[實用新型]基于相變材料的隧道防冰復合板

有效

• 申請號: 201420609410.1
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN204312131U
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 司徒文甫;張國慶;林濤;高冠勇;陽楚雄
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學;廣東萬錦科技股份有限公司
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及隧道防冰復合板，尤其是基于相變材料的隧道防冰復合板。

背景技術

隧道結冰是寒冷地區（最冷月平均氣溫-50^oC～-150^oC）和嚴寒地區（-15^oC以下）的隧道內水流和圍巖積水凍結，引起隧道拱部掛冰、邊墻結冰、洞內網線設備掛冰、圍巖凍脹、襯砌脹裂、隧道冰錐、線路凍起等，影響列車的安全運營和建筑物的正常使用，嚴重還會出現交通事故。因此，采用合理的隧道防冰技術對減少行車隱患、避免發生交通事故至關重要。

隧道結冰在世界上也是一個共性問題，目前，國內外有以下幾種治理技術：日本紅外線加熱裝置、美國熱氣幕隔離裝置、排水保溫堵漏、發熱板融冰等。紅外線加熱、熱氣幕隔離裝置、排水保溫堵漏、等方法雖然效果好，但工期長、投資大、安裝復雜，不符合我國國情；發熱板融冰投資少，但效果一般。

發明內容

針對現有防冰技術不足，本實用新型要解決的技術問題是提供結構緊湊、安裝方便、高效融冰、安全可靠、投資小并且可實現間接加熱-儲熱-融冰控制的隧道防冰復合板。

為了克服現有技術的不足，本實用新型采用的技術方案是：基于相變材料的隧道防冰復合板，其由六部分組成，分別是外殼體、保溫層、相變材料儲熱模塊、防水層、導流片、接線端子。所述外殼體是矩形箱體結構，上面開口以依次放進保溫層、相變材料儲熱模塊、防水層、導流片各部件；兩邊設有接線端子裝配槽，以放進接線端子。所述保溫層上面開有矩形凹槽，以放進相變材料儲熱模塊。

本方案中，所述保溫層置于外殼體的開口中，并通過粘接材料與外殼體緊密接觸，所述相變材料儲熱模塊置于保溫層的矩形凹槽中，并通過粘接材料與保溫層緊密接觸，所述相變材料儲熱模塊與防水層緊密接觸，所述導流片通過粘接材料與防水層緊密接觸，所述接線端子置于外殼體的接線端子裝配槽中，并通過螺釘與外殼體緊密連接。

本方案中，所述的相變材料儲熱模塊由第一相變材料板、第二相變材料板和碳纖維加熱電纜組成。所述第一相變材料板上面開有槽道，其與防水層緊密粘接，用作疏水槽，將從導流片引流來的水匯集導流到疏水處。所述第二相變材料板上面開有凹槽，其槽道大小與碳纖維加熱電纜大小嚴格匹配。所述第一相變材料板與第二相變材料板緊密接觸，碳纖維加熱電纜置于第一相變材料板與第二相變材料板之間的凹槽中。

本方案中，所述第一相變材料板上面開有的槽道，其與防水層緊密粘接，用作疏水槽，將從導流片引流來的水匯集導流到疏水處。

本方案中，所述第一相變材料板和第二相變材料板內部放入銅網作為力學骨架，并增強材料的導熱能力，有效吸收并儲存碳纖維發熱電纜產生的熱量。

本方案中，所述防水層是具有粘接性的導熱性能良好的防水卷材，直接與相變材料儲熱模塊緊密粘接，其本身具有的粘接性和良好的導熱性避免加入額外的粘接材料，減少傳熱內阻，提高傳熱效率。

本方案中，所述導流片導熱性能良好，通過導熱型粘接材料與防水層直接緊密粘接。導流片上設置多個圓形凸臺，復合板與隧道壁面的水通過凸臺間的間隙通道流進第一相變材料板上開設的槽道，起到引流導向的作用。

本實用新型的基于相變材料的隧道防冰復合板采用相變材料與碳纖維加熱電纜作為儲熱、放熱融冰以及低溫加熱的媒介，其工作原理如下：在嚴寒地區，由于環境溫度處于0^oC以下，因此防冰融冰需要大量的熱量；而相變材料能夠儲存大量熱量，熱量通過防水層和導流片釋放以實現防冰融冰。當相變材料熱量接近完全釋放時，碳纖維加熱電纜開啟加熱模式，其熱量直接傳遞到相變材料中實現相變儲熱。

本實用新型的有益效果是：復合相變材料有效儲存并分散熱量，然后通過防水層傳遞熱量實現防冰融冰，該過程安全可靠，使用壽命長且結構緊湊。首先，本實用新型的基于相變材料的隧道防冰復合板以復合相變材料和碳纖維加熱電纜為媒介，復合相變材料有效儲存并分散熱量，使防冰融冰均勻，避免加熱電纜長時間工作，降低運行費用，提高加熱電纜壽命。其次，碳纖維加熱電纜高達99%以上的熱電轉換效率為復合板高效融冰提供了保障。相變材料處于儲熱融冰狀態時，碳纖維加熱電纜處于休眠模式，當相變材料低于臨界溫度T時，碳纖維加熱電纜處于加熱模式，高效加熱相變材料，實現間歇加熱-儲熱-融冰模式，使該復合板結構緊湊、高效融冰。再次，本實用新型的基于相變材料的隧道防冰復合板采用相變材料儲熱和碳纖維高效的熱電轉換效率，是結合防水模塊、保溫模塊于一體的隧道防冰復合板，實現安裝方便、高效融冰、結構簡單，從而降低初投資成本和運行費用。

附圖說明