[实用新型]高寒地区隧道大型重力辅助环路热管防冻系统

说明书

本实用新型公开了一种高寒地区隧道大型重力辅助环路热管防冻系统，包括平板型蒸发器和并联管排式冷凝器；平板型蒸发器的液体进口端通过液体管路与并联管排式冷凝器的液体出口端连通；平板型蒸发器的气体出口通过气体管路与并联管排式冷凝器的液体出口端连通；平板型蒸发器、并联管排式冷凝器、气体管路和液体管路构成的密闭环路管道内容置工质。本实用新型系统结构可拆卸替换，灵活性强，使用寿命长，整体传热效率高，且整个系统结构设计合理，便于实施，且无需外力驱动，有效地利用隧道内地热能，实现寒季高寒地区隧道洞口保温的目的，具有较强的实用性和推广性。

技术领域

本实用新型属于热管技术领域及高寒地区隧道防冻的技术领域，具体涉及一种高寒地区隧道大型重力辅助环路热管防冻系统。

背景技术

目前，我国的铁路和公路等基础建设正朝着高海拔、气候条件恶劣的寒冷地区延伸。其中，川藏铁路作为保障国防安全、支撑西部社会经济发展的重大建设工程，其隧道占比高达70.2％，受自然条件影响，高寒地区隧道建设和运营面临着严峻的冻害威胁。冻害不仅对隧道结构造成严重破坏，同时会给交通运营造成重大安全隐患。据不完全统计，全球每年因隧道冻害造成的交通事故高达1万多起，造成的直接经济损失约为39.25亿元，人员伤亡约43267人。因此，发展可靠的隧道冻害防治技术迫在眉睫。

针对高寒地区隧道，除设计、施工、围岩含水量等因素外，持续0℃以下的低温条件是隧道冻害形成的主要原因。高寒地区最冷月平均温度在-30℃至-5℃之间，最低气温可达-52℃。目前来看，完善合理的保温系统是防治隧道冻害的必要措施。其中，隧道保温可分为被动保温和主动保温：被动保温技术即在隧道洞口段铺设保温层，其防冻效果受气温制约；主动保温技术则是利用电能或地源热泵技术等对隧道直接加热，面临能耗高的问题。研究表明，单一被动保温措施不能彻底解决隧道冻害问题，须采取被动保温与主动保温相结合的方法。因此，发展高效、节能、环保的隧道主动保温技术十分必要。

地球浅表层数百米内的土壤温度随深度呈递增趋势，山岭隧道围岩内储存着巨大的地热能，以我国川藏高原地区桑珠岭隧道为例，其隧道内部围岩温度可达46到63℃，与寒季洞口温度形成巨大温差，为利用地热能资源对隧道防冻的技术提供了先决条件。对于高寒地区隧道，隧道越长则洞中、洞口、洞外的温度差越大，寒季隧道呈现内部气温高，进出口处温度低的特点；而暖季则相反。当隧道埋深足够大，隧道中部围岩接近恒温，可以利用隧道洞中围岩的地热能给位于洞口的隧道衬砌和路面进行加热，既能解决高寒地区隧道冻害问题，又能达到节能环保的目的。

热管作为一种高导热元件，在无需额外供能的条件下利用工质的相变进行传热，能够达到高效传热的目的。目前，热管技术已在高寒地区得到广泛应用，例如冻土降温、公路融雪、路基防冻等。由于传统热管的结构受到空间、对象以及长度的制约，考虑到隧道本体结构特点，基于寒季隧道洞口衬砌与洞中围岩40～70℃的大温差，采用环路热管可以克服使用方位和长度限制的问题，达到远距离、高效、无外力驱动利用隧道内地热能的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种高寒地区隧道大型重力辅助环路热管防冻系统，以解决单一被动保温措施不能彻底解决隧道冻害的问题。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种高寒地区隧道大型重力辅助环路热管防冻系统，其包括平板型蒸发器和并联管排式冷凝器；平板型蒸发器的液体进口端通过液体管路与并联管排式冷凝器的液体出口端连通；平板型蒸发器的气体出口通过气体管路与并联管排式冷凝器的液体出口端连通；平板型蒸发器、并联管排式冷凝器、气体管路和液体管路构成的密闭环路管道内容置工质。

进一步地，平板型蒸发器埋设于隧道中部的围岩中。

进一步地，平板型蒸发器内部包括气体腔、补偿腔、气体槽道、毛细芯和支撑板；