一种基于重力热管原理的路面升降温装置的制作方法

本实用新型属于路面温控装置领域，具体涉及一种基于重力热管原理的路面升降温装置。

背景技术：

夏季时，在太阳光的照射下，路面温度大幅上升，通常能达到60～70℃，较高的路面温度不仅导致路面病害的产生，而且加速城市的热岛效应，严重影响居民的日常生活；冬季时，尤其是北方地区，由于冰雪气候周期长、气温低，导致路面出现大量结冰、积雪等现象，严重影响车辆出行安全。传统的路面控温方法较多，如铺设热反射涂层、洒水、设置隔热层、埋设电热丝等，但大多数只能实现单一的升温或降温功能，造成资源的浪费。

热管是一种两相闭式热虹吸管，又称重力热管。将热管抽成负压后充溢适量的工作液体(工质)，管的一端为蒸发段(吸热段)，一端为冷凝段(放热段)，根据需要在两段中间布置绝热段。当热管的蒸发段受热时，热管内的工质因吸收热量而蒸发，蒸汽流向冷凝段，与相对温度较低的冷凝段管壁接触后放出汽化潜热冷凝成液体，随后工质在重力作用下沿管壁流回蒸发段再蒸发，如此循环将蒸发段的热量源源不断地传到冷凝段。

重力热管因具有传热性能优良、工作状态稳定、价格低廉等优点得到了广泛的研究和应用。中国专利CN201843036U所公开“一种路基热棒”专利(申请号：201020612891.3)，将热管设计成“L”型，埋置在沥青路面内部，实现对沥青路面的降温；中国专利CN105603851A所公开的“一种沥青路面降温装置”专利(申请号：201510635485.6)，将热管设计成“L”型的双层结构，提高热棒对沥青路面的降温效率。但上述专利的不足之处在于：第一，由于热管外形为圆形，埋置在路面内部，在车辆荷载长时间的作用下，易出现偏移，甚至对路面产生损坏；第二，由于热管为“L”型结构，增大管内工质运行阻力，降低其传热效率；第三，仅单一地实现路面降温，造成资源浪费。因此需要设计出一种能根据实际的路面温度自动进行调控的路面升降温装置。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供了一种基于重力热管原理的路面升降温装置，该装置设计合理、结构简单，能根据路面实际温度自动进行调控，实现夏季降温、冬季升温的功能。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于重力热管原理的路面升降温装置，包括管道、温度传感器、水箱以及控制单元，其中，管道设置有第一工作段和第二工作段，第一工作段设置在路面内，第一工作段的外侧设置有用于监测路面温度的温度传感器；第二工作段设置在水箱中，水箱上设置有循环水的进水口和出水口，水箱中设置温度传感器，两个温度传感器与控制单元连接；管道内部为负压，沿管道的内壁轴向设置有吸液芯；吸液芯中充有工质；路面铺设有若干根管道。

相邻两根管道的间距为1m～3m。

管道的外侧套设有一底座，底座的顶面为弧形，底面为平面。

管道外径为20mm，壁厚为2mm～3mm。

管道的真空度为1.3×10^-2Pa。

工质选用丙酮，充液率为65％～75％。

吸液芯布满整个管道。

水箱设置在绿化带中。

控制单元还连接有用于显示温度的显示装置。

管道的长度为所铺设路段路面宽度的2/3-3/4。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：控制单元能实时监测水箱中的水温和路面温度，根据路面实际温度情况，采用水箱中的循环水实现对工质的加热和冷却，路面温度的调控，真正实现夏季降温和冬季升温的功能，有效解决夏季路面温度过高、冬季大面积积雪等问题；管道中设置吸液芯，直管道，减少工质运行阻力，提高传热效率；第二工作段以及水箱在道路绿化带内部，节约空间，避免对周边环境的影响。

进一步的，底座增大管道与路面的接触面积，避免管道在车辆荷载长时间的作用下出现偏移和损坏。

进一步的，相邻两根管道的间距、管道的直径可以根据当地的气候环境进行合理的调整和设计以达到更好的效果。

进一步的，底座的底面设置为平面提高底座对管道的固定作用，有效防止管道在长期载荷下发生偏移。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型横断面剖视示意图。

图3为本实用新型在路面铺设示意图。

附图中，1-底座，2-管道，3-吸液芯，4-工质通道，5-水箱，6-温度传感器，7-控制单元，8-进水口，9-出水口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1和图2所示，一种基于重力热管原理的路面升降温装置，包括管道2、温度传感器6、水箱5以及控制单元7，其中，管道2设置有第一工作段和第二工作段，第一工作段设置在路面内，第一工作段的外侧设置有温度传感器6；第二工作段设置在水箱5中，水箱5设置在绿化带中，水箱5中设置温度传感器6，两个温度传感器6与控制单元7连接；管道2内部为负压，沿管道2的内壁轴向设置有吸液芯3；吸液芯3中充有工质；路面铺设有若干根管道2；控制单元7还连接有用于显示温度的装置。

参考图1和图2，管道2外形为“一”字形，即底座与水箱的中轴线位于同一水平面；管道采用紫铜或碳钢，管径为20mm～25mm，壁厚为2mm～3mm，管道2的长度为所铺设路段路面宽度的2/3-3/4；底座1的顶面为弧形，底面为平面；热管内部真空度为1.3×10^-2Pa；工质选用丙酮，充液率为65％～75％；吸液芯3布满整个管道，厚度为3mm～5mm；在路面修建过程中，预先将该装置底座1水平铺设在路面内部，底座1曲面向上，铺设深度为5～10cm，铺设间距为1m～3m，待路面修筑完成后，装置右端与水箱5相连，设置在绿化带内部，水箱内部放置温度传感器6，将温度传感器6与控制单元7相连接。

作为本实用新型的一个可选实施例，第二工作端在水箱5中采用盘管式设置。

当路面温度过高时，选用温度低于25℃生活废水、自来水或其他液体由进水口8充入，出水口9流出，控制单元7对水箱5内的水温进行实时监测和显示；第二工作段为冷凝段，这种情况下，由于路面温度过高，第一工作段为蒸发段，第二工作段为冷凝段，蒸发段的工质因吸收热量而蒸发，转化为气相，蒸发段的压力随之增大，气相工质在压力差的作用下从工质通道4流向冷凝段，与相对温度较低的冷凝段管壁接触后放出潜热冷凝转化成液态，热量被水箱5内的水吸收，液态工质在毛细作用下沿吸液芯3流回蒸发段再蒸发气化，循环将蒸发段的热量源源不断地传到冷凝段，实现对路面的降温。

当路面温度过低，出现积雪现象时，选用高于30℃的生活废水、暖气管道水由进水口8充入，出水口9流出，控制单元7对水箱5内的水温进行实时监测和显示；这种情况下，由于水箱温度高，第二工作段为蒸发段，第一工作段变为冷凝段，蒸发段的工质因吸收热量而转化为气态，气态工质沿工质通道4流向冷凝段，与相对温度较低的冷凝段管壁接触后放出潜热冷凝成液态，热量被路面吸收，液态工质在毛细作用下沿吸液芯3流回蒸发段再蒸发，如此循环将蒸发段的热量源源不断地传到冷凝段，实现对路面的升温，从而实现道路融冰除雪。

本实用新型的一个实施例，水箱中还设置有加热单元，加热单元和控制单元7连接，控制单元7能通过控制加热单元对水箱5中的水加热，使水温高于30℃；加热单元采用电加热器，电加热器设置在水箱中，需要工作的时候，当热水来源出现故障或热水供应不足时启动加热器，使水箱中的水不低于30℃，不需要工作时，加热单元还能使水箱5中的水温维持在冰点以上，确保系统的可靠性。