RU2287040C2

RU2287040C2 - Device for pavement heating or cooling

Info

Publication number: RU2287040C2
Application number: RU2004129945/03A
Authority: RU
Inventors: Эрнст Михайлович Симкин (RU); Эрнст Михайлович Симкин
Original assignee: Эрнст Михайлович Симкин
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-11-10
Also published as: RU2004129945A

Abstract

FIELD: road building, particularly means to prevent ice formation on motor-road, aerodrome, pedestrian crossing and staircase pavement in winter period and to retain pavement hardness in summer.

SUBSTANCE: device comprises panel with body heat insulated from side of panel base. The body is sealed and provided with throttle members located in lower body cavity and with heat exchanger installed in upper cavity thereof. The device also has source of forced non-freezing working agent circulation. Gas compressor is used as the source in hot season. Non-freezing working agent circulation provides pavement cooling or heating.

EFFECT: increased efficiency and reliability and provision of device independence of ambient conditions.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области дорожного строительства, в частности к устройствам для предотвращения гололеда в зимнее время и сохранения твердости в жаркое время покрытий автомобильных дорог, аэродромных полос, пешеходных переходов, лестничных маршей и т.п. строительных объектов.The invention relates to the field of road construction, in particular to devices for preventing icing in winter and maintaining hardness in hot weather of road surfaces, airfield strips, pedestrian crossings, flights of stairs, etc. construction objects.

Известно устройство для обогрева дорожных покрытий, которое представляет собой плиту, внутри которой находятся каналы с нагревательными элементами в виде греющего электрокабеля (патент РФ №2114240, кл. С 1/6 Е 01, С 11/26, 31.01 1997). Плита имеет гидравлическую и электрическую изоляцию и ее нижнее основание является теплоизолированным. При подаче напряжения на электрокабель происходит разогревание дорожного покрытия.A device for heating pavements is known, which is a plate inside which there are channels with heating elements in the form of a heating electric cable (RF patent No. 2111440, class C 1/6 E 01, C 11/26, January 31, 1997). The plate has hydraulic and electrical insulation and its lower base is thermally insulated. When voltage is applied to the electric cable, the pavement warms up.

Основным недостатком известного устройства являются высокие эксплуатационные и ремонтные затраты и низкая надежность. В случае выхода из строя кабеля или электрических соединений необходимы трудоемкие работы по вскрытию и удалению части покрытия. Эффективность обогрева различных частей греющей поверхности покрытия связана с особенностями теплоотдачи греющего кабеля и является неравномерной. Кроме того, охлаждение дорожного покрытия в этом устройстве вообще является невозможным.The main disadvantage of the known device are high maintenance and repair costs and low reliability. In the event of a cable or electrical connection failure, laborious work is required to open and remove part of the coating. The heating efficiency of various parts of the heating surface of the coating is associated with the heat transfer characteristics of the heating cable and is uneven. In addition, cooling of the road surface in this device is generally impossible.

Другое известное устройство для обогрева дорожного покрытия имеет плиту, внутри которой находятся нагревательные элементы из пластиковых труб (патент Японии №55-19322, кл. Е 01, С 11/26, опубл. 1980). Внутри труб циркулирует незамерзающий рабочий агент в виде жидкости. Нижнее основание плиты является теплоизолированным. В устройство кроме этого входят теплообменник и источник принудительной циркуляции в виде насоса высокого давления, расположенные вне дорожного покрытия. Теплообменник встроен в систему горячего водоснабжения и при циркуляции незамерзающего рабочего агента через теплообменник происходит его разогрев, соответствующее повышение температуры пластиковых труб внутри плиты и нагревание дорожного покрытия.Another known device for heating the pavement has a stove, inside which are heating elements made of plastic pipes (Japanese patent No. 55-19322, class E 01, C 11/26, publ. 1980). Non-freezing working agent circulates inside the pipes in the form of a liquid. The bottom base of the plate is thermally insulated. The device also includes a heat exchanger and a forced circulation source in the form of a high-pressure pump located outside the road surface. The heat exchanger is built into the hot water supply system and when the non-freezing working agent circulates through the heat exchanger, it heats up, a corresponding increase in the temperature of the plastic pipes inside the stove and heating of the road surface.

Основными недостатками известного устройства являются высокие эксплуатационные затраты при низком коэффициенте теплоиспользования. Кроме этого, оно не может быть использовано для охлаждения дорожного покрытия.The main disadvantages of the known device are high operating costs with a low coefficient of heat use. In addition, it cannot be used to cool the road surface.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является устройство, которое состоит из плиты с корпусом, теплоизолированным со стороны основания. Внутри корпуса находятся нагревательные элементы в виде системы труб, в которых циркулирует незамерзающий рабочий агент в виде жидкости (патент РФ №2060316, кл. C1, 6 E 01, C 11/24, E 01, D 19/22 J 3/00 20.01.1999). Устройство также содержит источник принудительной циркуляции в виде насоса высокого давления и теплообменник, которые размещены вне дорожного покрытия. Теплообменник помещен в близлежащий большой, незамерзающий водоем (океан, море, залив, озеро, канал или река). При прокачке рабочего агента через теплообменник происходит его нагревание, повышение температуры системы труб внутри корпуса плиты и разогрев дорожного покрытия. Устройство позволяет осуществлять охлаждение дорожного покрытия в жаркое время года.Closest to the proposed invention (prototype) is a device that consists of a plate with a housing that is insulated from the base. Inside the case there are heating elements in the form of a pipe system in which the non-freezing working agent circulates in the form of a liquid (RF patent No. 2060316, CL C1, 6 E 01, C 11/24, E 01, D 19/22 J 3/00 20.01 .1999). The device also contains a forced circulation source in the form of a high pressure pump and a heat exchanger, which are placed outside the road surface. The heat exchanger is placed in a nearby large, ice-free body of water (ocean, sea, bay, lake, canal or river). When pumping a working agent through a heat exchanger, it is heated, the temperature of the pipe system inside the plate body rises and the road surface is heated. The device allows cooling of the road surface in the hot season.

Основным недостатком известного устройства является невозможность достижения температуры дорожного покрытия уровня более высокого, чем температура воды в близлежащем водоеме. В суровых зимних условиях эта температура может оказаться недостаточной для предотвращения гололеда. Кроме того, работа устройства зависит от наличие вблизи дорожного покрытия водоема с незамерзающей водой и колебаний температуры в нем. При отсутствии водоема работа устройства невозможна.The main disadvantage of the known device is the inability to reach the temperature of the pavement level higher than the temperature of the water in a nearby body of water. In severe winter conditions, this temperature may not be sufficient to prevent icing. In addition, the operation of the device depends on the presence of a pond with non-freezing water near the road surface and temperature fluctuations in it. In the absence of a reservoir, device operation is not possible.

Цель настоящего изобретения заключается в повышении эффективности, надежности и независимости от внешних условий устройства для обогрева и охлаждения дорожного покрытия. Эта цель реализуется за счет того, что, как и в известном устройстве, оно содержит плиту с теплоизолированным со стороны основания корпусом. Внутри корпуса размещен нагревательный элемент и циркулирует незамерзающий рабочий агент. Устройство также имеет источник принудительной циркуляции рабочего агента и теплообменник. Однако, в отличие от ближайшего аналога, корпус плиты является герметичным, теплообменник расположен внутри корпуса, а в качестве нагревательного элемента используется дроссельный теплогенератор (элементы). Источником принудительной циркуляции незамерзающего рабочего агента в жаркое время года является газовый компрессор.The purpose of the present invention is to improve the efficiency, reliability and independence from external conditions of the device for heating and cooling the road surface. This goal is realized due to the fact that, as in the known device, it contains a plate with a body insulated from the base side. A heating element is placed inside the housing and a non-freezing working agent circulates. The device also has a source of forced circulation of the working agent and a heat exchanger. However, unlike the closest analogue, the plate body is hermetic, the heat exchanger is located inside the body, and a throttle heat generator (s) is used as a heating element. The source of forced circulation of non-freezing working agent in the hot season is a gas compressor.

В результате принудительной циркуляции незамерзающего рабочего агента происходит обогрев и охлаждение дорожного покрытия.As a result of the forced circulation of the non-freezing working agent, the pavement is heated and cooled.

На фиг.1 изображен общий вид устройства с указанием расположения основных узлов. На фиг.2 показан продольный разрез плиты.Figure 1 shows a General view of the device indicating the location of the main nodes. Figure 2 shows a longitudinal section of a plate.

Устройство для обогрева и охлаждения дорожного покрытия 1 состоит из плиты 2, изолированной снизу теплоизолирующим слоем 3. Плита размещена внутри дорожной насыпи 4. За пределами насыпи находятся насос 5 и газовый компрессор 6, которые через систему теплоизолированных трубопроводов 7 и 8 с задвижками 9 соединены с торцевыми патрубками 10 и 11 плиты. На противоположной поверхность плиты имеются торцевые патрубки 12 и 13, соединенные между собой. Плита представляет собой герметичный корпус 14, который с помощью горизонтальной перегородки 15 разделен на верхнюю полость с теплообменником, имеющим развитую поверхность теплообмена 16, и нижнюю полость с дроссельным теплогенератором (элементами) 17. Обе полости корпуса заполнены рабочим агентом, который на фиг. не показан.The device for heating and cooling the pavement 1 consists of a plate 2, insulated from below with a heat-insulating layer 3. The plate is placed inside the road embankment 4. Outside the embankment, there are a pump 5 and a gas compressor 6, which are connected to the valves 9 through the heat-insulated piping system 7 and 8 with valves end pipes 10 and 11 of the plate. On the opposite surface of the plate there are end pipes 12 and 13 connected to each other. The plate is a sealed housing 14, which is divided by a horizontal partition 15 into an upper cavity with a heat exchanger having a developed heat exchange surface 16, and a lower cavity with a throttle heat generator (s) 17. Both body cavities are filled with a working agent, which in FIG. not shown.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для обогрева дорожного покрытия открывают две задвижки 9, на входе и выходе насоса 5. При этом закрывают две задвижки на входе и выходе газового компрессора 6. Включают насос 5, который принуждает к перемещению незамерзающего рабочего агента по трубопроводу 7 через торцевой патрубок 10 в нижнюю полость плиты с дроссельным теплогенератором 17. При этом рабочий агент, проходя дроссельный теплогенератор вдоль горизонтальной перегородки 15, нагревается, выходит из нижней полости плиты через торцевой патрубок 12 и по торцевому патрубку 13 поступает в верхнюю полость с теплообменником 16. Здесь ранее нагретый рабочий агент, двигаясь вдоль горизонтальной перегородки 15 в обратном направлении, отдает свое тепло теплообменнику 16 и через торцевой патрубок 11 и трубопровод 8 вновь поступает на вход насоса 5. В результате циркуляции рабочего агента происходит обогрев дорожного покрытия 1.To heat the pavement, open two valves 9, at the inlet and outlet of the pump 5. At the same time, close two valves at the inlet and outlet of the gas compressor 6. Turn on the pump 5, which forces the non-freezing working agent to move through the pipeline 7 through the end pipe 10 into the lower cavity plates with a throttle heat generator 17. In this case, the working agent, passing the throttle heat generator along the horizontal partition 15, heats up, leaves the lower cavity of the plate through the end pipe 12 and enters the end pipe 13 the upper cavity with the heat exchanger 16. Here, the previously heated working agent, moving along the horizontal partition 15 in the opposite direction, transfers its heat to the heat exchanger 16 and again enters the pump 5 through the end pipe 11 and the pipe 8. As a result of the circulation of the working agent, the road surface is heated one.

Для охлаждения дорожного покрытия закрывают две задвижки 9, на входе и выходе насоса 5 и открывают задвижки на входе и выходе газового компрессора 6. Циркуляция рабочего агента осуществляется при помощи газового компрессора 6 по трубопроводам 7 и 8.To cool the pavement, two valves 9 are closed, at the inlet and outlet of the pump 5, and valves are opened at the inlet and outlet of the gas compressor 6. The working agent is circulated using the gas compressor 6 through pipelines 7 and 8.

Устройством предусматривается возможность соединения в цепь нескольких плит. Для этого патрубок 12 предшествующей плиты соединяют с патрубком 10 последующей плиты. Аналогично патрубок 13 предшествующей плиты соединяют с патрубком 11 последующей плиты. На последней в цепи соединения плите патрубки 12 и 13 соединяют между собой.The device provides for the possibility of connecting several plates into a circuit. For this, the pipe 12 of the preceding plate is connected to the pipe 10 of the subsequent plate. Similarly, the pipe 13 of the preceding plate is connected to the pipe 11 of the subsequent plate. On the last plate in the connection circuit, the nozzles 12 and 13 are interconnected.

Claims

1. Device for heating or cooling the pavement, characterized in that it contains a plate placed in the road embankment, the casing of which is sealed, has a heat insulating layer from the bottom and is divided by a horizontal partition into upper and lower cavities, the last of which contains throttle elements, and the top is a heat exchanger, and end pipes are located on opposite sides of the plate, connecting the heat exchanger, throttle elements and a source of forced circulation of non-freezing work its agent.

2. The device according to claim 1, characterized in that the source of the forced circulation of the non-freezing working agent is a gas compressor.