[發明專利]一種太陽能風能驅動制冷維護凍土地基熱穩定的方法

在審

• 申請號: 201710640998.5
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107419719A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 韓龍武;米維軍;楊曉明;劉賀業;趙永虎;李奮;苗學云;周有祿
• 申請（專利權）人: 中鐵西北科學研究院有限公司
• 主分類號: E02D3/115
• 分類號: E02D3/115;E01C3/06
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙)62201
• 代理人: 張英荷

本發明一種維護凍土地基熱穩定的方法，尤其涉及一種太陽能風能驅動制冷維護凍土地基熱穩定的方法。

背景技術

在多年凍土地基、路基的熱穩定運營維護中，大量采用了熱管制冷裝置。熱管是一種汽液兩相對流循環的密封管導熱裝置，主要由蒸發段與散熱段兩部分組成，蒸發段置于多年凍土層中，散熱段置于大氣中，制冷工質充灌于其中。在寒季，當蒸發段的溫度高于散熱段溫度時，制冷工質開始循環工作；在熱侵蝕最為嚴重的暖季，當蒸發段的溫度高于散熱段溫度時，制冷工質停止循環，熱管則停止工作，則無法保護多年凍土。

青藏高原多年凍土區具有豐富的太陽能和風能。可以有效的將多年凍土區豐富的自然能源轉化為電能，再通過電能帶動壓縮機并驅動安裝于凍土地基中的導熱裝置循環工作，這種方法不僅在寒季和暖季能夠將凍土層的熱量散失至大氣中，并增大多年凍土層的冷儲量；還可實現制冷裝置的自動控制，能夠按照實際需要實現抵御大氣熱量對多年凍土層的侵蝕的作用。

發明內容

本發明的目的是根據青藏高原多年凍土區具有豐富的太陽能和風能的特點，提供一種太陽能風能驅動制冷維護凍土地基熱穩定的方法，以實現解決暖季主動防御環境溫度對凍土層的熱侵蝕。

本發明太陽能風能驅動制冷維護凍土地基熱穩定的方法，包括以下設備和排布埋設方式：

直埋式太陽能與風能制冷裝置，包括撐桿，安裝在撐桿上的風能發電機、太陽能光伏板，壓縮機制冷裝置；所述壓縮機制冷裝置包括傳熱密封管，制冷壓縮機以及制冷控制；所述傳熱密封管的底端封閉，頂端開口朝上并由密封塞封閉，傳熱密封管內完全灌注不凍液；傳熱密封管內還以螺旋形式緊密纏繞在傳熱密封管內壁的制冷壓縮機蒸發管，且制冷壓縮機蒸發管完全浸沒于不凍液中；所述制冷控制箱）內安裝有控制器、與風能發電機、太陽能光伏板連接的畜電池。

排布埋設方式：撐桿固定埋設于土層中，以安裝穩固為標準；傳熱密封管的底端埋設于土層中，頂端開口朝上且出露于地面，且距撐桿的水平距離為0.1～0.3m。

實際現場應用中，整個直埋式太陽能與風能制冷裝置并排埋設于路基或地基兩側，且各制冷裝置埋設間距控制在2.0～5.0m之間。

本發明的原理：制冷壓縮機蒸發管以螺旋形式緊密盤繞在傳熱密封管內壁，并使完全浸沒于不凍液中。制冷壓縮機工作時，制冷壓縮機蒸發管制冷使其周圍的不凍液溫度下降，密度增大，隨之不凍液發生上下對流循環，使充灌于密封管內的不凍液完全冷卻而降低溫度，最終使得密封管周圍的土體溫度降低。畜電池為風能發電機與太陽能光伏板的電能儲備裝置，用以驅動制冷壓縮機，畜電池、制冷壓縮機由自動控制器控制，以實現運行過程中的系統安全保護，與按實際需求而實現按時控制。

本發明的優點：通過將太陽能與風能轉化為電能，再帶動制冷壓縮機制冷工作，通過冷卻不凍液，而使不凍液產生自上而下的對流循環作用，以達到冷卻地基，并降低凍土地基溫度，維護其熱穩定的目的。該制冷裝置不受季節的限制，可按實際需要實現不同時間段的制冷自動控制，尤其是在暖季能夠有效的抵御熱量對凍土層的侵蝕而維護其穩定。

附圖說明

圖1為本發明直埋式太陽能與風能制冷裝置外觀結構圖

圖2為本發明直埋式太陽能與風能制冷裝置局部剖視圖

圖3為本發明直埋式太陽能與風能制冷裝置的整體埋設排布圖。

具體實施方式

參照圖1、2，直埋式太陽能與風能制冷裝置，主要包括撐桿1、風能發電機2、太陽能光伏板3、壓縮機制冷裝置及制冷控制箱4幾個部分。撐桿1下端固定埋設于土層中，以安裝穩固為標準，一般埋設深度在1.0～2.0m之間控制；撐桿1的頂端安裝有風能發電機2，中上段安裝有太陽能光伏板3，下端接近地面出安裝有制冷控制箱4。

壓縮機制冷裝置包括傳熱密封管5及制冷壓縮機10；傳熱密封管5埋設于土層中，距撐桿1的水平距離為0.1～0.3m，以不相干涉為準；制冷壓縮機安裝于制冷控制箱4內。傳熱密封管5底端封閉，其內壁以螺旋形式緊密纏繞在傳熱密封管5內壁的制冷壓縮機蒸發管6，其頂端開口朝上且出露于地面并由密封塞8封閉，其內完全灌注不凍液7，并使制冷壓縮機蒸發管6完全浸沒于不凍液7中。

所述制冷控制箱4內安裝有制冷壓縮機10、動控制器11、與風能發電機、太陽能光伏板連接的畜電池9。其中畜電池9為風能發電機2與太陽能光伏板3的電能儲備裝置，用以驅動制冷壓縮機10，同時畜電池9、制冷壓縮機10由自動控制器11的統一控制，可以實現運行過程中的系統安全保護，與按實際需求而實現按時控制。