专利名称：利用地下自然能源的路桥面冷却及融冰雪装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及路桥冷却及融冰雪装置。
背景技术：
目前，冬季路(桥)面除雪的方式如下化学融雪1、该方式使融化成的盐水渗透到钢筋混凝土内部，对结构造成严重腐蚀，加快了对建筑物的破坏，为建筑物的安全问题带来了巨大的隐患；2、融雪时，融雪所需要的热量主要来自桥面，使桥面频繁热胀冷缩，导致桥面混凝土剥落，破坏桥面；3、融雪盐水会对环境造成污染，给生态系统如植物带来了很大的影响，破坏了人们的生活环境；4、融雪盐水流入下水道，对其他的基础设施也会带来很大的腐蚀；5、雪水浸到汽车上以后，会严重腐蚀汽车底盘等设备，给人们带来潜在危险。热力融雪目前的热力融雪有以下两种方式(1)直接利用燃油、燃气或电等高位能加热热水泼洒到路面或者在桥内埋管或电缆等设施，达到融雪的目的在能源严重短缺的今天，该融雪方式不适合我国的国情，在我国的使用潜力有限。(2)热管融雪首先，系统要保持系统良好的流通性，埋管管径应当尽量大或者有很大的地下埋置深度，增加了初投资。其次，桥面内埋管必须有足够大的梯度保证冷凝流体在自身的重力作用下流回蒸发端。再次，如果管道不是足够的清洁，或者管道的倾斜度不够，可能在管的周围形成冰，需要花费大量的财力和物力去修复。最后，管内的流体不能反向流动，在夏季不能达到热回收的效果，长年运行后，效果可能会减弱。机械除雪该除雪方式不能解决地面由于残留雪引起的路面附着能力差，车辆可靠性差等问题，因此除雪效率不高。此外，该除雪方式不仅具有对路桥面造成一定损害，而且费用大，机械价格昂贵，其维修费用高等。夏季路、桥面冷却仅靠洒水，浪费资源，而且维持时间短。
发明内容
本发明为了解决现有路、桥面除冰雪方法存在的1、使融化成的盐水渗透到钢筋混凝土内部，对结构造成严重腐蚀，加快了对建筑物的破坏，为建筑物的安全问题带来了巨大的隐患；2、投资大，耗能大；3、该除雪方式不仅具有对路桥面造成一定损害，而且费用大，机械价格昂贵，其维修费用高；夏季路、桥面冷却仅靠洒水，浪费资源，而且维持时间短的问题，提供了一种利用地下自然能源的路桥冷却及融冰雪装置，解决上述问题的具体技术方案如下本发明包含压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3、蒸发器4和循环泵5，它还包含有深层换热器6、浅层换热器7、第一控制阀门8-1、第二控制阀门8-2、第三控制阀门8-3、第四控制阀门8-4、第五控制阀门8-5、第六控制阀门8-6、第七控制阀门8-7。第一循环泵5-1的输入端与冷凝器2的管程的第一输出端相连通，第一循环泵5-1的输出端与第一控制阀门8-1的输入端连接，第一控制阀门8-1的输出端分别与浅层换热器7的输入端和第三控制阀门8-3的一端连接，浅层换热器7的输出端与第二控制阀门8-2和第四控制阀门8-4的一端连接，第二控制阀门8-2的另一端与冷凝器2管程的第一输入端连接，第四控制阀门8-4的另一端与第六控制阀门8-6的一端和深层换热器6的输出端连接，第六控制阀门8-6的另一端与蒸发器4管程的第一输入端连接，蒸发器4管程的第一输出端与第五控制阀门8-5的一端连接，第五控制阀门8-5的另一端分别与第三控制阀门8-3的另一端和第二循环泵5-2的输入端连接，第二循环泵5-2的输出端与第七控制阀门8-7的一端连接，第七控制阀门8-7的另一端与深层换热器6的输入端相连通。
本发明采用利用土壤源热泵向桥面供热，达到融雪的目的，可以减少融雪剂的应用，减少对桥及其他基础设施和车辆的腐蚀，延长基础设施和车辆的使用年限，减少对环境的污染，维护生态平衡。土壤源热泵是一种经济节能的用能方式。土壤源热泵具有较高的能效比(EER)，供热时产生3倍以上的耗电量的热量。土壤源热泵还具有低噪声，占地面积小，不排放污染物，不抽取地下水，运行及维护费用低廉，设备使用周期长等优点。夏季时，停止热泵机组运行，直接利用地下自然能源冷却路(桥)面，达到降低地(桥)面的温度，起到集热的目的，可以平衡冬季融雪用能。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一结合图1描述本实施方式。本实施方式由压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3、蒸发器4、循环泵5、深层换热器6、浅层换热器7、第一控制阀门8-1、第二控制阀门8-2、第三控制阀门8-3、第四控制阀门8-4、第五控制阀门8-5、第六控制阀门8-6和第七控制阀门8-7组成。第一循环泵5-1的输入端与冷凝器2管程的第一输出端相连通，第一循环泵5-1的输出端与第一控制阀门8-1的输入端连接，第一控制阀门8-1的输出端分别与浅层换热器7的输入端和第三控制阀门8-3的一端连接，浅层换热器7的输出端与第二控制阀门8-2和第四控制阀门8-4的一端连接，第二控制阀门8-2的另一端与冷凝器2管程的第一输入端连接，第四控制阀门8-4的另一端与第六控制阀门8-6的一端和深层换热器6的输出端连接，第六控制阀门8-6的另一端与蒸发器4管程的第一输入端连接，蒸发器4管程的第一输出端与第五控制阀门8-5的一端连接，第五控制阀门8-5的另一端分别与第三控制阀门8-3的另一端和第二循环泵5-2的输入端连接，第二循环泵5-2的输出端与第七控制阀门8-7的一端连接，第七控制阀门8-7的另一端与深层换热器6的输入端相连通。管路内采用乙二醇溶液。
深层换热器6和浅层换热器7均采用高密度聚乙烯管或钢管具体实施方式
二结合图1描述本实施方式。本实施方式的压缩机1的输入端与蒸发器4壳程的第二输出端相连，压缩机1的输出端与冷凝器2壳程的第二输入端相连，膨胀阀3的一端与蒸发器4壳程的第二输入端相连，膨胀阀3的另一端与冷凝器2壳程的第二输出端相连。
深层换热器6和浅层换热器7均采用高密度聚乙烯管或钢管，路(桥)浅层换热器7管间距的埋设控制在150mm～300mm之间，浅层换热器7埋设深度距地(桥)面50mm～80mm处，具体应当根据路(桥)面所承受负荷，管材及埋管内的加热流体温度而定。地下取能管由桥(路)面负荷，根据每单位钻孔深度换热量为50～100W/m计算得到。钻孔深度控制在40～100m，不宜过深，否则造价很高。
申请人对北京一地区长为50m，宽为6m的路(桥)面进行了模拟计算。其中，路(桥)面内埋设的浅层换热器7为高密度聚乙烯管，管的内径d1＝21.25mm，外径d2＝26.75mm，长度为5.5m，管间距为200mm，浅层换热器7埋设深度为80mm。深层换热器6为纵向埋设，埋设深度为80m，深层换热器6采用高密度聚乙烯管，管的外径为33.5mm，内径为27mm。选择制热量为140KW左右功率的热泵机组，对桥面加热进行清除冰雪效果良好。
本装置的工作原理冬季融雪本装置的运行模式将第三控制阀门8-3、第四控制阀门8-4关闭，第一控制阀门8-1、第二控制阀门8-2、第五控制阀门8-5、第六控制阀门8-6、第七控制阀门8-7打开，深层换热器6将获取的地下温度为10℃(沈阳地区)的热能经第六控制阀门8-6送入热泵循环系统，然后由第一循环泵5-1经第一控制阀门8-1将升温的乙二醇溶液输入给埋在路(桥)面下的浅层换热器7，浅层换热器7向路面散热(地面温度在0℃以上)，来融化路、桥面的冰雪。
夏季冷却本装置的运行模式将第一控制阀门8-1、第二控制阀门8-2、第五控制阀门8-5、第六控制阀门8-6关闭，第三控制阀门8-3、第四控制阀门8-4和第七控制阀门8-7打开，从深层换热器6获取的低温溶液经第四控制阀门8-4进入浅层换热器7，浅层换热器7吸收地面40℃左右的高温，在由浅层换热器7的另一端将吸热的乙二醇溶液经第三控制阀门8-3的另一端经第二循环泵5-2返回深层换热器6进行循环，达到夏季路、桥面或地面降温的目的。
权利要求
1.利用地下自然能源的路桥面冷却及融冰雪装置，它包含压缩机(1)、冷凝器(2)、膨胀阀(3)、蒸发器(4)和循环泵(5)，其特征在于它还包含有深层换热器(6)、浅层换热器(7)、第一控制阀门(8-1)、第二控制阀门(8-2)、第三控制阀门(8-3)、第四控制阀门(8-4)、第五控制阀门(8-5)、第六控制阀门(8-6)、第七控制阀门(8-7)，第一循环泵(5-1)的输入端与冷凝器(2)管程的第一输出端相连通，第一循环泵(5-1)的输出端与第一控制阀门(8-1)的输入端连接，第一控制阀门(8-1)的输出端分别与浅层换热器(7)的输入端和第三控制阀门(8-3)的一端连接，浅层换热器(7)的输出端与第二控制阀门(8-2)和第四控制阀门(8-4)的一端连接，第二控制阀门(8-2)的另一端与冷凝器(2)管程的第一输入端连接，第四控制阀门(8-4)的另一端与第六控制阀门(8-6)的一端和深层换热器(6)的输出端连接，第六控制阀门(8-6)的另一端与蒸发器(4)管程的第一输入端连接，蒸发器(4)管程的第一输出端与第五控制阀门(8-5)的一端连接，第五控制阀门(8-5)的另一端分别与第三控制阀门(8-3)的另一端和第二循环泵(5-2)的输入端连接，第二循环泵(5-2)的输出端与第七控制阀门(8-7)的一端连接，第七控制阀门(8-7)的另一端与深层换热器(6)的输入端相连通。
2.根据权利要求1所述的利用地下自然能源的路桥面冷却及融冰雪装置，其特征在于压缩机(1)的输入端与蒸发器(4)壳程的第二输出端相连，压缩机(1)的输出端与冷凝器(2)壳程的第二输入端相连，膨胀阀(3)的一端与蒸发器(4)壳程的第二输入端相连，膨胀阀(3)的另一端与冷凝器(2)壳程的第二输出端相连。
全文摘要
利用地下自然能源的路桥面冷却及融冰雪装置，它涉及路桥面冷却及融冰雪装置。它解决了盐水渗透到钢筋混凝土内部，对结构造成严重腐蚀；投资、耗能大；对路桥面造成损害及冷却难的问题。本发明的第一循环泵的两端分别与冷凝器(2)和第一阀门的一端连接，浅层换热器(7)的两端分别与第一阀门、第二阀门和第四阀门的一端连接，冷凝器(2)两端分别与第一阀门和第二阀门的一端连接，蒸发器(4)的两端分别与第五阀门和第六阀门的一端连接，深层换热器(6)的两端分别与第七阀门、第六阀门和第四阀门的一端连接，第二循环泵的两端分别与第七阀门、第五阀门和第三阀门的一端连接。本发明对环境的污染小，维护生态平衡，融雪及冷却效果好等优点。
文档编号F24J3/08GK1958958SQ20061015100
公开日2007年5月9日 申请日期2006年11月10日 优先权日2006年11月10日
发明者姜益强, 姚杨, 马最良, 胡文举 申请人:哈尔滨工业大学