘接材料紧密贴合；所述散热翅片与管道壳体无缝焊接。3.根据权利要求1所述一种基于复合相变材料的防冰融冰建材，其特征在于:所述保温层为半圆筒型结构，其内半圆形凹槽与相变材料储热模块紧密配合。4.根据权利要求1所述一种基于复合相变材料的防冰融冰建材，其特征在于:所述相变材料模块为圆筒状结构，中间开有圆孔，碳纤维发热电缆置于其中，圆孔与碳纤维发热电缆紧密配合。5.根据权利要求1所述一种基于复合相变材料的防冰融冰建材，其特征在于:所述散热翅片与管道壳体紧密连接，增大传热面积，强化散热效果，同时起到导流疏水的作用。
【专利摘要】本发明公开了一种基于复合相变材料的防冰融冰建材，其包括相变材料储热模块，碳纤维发热电缆，防水层，保温层，管道壳体，外壳翅片。在低温环境下，相变材料储存的热量通过防水层、外壳，最后通过翅片释放热量实现融冰，当相变材料温度接近临界温度T时，碳纤维加热电缆开启加热模式，其热量直接传递到相变材料中实现相变储热。本发明的一种基于复合相变材料的防冰融冰建材，采用管状结构的防冰融冰复合管道以及碳纤维加热电缆高达99%以上的热电转换效率，使其结构紧凑、投资和运行费用低，在恶劣天气下增强隧道的应急反应机制，并可在隧道弧度较小或狭缝等特殊环境下安装使用。最后通过翅片释放热量，增强传热，使防冰融冰更高效。
【IPC分类】C09K5/02, E01H5/10, E01H5/12
【公开号】CN105525591
【申请号】CN201410561833
【发明人】司徒文甫, 林涛, 李新喜, 张国庆, 高冠勇, 阳楚雄
【申请人】广东工业大学, 广东万锦科技股份有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2014年10月22日