一种基于热力管加热路面的主动式抗冰融雪系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于高速公路特殊路段防冻融冰雪技术领域，具体涉及一种高速公路 桥梁的基于热力管加热路面的主动式抗冰融雪系统。
【背景技术】
[0002] 随着中国国民经济的不断发展，高速公路和桥梁建设的发展异常迅速，高速公路 网及其桥梁在国民经济和社会生活中的作用越来越重要。但是高速公路桥梁等特殊路段冬 季冰雪状况是影响高速公路交通安全，造成高速公路交通事故的一个重要因素。目前国际 上在除冰雪剂、机械除冰雪技术等方面，已经形成了一套较为成熟的做法，但对路面主动式 防冻除冰技术，尚处于研宄和试验阶段。在路面主动防冻除冰技术中，发热电缆热力除冰雪 技术最具技术可行性且已在北欧和我国新疆、黑龙江等地得到工程应用。同济大学研发出 超导电抗滑磨耗层系统，并在浙江省道一座大桥上铺装了长8m、宽2m的一段试验路并进行 了相关测试实验，实验表明该系统对于特殊路段结冰预警及初残冬季融雪化冰，保障交通 安全具有较好的效果。热力油（水）管有少数用于刚性水泥路面的案例，但应用于柔性沥 青路面尚无实例，主要存在以下技术问题亟待解决：热力管网在沥青路面结构的应力水平； 管道材质和焊接处能否满足受力要求；管内液体泄露对路面结构造成的损坏程度等。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于热力管加热桥面 的主动防冻除冰技术，即基于热力管加热路面的主动式抗冰融雪系统。
[0004] 本实用新型的目的是通过如下的技术方案来实现的：该基于热力管加热路面的 主动式抗冰融雪系统，它包括从上至下依次铺设于桥面沥青下层与桥梁混凝土层交界面之 间的换热单元层和隔热层；换热单元层由各换热单元组成，各换热单元的热循环介质供水 支管、回水支管分别连通到热循环介质供水主干管、回水主干管上，所述供水主干管、回水 主干管与锅炉连接，供水主干管上设有变频水泵，供水主干管、回水主干管上分别设有温度 计、压力表和阀门；所述各换热单元的供水支管、回水支管上分别设有阀门；所述热循环介 质采用浓度为20%的乙二醇溶液；所述锅炉、变频水泵以及各温度计、压力表、阀门与控制 系统连接。
[0005] 具体的，所述换热单元为具有一定铺设宽度和长度、首尾相接的热力管管排，热力 管为DN20的3161不锈钢管并采用套筒焊接，管排间距为IOOmm ;所述热力管采用错排方 式；所述供水主干管、回水主干管采用? 159的3161不锈钢管，并布置于车道的隔离带；所 述主干管采用同程式布置。
[0006] 进一步，所述换热单元的铺设宽度为3500mm、长度为5200mm ; Ikm桥梁采用380组 换热单元。
[0007] 所述供水主干管、回水主干管热循环介质温度分别为35°C和25°C，循环量为 60.47kg/s〇
[0008]所述隔热层的厚度为2mm〇
[0009] 本实用新型考虑到冬季在室外低温环境下，长期暴露在室外热力管道会结冰堵塞 甚至发生冻裂危险，采用20 %乙二醇溶液作为循环介质；为防止热力管对桥梁沥青路面和 混凝土结构的影响，换热单元内溶液进出口温度控制在25-35°C内；管道材质采用防腐蚀 的3161不锈钢管，采用套筒焊接以满足焊接处的应力要求。
[0010] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用20%乙二醇溶液作为循环介 质，可以防止冬季热力管道会结冰堵塞甚至发生冻裂危险；管道材质采用防腐蚀的3161不 锈钢管并采用套筒焊接，可以防止溶液对管道的腐蚀并满足焊接处的应力要求。本主动式 抗冰融雪系统能满足南方地区在室外温度-2. (TC，室外风速8. Om/s的桥梁防冻融冰雪要 求。
【附图说明】
[0011] 图1本实用新型实施例的系统结构示意图。
[0012] 图2为本实用新型实施例的桥梁路面部分纵剖视图。
[0013] 图3为本实用新型实施例的换热单元平铺示意图。
[0014] 图4为本实用新型实施例的主干管与换热单元连接示意图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
[0016] 参见图1、图2,本实施例包括从上至下依次铺设于桥面沥青下层12与桥梁混凝土 层13交界面之间的换热单元层14和隔热层15,隔热层15是铺设厚度为2mm的隔热材料。 换热单元层12由各换热单元1组成，由图1中可见，各换热单元1的热循环介质供水支管 2、回水支管3分别连通到热循环介质供水主干管4、回水主干管5上。供水主干管4、回水主 干管5与锅炉6连接，供水主干管4上设有变频水泵7,供水主干管4、回水主干管5上设有 温度计8、压力表9和阀门10;各换热单元1的供水支管2、回水支管3上设有阀门11。热 循环介质采用浓度为20%的乙二醇溶液；锅炉6、变频水泵7以及温度计8、压力表9、阀门 10、阀门11与控制系统连接（图中未画出）。
[0017] 参见图2,本实施例中，桥面结构从上至下依次为沥青层（厚度为100mm，其中， 40mm厚的SMA-13细粒式改性沥青上层16,60mm厚的AC-20 (C)中粒式沥青下层12)、混凝土 层13 (厚度为80mm的C50混凝土）、混凝土桥体17 (厚度为200mm的C50混凝土），其中， 换热单元层14铺设在混凝土层13上方，并在混凝土层13表面铺设2mm厚的隔热层15以 阻止热量向下传递。参见图3、图4,运用热力学模拟和室内模型试验对热力管传热过程进 行能量分析，换热单元1为铺设宽度为3500mm ( -个车道宽度）、长度为5200mm、首尾相接 的热力管管排，热力管为DN20的3161不锈钢管并采用套筒焊接，管排间距为IOOmm ;热力 管采用错排方式，以保证每组换热单元散热均匀；Ikm桥梁采用380组换热单元。供水主干 管4、回水主干管5采用? 159的3161不锈钢管，并布置于车道的隔离带；主干管采用同程 式布置以便于各换热单元的阻力平衡；供水主干管4、回水主干管5的热循环介质温度分别 为35°C和25°C，循环量为60. 47kg/s。浓度为20%的乙二醇溶液经锅炉6加热到35°C后通 过变频水泵7压送进入换热单元1，与桥面沥青层进行热量传递，溶液温度降低到25°C后回 到锅炉6继续加热，如此进行循环。
【主权项】
1. 一种基于热力管加热路面的主动式抗冰融雪系统，其特征在于：它包括从上至下依 次铺设于桥面沥青下层与桥梁混凝土层交界面之间的换热单元层和隔热层；换热单元层由 各换热单元组成，各换热单元的热循环介质供水支管、回水支管分别连通到热循环介质供 水主干管、回水主干管上，所述供水主干管、回水主干管与锅炉连接，供水主干管上设有变 频水泵，供水主干管、回水主干管上分别设有温度计、压力表和阀门；所述各换热单元的供 水支管、回水支管上分别设有阀门；所述热循环介质采用浓度为20%的乙二醇溶液；所述 锅炉、变频水泵以及各温度计、压力表、阀门与控制系统连接。
2. 根据权利要求1所述基于热力管加热路面的主动式抗冰融雪系统，其特征在于：所 述换热单元为具有一定铺设宽度和长度、首尾相接的热力管管排，热力管为DN20的3161不 锈钢管并采用套筒焊接，管排间距为IOOmm ;所述热力管采用错排方式；所述供水主干管、 回水主干管采用φ 159的3161不锈钢管，并布置于车道的隔离带；所述主干管采用同程式 布置。
3. 根据权利要求2所述基于热力管加热路面的主动式抗冰融雪系统，其特征在于：所 述换热单元的铺设宽度为3500mm、长度为5200mm ;lkm桥梁采用380组换热单元。
4. 根据权利要求3所述基于热力管加热路面的主动式抗冰融雪系统，其特征在于：所 述供水主干管、回水主干管热循环介质温度分别为35°C和25°C，循环量为60. 47kg/s。
5. 根据权利要求1所述基于热力管加热路面的主动式抗冰融雪系统，其特征在于：所 述隔热层的厚度为2mm〇
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于热力管加热路面的主动式抗冰融雪系统。它包括铺设于桥面沥青下层与桥梁混凝土层交界面之间的换热单元层和隔热层；各换热单元的热循环介质供水支管、回水支管分别连通到热循环介质供水主干管、回水主干管上，供水主干管、回水主干管与锅炉连接，供水主干管上设有变频水泵，供水主干管、回水主干管上分别设有温度计、压力表和阀门；各换热单元的供水支管、回水支管上分别设有阀门；热循环介质采用浓度为20％的乙二醇溶液；锅炉、变频水泵以及各温度计、压力表、阀门与控制系统连接。本实用新型可以防止冬季热力管道会结冰堵塞及发生冻裂危险，可以防止溶液对管道的腐蚀并满足焊接处的应力要求。
【IPC分类】E01C11-26
【公开号】CN204589760
【申请号】CN201520269324
【发明人】张登春, 章照宏, 袁铜森, 邹声华, 李孔清, 陈亚洲, 张新月
【申请人】湖南科技大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月29日