一种基于地下管廊结构的路面除冰降温系统

1.本实用新型属于土木建筑工程技术领域，尤其涉及一种基于地下管廊结构的路面除冰降温系统。


背景技术：

2.在夏季高温条件下，路面吸收了大量热量并蓄积在自身产生了“热岛效应”，而且致使沥青路面出现严重的车辙现象。对于车辙问题的解决，一般是通过提高路面材料本身的耐高温性能、改善混合料级配等技术措施去被动地接受高温。或者从路面材料和路面结构设计两方面来制定沥青路面的车辙维修技术方案，这也是一种被动措施，而且事后修补面临着路面表面隐患难以及时消除和经济成本过大两方面弊端。在冬季容易出现积雪冻冰现象，严重影响交通运行和道路的使用。目前，国内外融雪除冰方法主要有人工清除、机械清除、化学融化、热融化四大类。人工清除法，机械清除法主要利用人力、机械工具等清除路面冰雪，除了效率低下，损伤路面、占用交通等缺点，还具有滞后性，不能及时除冰。化学融化法是使用融雪剂消除冰雪，具有较高的直接成本费用，并且由于环境污染，路面腐蚀产生很大的间接经济损失。近年来，热融化除冰方法凭借其绿色环保的特点得到快速发展，主要分为电加热法、流体加热法、地热管法。电加热法通过向路基绝缘电缆或路面中添加的导电材料输入电流而产生热量达到融雪化冰的目的；流体加热法通常以锅炉、温泉、太阳能等为热源，利用水泵和内嵌循环管路的热流体循环给路面加热除冰。地热管法通过钻孔或开挖将换热管埋入土体中作为地埋管换热器，将换热管水平铺设在道路路面中作为除冰系统，通过管路内的循环流体介质将土壤热量提取供给路面达到融雪除冰的效果。地热管法凭借其环保，后期维护成本低等特性被广泛，但由于前期钻孔费用高、施工回填质量难以保证、钻孔占地面积大等问题，使地热管法在道路融雪除冰方面的推广受到了制约。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种基于地下管廊结构的路面除冰降温系统，通过借助于在修筑管廊时提前将换热管与管廊钢结构绑扎再浇筑的形式，避免了采用传统地热管法存在的钻孔费用高、施工回填质量难以保证、钻孔占地面积大等问题。
4.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种基于地下管廊结构的路面除冰降温系统，包括埋设于路面内呈s形首尾相接的水平换热管，水平换热管出口通过出水管与地下管廊换热管进水口相连通，地下管廊换热管出水口通过循环水泵将水送入水箱，水箱通过水泵将水重新送往水平换热管内形成循环，所述地下管廊换热管分别绑扎于地下管廊的侧壁、底板和顶板上，且分别绑扎于地下管廊侧壁、底板和顶板上的换热管之间通过铜接头首尾相接，所述水箱位于路面之上，通过该种形式的除冰降温系统，在夏季高温天气时，利用路面吸收太阳能储存在管廊周围土体中同时起到为路面降温的效果；在冬季冰雪天气时，将管廊周围土体原有的地温能通过换热管输送至路面达到融雪化冰的目的。
6.进一步的，所述水平换热管位于路面水稳层内，路面水稳层内设置有钢筋网片，所述水平换热管绑扎于钢筋网片上，这样设置可以将水平换热管进行固定，避免其平移。
7.进一步的，所述地下管廊为立方体结构，换热管绑扎于地下管廊的钢结构框架上，且换热管外部还敷设有保温套，这样设置的目的是换热管绑扎于地下管廊的钢结构上，铺设保温套以后在进行混凝土的浇筑，可以将换热管浇筑于地下管廊内，在即不占用地下空间的情况下，还能保证地下管廊的强度，由于地下管廊埋设的位置够深，换热能力更强。
8.进一步的，所述绑扎于地下管廊侧壁、底板和顶板上的换热管为s型铺设，这种形式的铺设有利于换热。
9.进一步的，所述地下管廊换热管其相邻管道之间的间距为500mm。
10.一种基于地下管廊结构设计的路面除冰降温系统施工方法如下： 1.管廊结构换热管埋设：在管廊结构钢筋笼绑扎完毕后浇筑混凝土前将换热管绑扎到管廊四壁钢筋笼中上并用铜质接头进行拼接，最后浇筑混凝土；
11.2.换热管保温与防护：对管廊四壁混凝土结构内的传热管进行保温套保护，保温套厚度为3-8mm；
12.3.路面换热管埋设：首先在路面水稳层铺设钢筋网片用于固定换热管，然后将换热管按s型绑扎在钢筋网片上，最后浇筑沥青层；
13.4.多功能集热器水泵系统拼装：循环液在水泵的驱动下从集热器水箱流入路面板换热管，经循环后流向管廊换热器进水口，从管廊换热器出水口流出后流向集热器水箱，然后进行下一个循环；
14.5.将管廊埋管换热器、路面埋管换热器、多功能集热器水泵系统连接起来形成基于管廊结构设计的路面除冰降温的系统。
15.本实用新型的工作原理为：当夏季出现高温天气时，利用埋设于路面内的换热管吸收太阳能，在水泵的的驱动作用下，流向地下管廊结构并将能量储存在周围土体中，达到为路面降温的目的同时为冬季除冰存储了能量。当冬季出现冰雪天气时，利用埋设于管廊四壁混凝土结构内部的换热管提取管廊周围土体内的地热能和夏天收集的热量，在水泵的驱动作用下，流向路面结构中的换热管，热量被路面吸收达到融雪除冰的目的。
16.本实用新型具有的优点是：本发明造价低，由于管廊的修建会开挖基坑，故省去了前期的钻孔开挖费用；由于换热管埋在混凝土中，混凝土不仅导热性好，而且对换热管起到了保护作用；路面埋管换热器与管廊埋管换热器相互作为冷热源，达到夏季道路降温与冬季道路除冰的双重功效。
附图说明
17.图1是本实用新型结构示意图。
18.图2 管廊局部埋管示意图。
19.图3 路面埋管示意图。
20.图4 路面埋管间距与埋深示意图。
21.图5 铜质接头示意图。
22.图6是管廊整体埋管的换热管部分的示意图。
具体实施方式
23.如图所示，一种基于地下管廊结构的路面除冰降温系统，包括埋设于路面内呈s形首尾相接的水平换热管1，所述水平换热管1位于路面3水稳层内，路面水稳层内设置有钢筋网片6，所述水平换热管1绑扎于钢筋网片6上，这样设置可以将水平换热管进行固定，避免其平移，水平换热管1出口通过出水管与地下管廊换热管4进水口相连通，地下管廊换热管4出水口通过循环水泵将水送入水箱4，水箱通过水泵将水重新送往水平换热管内形成循环，所述地下管廊换热管7分别绑扎于地下管廊2的侧壁、底板和顶板上，且分别绑扎于地下管廊侧壁、底板和顶板上的换热管之间通过铜接头5首尾相接，所述水箱4位于路面之上，通过该种形式的除冰降温系统，在夏季高温天气时，利用路面吸收太阳能储存在管廊周围土体中同时起到为路面降温的效果；在冬季冰雪天气时，将管廊周围土体原有的地温能通过换热管输送至路面达到融雪化冰的目的；所述地下管廊4为立方体结构，换热管绑扎于地下管廊的钢结构框架上，且换热管外部还敷设有保温套，这样设置的目的是换热管绑扎于地下管廊的钢结构上，铺设保温套以后再进行混凝土的浇筑，可以将换热管浇筑于地下管廊内，在即不占用地下空间的情况下，还能保证地下管廊4的强度，由于地下管廊4埋设的位置够深，换热能力更强。所述绑扎于地下管廊侧壁、底板和顶板上的换热管为s型铺设，这种形式的铺设有利于换热，所述地下管廊换热管其相邻管道之间的间距为500mm。
24.具体实施时，管廊工程混凝土是分节分段浇筑，先浇筑底板，再浇筑侧壁，最后浇筑顶板。绑扎换热管时，首先进行底板位置的绑扎，底板钢筋骨架分为上下两层，为便于换热管绑扎施工，在下层钢筋骨架成型后，即刻进行换热管的绑扎，若上下两层钢筋全部成型，会给换热管的绑扎造成较大的施工不便。在浇筑底板时，需注意底板首尾处换热管需预留出部分分别绑在两侧壁钢筋笼上。同理，两侧壁的换热管也按照上述方式进行绑扎，完毕后，用铜质接头（见图5）将之前的预留部分与侧壁换热管连接起来。然后浇筑两侧壁混凝土时同样注意要预留部分绑扎在顶板钢筋上，顶板换热管绑扎及混凝土浇筑同上，见图2。
25.路面换热管的埋设，首先在水稳层铺设钢筋网片用于固定换热管，然后将换热管按s型绑扎在钢筋网片上，如图3所示，最后浇筑沥青层。注意：埋管间距控制在20cm左右为宜，埋深控制在15cm（换热管距路表面15cm）左右为宜。多功能集热器水泵系统拼装（即包括水箱、水泵、循环水泵和换热管之间的连接），导热液在水泵的驱动下从集热器水箱流入路面板换热管，经循环后流向管廊换热器进水口，从管廊换热器出水口流出后流向集热器水箱，然后进行下一个循环。