专利名称：太阳能与土壤源热能结合的道路融雪系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种道路融雪系统。
背景技术：
冬季，道路积雪在温度变化及车辆荷载作用下，极易形成薄冰，影响道路交通安 全，相关调查表明，道路积雪结冰引起的交通事故占我国冬季交通事故总量的35%，因此， 科学合理清除道路冰雪的技术日渐成为道路工作者及道路使用者的迫切要求。目前，国内外除冰雪技术主要分为清除法和融化法。清除法分为人工除雪和机械 除雪两类。人工除雪效率低下，费用高昂，只适用于小雪及重难点路段的积雪清除；机械除 雪适合于大面积机械化清除作业，一旦路面结冰后，彻底清除就较为困难，除冰铲等除雪机 械设备制造成本高，功率消耗非常大，且受季节影响较大而导致利用率低。清除法往往都在 雪后完成，作业中有碍交通，往往导致交通中断，影响交通通行和行车安全，且因其具有劳 动强度大的缺点，故而不易推广。融化法包括化学融化法和热融化法。化学融除化主要依托化学融雪剂，但适用温 度范围窄(环境温度高于-3. 9°C )，而且，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，加快了构筑物的破坏，减少了使用年限，为结构物的安全问题带来了巨大的隐 患。此外，融雪剂和盐水还会造成严重的水资源污染。热融化法分为循环热流体法、热管加 热法以及电加热法。热管加热法要保持系统良好的流通性，埋管管径应当尽量大或者要求 地下埋置深度较深，这就增加了初投资；其次，融雪系统中的桥面埋管，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器。这又在某种程度上增加了桥面内的初投 资。此外，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，影响 系统的使用；电加热法直接消耗电力，能耗大，能源利用率限度为1 1，利用率低。
发明内容
本发明为了解决目前除冰雪技术中清除法投资大且不能实时同步除雪、化学融化 法易造成结构严重腐蚀及水资源污染、电加热法耗能大且能源利用率低的问题，提供了一 种太阳能与土壤源热能结合的道路融雪系统。本发明解决上述技术问题采取的技术方案是所述系统包括多根土壤换热管、多 根路面换热管、第一集水器、第二集水器、板式换热器、热泵机组、第一分水器、第二分水器、 第一水泵、第二水泵和第三水泵，多根土壤换热管并联设置，多根路面换热管并联设置，每 根土壤换热管的一端为出口端，每根土壤换热管的另一端为进口端，每根土壤换热管的出 口端与第一集水器的进口端连通，第一集水器的出口端通过第二水泵与板式换热器的冷端 入口连通，板式换热器的热端出口与热泵机组的热端入口连通，热泵机组的冷端出口与第 一分水器的入口端连通，第一分水器的出口端与每根土壤换热管的入口端连通，每根路面 换热管的一端为出口端，每根路面换热管的另一端为进口端，每根路面换热管的出口端与 第二集水器的进口端连通，第二集水器的出口端通过第一水泵与热泵机组的冷端入口连通，热泵机组的热端出口与第二分水器的入口端连通，第二分水器的出口端与每根路面换 热管的入口端连通，所述系统内设有循环介质，循环介质为防冻液。本发明具有以下有益效果本发明利用土壤源热能和太阳能热能经热泵机组将其 热能提升向路面桥面供热，达到实时融雪的目的。可以减少融雪剂的应用，减少对结构物的 腐蚀，延长基础设施的使用年限，减少对环境的污染，维护生态平衡。利用土壤源热能和太 阳能是一种经济环保节能的用能方式，利用热泵机组可实现1 4以上的能量转换效率。
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述系统包括多根土 壤换热管1、多根路面换热管2、第一集水器3、第二集水器4、板式换热器5、热泵机组6、第 一分水器7、第二分水器8、第一水泵13、第二水泵14和第三水泵15，多根土壤换热管1并 联设置，多根路面换热管2并联设置，每根土壤换热管1的一端为出口端，每根土壤换热管 1的另一端为进口端，每根土壤换热管1的出口端与第一集水器3的进口端连通，第一集水 器3的出口端通过第二水泵14与板式换热器5的冷端入口连通，板式换热器5的热端出口 与热泵机组6的热端入口连通，热泵机组6的冷端出口与第一分水器7的入口端连通，第一 分水器7的出口端与每根土壤换热管1的入口端连通，每根路面换热管2的一端为出口端， 每根路面换热管2的另一端为进口端，每根路面换热管2的出口端与第二集水器4的进口 端连通，第二集水器4的出口端通过第一水泵13与热泵机组6的冷端入口连通，热泵机组6 的热端出口与第二分水器8的入口端连通，第二分水器8的出口端与每根路面换热管2的 入口端连通，所述系统内设有循环介质，循环介质为防冻液。
具体实施方式
二 结合图1说明本实施方式，本实施方式的防冻液为体积浓度为 25-40%的乙二醇水溶液。使用此溶液的优点是冰点低，冬季不易结冰。其它组成及连接关 系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图1说明本实施方式，本实施方式的防冻液为体积浓度为 35%的乙二醇水溶液。使用此溶液的优点是冰点低，冬季不易结冰。其它组成及连接关系 与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四结合图1说明本实施方式，本实施方式的系统还包括太阳能集 热器9和蓄热水箱10，板式换热器5的冷端出口与太阳能集热器9的进口连通，太阳能集热 器9的出口与蓄水箱10的入口连通，蓄水箱10的出口通过第三水泵15与板式换热器5的 热端入口连通。太阳能集热器9制得的热水与出土壤换热管1的循环介质在板式换热器5 中进行换热，以提高循环介质的温度，从而达到节省能耗，提高热泵机组1的制热效率的目 的；此结构利用太阳能和土壤源热能结合在一起向路面桥面供热，达到实时融雪的目的，其 中太阳能是人类能量的主要来源，是一种无污染、蕴藏丰富的自然能源，将太阳能作为辅助 热源，配合土壤源热能进行有效利用达到既节能又环保的良好效果。其它组成及连接关系 与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五结合图1说明本实施方式，本实施方式的系统还包括第一膨胀水箱11，第一集水器3与第一膨胀水箱11连通。第一膨胀水箱11的作用是用于保证系统 循环介质充满管道连续稳定运行和调节循环介质的体积膨胀量。其它组成及连接关系与具 体实施方式一相同。
具体实施方式
六结合图1说明本实施方式，本实施方式的系统还包括第二膨胀 水箱12，第二集水器4与第二膨胀水箱12连通。第二膨胀水箱12的作用是用于保证系统 循环介质充满管道连续稳定运行和调节循环介质的体积膨胀量。其它组成及连接关系与具 体实施方式一相同。工作原理系统运行时，一组土壤换热管1中的循环介质经第一集水器4汇集后， 通过板式换热器5吸收太阳能转化的热能进入热泵机组6，释放热量降温后经第二分水器8 再返回土壤换热管1，土壤换热管1与土壤交换热量，形成循环；热泵机组1将从土壤中取 出的低温热能和太阳能转化的热能进行做功提升为高温热能对路面换热管2中的循环介 质做功加热，在温度升高达到设计温度后经第一水泵13输送给路面换热管2进行融雪，经 融雪降温后的乙二醇溶液在第一水泵13的作用下返回热泵机组1循环加热。
权利要求
一种太阳能与土壤源热能结合的道路融雪系统，所述系统包括多根土壤换热管(1)、多根路面换热管(2)、第一集水器(3)、第二集水器(4)、板式换热器(5)、热泵机组(6)、第一分水器(7)、第二分水器(8)、第一水泵(13)、第二水泵(14)和第三水泵(15)，其特征在于多根土壤换热管(1)并联设置，多根路面换热管(2)并联设置，每根土壤换热管(1)的一端为出口端，每根土壤换热管(1)的另一端为进口端，每根土壤换热管(1)的出口端与第一集水器(3)的进口端连通，第一集水器(3)的出口端通过第二水泵(14)与板式换热器(5)的冷端入口连通，板式换热器(5)的热端出口与热泵机组(6)的热端入口连通，热泵机组(6)的冷端出口与第一分水器(7)的入口端连通，第一分水器(7)的出口端与每根土壤换热管(1)的入口端连通，每根路面换热管(2)的一端为出口端，每根路面换热管(2)的另一端为进口端，每根路面换热管(2)的出口端与第二集水器(4)的进口端连通，第二集水器(4)的出口端通过第一水泵(13)与热泵机组(6)的冷端入口连通，热泵机组(6)的热端出口与第二分水器(8)的入口端连通，第二分水器(8)的出口端与每根路面换热管(2)的入口端连通，所述系统内设有循环介质，循环介质为防冻液。
2.根据权利要求1所述太阳能与土壤源热能结合的道路融雪系统，其特征在于防冻液 为体积浓度为25-40%的乙二醇水溶液。
3.根据权利要求1所述太阳能与土壤源热能结合的道路融雪系统，其特征在于防冻液 为体积浓度为35%的乙二醇水溶液。
4.根据权利要求1所述太阳能与土壤源热能结合的道路融雪系统，其特征在于所述系 统还包括太阳能集热器(9)和蓄热水箱(10)，板式换热器(5)的冷端出口与太阳能集热器 (9)的进口连通，太阳能集热器(9)的出口与蓄水箱(10)的入口连通，蓄水箱(10)的出口 通过第三水泵(15)与板式换热器(5)的热端入口连通。
5.根据权利要求4所述太阳能与土壤源热能结合的道路融雪系统，其特征在于所述系 统还包括第一膨胀水箱(11)，第一集水器(3)与第一膨胀水箱(11)连通。
6.根据权利要求5所述太阳能与土壤源热能结合的道路融雪系统，其特征在于所述系 统还包括第二膨胀水箱(12)，第二集水器(4)与第二膨胀水箱(12)连通。
全文摘要
太阳能与土壤源热能结合的道路融雪系统，它涉及一种道路融雪系统。针对目前除冰雪技术中清除法投资大且不能实时同步除雪、化学融化法易造成结构严重腐蚀及水资源污染、电加热法耗能大且能源利用率低的问题。一组土壤换热管并联设置，一组路面换热管并联设置，每根土壤换热管与第一集水器连通，第一集水器与板式换热器连通，板式换热器与热泵机组连通，热泵机组与第一分水器连通，第一分水器与每根土壤换热管连通，每根路面换热管与第二集水器连通，第二集水器与热泵机组连通，热泵机组与第二分水器连通，第二分水器与每根路面换热管连通，所述系统内设有循环介质，循环介质为防冻液。本发明用于道路融雪。
文档编号E01C11/26GK101956359SQ20101029969
公开日2011年1月26日 申请日期2010年10月8日 优先权日2010年10月8日
发明者傅忠斌, 周纯秀, 张锐, 徐慧宁, 沙爱民, 谭忆秋 申请人:哈尔滨工业大学