[实用新型]耦合光伏的碳纤维远红外发热融雪化冰系统

说明书

本实用新型公开了一种耦合光伏的碳纤维远红外发热融雪化冰系统，融雪化冰系统包括太阳能光伏发电系统和碳纤维混凝土板，太阳能光伏发电系统供能给碳纤维混凝土板加热，从而融化冰雪，太阳能光伏发电系统包括太阳能电池方阵、控制器和蓄电池组；太阳能光伏发电系统由控制器控制，太阳能电池方阵将光能转化为电能储存到蓄电池组内，再通过直流逆变器或交流逆变器输出电能；碳纤维混凝土加热板由从上到下依次设置的混凝土蓄热层、碳纤维发热线、反射层和绝热层组成，碳纤维发热线连接有温控器。本实用新型可解决在高速公路易结冰发生事故路段，城市地下车库出入口处等易结冰场景的融雪化冰问题。具有绿色清洁、高效、便捷等特点。

技术领域

本实用新型涉及耦合光伏的碳纤维发热技术领域，具体涉及一种耦合光伏的碳纤维远红外发热融雪化冰系统；可适用于高速公路易结冰发生事故路段，城市地下车库出入口处等需要融雪化冰的场景。

背景技术

在冬季，道路积雪或结冰对交通运输的影响是显而易见的。对于桥梁、机场跑道、高速公路端口、隧道进出口、道路弯道、坡路等交通负荷较重的特殊路段区域的道路结冰和积雪情况，不仅给国民经济和人民生活造成较大的影响，而且也是交通安全的重要隐患。据统计，在冬季世界范围内大中城市中，因道路积雪结冰引起的交通事故约占交通事故总量的2/3。

现有融雪化冰方法中：①人工清除法对积雪清除效率低、费用高、具有滞后性，影响交通通行及行车安全、且不能长时间作业。②采用机械设备铲雪，单独使用时除雪效果不好，对冰面清除不彻底，不能从根本上解决路面的抗滑能力，行车安全得不到有效保障，受季节影响较强，使用频率低，经济效益较差。③机械吹雪方式除雪对象必须是未经碾压过的厚度较薄的路面积雪，一般是边下雪边作业，机械需求量大，费用高，而且积雪一旦被碾压或结冰则无能力；④化学融雪法在低温环境下融雪化冰效果也不理想，同时会带钢筋锈蚀、路面及隔离墩剥蚀破坏负面效应，从而影响道路的耐久性；含盐的融化水排入排水管道降低管道的使用寿命；含有盐水成分的积雪倒入绿地、花坛、树穴会将植物杀死、破坏生态环境；喷洒盐水使水滴中含有的溴和氯与雪混合，当气温升高积雪融化后，这两种物质以气体形式被释放出来，它们上升破坏了对流层，使大气中较低的臭氧层受到损耗。除冰盐的使用已在世界范围内造成严重危害并带来巨大经济损失，在我国的危害也已逐渐显现。⑤环保融雪剂价格昂贵，只能在特定的环境下才能使用。因此，通过分析目前道路融雪化冰的现有方法及现状，发现现在方法存在诸多不便。

目前，电热材料碳纤维被逐步被使用到加热领域。碳纤维(carbon fiber)是高模量聚丙烯睛基纤维体，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、导电、导热和远红外辐射等诸多优势。碳纤维是当今电热转化率最高的电热材料，它的物理特性决定了碳纤维发热线的高效节能。碳纤维本身通电后，能产生8μm-15μm的远红外线，有75％的热量会以远红外线辐射出来，因此，碳纤维发热丝正是利用碳素纤维发出的远红外线辐射来取暖的。基于碳纤维的上述特点，碳纤维已经作为发热材料广泛地应用于取暖和加热设备中，其应用最广的是家庭地暖、取暖器和浴霸。

太阳能因其存在的普遍性、储量的无限性及开发利用的清洁性等独特优势，成为了最引人注目的清洁可再生能源，因此，太阳能耦合系统被广泛应用在供热、供电、制冷等领域。

目前，有一些用碳纤维融雪化冰的专利，例如专利CN203639780U提出了一种用于混凝土道路融雪化冰的碳纤维供热系统，将混凝土内的金属丝网和钢筋连接，加热金属丝网实现融雪化冰；专利CN201952702U公开了一种道路融雪化冰碳纤维加热系统，涉及公路结构技术领域；专利CN103193421A提出了一种具有融雪化冰功能的碳纤维导电混凝土的制备方法，将短切碳纤维混入混凝土中，制备成碳纤维导电混凝土应用其电热效应融雪化冰；专利CN101235621公开了一种水泥混凝土路面融雪化冰的电热法，其特征是电热层布置在距路面2～3cm处，所用的主要电热材料为12k或24k硅胶外皮碳纤维加热线，碳纤维加热线采用并联铺设，间距3～10cm，本实用新型的效果使可以及时有效的融化路面冰雪。