[发明专利]一种利用地温能的寒区隧道消防管道防冻保温系统

说明书

本发明涉及一种利用地温能的寒区隧道消防管道防冻保温系统，包括：钻孔换热管，通过钻孔埋入隧道围岩深处，用于吸收地温能；进水总管，与所述钻孔换热管的进口相连，用于通入低温水；出水总管，与所述钻孔换热管的出口相连，用于排出高温水；供热水管，连接于消防管道与所述出水总管之间，用于将高温水通入所述消防管道；及回热水管，连接于所述消防管道与所述进水总管之间，所述回热水管中设有循环泵送单元，用于将所述消防管道内的低温水循环至所述钻孔换热管内。本发明利用隧道围岩地温循环加热消防管内的水，仅需提供水泵驱动水循环所需电力，且水泵主要克服保温供、回水管的沿程阻力做功，能耗小，大大降低运营费用。

技术领域

本发明属于隧道消防安全技术领域，特别涉及一种利用地温能的寒区隧道消防管道防冻保温系统。

背景技术

消火栓系统作为及时有效的灭火系统在长大公路隧道的消防系统设计中被广泛采用。但在寒冷地区，隧道内消火栓系统面临着低温环境下消防管网内水冻结导致系统失效的问题。

目前隧道内消防管道的常用防冻保温措施包括敷设管道保温层、电伴热加热技术、充填防冻液技术等。敷设保温层造价较低，施工维护方便，但其防冻保温效果有限，冬季极低气温条件下难以防冻。充填防冻液虽然初始投资少，但在实施时必须保证防冻液不具助燃性、可燃性以及毒性，同时需要解决在升温时吸纳防冻液的膨胀量、降温时填补防冻液的收缩量等技术难题。电伴热加热技术对电热器件及相应配套设施要求较高，前期资金投入大，伴热系统工作过程中需全程监测控制，后期运营维护费用高，且电伴热具有升温慢、降温快、耗电量多、热量损失大的特点，使用年限较短，仍有很大的应用局限性。

减少寒区隧道消火栓系统管网防冻工程投资和运行费用的一个方向是利用自然能源。放水保温技术是一种利用地温防止管道冻结的技术，它将管内温度低于设定温度的水放入地下回灌井，利用地温使这部分水升温，将地下温度较高的水从取水井中泵入消防管道。然而，此技术的水路循环路径不封闭，地下水的渗流路径复杂，放掉的水不可能完全回渗到取水井的位置，经若干次抽放水循环后可能难以为继，此外地下渗流的复杂性使得水回温效果难以保证，因此需要较高的地温条件。另一方面，频繁的抽放水会破坏原地下水渗流环境，可能会出现沉陷、塌方等严重后果。因此，需要适用范围更广、低成本和低运行费用、对环境影响较小的，更有效利用地温能的消防管道防冻保温系统。

专利CN 106498827A公开了能源隧道复合式地温能防冻加热系统，然而，该专利通过铺设于隧道初衬与二衬间、仰拱与回填层之间的纵向换热管利用地温能，主要加热隧道衬砌，鉴于换热层位置的限制，该专利利用地热能的方法只能换取隧道浅层围岩的热能，而这部分热能易受隧内行车、通风等的影响，量值较低且不稳定，因此需热泵输送额外能源，且长期运营工况下地热补充难以为继。

发明内容

本发明的目的就是为了解决寒区公路隧道消防管网的水在低温环境下冻结问题，而提供一种利用地温能的寒区隧道消防管道防冻保温系统，以克服现有防冻保温技术极低温的适用性、长周期的可靠性以及工程投资的有效性等不足。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种利用地温能的寒区隧道消防管道防冻保温系统，包括：

钻孔换热管，通过钻孔埋入隧道围岩深处，用于吸收地温能；

进水总管，与所述钻孔换热管的进口相连，用于通入低温水；

出水总管，与所述钻孔换热管的出口相连，用于排出高温水；

供热水管，连接于消防管道与所述出水总管之间，用于将高温水通入所述消防管道；及

回热水管，连接于所述消防管道与所述进水总管之间，所述回热水管中设有循环泵送单元，用于将所述消防管道内的低温水循环至所述钻孔换热管内。