[發明專利]空氣自循環無動力加熱裝置及其路基

在審

• 申請號: 202110321521.7
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113048660A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 俞祁浩;陳坤;王新斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院西北生態環境資源研究院
• 主分類號: F24S10/70
• 分類號: F24S10/70;F24S70/225;E01C3/06
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 嚴誠

本發明的實施例提供了一種空氣自循環無動力加熱裝置及其路基，涉及季節凍土區工程建設技術領域。空氣自循環無動力加熱裝置包括集熱聯箱、太陽能吸熱箱和聚熱管，其中，集熱聯箱用于安裝在路基的外部；太陽能吸熱箱的一端插入集熱聯箱內，太陽能吸熱箱用于吸入太陽能、并傳熱至集熱聯箱；聚熱管包括相互連通的吸熱段和放熱段，吸熱段插入集熱聯箱中，放熱段用于插入路基中，吸熱段用于吸收集熱聯箱的熱量并傳遞至放熱段，放熱段用于加熱路基。該裝置能夠利用太陽能資源，通過路基地溫場平整加熱、路基易凍脹部位重點調控，實現路基均衡、平整加熱，有效避免季節凍土區路基凍脹、不均勻起伏等工程病害的產生。

技術領域

本發明涉及季節凍土區工程建設技術領域，具體而言，涉及一種空氣自循環無動力加熱裝置及其路基。

背景技術

在我國西部季節凍土區，在冬季受低溫和負溫氣候環境變化影響，表層一定深度土體會發生冬季凍結，暖季和其它季節土體全部融化，在凍土學中稱為季節凍土。如在青海省中部青海湖周邊地區，最冷1月平均氣溫為-20.6℃，最大凍結深度可達1.8m，屬于典型季節凍土區。該類地區地處濱海平原、沖積平原、冰原臺地等地，地下水位淺，周邊青藏公路、青藏鐵路路基含水率大。由于水凍結后會發生體積9％的膨脹，會導致路基凍結后凍脹的發生。隨著凍結、融化循環導致路基路面或軌道的抬升和沉降，并路基穩定性形成重要影響，對行車安全構成重要威脅，導致路基凍融災害的發生。

對于該類問題，在常規地區所使用的粗顆粒換填、化學注漿、防水帷幕等方法，但在季節凍土區由于受到列車正常行駛、不能中斷施工等工程條件限制，以及受到土體凍融強烈作用導致的處置部位開裂、路基下部整體封閉極為困難，都導致了這些方法難以滿足實際工程需要。而通過加熱路基、防止路基凍結是一條較為可行的方法，但由于已有技術的研發的薄弱，尚缺乏能夠適用于現場實際條件、滿足實際需要的新型措施。已有一些措施通過利用太陽能加熱路基，但收到工作效率低、需要使用電力、費用過高等因素影響，難以滿足野外現場實際工作條件和實際需要。

發明內容

本發明的目的包括提供一種空氣自循環無動力加熱裝置及其路基，其能夠利用太陽能資源，通過路基地溫場平整加熱、路基易凍脹部位重點調控，實現路基均衡、平整加熱，有效避免季節凍土區路基凍脹、不均勻起伏等工程病害的產生。

本發明的實施例可以這樣實現：

第一方面，本發明提供一種空氣自循環無動力加熱裝置，空氣自循環無動力加熱裝置包括：

集熱聯箱，用于安裝在路基的外部；

太陽能吸熱箱，太陽能吸熱箱的一端插入集熱聯箱內，太陽能吸熱箱用于吸入太陽能、并傳熱至集熱聯箱；

聚熱管，包括相互連通的吸熱段和放熱段，吸熱段插入集熱聯箱中，放熱段用于插入路基中，吸熱段用于吸收集熱聯箱的熱量并傳遞至放熱段，放熱段用于加熱路基。

這樣，太陽能吸熱箱吸收太陽能、并將熱量傳遞至集熱聯箱，聚熱管的吸熱段吸收集熱聯箱的熱量并傳遞至放熱段，由放熱段加熱路基，使路基始終處于凈吸熱，并且內部熱量不斷累積，實現路基內部聚熱和溫度始終保持正溫的狀態，從而達到防治路基凍結、路基凍脹和工程病害產生的目的。

在可選的實施方式中，集熱聯箱和太陽能吸熱箱內均填充有空氣，太陽能吸熱箱插入集熱聯箱的一端開設有開口，開口用于使太陽能吸熱箱與集熱聯箱進行空氣對流。

這樣，太陽能吸熱箱利用空氣對流向集熱聯箱中的吸熱段傳熱，不僅傳熱效率高，而且對集熱聯箱和太陽能吸熱箱的氣密性要求不用太高，降低設計難度和生產成本，即使發生泄漏也不會明顯降低裝置的性能，提高裝置的穩定性。

在可選的實施方式中，太陽能吸熱箱插入在集熱聯箱的中下部位，吸熱段插入在集熱聯箱的中上部位。