本發(fā)明涉及高速公路服務(wù)區(qū)降溫池設(shè)計(jì)，尤其是涉及一種基于lng冷能利用與雨水回收的高速公路服務(wù)區(qū)降溫池系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

重型卡車在高速公路負(fù)載疾馳，在炎熱的夏季，路面溫度高達(dá)50多攝氏度，隨之而來的就是輪胎發(fā)熱，以及長期剎車會導(dǎo)致輪鼓發(fā)熱，發(fā)熱導(dǎo)致的后果就是剎車失靈。所以長途貨車基本都會在高速公路服務(wù)區(qū)的降溫水池進(jìn)行輪胎的降溫，大車只要緩慢開下去，然后上來，就能達(dá)到降溫的效果。該設(shè)置以水冷的方式達(dá)到了輪胎的冷卻效果，但是與此同時卻也由于水吸收熱的蒸發(fā)與車輪紋理帶走等因素，降溫水池水耗很大；夏天降溫池水經(jīng)陽光曝曬后，水溫升高，其對輪胎的降溫冷卻效果顯著下降。

具體技術(shù)背景如下：

1.lng冷能利用技術(shù)。

在大多數(shù)高速公路服務(wù)區(qū)內(nèi)，設(shè)有cng的加注站,而cng由lng汽化而來，常壓下的lng是零下162.0℃的低溫液體，通常在lng接收站采取汽化的方式將lng汽化成為常溫的高壓天然氣，每噸lng將釋放出大約830-860mj的能量，冷量的數(shù)量與質(zhì)量良好。

傳統(tǒng)氣化方法直接通過海水氣化器或者空氣氣化器將冷能釋放到環(huán)境中去，造成了極大的能源浪費(fèi)。

2.雨水回收再利用技術(shù)。

高速公路服務(wù)區(qū)的占地面積往往比較大，單側(cè)服務(wù)區(qū)占地面積均有60多畝，約合40000平方米，在夏天雨季，雨水流經(jīng)這4萬平方米的硬化地面進(jìn)入周圍溝渠，并未回收再利用，水資源極大地浪費(fèi)。

以山東高速某服務(wù)區(qū)為例，其所在地夏季年累計(jì)降水量在0.4米左右，則整個區(qū)域一年可回收降雨量在1.6萬立方米，在絕大多數(shù)服務(wù)區(qū)內(nèi)，這部分水資源都被浪費(fèi)掉，而高速公路服務(wù)區(qū)本身處城鄉(xiāng)結(jié)合處或者鄉(xiāng)村僻壤，水資源供給不夠方便，所以建議進(jìn)行水資源回收，雨水過濾后儲存于蓄水池，用于降溫池的工作用水。

3.降溫池的設(shè)計(jì)及水冷卻系統(tǒng)。

服務(wù)區(qū)降溫池的設(shè)計(jì)大多寬4.5-5m,高1.0-1.2m,水深0.5-0.8m，長度20-40米不等。在深度方面，降溫池的水位變化不定，這與服務(wù)區(qū)的管理有關(guān)，有效的水位應(yīng)沒及重型卡車輪胎的大多半，但又不會對卡車的排氣管、前后照明燈等關(guān)鍵部件造成附加影響。此外，在降溫池的使用過程中，池水容易淤積，使得車輛吃水深度變淺，減弱了降溫效果。

所以現(xiàn)有技術(shù)中高速公路服務(wù)區(qū)中的降溫池存在冷卻池用水量大、冷卻效果一般、運(yùn)維成本高等問題，而lng冷能無法得到有效利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于lng冷能利用與雨水回收的高速公路服務(wù)區(qū)降溫池系統(tǒng)。為了解決高速公路服務(wù)區(qū)中降溫池用水量大、冷卻效果一般、運(yùn)維成本高的問題，本系統(tǒng)提出了基于lng冷能利用和雨水回收的高速公路服務(wù)區(qū)降溫池綜合系統(tǒng)。該系統(tǒng)就地充分利用lng氣化過程產(chǎn)生的冷能、收集利用廢棄的雨水，在此基礎(chǔ)上并對降溫盤管的設(shè)計(jì)安裝、降溫池的優(yōu)化設(shè)計(jì)、以及局部強(qiáng)化換熱進(jìn)行優(yōu)化，解決降溫池用水量大、降溫效果一般，運(yùn)維成本高的問題，效果顯著。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種基于lng冷能利用與雨水回收的高速公路服務(wù)區(qū)降溫池系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括蓄水池、降溫池、儲冷水箱、lng儲罐和汽化器，所述的lng儲罐與汽化器連接，所述的汽化器和儲冷水箱通過乙二醇管連接，所述的儲冷水箱連接降溫池，所述的蓄水池和降溫池連通；

所述的蓄水池將收集的雨水送至降溫池，所述的lng儲罐中的lng經(jīng)過汽化器吸熱，并將lng的冷量傳遞給乙二醇，冷卻的乙二醇將冷能儲存于儲冷水箱，降溫池工作時，再將儲冷水箱的冷量傳遞至降溫池中的水，經(jīng)過服務(wù)區(qū)的車駛?cè)虢禍爻貙喬ミM(jìn)行降溫。

所述的蓄水池和降溫池之間通過設(shè)置地下連通管道構(gòu)成連通器結(jié)構(gòu)。

所述的儲冷水箱通過降溫盤管連接降溫池。

所述的降溫池為長方體結(jié)構(gòu)，長25m、寬5m和高0.8m。

所述的降溫池水位控制在0.55-0.6m。

所述的降溫池底部沿汽車運(yùn)動方向中心線設(shè)有高0.3m的隔斷，隔斷內(nèi)部設(shè)有降溫盤管。

所述的降溫池四周池壁內(nèi)設(shè)有降溫盤管。

所述的系統(tǒng)還包括過濾裝置，所述的過濾裝置連接蓄水池。

所述的降溫池連接自來水供水管道。

所述的系統(tǒng)還包括雨水收集裝置，所述的雨水收集裝置包括地面雨水收集裝置和屋頂雨水收集裝置，所述的蓄水池包括地面蓄水池和地下蓄水池，所述的屋頂雨水收集裝置連接地面蓄水池，所述的地面雨水收集裝置連接地下蓄水池，所述的地下蓄水池連接降溫池。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、節(jié)能減排，降低成本：本系統(tǒng)恰好充分有效地利用lng的冷能，就地利用，對我國節(jié)能減排、應(yīng)對氣候變化具有重要的意義；如此可節(jié)約水資源，降低服務(wù)區(qū)運(yùn)營成本，顯著提高服務(wù)區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排示范效益；

2、儲冷水箱可以合理有效解決lng氣化時間與冷能利用時間不匹配的問題；

3、保持降溫池水位穩(wěn)定：本專利將利用連通器的原理設(shè)計(jì)巧妙的結(jié)構(gòu)，使得水位處于相對穩(wěn)定的區(qū)域，增強(qiáng)降溫池的工作效果，同時減少水泵的使用，降低成本；

4、保證降溫池中水的溫度，提升降溫效果：降溫池底部中間設(shè)置隔斷并在隔斷內(nèi)設(shè)置降溫盤管，加快降溫池中水的冷卻速度；

5、在降溫池設(shè)立自來水供水管道，以備蓄水不足的情況下，主動加水保證有效水位；

6、降溫池的水冷卻系統(tǒng)并無規(guī)范可查，在此，我們同時以強(qiáng)化換熱、布局合理、節(jié)省成本為原則，對冷卻通道進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，所以，定期清淤，清潔池水，可以保證降溫效果。

附圖說明

圖1為含有本發(fā)明中的降溫池系統(tǒng)的高速服務(wù)區(qū)整體效果示意圖；

圖2為冷卻裝置工作流程圖；

圖3為蓄水池-降溫池連通模塊俯視圖；

圖4為蓄水池-降溫池連通模塊側(cè)視圖；

圖5為降溫池俯視圖；

圖6為降溫池主視圖；

圖7為降溫池剖視圖；

圖8為本發(fā)明系統(tǒng)功能示意圖；

其中：1、汽化器；2儲冷水箱；3、降溫池。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例

為了解決高速公路服務(wù)區(qū)中降溫池用水量大、冷卻效果一般、運(yùn)維成本高的問題，本系統(tǒng)提出了基于lng冷能利用和雨水回收的高速公路服務(wù)區(qū)降溫池綜合系統(tǒng)。該系統(tǒng)就地充分利用lng氣化過程產(chǎn)生的冷能、收集利用廢棄的雨水，在此基礎(chǔ)上并對制冷盤管的設(shè)計(jì)安裝、降溫池的優(yōu)化設(shè)計(jì)、以及局部強(qiáng)化換熱進(jìn)行優(yōu)化，解決降溫池用水量大、降溫效果一般，運(yùn)維成本高的問題，效果顯著。

系統(tǒng)的位置介紹：

以重型卡車為例，夏季，卡車進(jìn)入服務(wù)區(qū)，若輪胎有降溫的需要，隨即進(jìn)入降溫池進(jìn)行降溫工作，降溫池位于整個服務(wù)區(qū)的入口側(cè)，以便于卡車及時進(jìn)行降溫冷卻，如圖1所示，卡車從降溫池駛出后，可進(jìn)入大卡車休息區(qū)，司乘人員進(jìn)行休整如廁，待出發(fā)時，可進(jìn)入加油站或加氣站，補(bǔ)充卡車的燃料，加油站和加氣站位于服務(wù)區(qū)的出口側(cè)，更便于服務(wù)。

系統(tǒng)的運(yùn)行介紹：

如上圖所示，在夏季時，雨水較多，經(jīng)高速公路服務(wù)區(qū)屋頂雨水回收系統(tǒng)收集起來的水，經(jīng)過濾裝置后，儲存于水箱a中，用于日常拖把等衛(wèi)生工具的洗刷；地面回收系統(tǒng)將整個服務(wù)區(qū)的雨水回收起來，通過集水管道最終匯集于蓄水池b，雨水通過蓄水池b系統(tǒng)內(nèi)自帶的過濾裝置得以過濾，過濾后的水通過連通管進(jìn)入降溫池，保證降溫池的水維持有效水位。這個過程是利用連通器原理使得水自然進(jìn)入降溫池，并沒有任何水泵工作，考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，將在降溫池設(shè)立自來水供水管道，以備蓄水不足的情況下，主動加水保證有效水位。

在保證降溫池的水達(dá)到有效水位的前提下，通過lng冷能利用系統(tǒng)給降溫池的水進(jìn)行降溫，降溫池的冷凍水是通過儲冷水箱與降溫池的埋地管道進(jìn)行輸運(yùn)。降溫池的降溫盤管合理巧妙布置，管內(nèi)的冷凍水經(jīng)過降溫盤管與降溫池中的水進(jìn)行熱交換，降溫池的水被降溫冷卻，降溫盤管內(nèi)的水溫度提升，回到lng冷能利用系統(tǒng)被冷卻再循環(huán)。這樣，降溫池水冷卻系統(tǒng)充分利用了lng降壓汽化過程的冷能，保證了降溫池水溫的穩(wěn)定，提升了降溫冷卻效果，減少了水資源的浪費(fèi)，同時連通水池減少了水泵的能耗，整個系統(tǒng)趨于高效智能化，提升了服務(wù)區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)了節(jié)能減排的示范意義。

1)lng冷能利用系統(tǒng)。

加氣站的lng經(jīng)過汽化器變成cng，并將冷能傳遞給乙二醇，冷卻的乙二醇溶液將冷能存儲于儲冷水箱。儲冷水箱可以合理有效解決lng氣化時間與冷能利用時間不匹配的問題。降溫池進(jìn)行工作時，降溫池的循環(huán)水再與儲冷水箱通過換熱器制取冷凍水，冷凍水由風(fēng)機(jī)盤管送入降溫池，從而實(shí)現(xiàn)降溫池水降溫的需要。

整個冷卻裝置工作流程圖2所示：

(1)第一個換熱系統(tǒng)：

lng從儲罐里出來，流經(jīng)裝置汽化器1汽化成cng，cng供給與用戶；乙二醇從儲冷水箱2流出，經(jīng)過汽化器1后，溫度降低，將冷量輸送回儲冷水箱2，因此，乙二醇在裝置汽化器1和儲冷水箱2作為循環(huán)介質(zhì)用于冷量的輸送。

(2)第二個換熱系統(tǒng)：

從降溫池3流出的冷回水進(jìn)入儲冷水箱2，換熱后的供冷水輸送回降溫池3，用于降溫池的穩(wěn)定工作，因此，冷凍水在儲冷水箱2和降溫池3間作為循環(huán)介質(zhì)用于冷量的輸送。

2)雨水回收再利用系統(tǒng)。

雨水回收分兩部分，樓宇雨水回收系統(tǒng)和地面雨水回收系統(tǒng)。

樓宇雨水回收系統(tǒng)，雨水從屋頂收集后，直接進(jìn)入帶過濾系統(tǒng)的蓄水水池，用于服務(wù)區(qū)的衛(wèi)生用水服務(wù)。

地面雨水回收系統(tǒng)，將整個服務(wù)區(qū)的雨水利用地勢差進(jìn)行匯集回收于蓄水池，因此，蓄水池將設(shè)計(jì)在整個服務(wù)區(qū)地勢最低點(diǎn)(位置如圖1，服務(wù)區(qū)的入口側(cè))，然后通過過濾、沉降等簡單環(huán)節(jié)，使其可利用。其中蓄水池與降溫池在地下相互連通，形成連通器，利用降溫的浮球間接控制蓄水池閥門的開關(guān)，形成自動控制水位的機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)自動化，穩(wěn)定降溫池的有效水位。該設(shè)計(jì)在節(jié)約水資源的同時，也節(jié)約了水泵的能耗。

整體效果圖1中入口側(cè)蓄水池-降溫池連通系統(tǒng)的放大，如圖3：雨水通過路面管道進(jìn)行收集，經(jīng)過過濾后進(jìn)入蓄水池，蓄水池與降溫池連通。

蓄水池-降溫池連通模塊側(cè)視圖如圖4，蓄水池與過濾裝置連接處設(shè)有閥門，蓄水池通過地下連通管道與降溫池連通。降溫池中間設(shè)有隔斷，降溫池隔斷和四壁內(nèi)設(shè)有降溫盤管。

3)降溫池水冷卻系統(tǒng)

降溫池服務(wù)于重型卡車車胎和剎車片的降溫，其大小設(shè)計(jì)依卡車型號而定。在此，本專利以24輪掛車為服務(wù)對象，以調(diào)研的山東某服務(wù)區(qū)的降溫池為例，進(jìn)行降溫池的設(shè)計(jì)和相應(yīng)水冷卻管道的布置。

池水水位的設(shè)定原則如下：

以該服務(wù)站降溫池為例，水池寬5m，長25m，高0.8m，降溫池俯視圖如圖5所示。重型卡車車輪直徑1m，胎厚0.3m。依據(jù)重型卡車12對雙胎輪計(jì)算，輪胎一半浸沒池水中，池水上升0.032m，輪胎全部浸沒池水中，池水上升0.064m。此外，考慮重型卡車的安全水位，建議輪胎不能全部浸沒，僅浸沒大半輪輪胎，因此，池水水位上升控制在0.05m左右。綜上所述，考慮池高0.8m、水位上升0.05m和特殊天氣情況，建議池水水位控制在0.55-0.6m，降溫池主視圖如圖6，降溫池剖視圖如圖7所示，降溫池中間設(shè)有隔斷，隔斷高0.3m，降溫池隔斷和四壁內(nèi)設(shè)有降溫盤管，加快換熱速度，保證降溫池內(nèi)水的溫度。

本發(fā)明利用三大模塊確保降溫池的有效工作，如圖8所示，雨水回收再利用模塊包括過濾裝置和蓄水池，lng冷能利用模塊包括汽化器1和儲冷水箱2，降溫池水冷卻模塊包括降溫池和降溫盤管。

lng儲罐與汽化器連接，汽化器和儲冷水箱通過乙二醇管連接，所述的儲冷水箱連接降溫池，所述的蓄水池和降溫池連通；所述的蓄水池收集雨水后輸水至降溫池，所述的lng儲罐中的lng經(jīng)過汽化器吸熱，并將lng的冷量傳遞給乙二醇，冷卻的乙二醇將冷能儲存于儲冷水箱，降溫池工作時，再將儲冷水箱的冷量傳遞至降溫池中的水，經(jīng)過服務(wù)區(qū)的車駛?cè)虢禍爻貙喬ミM(jìn)行降溫。

本系統(tǒng)有益效果在于：解決了高速公路服務(wù)區(qū)中降溫池用水量大、冷卻效果差、運(yùn)維成本高的問題。這套降溫池綜合系統(tǒng)，就地充分利用了天然氣降壓膨脹后的冷能，節(jié)省了降溫池蒸發(fā)所浪費(fèi)的水資源，減少了水泵抽取自來水消耗的電能，從而節(jié)約了能源消耗，減少了高速公路服務(wù)區(qū)的整體運(yùn)維費(fèi)用。對于提升整個服務(wù)區(qū)的能源利用效率，提升節(jié)能改造及示范效果，具有顯著的推動作用。

本發(fā)明屬于能源的清潔高效梯級利用技術(shù)，是一套基于高速公路服務(wù)區(qū)lng冷能利用、雨水回收再利用技術(shù)的集成系統(tǒng)，主要是解決高速公路服務(wù)區(qū)中降溫池用水量大、降溫冷卻效果差、運(yùn)維成本高的問題。該方法利用lng氣化過程的冷能，就地利用，在不消耗其它能量的情況下對降溫池的水進(jìn)行降溫冷卻，增強(qiáng)了降溫池對大型貨車車胎和剎車片的降溫冷卻效果，同時減少了降溫池的水的蒸發(fā)，節(jié)省了水資源；降溫池的水來源于服務(wù)區(qū)建筑物的屋頂雨水收集系統(tǒng)和地面雨水收集系統(tǒng)，經(jīng)過人工過濾系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了中水資源的回收與再利用；此外，本系統(tǒng)中利用連通器原理建造的蓄水池—降溫池系統(tǒng)，保證了降溫池水儲水液位的穩(wěn)定性，減少了水泵的能耗，節(jié)約輸送水系統(tǒng)的用電成本。

這套系統(tǒng)在局部的技術(shù)優(yōu)化與整體的系統(tǒng)集成方面，都遵照節(jié)能減排、提高能源利用率、高效智能的原則，真正意義上節(jié)約能源，提升了高速公路服務(wù)區(qū)的節(jié)能示范意義。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。