阅读说明：本技术 一种同程直通型流体加热道路融雪系统及方法 (A kind of through-type fluid heating road snow-melting system of same journey and method ) 是由 别舒 贺继超 胡全喜 张伟 朱璇 姜微微 任君 曹桂学 徐达 韩毅 于 2019-05-23 设计创作，主要内容包括：本发明公布一种同程直通型加热道路融雪系统及方法,包括热源、布置在道路左侧的至少一个第一换热站以及布置在道路右侧的至少一个第二换热站,与第一换热站连接第一供水干管、第一回水干管以及多个第一直通管、与第二换热站连接的第二供水干管、第二回水干管以及多个第二直通管,至少一个第一换热站及至少一个第二换热站与热源联接,多个第一直通管与多个第二直通管交替布置,多个第一直通管在第一供水干管的起点与第一回水干管的终点之间流过的路程相同；多个第二直通管在第二供水干管的起点与第二回水干管的终点之间流过的路程相同。本系统采用同程直通型管道和双向对流布管,使得流体流动阻力小且平衡、整体路面受热均匀、融雪效果好。(The present invention announces a kind of through-type heating road snow-melting system of same journey and method, including heat source, at least one first heat exchange station being arranged on the left of road and at least one second heat exchange station being arranged on the right side of road, first is connect for water conduit tube with the first heat exchange station, first return water main pipe and multiple first straight pipes, second connect with the second heat exchange station is for water conduit tube, second return water main pipe and multiple second straight pipes, at least one first heat exchange station and at least one second heat exchange station couple with heat source, multiple first straight pipes are alternately arranged with multiple second straight pipes, the distance that multiple first straight pipes flow through between the first starting point and the terminal of the first return water main pipe for water conduit tube is identical；The distance that multiple second straight pipes flow through between the second starting point and the terminal of the second return water main pipe for water conduit tube is identical.This system is used with the through-type pipeline of journey and bilateral flow stringing, so that fluid flow resistance is small and balance, whole road surface are heated evenly, snow melt effect is good.)

一种同程直通型流体加热道路融雪系统及方法

技术领域

本发明属于供热系统，尤其涉及一种同程直通型流体加热道路融雪系统及方法。

背景技术

道路表面积雪会大幅降低交通运输效率，增加交通事故发生概率，造成严重的损失，而且在一些特殊用途的路面上是不允许积雪结冰的，如飞机跑道、停机坪等。因此，人们一直都在研究各种科学合理的清除路表冰雪技术。目前国内外常用的融雪化冰方法包括清除法和融化法。清除法分为人工清除法和机械清除法两种；融化法包括化学融化法和热融化雪融化。清除法效率低、除净率低，且耗费时间、人力、物力；化学融雪法适用温度范围窄、对环境负面影响大，且无法依据气候条件采取有针对性的预防措施，因此，在使用要求较高的路面不宜使用。热融化雪融化分为流体加热系统、热管加热系统以及电加热系统，可以主动防止道路表面结冰。其中，流体加热系统以其能源利用率高，系统可控性强，热能来源广泛等优势而备受推崇，并在国外得到了广泛的使用。

按系统中按热媒在供水干管和回水干管中循环路程的异同分为同程式和异程式。在国内外研究的流体加热融雪系统布管形式和实际项目的应用中，系统多为异程式系统。

异程式的特点是回水干管管道行程较短，节省初投资，易于施工。然而这种系统还是有一定的局限性，系统各环路阻力不平衡，易发生“水平失调”，导致距热源近端管道流量大，远端流量小，即距热源近端道面融雪效果好，远端道面融雪效果较差，也即，整条道路上融雪不均匀。

道路埋管方式多为回字形布管，但此布管形式管道内容易集气，而路面以下管道无法进行排气，因此管道内气体会越积越多，增大系统阻力，不利于水的流动，削弱换热效果，不能达到最理想的融雪效果。

发明内容

本发明管道敷设时采用同程式系统，各环路消耗的沿程阻力基本相同，每根融雪管道的流量也相同，融雪效果均匀，不会出现离热源近的融雪管道热，离热源远的融雪管道不热的现象，实现道路全面融雪的目的。

路面布管时采用直通型布管方式，路面以下管道不存在弯头，因此管道内不会出现集气现象，减小了系统阻力，有利于水的流动，增强了换热效果，提高融雪效果。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的一方面，提供一种同程直通型加热道路融雪系统，所述系统包括热源、布置在道路左侧的至少一个第一换热站以及布置在道路右侧的至少一个第二换热站，与第一换热站连接的基本平行于道路延伸方向布置在道路左侧的第一供水干管、与第一换热站连接的基本平行于道路延伸方向布置在道路右侧的第一回水干管以及基本垂直于道路延伸方向而横穿路面并布置在路面以下的连通所述第一供水干管和第一回水干管的多个第一直通管、与第二换热站连接的基本平行于道路延伸方向布置在道路右侧的第二供水干管、与第二换热站连接的基本平行于道路延伸方向布置在道路左侧的第二回水干管以及基本垂直于道路延伸方向而横穿路面并布置在路面以下的连通所述第二供水干管和第二回水干管的多个第二直通管，

其中，所述至少一个第一换热站以及所述至少一个第二换热站与所述热源联接，所述多个第一直通管与所述多个第二直通管交替布置，所述多个第一直通管在所述第一供水干管的起点与第一回水干管的终点之间流过的路程相同；所述多个第二直通管在所述第二供水干管的起点与第二回水干管的终点之间流过的路程相同。

优选地，所述第一直通管和所述第二直通管布置于路面以下的距离为8-10厘米。

优选地，所述第一直通管和第二直通管为聚乙烯加热管，当然也可以是其他合适的加热管，例如不锈钢和高分子材料的复合管。

优选地，所述多个第一直通管之间的长度基本相等，所述多个第二直通管之间长度基本相等。

优选地，所述热源为燃气锅炉、燃油锅炉地源热泵组件、烟气热泵组件中至少之一。

根据权利要求1所述的同程直通型流体加热道路融雪系统，其特征是，相邻第一直通管(9)和第二直通管(6)之间的距离为100mm-500mm

根据本发明的另一方面，提供一种流体加热道路融雪方法，包括利用本发明的上述融雪系统来实施道路融雪。

根据本发明的又一方面，提供一种同程式流体加热道路融雪方法，其中，所述流体以双向对流的方式，从道路的一侧以基本直线型流到道路的另一侧。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明一种同程直通型加热道路融雪系统，所述支管每根长度等长。同程式系统中水流经过每个末端后回到主机的总的循环路程是相等的，系统各环路消耗的沿程阻力基本相同，可以说是一种水力平衡的方式。每条环路阻力平衡即流经道面下每条融雪管道的水流量基本一致，也即，道面下每条融雪管道换热量基本相同，道面整体融雪效果好。

2、本发明一种同程直通型加热道路融雪系统，所述支管采用直通布置，即所述支管横穿路面垂直于道路方向以路面以下距离处设置，道路两侧每间隔一定距离设置循环泵。本套流体加热道路融雪系统的路面布管方式为直通型布管，管道弯头较回字型布管、往复型布管等常用敷设方式少很多，水力损失大大降低，此外，回字型、往复型布管容易在弯头处产生气体，不利于管内供热流体的流动，降低融雪效果，直通型布管解决了此技术问题，提高了融雪效果。直通布管中，热媒仅从一个方向进入融雪管道，由于进水侧水温高，出水侧水温低，可能会出现进水一侧道面融雪效果好，出水一侧道面融雪效果较差的现象，本发明在布管时采用双向对流布管，即道路两侧每隔一定的距离设置换热站，也即，道路两侧每隔一定的距离设置循环泵，从道路两侧双向对流布管，这样不同流向的管道交替布置，解决了道路两侧冷热不均的技术问题，取得了道路两侧融雪均匀的技术效果。

附图说明

图1为根据本发明一实施例中同程式流体加热融雪系统埋管平面图；

图2为根据本发明一实施例中同程式流体加热融雪系统埋管系统图；

图3为根据本发明一实施例的直通型支管断面示意图；

图4为跟根据本发明一实施例的项目的示意图。

附图标记说明：

1道路 2第二供水干管 3第一回水干管

4第一供水干管 5第二回水干管 6第二直通管

7第一换热站 7′第二换热站 8热源

9第一直通管

具体实施方式

为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合具体实施例、说明书附图对本发明作进一步说明。

实施例一：

如附图1-3所示，一种同程直通型加热道路融雪系统，所述系统包括热源(8)、布置在道路左侧的至少一个第一换热站(7)以及布置在道路右侧的至少一个第二换热站(7′)，与第一换热站(7)连接的基本平行于道路延伸方向布置在道路左侧的第一供水干管(4)、与第一换热站(7)连接的基本平行于道路延伸方向布置在道路右侧的第一回水干管(3)以及基本垂直于道路延伸方向而横穿路面并布置在路面以下的连通所述第一供水干管(4)和第一回水干管(3)的多个第一直通管(9)、与第二换热站(7′)连接的基本平行于道路延伸方向布置在道路右侧的第二供水干管(2)、与第二换热站(7′)连接的基本平行于道路延伸方向布置在道路左侧的第二回水干管(5)以及基本垂直于道路延伸方向而横穿路面并布置在路面以下的连通所述第二供水干管(2)和第二回水干管(5)的多个第二直通管(6)，

其中，所述至少一个第一换热站(7)以及所述至少一个第二换热站(7′)与所述热源(8)联接，所述多个第一直通管(9)与所述多个第二直通管(6)交替布置，所述多个第一直通管(9)在所述第一供水干管(4)的起点与第一回水干管(3)的终点之间流过的路程相同；所述多个第二直通管(6)在所述第二供水干管(2)的起点与第二回水干管(5)的终点之间流过的路程相同。此循环系统为同程式系统，使所有经过每根融雪管道的环路长度相等，各环路消耗的沿程阻力相同，每根融雪管道的流量相同，每根融雪管道的换热效果一致，使沿车辆行进方向的路面融雪效果一致，解决了距热源近端热远端冷的技术问题。

如图1-3所示，6根第二直通管6与6根第一直通管9间隔排列。间隔距离例如可以为100mm-500mm，本领域技术人员可以根据具体情况来适当的选择。道路两侧每间隔一定距离设置热交换站(7，7′)，利用循环泵使热流体在埋设于路面内部的支管中循环，通过管壁处的对流换热的热交换方式使流体的热量传递给道面结构，依靠结构层内部的热传导将热量传递到路体表面，进而通过热传递与冰雪进行热交换，从而达到融雪化冰的目的。

如图1，3所示，所述直通管横穿路面垂直于道路方向在路面以下设置，设置有多根。在本实施例中，所述直通管包括6根第二直通管6和6根第一直通管9，6根第二直通管6和6根第一直通管9间隔排列于路面以下，每根直通管的方向都是横穿路面垂直于道路方向。如图2所示，采用直通型布管，管道弯头较回字型布管、往复型布管等常用敷设方式少很多，水力损失大大降低，此外，回字型、往复型布管容易在弯头处产生气体，不利于管内供热流体的流动，降低融雪效果，直通型布管可以有效的解决此技术问题，提高融雪效果。如图3所示，如图1所示，直通型布管方式进水侧水温高，进水侧水温为40℃，出水侧水温低，出水侧水温为36℃，可能会出现进水一侧道面融雪效果好，出水一侧道面融雪效果较差的技术问题，如图1和图2所示，本实施布管时采用双向对流布管，即道路两侧每隔一定的距离设置循环泵，从道路两侧双向对流布管，不同流向的管道交替布置，有效的解决了道路两侧冷热不均的技术问题。如图3所示，所述直通管布置于路面以下的距离可以为8-10厘米。支管布置于8厘米以上，容易被路面重型车辆碾压破坏；直通管布置于10厘米以下，由于热流体通过直通管时，在管壁处的对流换热的热交换方式使流体的热量传递给道面结构，如果直通管布置于路面距离太深，大于10厘米，则会造成不能把流体的热量传递给道面进行道面融雪，或者不能及时把流体的热量传递给道面进行融雪。所述直通管为聚乙烯加热管，采用聚乙烯加热管是因为聚乙烯加热管能够耐高温，并且能够保存热量，对于热量的传递缓慢而持续。当然也可以采用其他适当的加热管，例如钢管和高分子管的复合管等等。

所述热源可以为燃气锅炉、燃油锅炉地源热泵组件、烟气热泵组件中至少之一。例如可以根据不同的天气状况采用不同的热源，或热源组合。

实施例二：利用本发明的技术方案来对某一机场跑道融雪的试验如图4所示，该项目道路(图4中的北跑道)总长3800米，宽60米，供热热源为锅炉+地源热，利用本发明同程、直通型对流式加热系统和方法来进加热融雪实验。其中，第一直通管和第二直通管间隔为300mm，管布置于路面以下的距离为10厘米，在道路的两侧各设置有5个换热站(注意，图中仅示意性地示出了一个)。热源能够为换热站通过50-80℃的热流，热交换之后，换热站输出约40℃的热流，用于加热道路。具体试验结果如下表所示：

结果表明，本发明的系统具有良好的融雪效果，热效率高，融雪快，对于一般性小雪时，仅需预热2小时即可达到融雪目标。一般性中雪时，预热6小时即可达到融雪目标。一般性大雪时，预热12小时即可达到融雪目标。能够适应不同的气候条件。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能。