[實(shí)用新型]一種基于PCM的管道用被動式零能耗防凍裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020471517.X
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號: CN212107256U
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于文俊;周燕昭;齊好;李振川
• 申請（專利權(quán)）人: 北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司
• 主分類號: F16L9/14
• 分類號: F16L9/14;F16L9/18;F16L58/02;F16L59/02;F16L59/10;F16L59/12;F16L53/30
• 代理公司: 北京萬科園知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11230
• 代理人: 杜澄心;張亞軍

本實(shí)用新型公開了一種基于PCM的管道用被動式零能耗防凍裝置，包括工作管、防腐層、PCM層、內(nèi)嵌支架、套管和絕熱層；所述工作管位于最內(nèi)側(cè)；所述防腐層位于所述工作管外側(cè)；所述PCM層位于所述防腐層與所述套管之間的空腔結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)嵌支架也位于所述防腐層與所述套管之間；所述絕熱層貼附于所述套管外側(cè)，為最外層結(jié)構(gòu)。在所述PCM層內(nèi)灌注常溫為液體的相變介質(zhì)；固定所述防腐層與所述套管之間的空腔結(jié)構(gòu)的所述內(nèi)嵌支架為枝狀結(jié)構(gòu)；所述套管與所述防腐層共同為所述PCM層提供容納空腔。本實(shí)用新型可以解決管道的無動力設(shè)施和能源消耗、結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)施容易、運(yùn)維方便并符合節(jié)能環(huán)保要求的防凍技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于管道防凍技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于PCM的管道用被動式零能耗防凍技術(shù)。

背景技術(shù)

長期以來，在北方地區(qū)，管道的防凍技術(shù)一直是各方的關(guān)注焦點(diǎn)。目前，常用的的防凍技術(shù)措施為伴熱和介質(zhì)常流。伴熱是一種在保溫的基礎(chǔ)上給管道外壁進(jìn)行熱量補(bǔ)充，使介質(zhì)維持一定的溫度，從而避免管道內(nèi)介質(zhì)凍結(jié)的技術(shù)。常見的伴熱形式有電伴熱蒸汽伴熱、和熱水伴熱等。介質(zhì)常流是一種采用“流水不腐”原理進(jìn)行防凍的技術(shù)，其核心在于保持管道內(nèi)介質(zhì)不停流動，在介質(zhì)溫度尚未達(dá)到凝固點(diǎn)時(shí)，便強(qiáng)制介質(zhì)流過防凍區(qū)域。常見的介質(zhì)常流形式有末端常流(如龍頭常流水)和管道系統(tǒng)循環(huán)(用戶側(cè)處于介質(zhì)停用階段，仍進(jìn)行管道循環(huán))。

然而，在工程應(yīng)用中，上述防凍技術(shù)均存在諸多缺陷。首先，伴熱技術(shù)需要增加伴熱系統(tǒng)并提供熱源，其中蒸汽、熱水伴熱系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、建設(shè)、施工中尤其復(fù)雜且建設(shè)成本很高；其次，不論哪種形式，當(dāng)前的防凍技術(shù)都伴隨著大量能源或資源消耗，與當(dāng)前節(jié)能降耗要求背道而馳。最后，當(dāng)前的伴熱系統(tǒng)均需要進(jìn)行維護(hù)，由此帶來的維護(hù)成本和能源成本靡費(fèi)巨大。因此研究一種被動式輕維護(hù)低能耗的防凍方法及裝置迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于PCM的管道用被動式零能耗防凍裝置，以解決管道的無動力設(shè)施和能源消耗、結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)施容易、運(yùn)維方便并符合節(jié)能環(huán)保要求的防凍技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于PCM的管道用被動式零能耗防凍裝置，其特征在于，包括工作管、防腐層、PCM層、內(nèi)嵌支架、套管和絕熱層；用于傳輸工作介質(zhì)的所述工作管(1) 位于最內(nèi)側(cè)；用于減少PCM對工作管的腐蝕并降低管道破裂時(shí)PCM進(jìn)入管道風(fēng)險(xiǎn)的所述防腐層(2)位于所述工作管外側(cè)；所述PCM層(3)位于所述防腐層(2) 與所述套管(5)之間的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)；用于固定和支撐，形成空腔結(jié)構(gòu)的所述內(nèi)嵌支架(4)也位于所述防腐層(2)與所述套管(5)之間；所述絕熱層(6)貼附于所述套管(5)外側(cè)，為最外層結(jié)構(gòu)。在所述PCM層(3)內(nèi)灌注常溫為液體的相變介質(zhì)，在環(huán)境溫度高于PCM凝固點(diǎn)時(shí)，為非防凍狀態(tài)，此時(shí)PCM為液態(tài)，處于蓄熱狀態(tài)，與所述絕熱層(6)共同起到保溫絕熱作用。當(dāng)環(huán)境溫度低于PCM 凝固點(diǎn)時(shí)，進(jìn)入防凍狀態(tài)，所述PCM層(3)內(nèi)的PCM開始釋放潛熱，逐漸由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)；固定所述防腐層(2)與所述套管(5)之間的空腔結(jié)構(gòu)的所述內(nèi)嵌支架(4)為枝狀結(jié)構(gòu)；所述套管(5)與所述防腐層(2)共同為所述PCM層 (3)提供容納空腔，所述套管(5)為所述絕熱層(6)提供支撐和固定。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及積極效果如下：

1、防腐層：

(1)有利于延長防凍結(jié)構(gòu)壽命。防止PCM直接接觸工作管，減少平時(shí)的腐蝕；

(2)降低工作介質(zhì)被污染風(fēng)險(xiǎn)。由于含有防腐層，PCM和工作介質(zhì)接觸的可能性大大降低，降低管道破裂時(shí)PCM進(jìn)入管道的風(fēng)險(xiǎn)，減小了安全事故的可能，從而實(shí)現(xiàn)對工作介質(zhì)的保護(hù)。

(3)防腐層的材質(zhì)由管道材質(zhì)決定，具體材質(zhì)可以為：防腐涂層、油漆、有機(jī)化合物(如塑料)、鍍鋅等。

2、PCM層和絕熱層厚度相同：