[发明专利]一种多孔导热沥青混凝土路面换热系统及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及利用道路换热，特别是一种多孔导热沥青混凝土路面换热系统及其应用。

背景技术

近年来，国内外能源日趋紧张，同时使用矿物燃料造成的温室效应和环境污染问题，使得开发利用可再生能源势在必行，而太阳能热利用是目前主要的技术途径之一。集热是太阳能热利用技术中的重要部分，集热材料是太阳能集热系统的关键，集热材料对太阳光的吸收性能决定了整个集热系统的优劣。沥青混凝土利用本身对太阳光谱吸收率高的优势，再加上沥青路面犹如巨大的太阳能吸收面板，如果能将路面收集的热量有效地利用起来将大大缓解我国能源紧张并减少CO₂等废气的排放。

同时，路面的路用性能和安全问题一直被人们所关注。沥青混凝土路面对于行车具有油耗低、噪音小、抗滑性好、车辆磨损小等优点，目前已在机场跑道、桥面铺装、高速公路、城市道面等主要道路中得到广泛应用。在世界各国已建公路中，沥青路面已占80％以上；我国高速公路中90％以上为沥青路面。但沥青是一种典型的粘弹性材料，低温易变脆，高温易发粘流淌。因此，夏季高温时，沥青路面温度可达70℃，在车辆载荷作用下极易出现车辙、波浪推移、粘轮等现象；冬季低温时，尤其在我国北方，路面温度达-30℃，沥青路面又会出现温缩裂缝，严重影响了路面质量、耐久性与使用寿命；另一方面，低温导致的积雪冰冻天气对道路交通安全产生极大的挑战，封闭限制道路的通行必将影响到交通对经济建设的贡献。因此，路面的高低温病害和环保的融雪化冰是沥青路面应用过程中亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种多孔导热沥青混凝土路面换热系统，该系统能够大规模收集、交换和储存太阳能热量，并将热量用于建筑物供暖或制冷，同时可防止沥青道路的高温变形、低温开裂和有效地融雪化冰。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的多孔导热沥青混凝土路面换热系统，其包括：铺设在路基上的沥青混凝土路面换热装置，该装置结构为自上而下依次排列的第一密级配沥青混凝土面层、以预制的密实分隔板分段的多孔导热沥青混凝土面层、乳化沥青混凝土封层和第二密级配沥青混凝土面层；在第二密级配沥青混凝土面层施工完后，喷洒一层渗透型硅橡胶防水剂，形成硅橡胶防水渗透层，在第一密级配沥青混凝土面层施工完后，喷洒一层渗透型硅橡胶防水剂，形成硅橡胶防水渗透层；通过通风管道、风机和三通阀将沥青混凝土路面换热装置、储热器、辅助热源、用户热交换器连接起来，构成本系统的热循环闭合回路，并且采用空气作为换热介质。

第一密级配沥青混凝土面层的厚度为40～50mm，空隙率范围为3％～5％，其中连通空隙率至多为0.5％；第二密级配沥青混凝土面层的厚度为120～150mm，空隙率范围为3％～6％，其中连通空隙率至多为0.5％；乳化沥青混凝土封层的厚度为10～15mm，其中连通空隙率至多为0.5％。

密实分隔板由沥青混凝土、水泥混凝土、塑料或橡胶板制成，其厚度为50～60mm，连通空隙率至多为0.5％；硅橡胶防水渗透层采用渗透型防水剂，主要成分为硅橡胶树脂溶液。

多孔导热沥青混凝土面层的边缘设有透壁式通风管，该透壁式通风管的多孔端植入多孔导热沥青混凝土面层内的深度为30～40mm；多孔导热沥青混凝土面层被密实分隔板分段后采用带有通风管接口的套筒密封；透壁式通风管、密封套筒在多孔导热沥青混凝土面层施工过程中同时布置。

储热器为岩石床储热器或水箱储热器。

辅助热源使用工业余热、地热或电加热。

本发明提供的多孔导热沥青混凝土路面换热系统，其用于收集太阳能、路面的养护及向建筑物供暖制冷。

通过以下步骤实现太阳能蓄热，以及路面的养护、向建筑物的供暖和制冷，

A.铺设在路基上的沥青混凝土路面换热装置、储热器、辅助热源、用户热交换器、通风管道、风机和三通阀构成本系统的热循环闭合回路；道路两旁设置通风管道与道路沥青混凝土层中的多孔导热沥青混凝面层封闭连接，将热量带出或输送至路面；

B.利用沥青混凝土路面换热装置接收太阳能，通过风机鼓入的冷空气进行强制换热并将热量输送至储热器，将热量储存起来，路面温度也因此降低，从而防止路面高温变形；夏季时，改变三通阀的状态将从路面收集的热量传输至用户热交换器，再利用吸收式制冷空调为建筑物制冷；

C.寒冷季节时，运行风机从储热器中取出热量，并且改变三通阀的状态，使热量输送至附近的建筑物的用户热交换器为建筑物供暖，或者输送至路面用于路面融雪化冰及防止路面低温缩裂。