基于復合相變材料的防冰融冰建材的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及防冰融冰復合管道，尤其是基于復合相變材料的防冰融冰建材。
【背景技術】
[0002]隧道結冰等是北方地區(qū)和部分南方地區(qū)在惡劣的天氣條件下(如強雨雪和降溫的嚴寒天氣)，當溫度低于0°c時，隧道出現(xiàn)結冰和積雪現(xiàn)象。出現(xiàn)隧道結冰時，隧道冰錐、線路脹起等都可能造成嚴重的交通事故；由于線路被擠壓變形，行車容易脫離軌道，造成交通事故。因此，采用合理的防冰融冰裝置或系統(tǒng)，對在嚴寒天氣下減少行車隱患、避免人員傷亡顯得十分關鍵。
[0003]隧道防冰當今世界急需解決的一大問題。目前，日本紅外線加熱裝置、美國熱氣幕隔離裝置、排水保溫堵漏、發(fā)熱板融冰等。紅外線加熱、熱氣幕隔離裝置、排水保溫堵漏、等方法雖然效果好，但工期長、投資大、安裝復雜，不符合我國國情；發(fā)熱板融冰投資少，但對于在隧道弧度較小或狹縫等特殊的環(huán)境下，發(fā)熱板無法安裝。

【發(fā)明內容】

[0004]針對在隧道弧度較小或狹縫等特殊的環(huán)境下，防冰技術的不足，本實用新型要解決的技術問題是提供結構緊湊、投資小，在惡劣天氣下能增強隧道的應急反應機制并且可在隧道弧度較小或狹縫等特殊環(huán)境下安裝使用的隧道防冰復合管道。
[0005]為了克服現(xiàn)有技術的不足，本實用新型采用的技術方案是:基于復合相變材料的防冰融冰建材由六部分組成，分別是碳纖維發(fā)熱電纜、保溫層、相變材料模塊、防水層、管道殼體、散熱翅片。所述碳纖維發(fā)熱電纜置于相變材料模塊圓孔中，與相變材料模塊緊密接觸。所述保溫層與相變材料模塊緊密接觸。所述防水層與相變材料模塊和保溫層緊密接觸。所述管道殼體與防水層通過粘接材料緊密貼合。所述散熱翅片與管道殼體無縫焊接。
[0006]本方案中，所述保溫層為半圓筒型結構，其內半圓形凹槽與相變材料儲熱模塊緊密配合，內半圓形凹槽將相變材料模塊下半部分緊密套住，減少熱量背向融冰方向散失，提高融冰效果。
[0007]本方案中，所述防水層是具有粘接性的導熱性良好的防水卷材，直接與相變材料模塊緊密粘接。其本身具有的粘接性和良好的導熱性避免使用額外的粘接材料，減少整體管道體積，提高傳熱效率。
[0008]本方案中，所述散熱翅片為金屬合金材料，與管道殼體通過焊接的加工方式實現(xiàn)無縫焊接，增大傳熱面積，強化散熱效果，同時起到導流疏水的作用。
[0009]本實用新型的基于復合相變材料的防冰融冰建材采用相變材料與碳纖維發(fā)熱電纜作為儲熱、融冰熱源以及低溫加熱的媒介，其工作原理如下:在0°c以下的環(huán)境溫度，隧道進行防冰融冰需要大量的熱量；而相變材料能夠大量儲存熱量，熱量透過防水層、導熱型環(huán)氧樹脂以及外殼，最后通過翅片釋放熱量，翅片增強傳熱，使防冰融冰更高效。當相變材料溫度接近臨界溫度時時，碳纖維加熱電纜開啟加熱模式，其熱量直接傳遞到相變材料中實現(xiàn)相變儲熱，熱電轉換效率高達99%以上。
[0010]本實用新型的有益效果是:復合相變材料有效儲存熱量并使熱量均勻傳遞，然后通過防水層、導熱型環(huán)氧樹脂以及外殼，最后通過翅片釋放熱量，實現(xiàn)防冰融冰，該過程安全可靠，融冰效果高。首先，本實用新型的基于復合相變材料的防冰融冰建材以復合相變材料和碳纖維發(fā)熱電纜為媒介，復合相變材料有效儲存熱量并使熱量均勻傳遞，并且最后通過翅片釋放熱量，增強傳熱，提高熱傳遞效率，使防冰融冰更高效。其次，碳纖維加熱電纜高達99%以上的熱電轉換效率大大降低了復合管道的運行費用。再次，本實用新型的基于復合相變材料的防冰融冰建材采用相變材料儲熱和碳纖維高效的熱電轉換效率，并且采用管狀結構的防冰融冰復合管道，實現(xiàn)結構緊湊、投資和運行費用低，在惡劣天氣下增強隧道的應急反應機制，并可在隧道弧度較小或狹縫等特殊環(huán)境下安裝使用。
【附圖說明】
[0011]圖1基于復合相變材料的防冰融冰建材的裝配圖。
[0012]圖2基于復合相變材料的防冰融冰建材的結構圖。
[0013]圖3基于復合相變材料的防冰融冰建材的剖視圖。
[0014]圖4相變材料模塊結構圖。
【具體實施方式】
[0015]下面對本實用新型的實施方式進行具體描述。
[0016]如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型所述的基于復合相變材料的防冰融冰建材由六部分組成，分別是碳纖維發(fā)熱電纜11、保溫層12、相變材料模塊13、防水層14、管道殼體15、散熱翅片16。所述碳纖維發(fā)熱電纜11置于相變材料模塊13圓孔131中，與相變材料模塊13緊密接觸。所述保溫層12與相變材料模塊13緊密接觸。所述防水層14與相變材料模塊13和保溫層12緊密接觸。所述管道殼體15與防水層14通過粘接材料21緊密貼合。所述散熱翅片16與管道殼體15無縫焊接。
[0017]本實施例中，如圖2和圖3所示，所述相變材料模塊13為圓筒狀結構，中間開有圓孔131，碳纖維發(fā)熱電纜11置于圓孔131中，圓孔131與碳纖維發(fā)熱電纜11緊密配合。
[0018]本實施例中，如圖2和圖3所示，所述保溫層12為半圓筒形結構，其內半圓形凹槽121與相變材料模塊13緊密配合，將相變材料模塊13下半部分緊密套住，減少熱量背向融冰方向散失，提高融冰效果。
[0019]本實施例中，如圖2所示，所述防水層14是具有粘接性的導熱性良好的防水卷材，直接與相變材料模塊13緊密粘接。其本身具有的粘接性和良好的導熱性避免使用額外的粘接材料，減少整體管道體積，提高傳熱效率。
[0020]本實施例中，如圖2所示，所述散熱翅片16為金屬合金材料，與管道殼體15緊密連接，增大傳熱面積，強化散熱效果，同時起到導流疏水的作用。
[0021]綜上所述這種相變材料復合板的結構特征，本實用新型的整體有益效果是:以相變材料模塊13和碳纖維發(fā)熱電纜11為媒介，相變材料模塊13有效儲存熱量并使熱量均勻傳遞，并且最后通過散熱翅片16釋放熱量，增強傳熱，提高熱傳遞效率，使防冰融冰更高效。其次，本實用新型的基于復合相變材料的防冰融冰建材采用管狀結構的防冰融冰復合管道，實現(xiàn)結構緊湊、降低投資和運行費用，在惡劣天氣下增強隧道的應急反應機制，并可在隧道弧度較小或狹縫等特殊環(huán)境下安裝使用。
[0022]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，如改變防水層14、保溫層12、相變材料模塊13、散熱翅片16的結構或數(shù)量，碳纖維發(fā)熱電纜11的長度可根據(jù)不同環(huán)境溫度下進行防冰融冰所需熱量的需求進行合理的選定，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式與技術方案，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.基于復合相變材料的防冰融冰建材，其特征在于:分別是由碳纖維發(fā)熱電纜、保溫層、相變材料模塊、防水層、管道殼體、散熱翅片六部分組成，所述碳纖維發(fā)熱電纜置于相變材料模塊圓孔中，與相變材料模塊緊密接觸，所述保溫層與相變材料模塊緊密接觸，所述防水層與相變材料模塊和保溫層緊密接觸，所述管道殼體與防水層通過粘接材料緊密貼合，所述散熱翅片與管道殼體無縫焊接。
2.根據(jù)權利要求1所述基于復合相變材料的防冰融冰建材，其特征在于:所述保溫層為半圓筒型結構，其內半圓形凹槽與相變材料儲熱模塊緊密配合。
3.根據(jù)權利要求1所述基于復合相變材料的防冰融冰建材，其特征在于:所述相變材料模塊為圓筒狀結構，中間開有圓孔，碳纖維發(fā)熱電纜置于圓孔中，圓孔與碳纖維發(fā)熱電纜緊密配合。
4.根據(jù)權利要求1所述基于復合相變材料的防冰融冰建材，其特征在于:所述散熱翅片為金屬合金材料，與管道殼體緊密連接，增大傳熱面積，強化散熱效果，同時起到導流疏水的作用。
【專利摘要】本實用新型公開了基于復合相變材料的防冰融冰建材，其包括相變材料儲熱模塊，碳纖維發(fā)熱電纜，防水層，保溫層，管道殼體，外殼翅片。在低溫環(huán)境下，相變材料儲存的熱量通過防水層、外殼，最后通過翅片釋放熱量實現(xiàn)融冰，當相變材料溫度接近臨界溫度T時，碳纖維加熱電纜開啟加熱模式，其熱量直接傳遞到相變材料中實現(xiàn)相變儲熱。本實用新型的基于復合相變材料的防冰融冰建材，采用管狀結構的防冰融冰復合管道以及碳纖維加熱電纜高達99%以上的熱電轉換效率，使其結構緊湊、投資和運行費用低，在惡劣天氣下增強隧道的應急反應機制，并可在隧道弧度較小或狹縫等特殊環(huán)境下安裝使用。最后通過翅片釋放熱量，增強傳熱，使防冰融冰更高效。
【IPC分類】C09K5-06, H02G9-08
【公開號】CN204290233
【申請?zhí)枴緾N201420609406
【發(fā)明人】司徒文甫, 張國慶, 林濤, 高冠勇, 陽楚雄
【申請人】廣東工業(yè)大學, 廣東萬錦科技股份有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年10月22日