一种一体两用式热管降温融雪系统及其使用方法

本发明属于道路，具体涉及一种一体两用式热管降温融雪系统及其使用方法。

背景技术：

1、随着气候变化和城市化进程的加速推进，全球范围内极端天气事件频发，极端高温和严寒对交通运输和城市生活带来了诸多挑战。沥青作为一种常用的公路路面材料，温度变化将对其物性产生重要的影响，夏季高温天气下车辆在沥青公路行驶时会导致路面不可恢复的车辙变形；而冬季降雪结冰会威胁交通安全，严重降低通行效率，这将给人们的生活和出行带来了诸多不便。

2、目前，常用的路面降温方式包括水喷洒、涂覆放射材料、树阴遮蔽等，常见的道路融雪化冰方式包括人工与机械清除、撒布融雪剂、热力融冰雪等。然而，这些传统方法在一定程度上存在诸多不足，如水喷洒需要大量水资源，增加城市管理的负担，同时浪费水资源和造成水污染；人工清除冰雪效率低，费用较高，而机械清除法虽然效率高，但是除雪过程会阻碍交通，除净率也不理想；化学融雪剂对环境造成污染，盐类融雪剂会破坏道路路基结构；发热电缆加热系统无污染，运行费用低，但是耗能大、融化效率低、寿命短、加热温度对沥青路面影响较大。且现有技术中的融雪化冰系统无法实现夏季的路面降温。

技术实现思路

1、针对现有技术中现有技术中的融雪化冰系统无法实现夏季的路面降温的问题，本发明提供了一种一体两用式热管降温融雪系统及其使用方法，以解决极端高温与严寒天气下沥青路面热胀冷缩造成的公路养护问题及路面积雪结冰造成的安全驾驶问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种一体两用式热管降温融雪系统，包括换热管路，所述换热管路连接有散热管路和取热管路，所述取热管路连接有供热装置，所述换热管路、散热管路和取热管路相互连通形成热交换通道，所述热交换通道内设置有换热工质，所述取热管路与换热管路之间设置有第一阀门，所述散热管路与换热管路之间设置有第二阀门；

4、所述换热管路埋设在道路内，用于与路面进行热交换；

5、所述供热装置用于为换热工质提供热量；

6、所述取热管路用于使换热工质在供热装置与换热管路之间流动；

7、所述散热管路用于将换热管路中经路面加热后的换热工质进行冷却；

8、所述第一阀门和第二阀门用于使换热工质在散热管路与换热管路之间或取热管路与换热管路之间流动。

9、采用该技术方案后，在夏季，将位于沥青路面下方的并联式换热管路与路面上方的散热管路连接成闭合回路，利用沥青路面吸收强烈的太阳能辐射加热封闭管路内的液体换热工质，到达沸点，液体工质相变成气体工质，在气压差作用下气体工质传递至散热管路，由于此时沥青路面受太阳辐射加热，路面温度高于空气温度，饱和温度的气体工质放热冷凝成液体向空气传递热量，并依靠重力势从散热管路回流至并联式换热管路；在冬季，将并联式换热管路、取热管路与供热装置连接成闭合回路，供热装置中的液体换热工质吸收供热装置提供的热量汽化，饱和气体工质通过取热管路到达并联式换热管路冷凝并向沥青路面散发热量，冷凝液依靠重力回流至取热管路。

10、作为优选，所述散热管路包括设置于道路外部的散热支管和/或散热组件。

11、采用该技术方案后，根据布设区域的实际情况，可将散热管路设置为散热支管和/或散热组件，以满足不同区域的布设需求。

12、作为优选，所述散热支管设置有数个，各个所述散热支管沿道路分布在道路的两侧，所述散热支管的高度为1-3m，且道路同一侧的相邻两个散热支管之间的间距为1-3m，所述散热支管的内径和外径分别为4cm和4.5cm，各个所述散热支管垂直于换热管路设置，且道路一侧的散热支管与道路另一侧的散热支管交错布设，所述散热管路上设置有散热翅片。

13、采用该技术方案后，对于高温天气发生较少的区域，可直接布设成本较低的散热支管进行散热。

14、作为优选，所述散热管路包括数个设置于道路外部的散热组件，每个所述散热组件包括分别设置在道路两侧的第一支管和第二支管，所述第一支管和第二支管均与换热管路连通，所述第一支管和第二支管之间通过第三支管连通，所述第三支管连接有冷凝箱，所述冷凝箱内设置有冷凝管，所述冷凝管的一端与第三支管连接，另一端通过第四支管与换热管路连通，各个所述第四支管与换热管路之间设置有第三阀门，所述第一支管和第二支管的高度为5-7m，所述第一支管和第二支管的内径和外径分别为6cm和6.5cm。

15、采用该技术方案后，对于高温天气频繁发生的区域可以布设散热效果更好的散热组件，并可以通过冷凝箱对冷凝水进行收集用作生活用水。

16、作为优选，还包括控制系统，道路内设置有数个温度检测器，所述温度检测器与控制系统电连接，所述第一阀门和第二阀门均为电动阀门，所述控制系统与第一阀门和第二阀门电连接，所述控制系统还电连接有天气预测系统。

17、采用该技术方案后，还包括控制系统，道路内设置有数个温度检测器，所述温度检测器与控制系统电连接，所述第一阀门和第二阀门均为电动阀门，所述控制系统与第一阀门和第二阀门电连接，所述控制系统还电连接有天气预测系统，所述供热装置包括蒸发器，所述蒸发器的热源为空气能热泵，水源热泵，地源热泵，太阳能热水器中的一种或多种组合，所述供热装置与控制系统电连接。

18、作为优选，所述换热管路包括分别设置在道路两侧路面以下的第一主管和第二主管，所述第一主管和第二主管之间设置有数个v形管，所述取热管路包括用于连通v形管和供热装置的连接管路，所述第一阀门设置在连接管路上，所述取热管路还包括将第一主管和第二主管与供热装置连通的输送管路，所述输送管路上设置有泵体，所述输送管路上设置有第四阀门。

19、采用该技术方案后，通过泵体可以在冬夏交换时，将取热装置中的换热工质输送至换热管路中。

20、作为优选，用于组成v形管的两根连接管的倾斜角度为5-8°。

21、作为优选，所述散热管路、换热管路、取热管路以及取热装置从上次到下依次布设，换热管路埋深为4-20cm。

22、一种一体两用式热管降温融雪系统的使用方法，包括以下步骤：

23、步骤a：在道路上布设一体两用式热管降温融雪系统；

24、步骤b：当道路发生冰雪时，将第二阀门关闭，第一阀门打开，同时启动供热装置，供热装置对换热工质进行加热使流体状的换热工质变成气态，气态的换热工质通过取热管路进入到换热管路中，道路与换热管路中的换热工质进行热交换，并使换热工质发生冷凝变为液态经取热管路回流到供热装置再次加热至气态，以此往复对道路上的冰雪进行融化；

25、步骤c：当道路发生高温时，将第一阀门打开，将供热装置中的换热工质输送到换热管路中，然后第一阀门关闭，第二阀门打开，道路与换热管路中的换热工质进行热交换，并使换热工质蒸发变为气态，气态的换热工质流动至散热管路中散热，并发生冷凝经散热管路回流到换热管路进行再次蒸发，以此往复对道路进行降温。

26、作为优选，步骤a中布设的一体两用式热管降温融雪系统中散热管路包括设置于道路外部的散热支管或散热组件；

27、所述散热支管设置有数个，各个所述散热支管沿道路分布在道路的两侧；

28、所述散热管路包括数个设置于道路外部的散热组件，每个所述散热组件包括分别设置在道路两侧的第一支管和第二支管，所述第二支管设置在第一支管的前侧或后侧，所述第一支管和第二支管均与第一支管和第二支管连通，所述第一支管和第二支管之间通过第三支管连通，所述第三支管连接有冷凝箱，所述冷凝箱内设置有冷凝管，所述冷凝管的一端与第三支管连接，另一端通过第四支管与换热管路连通；

29、当布设区域连续2-3年每日最高温超过30℃的天数超过80天时布设的散热管路散热组件，低于80天则散热支管布设。

30、作为优选，步骤a中布设的一体两用式热管降温融雪系统包括控制系统，道路内设置有数个温度检测器，所述温度检测器与控制系统电连接，所述第一阀门和第二阀门均为电动阀门，所述控制系统与第一阀门和第二阀门电连接，所述控制系统还电连接有天气预测系统；

31、当天气预测系统预测高温天气或冰雪天气将要发生时，预先启动或在温度检测器检测到温度超过阈值时启动一体两用式热管降温融雪系统对道路进行升温或降温。

32、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

33、1.本发明可实现实时除雪，可以在不中断交通的情况下完成除雪除冰工作，热源选择多样，可采用地热能、太阳能等方式节约能源，且该一体两用式热管降温融雪系统结构简单，无毛细芯，造价便宜；此外，本发明针对夏季沥青路面降温可减少沥青材料因温度波动导致沥青材料膨胀或收缩的程度，减少路面裂缝的产生，且通过储热装置可回收部分热量，缓解沥青路面吸收大量光能并释放给周围环境所造成的城市热岛效应。

34、2.本发明中两种散热管路的设计，在高原、沙漠等人车较少的区域可以采用热棒式设计，对于高原地区这种热棒式设计阻止了夏季热量进入冻土区，缓解冻土融沉，在城市地区可采用回路式设计，既不影响路人与车辆的正常来往，又可为城市提供生活热水。

35、3.本发明中两种散热管路的设计，对于高温天气发生较少的区域，可直接布设成本较低的散热支管进行散热，对于高温天气频繁发生的区域可以布设散热效果更好的散热组件，并可以通过冷凝箱对冷凝水进行收集用作生活用水。