一种路基路面恒温系统
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN202410978628.2 | 申请日 | 2024-07-22 |
| 公开(公告)号 | CN118932814A | 公开(公告)日 | 2024-11-12 |
| 申请人 | 安徽水利开发有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 任良和; 程杨; 马声刚; 王超杰; 邵鸿鹄; 张健; 朱玲娟; | 第一发明人 | 任良和 |
| 权利人 | 安徽水利开发有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 安徽水利开发有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：安徽省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：安徽省蚌埠市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：安徽省蚌埠市东海大道5183号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：233000 |
| 主IPC国际分类 | E01C11/26 | 所有IPC国际分类 | E01C11/26 ; E01C3/06 ; F24S20/40 ; F24S60/10 ; F25B27/00 ; F25B30/00 ; F24S10/30 ; C09K5/02 |
| 专利引用数量 | 9 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京慕达星云知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 李云; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种路基路面恒温系统，涉及道路 温度 控制技术领域，包括设于路面下方地面换热组件；埋设于地下的地埋管换热装置；管路组件； 热 泵 机组，地埋管换热装置连接热泵机组；热泵机组连接地面换热组件； 太阳能 装置，太阳能装置连接热泵机组； 冷却 水 装置，冷却水装置连接热泵机组； 相变 储能装置，相变储能装置连接太阳能装置与冷却水装置；相变储能装置可输入太阳能装置中的热水以换热储能，并将换热后的冷却水输出至冷却水装置中以蓄冷；相变储能装置可输入冷却水装置中的冷却水以将其加热升温，并将升温水通过管路组件输出至热泵机组以供热。本发明综合利用多种形式 能源 实现不同季节的路基路面热平衡调节。 | ||
| 权利要求 | 1.一种路基路面恒温系统，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种路基路面恒温系统技术领域背景技术[0003] 目前，太阳能和地热能在建筑供能领域受到广泛的关注，是实现清洁供能的关键能源利用方式，但是目前这两种能量的利用均存在着一定的局限性。其中，太阳能利用主要集中于光伏发电和光热，但太阳能受天气影响较大，只能在日光较强的白天利用；在建筑节能领域，地热能主要通过地源热泵的形式满足建筑的供热和制冷需求，但是单位面积土壤可利用的热能有限，尤其在寒冷地区，冬季供暖热负荷远大于夏季的冷负荷需求，地源热泵长期运行会使土壤温度下降，导致热泵效率降低，也会对生态环境造成一定的影响。而传统的路面温度控制方法主要依靠化学除冰剂或电加热设备，存在能耗高、环境污染等问题。现有技术中将太阳能，相变储能和地源热泵有机结合的应用较少，因此，为了应对极端气候对道路的恶劣影响，需要一种能够克服地源热泵长期使用易导致冷热负荷不均衡问题的路基路面恒温多元系统，进而实现道路路面和路基的热平衡。 [0004] 因此，如何提供一种路基路面恒温系统，能够将太阳能、相变储能和地源热泵有机结合，通过综合利用多种形式能源实现不同季节的道路路面和路基热平衡调节，且具有资源利用率高、低能耗及清洁供能的特点是本领域技术人员亟需解决的问题。 发明内容[0005] 有鉴于此，本发明提出的路基路面恒温系统，旨在解决上述传统地源热泵热源单一，长期使用易导致土壤热不平衡，冷热负荷不均衡，无法有效维持路基路面热平衡的技术问题。 [0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： [0007] 本发明提供了一种路基路面恒温系统，包括： [0008] 地面换热组件，所述地面换热组件埋设于路面下方，与路基路面进行换热； [0009] 地埋管换热装置，所述地埋管换热装置埋设于地下，与土壤进行换热； [0010] 管路组件，用于系统换热介质的输送控制； [0011] 热泵机组，所述地埋管换热装置通过所述管路组件连接所述热泵机组，以作为热交换的热源或冷源；所述热泵机组通过所述管路组件连接所述地面换热组件，以向路基路面传热增温或制冷降温； [0012] 太阳能装置，所述太阳能装置通过所述管路组件连接所述热泵机组，以作为热交换的热源； [0014] 相变储能装置，所述相变储能装置通过所述管路组件连接所述太阳能装置与所述冷却水装置；所述相变储能装置可输入所述太阳能装置中的热水以进行换热储能，并将经换热后的冷却水输出至所述冷却水装置中以进行蓄冷；所述相变储能装置可输入所述冷却水装置中的冷却水以将冷却水加热升温，并将加热后的升温水通过所述管路组件输出至所述热泵机组以进行供热。 [0015] 本发明的一种路基路面恒温系统使用时，热泵机组通过埋设于路面下方的地面换热组件对路基路面温度控制；地埋管换热装置可在冬季和夏季为热泵机组供冷或供热，太阳能装置可将太阳能转变为热能，在冬季直接对热泵机组进行供热，以提高热泵机组的工作性能；冷却水装置用于蓄存冷却水且可直接对为热泵机组进行供冷；太阳能装置也可将产生的多余热量通过相变储能装置存储起来进行蓄能；相变储能装置储热的过程中排出的冷却水可存储在冷却水装置中进行存储蓄冷；冷却水装置中的冷却水可通过相变储能装置进行加热并输送至热泵机组，实现了利用相变储能装置的储能对热泵机组供热。本发明通过综合利用了太阳能、相变储能、地热及冷水多种形式能源辅助热泵机组调控路基路面温度以实现热平衡，无需长期单一提取地源热，解决了土壤热不平衡的问题，更加利于系统实现一年四季的冷热负荷均衡，可实现不同季节道路路面和路基热平衡的有效调节，且具有资源利用率高、低能耗及清洁供能的优点。 [0016] 作为上述技术方案的进一步改进，所述太阳能装置包括太阳能板组件和太阳能换热器，所述太阳能板组件通过所述管路组件循环连接所述太阳能换热器，以进行换热介质的循环；所述太阳能换热器通过所述管路组件循环连接所述热泵机组以供热；所述太阳能板组件电连接所述热泵机组以提供电能。 [0017] 上述技术方案的有益效果是：太阳能板组件可将太阳能转化为电能，以满足热泵机组的电力需求；太阳能板组件也可将太阳能转化为热能，并通过太阳能换热器将热量传递给循环水，增温后的循环水通过管路组件向热泵机组进行供热。 [0018] 作为上述技术方案的进一步改进，所述冷却水装置包括设置在路基路面一侧的排水收集器和冷却储水罐；所述排水收集器通过所述管路组件连通所述冷却储水罐，可将收集的地面积水输送至所述冷却储水罐中以作为换热循环用水；所述冷却储水罐通过所述管路组件连接所述热泵机组；所述冷却储水罐通过所述管路组件连通所述相变储能装置。 [0019] 上述技术方案的有益效果是：排水收集器用于收集地面积水，并可存储在冷却储水罐中为系统提供换热循环用水。 [0020] 作为上述技术方案的进一步改进，所述相变储能装置包括保温箱体和设置在所述保温箱体内部的蓄热球；所述太阳能换热器、所述保温箱体与所述冷却储水罐通过所述管路组件依次连通。 [0021] 上述技术方案的有益效果是：蓄热球用于蓄热，保温箱体可防止热量散失。 [0022] 作为上述技术方案的进一步改进，所述蓄热球为HDPE塑料空心球，且其内部装有蓄热相变材料；所述蓄热相变材料为36℃蓄热相变材料，包括氢氧化钠、氯化钠和水，质量百分比为：氢氧化钠30～50％、氯化钠0～10％及水40～60％，其相变潜热为240～260KJ/kg，其密度为1.45～1.55kg/l。 [0023] 作为上述技术方案的进一步改进，所述管路组件包括第一进管、第一出管、第二进管、第二出管、第三进管、第三出管、第四进管及第四出管； [0024] 所述第一进管一端连通所述太阳能板组件的热介质出口，另一端连通所述太阳能换热器的热介质入口M；所述第一出管一端连通所述太阳能换热器的热介质出口N，另一端连通所述太阳能板组件的热介质入口，以形成换热循环回路一；所述换热循环回路一上安装有循环泵一和温度传感器一； [0025] 所述第二进管一端连通所述太阳能换热器的冷介质出口A，另一端连通所述热泵机组的蒸发器的入口T；所述第二出管一端连通所述热泵机组的蒸发器的出口V，另一端连通所述太阳能换热器的冷介质入口H，以形成换热循环回路二；所述换热循环回路二上安装有循环泵二、阀门一和温度传感器二； [0026] 所述第三进管一端连通所述冷却水装置出口S，另一端连通所述热泵机组的蒸发器的入口T；所述第三出管一端连通所述热泵机组的蒸发器的出口V，另一端连通所述冷却水装置的水口U，以形成换热循环回路三；所述换热循环回路三上安装有循环泵三、阀门二和温度传感器三； [0027] 所述第四进管一端连通所述热泵机组的冷凝器出口W，另一端连通所述地面换热组件的入口；所述第四出管一端连通所述地面换热组件的出口，另一端连通所述热泵机组的冷凝器的入口X，以形成换热循环回路四；所述换热循环回路四上安装有循环泵四、阀门三和温度传感器四。 [0028] 上述技术方案的有益效果是：循环泵一用于驱动热介质在换热循环回路一循环流动，以将太阳能板组件获得的热能循环传递至太阳能换热器中；循环泵二用于驱动循环水在换热循环回路二中循环流动，以使循环水在太阳能换热器中换热吸能变为升温循环水，并将升温循环水循环输送至热泵机组的蒸发器进行辅助供热；循环泵三用于驱动冷却水装置中的低温循环水在换热循环回路三中循环流动，以将低温循环水循环输送至热泵机组的蒸发器进行辅助供冷；循环泵四用于驱动循环水在换热循环回路四中循环流动，以在热泵机组的冷凝器与地面换热组件之间循环换热，以调节路基路面温度，实现路基路面的恒温。温度传感器一、温度传感器二、温度传感器三及温度传感器四可采集各个循环回路中循环介质温度，根据温度情况，可通过控制阀门一和阀门二实现供冷和供热的切换，阀门三可控制启闭换热循环回路四。 [0029] 作为上述技术方案的进一步改进，所述管路组件还包括连通管一、连通管二和连通管三； [0030] 所述连通管一一端连通所述太阳能换热器的冷介质出口P，另一端连通所述相变储能装置的水口Y；所述连通管二一端连通所述相变储能装置的水口Q，另一端连通所述冷却水装置的水口R；所述连通管三一端连通所述相变储能装置的水口U，另一端连通所述热泵机组的蒸发器的入口T； [0031] 所述连通管一上安装有阀门四；所述连通管二上安装有阀门五和循环泵五；所述连通管三上安装有阀门六。 [0032] 上述技术方案的有益效果是：循环泵五可驱动太阳能换热器中换热后的升温循环水进入相变储能装置中进行蓄热，循环水流出相变储能装置后将变为低温冷却水，低温冷却水可存储在冷却水装置中实现供冷备用；循环泵五可驱动冷却水装置中的冷却水进入相变储能装置中进行吸热升温，并将升温后的循环水输送至热泵机组的蒸发器进行辅助供热。相变储能装置的蓄热功能可将太阳能装置产生的多余热能进行蓄存，以便在需要时释放使用；相变储能装置可将高温循环水冷却，以为冷却水装置供应冷水，提高冷却水装置冷水的存储效果。 [0033] 作为上述技术方案的进一步改进，所述管路组件还包括连通管四、连通管五和连通管六； [0034] 所述连通管四一端连通所述地埋管换热装置的水口O，另一端连通所述第二进管；所述阀门一包括阀门一A、阀门一B和阀门一C；所述阀门一A和所述阀门一B安装在所述第二进管上且一一对应所述连通管四的另一端两侧；所述循环泵二安装在所述第二进管上且对应所述阀门一A与所述冷介质出口A之间；所述阀门一C安装在所述第二进管上； [0035] 所述连通管五一端连通所述地埋管换热装置的水口L，另一端连通在所述第二出管上且对应所述太阳能换热器的冷介质入口H与所述阀门一C之间； [0036] 所述连通管四上安装有阀门七；所述连通管五上安装有阀门八和循环泵六； [0037] 所述连通管六并联连通在所述连通管五上，且其两端对应所述阀门八和所述循环泵六的外侧；所述连通管六上安装有阀门九。 [0038] 上述技术方案的有益效果是：循环泵六可驱动循环水在地埋管换热装置、连通管四、第二进管、热泵机组的蒸发器、第二出管及连通管五中循环流动，形成换热循环回路五，以将地埋管换热装置中与地热换热后的恒温水循环输送至热泵机组的蒸发器进行供冷或供热。循环泵二可驱动循环水在地埋管换热装置、连通管六、太阳能换热器、第二进管及连通管四中循环流动，形成换热循环回路六，以将太阳能换热器中热能通过循环水输送至地埋管换热装置中，并实现对地埋管换热装置处的土壤进行补充热量，以进一步实现土壤热平衡。换热循环回路五和换热循环回路六的切换可通过控制阀门一A、阀门一B、阀门一C、阀门七、阀门八及阀门九的启闭实现。 [0039] 作为上述技术方案的进一步改进，还包括控制器，所述管路组件上安装有多个用于检测管路中循环介质温度的温度传感器、多个用于启闭管路的电控阀门和多个驱动循环介质在管路中流动的泵体，所述控制器电连接所述温度传感器、所述电控阀门、所述泵体及所述热泵机组，用于根据接收获得的所述温度传感器的温度数据启闭所述电控阀门、所述泵体及所述热泵机组，进而协同控制所述地埋管换热装置、所述太阳能装置、所述冷却水装置及所述相变储能装置与所述热泵机组的热交换，以及控制所述热泵机组与所述地面换热组件的热交换。 [0040] 上述技术方案的有益效果是：控制器根据循环回路的温度情况协同控制各个热源或冷源对热泵机组进行辅助供热或供冷，可应对一年四季的环境温度变化，利于实现路基路面的恒温调节。 [0041] 作为上述技术方案的进一步改进，所述地埋管换热装置的地埋管为多个依次连接且垂直地面分布的U型弯折管道，且地埋管的管径小于管路组件的管径。 [0042] 上述技术方案的有益效果是：地埋管采用垂直地面分布的U型弯折管道，且地埋管的管径相对较小，便于使其管内流体呈现紊流区，使流体与管内壁之间的换热效果更好；管路组件的管径相对较大，能够减小循环回路中循环泵的能耗，更加节能环保。 [0043] 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种路基路面恒温系统，具有以下优点及有益效果： [0044] 1、本发明通过设置的太阳能装置能够利用太阳能转化为热能和电能，既方便为热泵机组辅助供电，减少能源的损耗，同时热能可以存储在相变储能装置中，在冬天温度较低时候，同时太阳光照时间较短导致太阳能不足情况下，可以将相变储能装置收集的能量通过供热管路将热量传送至热泵机组，辅助热泵机组进行供热工作。 [0046] 3、本发明太阳能装置通过换热介质制热，通过换热器与循环水换热，然后通过管路将循环水输送到地埋管换热器内，为土壤补充热量，为冬天热泵机组的运行提供保障。换热介质可提高太阳能的利用率，提高热量补充效果，且换热介质与循环水不会接触，避免冷热接触导致影响热量补充效果。 [0047] 4、本发明控制器根据季节的不同，自行调整不同的运行模式，各个单元协同工作，让路基路面在一年四季都能保持相对恒温，有效地缓解了极端天气对城市道路设施所带来的不利影响。 [0049] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。 [0050] 图1本发明一种路基路面恒温系统整体结构示意图； [0051] 图2本发明一种路基路面恒温系统的地面换热组件埋设状态示意图； [0052] 图3本发明一种路基路面恒温系统的相变储能装置结构示意图； [0053] 图中：1、地面换热组件；11、壳体；12、散热管；2、地埋管换热装置；21、地埋管；3、管路组件；301、第一进管；302、第一出管；303、第二进管；304、第二出管；305、第三进管；306、第三出管；307、第四进管；308、第四出管；309、循环泵一；310、温度传感器一；311、循环泵二；312、阀门一；3121、阀门一A；3122、阀门一B；3123、阀门一C；313、温度传感器二；314、循环泵三；315、阀门二；316、温度传感器三；317、循环泵四；318、阀门三；3181、阀门三A；3182、阀门三B；319、温度传感器四；320、连通管一；321、连通管二；322、连通管三；323、阀门四；324、阀门五；325、循环泵五；326、阀门六；327、连通管四；328、连通管五；329、连通管六； 330、阀门七；331、阀门八；332、循环泵六；333、阀门九；334、连通管七；335、阀门十；4、热泵机组；41、蒸发器；42、冷凝器；43、压缩机；44、节流阀；5、太阳能装置；51、太阳能板组件； 511、太阳能发电集热板；512、逆变器；52、太阳能换热器；6、冷却水装置；61、排水收集器； 611、蓄水容器；612、过滤器；62、冷却储水罐；7、相变储能装置；71、保温箱体；72、蓄热球；8、市政电网；9、道路；91、路基；92、路面。 具体实施方式[0054] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 [0055] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0056] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。 [0057] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0058] 如图1至图3所示，一种路基路面恒温系统，包括： [0059] 地面换热组件1，地面换热组件1埋设于路面下方，与路基路面进行换热； [0060] 地埋管换热装置2，地埋管换热装置2埋设于地下，与土壤进行换热； [0061] 管路组件3，用于系统换热介质的输送控制； [0062] 热泵机组4，地埋管换热装置2通过管路组件3连接热泵机组4，以作为热交换的热源或冷源；热泵机组4通过管路组件3连接地面换热组件1，以向路基路面传热增温或制冷降温； [0063] 太阳能装置5，太阳能装置5通过管路组件3连接热泵机组4，以作为热交换的热源； [0064] 冷却水装置6，冷却水装置6通过管路组件3连接热泵机组4，以作为热交换的冷源； [0065] 相变储能装置7，相变储能装置7通过管路组件3连接太阳能装置5与冷却水装置6；相变储能装置7可输入太阳能装置5中的热水以进行换热储能，并将经换热后的冷却水输出至冷却水装置6中以进行蓄冷；相变储能装置7可输入冷却水装置6中的冷却水以将冷却水加热升温，并将加热后的升温水通过管路组件3输出至热泵机组4以进行供热。 [0066] 本发明的一种路基路面恒温系统使用时，热泵机组4通过埋设于路面下方的地面换热组件1对路基路面温度控制；地埋管换热装置2可在冬季和夏季为热泵机组4供冷或供热，太阳能装置5可将太阳能转变为热能，在冬季直接对热泵机组4进行供热，以提高热泵机组4的工作性能；冷却水装置6用于蓄存冷却水且可直接对为热泵机组4进行供冷；太阳能装置5也可将产生的多余热量通过相变储能装置7存储起来进行蓄能；相变储能装置7储热的过程中排出的冷却水可存储在冷却水装置6中进行存储蓄冷；冷却水装置6中的冷却水可通过相变储能装置7进行加热并输送至热泵机组4，实现了利用相变储能装置7的储能对热泵机组4供热。本发明通过综合利用了太阳能、相变储能、地热及冷水多种形式能源辅助热泵机组4调控路基路面温度以实现热平衡，无需长期单一提取地源热，解决了土壤热不平衡的问题，更加利于系统实现一年四季的冷热负荷均衡，可实现不同季节道路路面和路基热平衡的有效调节，且具有资源利用率高、低能耗及清洁供能的优点。 [0067] 具体的，热泵机组4包括依次循环连通的、蒸发器41、压缩机43、冷凝器42与节流阀44；循环水经过蒸发器41，输出蒸汽，经过压缩机43做功，由低温低压的气体变为高温高压的气体，流向冷凝器42进行换热后输送给地面换热组件1进行循环，循环水变为液体、温度降低。再经过节流阀44节流后，循环水流回蒸发器41吸热，再通过压缩机43进行下一轮循环。热泵机组4的制冷制热原理为现有技术，在此不再赘述。 [0068] 在一些实施例中，太阳能装置5包括太阳能板组件51和太阳能换热器52，太阳能板组件51通过管路组件3循环连接太阳能换热器52，以进行换热介质的循环；太阳能换热器52通过管路组件3循环连接热泵机组4以供热；太阳能板组件51电连接热泵机组4以提供电能。 [0069] 太阳能板组件51可将太阳能转化为电能，以满足热泵机组4的电力需求；太阳能板组件51也可将太阳能转化为热能，并通过太阳能换热器52将热量传递给循环水，增温后的循环水通过管路组件3向热泵机组4进行供热。 [0070] 具体的，太阳能板组件51包括太阳能发电板和太阳能集热板，或者太阳能板组件51采用一体式太阳能发电集热板；在有光照时，太阳能板组件51开始工作，将太阳能转化为电能，太阳能光伏发电可进行并网，通过逆变器512转换成交流电后并入市政电网8，可直接提供热泵机组4中压缩机43运行所需电量，不足部分可由市政电网8提供，超出部分上网。 [0071] 在一些实施例中，冷却水装置6包括设置在路基路面一侧的排水收集器61和冷却储水罐62；排水收集器61通过管路组件3连通冷却储水罐62，可将收集的地面积水输送至冷却储水罐62中以作为换热循环用水；冷却储水罐62通过管路组件3连接热泵机组4；冷却储水罐62通过管路组件3连通相变储能装置7。 [0072] 排水收集器61用于收集地面积水，并可存储在冷却储水罐62中为系统提供换热循环用水。 [0073] 具体的，排水收集器61包括蓄水容器611和过滤器612，蓄水容器611可为蓄水箱或蓄水池；蓄水容器611通过连通管七334连接冷却储水罐62，过滤器612安装在连通管七334上，蓄水容器611内的水通过过滤器过滤后作为循环用水输送至冷却储水罐62。冷却储水罐62可选用现有技术中的具有冷却功能的储水罐。 [0074] 在一些实施例中，相变储能装置7包括保温箱体71和设置在保温箱体71内部的蓄热球72；太阳能换热器52、保温箱体71与冷却储水罐62通过管路组件3依次连通。 [0075] 蓄热球72用于蓄热，保温箱体71可防止热量散失。 [0076] 在一些实施例中，蓄热球72为HDPE塑料空心球，且其内部装有蓄热相变材料；蓄热相变材料为36℃蓄热相变材料，包括氢氧化钠、氯化钠和水，质量百分比为：氢氧化钠30～50％、氯化钠0～10％及水40～60％，其相变潜热为240～260KJ/kg，其密度为1.45～ 1.55kg/l。 [0077] 在一些实施例中，管路组件3包括第一进管301、第一出管302、第二进管303、第二出管304、第三进管305、第三出管306、第四进管307及第四出管308； [0078] 第一进管301一端连通太阳能板组件51的热介质出口，另一端连通太阳能换热器52的热介质入口M；第一出管302一端连通太阳能换热器52的热介质出口N，另一端连通太阳能板组件51的热介质入口，以形成换热循环回路一；换热循环回路一上安装有循环泵一309和温度传感器一310； [0079] 第二进管303一端连通太阳能换热器52的冷介质出口A，另一端连通热泵机组4的蒸发器41的入口T；第二出管304一端连通热泵机组4的蒸发器41的出口V，另一端连通太阳能换热器52的冷介质入口H，以形成换热循环回路二；换热循环回路二上安装有循环泵二311、阀门一312和温度传感器二313； [0080] 第三进管305一端连通冷却水装置6出口S，另一端连通热泵机组4的蒸发器41的入口T；第三出管306一端连通热泵机组4的蒸发器41的出口V，另一端连通冷却水装置6的水口U，以形成换热循环回路三；换热循环回路三上安装有循环泵三314、阀门二315和温度传感器三316； [0081] 第四进管307一端连通热泵机组4的冷凝器42出口W，另一端连通地面换热组件1的入口；第四出管308一端连通地面换热组件1的出口，另一端连通热泵机组4的冷凝器42的入口X，以形成换热循环回路四；换热循环回路四上安装有循环泵四317、阀门三318和温度传感器四319。 [0082] 循环泵一309用于驱动换热介质在换热循环回路一循环流动，以将太阳能板组件51获得的热能循环传递至太阳能换热器52中，完成换热介质的循环。循环泵二311用于驱动循环水在换热循环回路二中循环流动，以使循环水在太阳能换热器52中换热吸能变为升温循环水，并将升温循环水循环输送至热泵机组4的蒸发器41进行辅助供热；循环泵三314用于驱动冷却水装置6中的低温循环水在换热循环回路三中循环流动，以将低温循环水循环输送至热泵机组4的蒸发器41进行辅助供冷；循环泵四317用于驱动循环水在换热循环回路四中循环流动，以在热泵机组4的冷凝器42与地面换热组件1之间循环换热，以调节路基路面温度，实现路基路面的恒温。温度传感器一310、温度传感器二313、温度传感器三316及温度传感器四319可采集各个循环回路中循环介质温度，根据温度情况，可通过控制阀门一 312和阀门二315实现供冷和供热的切换，阀门三318可控制启闭换热循环回路四。 [0083] 具体的，阀门三318包括安装在第四进管307上的阀门三B3182和安装在第四出管308上的阀门三A3181；冷凝器72、第四进管307、地面换热组件1与第四出管308构成换热循环回路四；经过冷凝器72出口W输出的循环水，通过阀门三B3182后向路基路面输送热量，循环水经过阀门三A3181返回冷凝器72的入口X。 [0084] 具体的，地面换热组件1包括埋设在路基91下面的壳体11和散热管12；其中散热管12为立式分布，有效增加了换热面积，提高了供热效率。 [0085] 在一些实施例中，管路组件3还包括连通管一320、连通管二321和连通管三322； [0086] 连通管一320一端连通太阳能换热器52的冷介质出口P，另一端连通相变储能装置7的水口Y；连通管二321一端连通相变储能装置7的水口Q，另一端连通冷却水装置6的水口R；连通管三322一端连通相变储能装置7的水口U，另一端连通热泵机组4的蒸发器41的入口T； [0087] 连通管一320上安装有阀门四323；连通管二321上安装有阀门五324和循环泵五325；连通管三322上安装有阀门六326。 [0088] 循环泵五325可驱动太阳能换热器52中换热后的升温循环水进入相变储能装置7中进行蓄热，循环水流出相变储能装置7后将变为低温冷却水，低温冷却水可存储在冷却水装置6中实现供冷备用；循环泵五325可驱动冷却水装置6中的冷却水进入相变储能装置7中进行吸热升温，并将升温后的循环水输送至热泵机组4的蒸发器41进行辅助供热。相变储能装置7的蓄热功能可将太阳能装置5产生的多余热能进行蓄存，以便在需要时释放使用；相变储能装置7可将高温循环水冷却，以为冷却水装置6供应冷水，提高冷却水装置6冷水的存储效果。 [0089] 在一些实施例中，管路组件3还包括连通管四327、连通管五328和连通管六329； [0090] 连通管四327一端连通地埋管换热装置2的水口O，另一端连通第二进管303；阀门一312包括阀门一A3121、阀门一B3122和阀门一C3123；阀门一A3121和阀门一B3122安装在第二进管303上且一一对应连通管四327的另一端两侧；循环泵二311安装在第二进管303上且对应阀门一A3121与冷介质出口A之间；阀门一C3123安装在第二进管303上； [0091] 连通管五328一端连通地埋管换热装置2的水口L，另一端连通在第二出管304上且对应太阳能换热器52的冷介质入口H与阀门一C3123之间； [0092] 连通管四327上安装有阀门七330；连通管五328上安装有阀门八331和循环泵六332； [0093] 连通管六329并联连通在连通管五328上，且其两端对应阀门八331和循环泵六332的外侧；连通管六329上安装有阀门九333。 [0094] 循环泵六332可驱动循环水在地埋管换热装置2、连通管四327、第二进管303、热泵机组4的蒸发器41、第二出管304及连通管五328中循环流动，形成换热循环回路五，以将地埋管换热装置2中与地热换热后的恒温水循环输送至热泵机组4的蒸发器41进行供冷或供热。循环泵二311可驱动循环水在地埋管换热装置2、连通管六329、太阳能换热器52、第二进管303及连通管四327中循环流动，形成换热循环回路六，以将太阳能换热器52中热能通过循环水输送至地埋管换热装置2中，并实现对地埋管换热装置2处的土壤进行补充热量，以进一步实现土壤热平衡。换热循环回路五和换热循环回路六的切换可通过控制阀门一A3121、阀门一B3122、阀门一C3123、阀门七330、阀门八331及阀门九333的启闭实现。 [0095] 在一些实施例中，还包括控制器，管路组件3上安装有多个用于检测管路中循环介质温度的温度传感器、多个用于启闭管路的电控阀门和多个驱动循环介质在管路中流动的泵体，控制器电连接温度传感器、电控阀门、泵体及热泵机组4，用于根据接收获得的温度传感器的温度数据启闭电控阀门、泵体及热泵机组4，进而协同控制地埋管换热装置2、太阳能装置5、冷却水装置6及相变储能装置7与热泵机组4的热交换，以及控制热泵机组4与地面换热组件1的热交换。 [0096] 控制器根据循环回路的温度情况协同控制各个热源或冷源对热泵机组4进行辅助供热或供冷，可应对一年四季的环境温度变化，利于实现路基路面的恒温调节。 [0097] 在一些实施例中，地埋管换热装置2的地埋管21为多个依次连接且垂直地面分布的U型弯折管道，且地埋管21的管径小于管路组件3的管径。 [0098] 地埋管21采用垂直地面分布的U型弯折管道，且地埋管21的管径相对较小，便于使其管内流体呈现紊流区，使流体与管内壁之间的换热效果更好；管路组件3的管径相对较大，能够减小循环回路中循环泵的能耗，更加节能环保。 [0099] 本发明的路基路面恒温系统可根据季节和温度的变化切换不同的使用模式，具体为： [0100] 在春、秋季节时，地表温度适中，可关闭热泵机组7； [0101] 当太阳光入射较强时，通过换热循环回路一的运行，太阳能换热器52内可蓄积大量热量，此时可开启阀门四323与阀门五324，通过循环泵五325驱动循环水将太阳能换热器52内热量输送至保温箱体71内与蓄热球72充分接触换热，以将热量储存在相变材料中，从而使循环水温度降低，降温后的循环水经过管路输送到冷却储水罐62中形成冷却水储存起来。参见图1，具体循环路径为P‑Q‑R‑U‑F‑H。 [0102] 当太阳光入射较弱时，开启阀门九333、阀门一A3121和阀门七330以外，其余阀门均关闭；启动循环泵二311，驱动地埋管中的冷水经过管路输送到太阳能换热器52的冷介质入口H，从太阳能换热器52的冷介质出口A出来后，通过管路重新回到地埋管中，实现在换热循环回路六中的流动，完成土壤的储热循环；储存的热量可供冬季白天光照不充足或夜晚时供暖所用。参见图1，具体循环路径为L‑G‑H‑A‑B‑O。 [0103] 在冬季，开启热泵机组4，共有三种供热模式；根据管路组件中的温度传感器实时调节不同的供热模式来满足路基路面的恒温要求。 [0104] 太阳能装置5供热：开启循环泵一309，驱动换热介质在换热循环回路一中循环运行；开启阀门一A3121、阀门一B3122和阀门一C3123，开启循环泵二311，驱动循环水在换热循环回路二中运行，此时，太阳能供热循环水的回路为A‑B‑D‑T‑V‑E‑H；将太阳能换热器中热量供给至热泵机组4的蒸发器41处辅助其运行，提高其运行效率。同时，启动换热循环回路四运行，即开启循环泵四317和阀门三A3181和阀门三B3182，循环泵四317驱动循环水在换热循环回路四中运行，将热量循环输送至地面换热组件1，以调节路基91和路面92恒温。 [0105] 地埋管换热装置2供热：开启阀门八331、阀门一C3123、阀门一B3122和阀门七330，开启循环泵六332驱动循环水在换热循环回路五中流动，以将地埋管换热装置2中与地热换热后的热水循环输送至热泵机组4的蒸发器41进行供热，辅助热泵机组4运行，提高其运行效率。此时，地埋管供热循环水的回路为O‑B‑D‑T‑V‑E‑G‑L。同时，启动换热循环回路四运行。 [0106] 相变储能装置7供热：开启阀门五324、阀门六326和循环泵五325，循环泵五325驱动冷却储水罐62中的循环冷水经过保温箱体71，与其内部蓄热球72换热加热循环水，升温后的循环水进入蒸发器41的入口T进行换热供热，循环水自蒸发器41的出口V出来后再经过第三出管306返回冷却储水罐62中；同时，启动换热循环回路四运行。 [0107] 在相变储能装置7供热过程中，可根据环境温度(极低温天气)和天气条件(例如路面结冰)的实际需求，同步开启太阳能装置5供热，即开启阀门一A3121、阀门一B3122、阀门一C3123和循环泵二311；实现太阳能装置5与相变储能装置7同时供热。亦可同步开启地埋管换热装置2供热；实现地埋管换热装置2与相变储能装置7同时供热；或者，三种供热模式同步开启，实现地埋管换热装置2、太阳能装置5和相变储能装置7同步供热。 [0108] 控制器可以根据管路组件中的温度传感器实时调节不同的供热模式来满足路基路面的恒温要求。通过开启不同的阀门，让各供热装置协同工作。所需热量较大时，可让三种装置共同工作，所需热量较小时，可以只让一种装置工作。优选相变储能装置7工作，减少地埋管的大量使用，以便保护土壤环境。 [0109] 在夏季，开启热泵机组4，共有三种供冷模式，可根据管路组件3中的温度传感器实时调节不同的供冷模式来满足路基路面的恒温要求。 [0110] 冷却水装置6供冷：开启阀门二315和循环泵三314，循环泵三314驱动冷却水在换热循环回路三中循环流动，以将冷却水输送至热泵机组4的蒸发器41进行降温供冷，冷却水装置6供冷的循环水回路为S‑C‑D‑T‑V‑E‑F‑U。 [0111] 地埋管换热装置2供冷：开启阀门八331、阀门一C3123、阀门一B3122和阀门七330，开启循环泵六332驱动循环水在换热循环回路五中流动，以将地埋管换热装置2中的冷却水循环输送至热泵机组4的蒸发器41进行供冷。地埋管供冷的循环水回路为O‑B‑D‑T‑V‑E‑G‑L。 [0112] 相变储能装置7供冷：开启阀门四323、阀门五324、阀门二315、阀门一C3123和循环泵五325；循环泵五325驱动循环水流经保温箱体71内被蓄热球72吸热降温，变为冷却水，再流经冷却储水罐62中进一步降温后经第三进管305输送至蒸发器41进行供冷；相变储能装置7供冷的循环水回路为Q‑R‑S‑C‑D‑T‑V‑E‑H‑P‑Y。 [0113] 具体的，各个管路上安装的各个循环泵均可根据需要选用单向输送水泵或双向输送水泵。 [0114] 本发明采用压缩机，蒸发管，冷凝管和节流阀所组成的地源热泵，通过蒸发管与冷凝管形成的循环回路中传递热量和冷量，通过循环回路将介质的热量和冷量供给到路基路面，在冬天为路面供热，在夏天为路面降温。 [0116] 本发明采用具有相变储能功能的保温箱体对多余能量进行储存，在冬天放热，辅助热泵机组工作，避免在冬天时候因供暖需求而抽取大量地热能导致的土壤温度下降；同时利用排水收集器收集道路雨水，在夏天对路面进行降温，辅助地源热泵机组供冷，降低了对生态环境的影响。 [0117] 本发明采用控制器对各个换热循环回路的温度进行实时监测，调节系统的运行状态，确保路面路基的稳定性和能源利用的高效性。 [0118] 本发明采取多阀门、多管路系统实时工作，通过阀门控制不同的换热循环回路进行工作，确保了系统管理的便捷性。 [0119] 本发明的路基路面恒温系统是一种多元复合地源热泵系统，该系统根据季节的不同调整运行模式，在夏季白天运行时，通过设置的太阳能装置能够利用太阳能将循环介质制热，通过相变储能装置储存热量，为冬天热泵机组的运行提供保障。然后通过管路将冷却储水罐中的冷却水输送到热泵机组中制冷，同时利用地埋管换热器，提取地下冷量为路基制冷。该系统使得土壤温度平衡，且通过循环介质设计提高太阳能的利用率，提高热量补充效果，且两组循环介质不会接触，避免冷热接触导致影响热量补充效果，采用了太阳能清洁能源为土壤进行热量补充，实现了节能环保的作用。在冬季运行时，将太阳能换热器和相变储能保温箱体作为冬季供暖地源热泵热量的补充，减小地源热泵长期运行导致的土壤温度下降，解决地源热使用长期冷热负荷不均衡问题，实现了土壤长期利用的热平衡，同时保持路面路基恒温。 [0120] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。 |
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