CN103088741A - 基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***及运行方式 - Google Patents

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刘松玉
张国柱
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Abstract

本发明公开了一种基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***及运行方式，包括供热管路、取热管路、地源热泵设备。其中地源热泵换热器分别与供热管路和地源热泵设备取热端口连接，各自形成蓄热环路和取热环路，供热管路与地源热泵设备供热端口连接，形成供热环路。本发明能彻底解决公路桥梁路面积雪结冰的问题，比传统电加热融雪化冰技术节能70%以上。将夏季太阳能存储于地下土壤中，用于冬季供热，避免了因冷热负荷不均衡诱发的桩基周围岩土体地温逐年下降。

Description

基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***及运行方式
技术领域
本发明涉及一种融雪化冰***，特别是涉及一种基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***。
背景技术
在我国，冬季天气寒冷，路面桥面容易结冰，南方结冰期近1个月，北方时间更长，道桥积雪结冰引起的交通事故约占冬季交通事故总量的35%，道桥积雪结冰引起的交通事故和高速公路关闭带来巨大的社会影响和经济损失。目前，桥面除冰雪的方法主要有两种类型，机械清除法和融除法。机械法适用于大面积机械化清除作业，但往往需在雪后进行，作业有碍交通；路面结冰后，彻底清除困难，机械设备利用率低。融除法包括化学融除法和热融法。化学融雪需要后期清理，环境污染严重，对钢筋、路面、行运工具腐蚀严重，需要巨额费用修复桥梁，经济损失巨大。热融法是采用加热的方式使雪融化，主要有电缆加热和循环热流体方法加热。前者直接消耗电力，运营维护成本高；后者利用地源热泵***，降低了运营成本，但却需要钻探一定深度和数量的垂直钻孔，增加了初期投资。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***，以彻底解决公路桥梁路面积雪结冰的问题。
本发明的另一个目的在于提供基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***的运行方式。
本发明采用以下技术方案：
一种基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***，包括供热管路、地源热泵换热器和地源热泵设备；
所述地源热泵换热器包括多组热交换管，多组热交换管设置在桥梁桩基内，各组热交换管的两端分别通过出水管路、进水管路与地源热泵设备取热端口连成取热环路；
所述供热管路包括多组供热管，多组供热管铺设在沥青路面下，各组供热管的两端分别通过出水管路、进水管路与地源热泵设备的供热端口连成供热环路；
所述供热管路的两端分别通过出水管路、进水管路与地源热泵换热器形成蓄热环路。
进一步地，所述热交换管设置在桥梁桩基钢筋笼内。
进一步地，所述供热管路铺设在沥青路面保温层和混凝土保护层之间。
上述融雪化冰***的运行方式，包括有两种运行方式：
第一种运行方式为夏季太阳能存储模式，利用沥青路面下方的供热管路与桩基内的热交换管串联成的封闭环路将太阳能存储于桩基及其周围的地下土壤中；
第二种模式为地源热泵供热模式，利用热交换管和地源热泵设备取热端口串联成的封闭环路吸收桩基及其周围地下土壤中的热量，经地源热泵设备加热提升后，通过地源热泵设备供热端口和供热管路串联成的封闭管路加热沥青路面。
基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***的工作原理如下：在夏季，将位于公路桥梁桩基内的热交换管路与安装在公路桥梁沥青路面下方的供热管路连接成封闭管路，利用桥梁沥青路面吸收强烈的太阳辐射能加热封闭管路内的循环传热流体，从而将太阳能存储于桩基及其周围的地下土壤中；在冬季，将位于公路桥梁桩基内的热交换管路与地源热泵设备取热端连成取热封闭管路，将位于公路桥梁沥青路面下方的供热管路与地源热泵设备供热端连成供热封闭管路，利用取热封闭管路内的循环传热流体提取储存于桩基及其周围土壤中的太阳能和地温能，经地源热泵设备提升后，加热供热封闭管路内的循环传热流体，通过低温热水辐射供热的方式加热公路桥梁沥青路面，从而实现公路桥梁路面的融雪化冰。
本发明的有益效果：基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰技术是一项彻底解决公路桥梁路面的积雪结冰的新型节能技术，比传统电加热融雪化冰技术节能70%以上。将夏季太阳能存储于地下土壤中，用于冬季供热，避免了因冷热负荷不均衡诱发的桩基周围岩土体地温逐年下降。利用沥青路面吸收太阳能替代太阳能集热器设备吸收太阳能和桥梁桩基内埋设热交换管替代垂直钻孔内埋设热交换管，节省了用地和初期投资。
附图说明
图1基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***工作原理图；
图2位于沥青路面下方的供热管和桩基内的热交换管平面布置图。
具体实施方式
参见图1至图2，基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***包括供热管路8、热交换管2和地源热泵设备5，可按如下步骤实施：
1、在地表1下的桥梁桩基10预制钢筋笼内安装热交换管2，随后下放钢筋笼和浇筑混凝土；
2、将每个桩基10内的热交换管2的进、出口分别与第一出水总管3和第一进水总管4并联同程相连，与地源热泵设备5取热端连成取热环路，地源热泵设备5取热端设置转换开关9；
3、预制梁15安装完成后，施作混凝土整平层14，在整平层14上方铺设一定厚度的保温板，作为路面保温层13，并在保温板上铺设安装供热管路8；
4、将每组供热管路8的进、出口分别与第二出水总管6和第二进水总管7并联同程相连，与地源热泵设备5供热端连成供热环路，地源热泵设备5供热端口设置转换开关9，随后施作混凝土保护层12和沥青路面11。
5、通过转换开关9实现第二出水总管6与第一出水总管3之间的转换连接，以及第二进水总管7与第一进水总管4的转换连接。
6、在***满足密封性测试要求后，对进、出水总管及外露管路安装保温套管。
基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***有两种运行模式，通过转换开关9来选择：第一种运行模式为夏季太阳能存储模式，利用沥青路面11下方的供热管路8与桩基10内的热交换管2串联成的封闭环路将太阳能存储于桩基10及其周围的地下土壤中；第二种模式为地源热泵供热模式，利用热交换管2路和地源热泵设备5取热端口串联成的封闭环路吸收桩基10及其周围地下土壤中的热量，经地源热泵设备5加热提升后，通过地源热泵设备5供热端口和供热管路8路串联成的封闭管路加热沥青路面11。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***，其特征在于：包括供热管路、地源热泵换热器和地源热泵设备；
所述地源热泵换热器包括多组热交换管，多组热交换管设置在桥梁桩基内，各组热交换管的两端分别通过出水管路、进水管路与地源热泵设备取热端口连成取热环路；
所述供热管路包括多组供热管，多组供热管铺设在沥青路面下，各组供热管的两端分别通过出水管路、进水管路与地源热泵设备的供热端口连成供热环路；
所述供热管路的两端分别通过出水管路、进水管路与地源热泵换热器形成蓄热环路。
2.一种根据权利要求1所述的基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***的运行方式，其特征在于：包括两种运行方式：
第一种运行方式为夏季太阳能存储模式，利用沥青路面下方的供热管路与桩基内的热交换管串联成的封闭环路将太阳能存储于桩基及其周围的地下土壤中；
第二种模式为地源热泵供热模式，利用热交换管和地源热泵设备取热端口串联成的封闭环路吸收桩基及其周围地下土壤中的热量，经地源热泵设备加热提升后，通过地源热泵设备供热端口和供热管路串联成的封闭管路加热沥青路面。
3.根据权利要求1所述的基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***，其特征在于：所述热交换管设置在桥梁桩基钢筋笼内。
4.根据权利要求1所述的基于能源桩的公路桥梁路面融雪化冰***，其特征在于：所述供热管路铺设在沥青路面保温层和混凝土保护层之间。
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