[发明专利]一种耦合能源系统的道路融雪装置及其使用方法

说明书

一种耦合能源系统的道路融雪装置，该道路融雪装置包括贮槽、循环泵、加热升温装置、能量发生装置、封装管道，所述封装管道、循环泵、贮槽之间通过管道连接形成闭合的循环体系，封装管道中填充具有流动性的水溶胶‑水合盐‑多孔材料复合体系，封装管道埋设于道路下方；封装管道和/或贮槽上设置有加热升温装置，加热升温置与能量发生装置输出端通过蓄电设施连接，当循环泵自带加热升温装置时，无需配备贮槽；该发明可实现封装管道内相变储能材料的及时更换，此外，该装置将能源系统与相变材料相结合，弥补了自然热能的不足，能够满足极寒地区道路融雪、融冰的需求。

技术领域

本发明属于道路建筑技术领域，具体涉及一种耦合能源系统的道路融雪装置及其使用方法。

背景技术

当道路出现积雪或积冰后，由于路面摩擦作用大为减弱，行人容易滑倒、摔跤，造成摔伤；车辆容易打滑、失控，进而造成交通事故。高速公路、民航机场、停机坪等都会因积雪、积冰而关闭，人员物资将无法高效运送，对交通造成严重影响。目前，对于积雪和积冰的处理办法主要有喷洒融雪剂和人工清理，融雪剂一般含有大量的氯化物盐类，其不但会对混凝土、钢筋等的结构造成持久的盐蚀伤害，而且大量长期使用会对道路周边的土壤、生态产生严重的不良影响。组织人工清理效率低、容易造成二次伤害，每年清理积雪、积冰的人员被行驶车辆撞死、撞伤的事故时有发生。

相变储能技术是利用材料在相变的过程中吸收或释放大量的热能，从而起到控温和储能的作用，可以解决能量供求在时间和空间上分配不平衡的矛盾，是提高能源利用效率的有效手段。在航空航天、太阳能利用、工业余热回收、采暖和空调、医学工程、军事工程、蓄热建筑和极端环境服装等众多领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。

目前，用于道路预防、融化积雪和积冰的相变储能技术主要是将混凝土与相变材料相结合制成相变混凝土，以相变混凝土吸收的自然热能为热源，熔化积雪、积冰。采用相变混凝土的技术尚存在如下问题：首先相变材料会在一定程度上弱化、恶化混凝土的力学性能，现有的道路、机场施工条件、标准必然需要随之调整；此外，当前相变混凝土所用的相变储能材料有效使用年限和性能稳定性尚有待检验，不确定风险较高；在自然热能不足的地区或时间段，相变混凝土吸收的自然热能完全释放后，其将失去融冰、融雪的功能；更为重要的是，相变混凝土一旦应用，即使应用过程中出现问题，其更换成本极高，需要进行整体混凝土结构的更换，无法单独更换其中的相变材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耦合能源系统的道路融雪装置，该装置采用地下埋管的方式将相变材料封装在管道中，并在管道上预留出入口，方便及时更换其内部已达到使用期限的相变材料，此外，该装置将强制加热系统与相变材料相结合，弥补了自然热能的不足，满足极寒地区道路融雪、融冰的需求。

本发明的另一个目的是，提供一种耦合能源系统的道路融雪装置的使用方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种耦合能源系统的道路融雪装置，所述道路融雪装置包括贮槽、循环泵、强制加热系统、封装管道，所述封装管道上设有注入口和排出口，所述贮槽的物料出口与所述循环泵的物料进口通过管道相连，循环泵的出口与所述注入口管道连接，所述排出口与所述贮槽的物料进口管道连接，所述封装管道中填充具有流动性的水溶胶-水合盐-多孔材料复合体系，所述封装管道埋设于道路下方；所述强制加热系统包括能量发生装置及加热升温装置，所述封装管道和/或贮槽上设置有所述加热升温装置，所述加热升温装置与所述能量发生装置的输出端连接；

所述具有流动性的水溶胶-水合盐-多孔材料复合体系，包括水溶胶体系和分散于所述水溶胶体系内的水合盐-多孔材料复合物；所述水溶胶体系与水合盐-多孔材料复合物的质量比例为80:20～50:50，所述水合盐-多孔材料复合物包括多孔材料和吸附于所述多孔材料的开放孔道内的水合盐相变化合物；所述水溶胶体系包括水溶胶和分散于所述水溶胶中的沉淀剂，位于所述开放孔道的开放端的水合盐相变化合物与沉淀剂反应形成不溶性沉淀，封堵所述开放端；