[实用新型]耦合光伏与碳纤维远红外发热技术的融雪化冰系统

说明书

本实用新型公开了一种耦合光伏与碳纤维远红外发热技术的融雪化冰系统及方法，系统包括相互连接的供能单元、控制单元和执行单元，供能单元用于为执行单元的交流负载供电，包括依次相连的太阳能光伏发电板、蓄电池组和逆变器；控制单元由CPU、传感模块、写入模块、显示模块和功能开关组成；执行单元包括碳纤维发热板和其他电器，碳纤维发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；融雪化冰系统工作时，太阳能光伏发电板输出的电能由蓄电池组存蓄，蓄电池组在控制单元的控制下放电，直流电经逆变器转变成交流电供给碳纤维发热板，实现融雪化冰的功能，蓄电池组富余电能用于给其他电器供电。

技术领域

本实用新型属于光伏发电及碳纤维发热技术领域，特别是涉及一种耦合光伏与碳纤维远红外发热技术的融雪化冰系统，本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。