[发明专利]适用于高地温隧道的相变混凝土支护系统及其安装方法

权利要求书

1.一种适用于高地温隧道的相变混凝土支护系统，其特征在于，包括相变混凝土支护结构(1)和地源热泵系统；

所述相变混凝土支护结构(1)安装于隧道中的高温地段(5)，相变混凝土支护结构(1)为拱形结构，相变混凝土支护结构(1)中填充有相变混凝土(14)；

所述相变混凝土支护结构(1)上设有温度监测装置，用于监测相变混凝土支护结构(1)的温度；

所述相变混凝土支护结构(1)用于存储隧道中高温地段(5)的热量，热量通过所述地源热泵系统实现二次利用。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高地温隧道的相变混凝土支护系统，其特征在于，所述温度监测装置包括温度传感器(3)；

所述温度传感器(3)设于所述相变混凝土支护结构(1)内。

3.根据权利要求2所述的一种适用于高地温隧道的相变混凝土支护系统，其特征在于，所述温度传感器(3)至少包括三个，分别为第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器；

所述第一温度传感器和第二温度传感器分别设于相变混凝土支护结构(1)的侧边墙体内，所述第三温度传感器设于相变混凝土支护结构(1)的拱顶内。

4.根据权利要求2所述的一种适用于高地温隧道的相变混凝土支护系统，其特征在于，所述温度监测装置还包括温度显示器(4)，温度显示器(4)与所述温度传感器(3)相连。

5.根据权利要求1所述的一种适用于高地温隧道的相变混凝土支护系统，其特征在于，所述地源热泵系统包括水泵(6)、主水管(16)及多个热交换管，水泵(6)、主水管(16)及多个热交换管之间形成闭合循环系统。

6.根据权利要求5所述的一种适用于高地温隧道的相变混凝土支护系统，其特征在于，所述地源热泵系统中的热交换管包括第一热交换管(2)，第一热交换管(2)埋设于相变混凝土支护结构(1)中，第一热交换管(2)的第一端与所述水泵(6)相连，第二端与所述主水管(16)相连；

所述水泵(6)用于将冷水泵入第一热交换管(2)中，第一热交换管(2)用于吸收相变混凝土支护结构(1)中的热量使冷水水温升高，实现对相变混凝土支护结构(1)中热能的提取。

7.根据权利要求5所述的一种适用于高地温隧道的相变混凝土支护系统，其特征在于，所述热交换管采用蛇形环向布设，热交换管两端连接所述水泵(6)或主水管(16)，形成闭合循环系统。

8.根据权利要求5所述的一种适用于高地温隧道的相变混凝土支护系统，其特征在于，所述相变混凝土支护结构(1)末端连接用热结构，用热结构中埋设热交换管，并与所述水泵(6)及主水管(16)形成闭合回路。

9.根据权利要求8所述的一种适用于高地温隧道的相变混凝土支护系统，其特征在于，所述用热结构包括但不限于普通混凝土支护结构、地面及建筑物。

10.一种适用于高地温隧道的相变混凝土支护系统的安装方法，其特征在于，用于安装如权利要求1-9任一所述的一种适用于高地温隧道的相变混凝土支护系统，包括以下步骤：

S1、根据所需洞内施工环境温度，设定相变混凝土相变温度范围；

S2、隧道开挖后，进行整平处理，安装热交换管并与主水管连接形成闭合回路，同时在指定位置安装温度传感器；

S3、施作相变混凝土，形成相变混凝土支护结构；

S4、根据需求在洞口段普通混凝土衬砌结构中、路面下方或附近建筑物中埋置热交换管，并与水泵连接形成闭合回路；

S5、根据设定的运营模式，对地源热泵系统的开关进行控制，根据相变混凝土的监测温度和相变温度范围的关系对运营模式进行优化。