【摘 要】 针对路面的高温、积雪絘岜侍？将重力热管技术应用到道路上，运用合理的管路设计实现水的循环和热能的传递。该系统利用重力热管可实现夏季沥青路面的降温和冬季路面的融冰的功能，降温时输出热水热能可利用，除雪时更节能环保，同时也提出了延长道路寿命和缓解城市热岛效应的新方法。
【关键词】 道路降温 道路融雪 重力热管
1 引言
道路因高温和结冰产生的路况问题对交通安全造成巨大隐患。夏季沥青路面不断释放热量，加剧城市的热岛效应。目前国内外对道路降温研究集中于路面涂反射涂料、保水涂料等，但铺设效率低、造价高昂、使用性能不稳定。针对冬季路面积雪结冰，我国目前主要用融雪剂和机械除雪等。这会导致路面破坏增多，缩短使用寿命。
针对路面的高温、积雪结冰问题，将重力热管技术应用到道路上，运用合理的管路设计实现水的循环和热能的传递。该系统利用重力热管可实现夏季沥青路面的降温和冬季路面的融冰的功能，降温时输出热水热能可利用，除雪时更节能环保，同时也提出了延长道路寿命和缓解城市热岛效应的新方法。同时节约能源，环保高效可再生，发展前景巨大。
2 温控原理
重力热管是装入少量液体的竖直真空密封管子，管子的下端加热时下端的液体蒸发，以高速向上部移动，当与温度较低的上端管壁接触后，冷凝成液体。液体靠重力作用沿管子内壁流回下端蒸发段，如此由下端向上端连续不断地传递热量。利用重力热管将路面的温度收集升至上端，并通过水循环将上端的能量带走，且在重力热管附近的路面局部温度降低时，依据热力学第二定律：在自然状态下，热量只能由热处传到冷处。路中央会持续的将热量传递至热管处，从而实现了路面的整体降温。
初步设计新型道路栏杆由若干段组成，每段中有十个用于传递热量的重力热管，重力热管位于栏杆的中间特殊的密闭腔体里。热管底部埋入沥青路面以下，为了增加热管的吸热降温效果，在热管底部吸热端安装导热翅片。根据栏杆的位置不同进行安装，使翅片始终伸向路基面中央。即如果栏杆安置于路中央，则翅片向道路两侧延伸，栏杆位于路边从一侧伸向路面，如此可实现整个路基都有热传导率高的翅片进行温度的快速控制。
2.1 夏季路面降温（如图1）
利用水的循环带走重力热管收集的热量并将输出的热水用在城市居民和工厂等需要热水的地方。重力热管采用全密闭式结构，内部装有小部分沸点较低的液体媒介，以实现热管的吸放热。热管的外部套空心的栏杆套筒，热管与套筒之间通水。
热管底部有一水平方向的进水管，其上有阀门，在夏季时阀门呈打开状态，进来的水通过阀门分往每根套筒，水从热管底端进入套筒，在上升的过程吸收热管中的热量并升温。当这部分水达到套筒顶部的时候进入水平方向上的管道。水平方向上的管道一端封闭一端开口，水向管道的出口方向流动，热水从出口流出并被收集起来。这部分的热水可以供市民或者工厂使用，若应用在高速路上，热水还可以供应给服务站，给旅途劳顿的乘客和司机使用。
取1的沥青路面做分析，沥青层聚热厚度为4cm，沥青密度 2.46比热容1.67，安装路面平均温度由60℃降到45℃计算得=197.136，按照吸收效率80%，计算得=158，即平均每平米沥青路面热管可吸热大概158kj。
采用此降温方法能够方便的实现对沥青路面的降温且降温效果比较明显。相较于传统的路面，在环境气温为35℃时，其大致为路面降温10～15℃，即由原来60℃左右降到45℃左右。能够有效缓解城市的热岛效应，延长沥青路面的使用寿命、改善城市环境等。其后期的维护费用较少，且收集的能量可利用，从而实现变废为宝的过程。
2.2 冬季路面融雪（如图2）
利用向底部供水系统通热水提高路基的温度来实现冰雪融化。降雪以及气温过低等影响容易产生积雪结冰，为加速融雪除冰，此时热管底部的阀门呈关闭状态，向热管底部的管道中通入热水，通过热传导将管道中热水的热量传导给每根热管下对应的翅片，翅片从而将热量扩散至整个路基，同时路面温度也会上升，从而实现对整个路面的融雪。采用这一方法能够加速路面的融冰除雪，且效果较为持久。
3 收集热水应用
3.1 利用低温发电技术给路灯供电
低温发电技术的基本原理发电过程是利用有机工质低沸点蒸发的热物理性质，经蒸发器与
温热源换热，蒸发为饱和或者过热蒸气推动膨胀机做功，将低品位热能转化为机械能，并拖动发电机发电。膨胀后蒸汽进入冷凝器冷凝为饱和液体，经工质循环泵加压进入蒸发器完成循环。
据资料得知低温发电系统年均理论平均发电效率约为10.1%，实际平均发电效率约为3.8%。从1m2路面收集到的热能得出计算理论发电量we=10.2% 158kj=16kj。据查资料我国现有公路1758000km，假设只有0.001%运用该系统，每天将能节约电量为2000kw/h，相当于1t标准煤。
3.2 利用热水输出供给居民小区
夏季时输出的热水可以收集后就近供给路边居民小区，以满足居民的日常生活对热水的需求。平均每平米沥青路面热管可吸热大概158kj，假设这些热量全部用来加热水，在35℃左右的高温天气里，根据热量计算公式：q=g·c·（t2-t1）。按每个小区沥青路长度为2km计算，可得出这段路能提供720000kj的热能，将其转换成80℃温水提供给小区，则该路段可以每天提供4.4t的80℃温水给小区的居民日常生活使用。
4 结语
该系统以全新的理念切入了道路建设、维护领域，着眼于道路的降温与融雪系统的研发。将有利于道路的行车安全与维护，具有广泛的社会效益和推广应用前景。该系统在现有的路面温度控制的研究基础上，结合现有的重力热管技术，在原理上具有可行性。由于道路温控技术是正发展的技术，日后会不断的研究和试验，在推广上具有可行性。该系统能够快速便捷的实现道路温控，减少人力和物力，节约能源同时环保高效，在经济上具有可行性。
通过调研和查阅资料，目前市场上无同类产品。该系统的应用可以收集能量和节约冬季融雪消耗的人力物力。同时可以大大降低了对道路维护的费用，提高道路交通的安全系数，减少了因冰雪造成的交通事故率，具有巨大的社会效益和广阔的应用前景。
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