[发明专利]一种季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管及其控制方法

权利要求书

1.一种季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管，其特征在于：包括设置于地面上的压缩机（3），通过导线和压缩机（3）连接的调控器（6），与压缩机出口（301）连通且设置于路基冻深层（1）的第一管体（14）和与压缩机入口（302）连通且设置于深部地热能层（2）的第二管体（17），第一管体（14）的出口和第二管体（17）的入口通过串联在一起的干燥过滤器（4）和毛细管（5）连接，均通过导线和调控器（6）连接的分别设置于路基冻深层（1）和深部地热能层（2）的第一温度传感器（11）和第二温度传感器（24）；

所述调控器（6）通过导线连接有太阳能控制器（19），所述太阳能控制器（19）通过导线分别连接有太阳能电池板（18）、蓄电池（20）和逆变器（21），所述逆变器（21）通过导线与设置于深部地热能层（2）中的金属热补偿丝（23）连接。

2.根据权利要求1所述的一种季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管，其特征在于：所述第一管体（14）与第二管体（17）分别为盘绕在第一内支撑管（13）上和第二内支撑管（15）上的铜管。

3.根据权利要求2所述的一种季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管，其特征在于：所述第一内支撑管（13）和第二内支撑（15）管均为PE材料制成且具有一定壁厚的空心长管。

4.根据权利要求1所述的一种季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管，其特征在于：所述压缩机出口（301）与第一管体（14）入口以及第二管体（17）出口与干燥过滤器（4）入口之间的铜管外面包裹有保温棉（12）。

5.根据权利要求2所述的一种季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管，其特征在于：所述第二内支撑管（15）上端安装有螺旋叶片（16）。

6.根据权利要求1所述的一种季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管，其特征在于：还包括于地面上设置的装配架（7），所述压缩机（3）、所述调控器（6）、所述干燥过滤器（4）及所述毛细管（5）均安装在装配架（7）上。

7.根据权利要求6所述的一种季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管，其特征在于：还包括于地面上设置的将所述装配架（7）容纳于其内的保护外壳（8）。

8.根据权利要求7所述的一种季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管，其特征在于：所述保护外壳（8）侧壁上钻设有若干散热孔（9）。

9.根据权利要求1所述的一种季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管，其特征在于：还包括于地面上设置的太阳能安装架（22），所述太阳能电池板（18）、所述太阳能控制器（19）、所述蓄电池（20）及所述逆变器（21）均安装在太阳能安装架（22）上。

10.权利要求1所述的季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管的控制方法，其特征在于：于所述太阳能安装架（22）上安装有太阳能控制器（19），所述太阳能控制器（19）的电源输入端通过导线连接有太阳能电池板（18），太阳能控制器（19）的电源输出端通过导线分别连接有蓄电池（20）和逆变器（21），于所述装配架（7）上安装有压缩机（3）和调控器（6），调控器（6）的电源输入端通过导线与太阳能控制器（19）相连，调控器（6）的电源输出端通过导线与压缩机（3）的电源相连，于所述路基冻深层（1）处设有第一温度传感器（11），于所述深部地热能层（2）处设有第二温度传感器（24）和金属热补偿丝（23），所述第一温度传感器（11）与第二温度传感器（24）分别通过导线与所述调控器（6）连接，所述金属热补偿丝（23）通过导线与逆变器（21）连接；

调控器（6）可以预设高低温阈值，第一温度传感器（11）监测到路基中温度低于预设阈值时，将这一信号反馈给调控器（6），调控器（6）使压缩机（3）启动，第二管体（17）中低温低压的液态制冷剂（25）被吸入压缩机（3）内，经压缩机（3）对制冷剂（25）机械做功，提升热能品质后变为高温高压的气态制冷剂（25）进入第一管体（14），进入第一管体的制冷剂（25）遇冷液化放热，热量传递给周围地层，液化放热后的制冷剂（25）经干燥过滤器（4）的过滤干燥，进入毛细管（5）中，由于毛细管管径突然减小，经过毛细管（5）后压强降低，汽化所需温度降低，流入第二管体（17）后吸热汽化，后再次被压缩机（3）吸入形成循环，以此不断将深部地热能层（2）的热量输送至路基冻深层（1）中，当第一温度传感器（11）监测温度高于预设阈值时，调控器（6）使压缩机（3）停止工作，以此将路基冻深层的温度控制在合理范围内；

当第二温度传感器（24）监测到温度低于预设阈值时，太阳能电池板（18）所产生的电流，经太阳能控制器（19）调控与逆变器（21）逆变升压后，流入金属热补偿丝（23）中，产生焦耳热传递给周围地层，以此将太阳能转化为热能，补偿地热能损失，当第二温度传感器（24）监测到温度高于预设阈值时，会将信息反馈给调控器（6），调控器（6）控制太阳能控制器（19），将太阳能电池板（18）所产生的电能储存于蓄电池（20）中，当第二温度传感器（24）监测到温度低于预设阈值且光照不充足时，调控器（6）控制蓄电池（20）中的电能供给金属热补偿丝(23)。