[发明专利]一种隧道供热防冻系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及隧道防冻害领域，尤其是涉及一种能够利用风能和太阳能转换为热能的隧道供热防冻系统。

【背景技术】

公知的，我国严寒地区的铁路、公路隧道均存在有不同程度的冻害现象，其主要表现为隧道衬砌冻涨开裂、酥碎、剥落、挂冰、道床冒水、积水及结冰等，这些冻害严重威胁到了行车安全；

目前，为彻底解决寒区隧道冻害的方法是采用供热防冻技术，其主要有以下三种：1、利用锅炉对隧道通暖气，但在实际应用中，由于该方法存在有费用高，耗资源，且污染空气等缺陷而难以推广；2、在隧道洞壁埋设加热电缆对隧道衬砌进行加热，如公开号为CN102296972A专利申请所公开的 “一种寒区隧道电伴热主动保温防冻设施及其施工方法”，该方法采用将加热电缆布置于隧道的二次衬砌表面，再将加热电缆与温度控制器连接，并将温度控制器上连接的控温探头置于加热电缆旁侧，然后在加热电缆上布置的保温板，再在保温板表面布置防火板，最终通过加热电缆实现对隧道的主动保温防冻，然而，这种方法却存在有运营、维护及管理费用较高，能耗较大的缺陷；3、采用地源热泵对隧道洞口段进行加热，如公开号为CN101672189B和CN101672188B的专利所公开的“地源热泵加热系统”，其就是将隧道围岩作为热源，将热交换管埋设在隧道初衬或二衬中，以隧道结构作为热交换器，再通过隧道基础或衬砌从周围地层中获取地温能，从而实现对隧道洞口段的供热防冻，但是，这样的系统不但存在有初期投资大的缺陷，而且其在运行期间的25%～30%的热负荷仍然需要通过电能来承担；

综上所述，现有的对寒区隧道进行供热防冻的方法不同程度的存在有资源消耗多，资金投入大，运营成本高等缺陷。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种隧道供热防冻系统，所述的系统不但能够有效去除寒区隧道的冻害问题，而且在运营时效率较高，成本较低，同时还能达到节能减排的目的。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种隧道供热防冻系统，所述的系统包含供暖管路子系统、太阳能蓄热子系统、风力发电蓄电子系统、工业电源7和控制器14，其中，供暖管路子系统的作用是通过向铺设在隧道衬砌和水沟的相应管路提供循环热水来达到供热防冻的效果；太阳能蓄热子系统的作用是利用太阳能加热供暖管路子系统的循环用热水；风力发电蓄电子系统及工业电源7的作用是利用风力转化的电能或工业电辅助加热供暖管路子系统的循环用热水；所述的太阳能蓄热子系统、风力发电蓄电子系统和工业电源7均通过设有环境温度传感器35的控制器14控制动作。

所述的隧道供热防冻系统，所述的风力发电蓄电子系统包含风机编组1、蓄电池组4和DC-AC逆变器5；所述的风机编组1设置在隧道洞口外的迎风区域，其通过风机控制器2与直流中心3连接；所述的直流中心3分别连接有蓄电池组4和DC-AC逆变器5，且DC-AC逆变器5与工业电源7通过双电源自动切换开关6与设于供热管路子系统内恒温水箱23中的电加热器22连接；所述的风机控制器2、直流中心3和双电源自动切换开关6均与控制器14连接；

所述的太阳能蓄热子系统包含太阳能集热器编组8和太阳能储热水箱17；所述的太阳能集热器编组8设在隧道洞外日照充足的开阔区域，其一端通过设有第一温度传感器9、排气阀10和第一节流阀15的管路与太阳能储热水箱17的上部一侧连通，其另一端通过设有水处理器11和第一循环泵13的管路与太阳能储热水箱17的下部连通；所述的太阳能储热水箱17设有与控制器14连接的第二温度传感器12，且太阳能储热水箱17通过设有第二节流阀20的管路与铺设在隧道侧水沟34内的集水管27连通；太阳能储热水箱17的上部另一侧设有补水管路29，该补水管路29中设有第一电磁阀18，该第一电磁阀18与设于太阳能储热水箱17的第一液位传感器16连接；所述的第一温度传感器9、第二温度传感器12和第一循环泵13均与控制器14连接；

所述的供暖管路子系统包含电加热器22、恒温水箱23和供热干管26；所述的恒温水箱23上部通过设有第二电磁阀19的管路与太阳能储热水箱17连通，该第二电磁阀19与设于恒温水箱23的第二液位传感器21连接；所述的恒温水箱23下部通过设有第二循环泵24和止回阀25的管路与供热干管26连通；所述的供热干管26与铺设在隧道侧水沟34以及初喷混凝土30和保温层31之间的供热管28连通；所述的第二循环泵24与控制器14连接。