熱氣循環式雙層融雪系統及其回收利用積雪的方法

2023-04-28 01:57:36 1

專利名稱：熱氣循環式雙層融雪系統及其回收利用積雪的方法
技術領域：
本發明涉及融雪系統及其回收利用積雪的方法。
背景技術：
我國北方城市冬季道路與園區積雪清除問題既影響到城市交通及居民的正常生活，又關係到環境維護與水資源的有效利用，是一個具有多重效益的議題。我國北方寒地城市冬季漫長、氣候嚴酷，使得雨水回收與處理設施無法持續維持運行，由於季節性閒置而難以維持和推廣。我國對冰雪資源的利用研究不多，並且多數停留在理論分析上，在寒地城市 的冬季降雪的處理方面，國外很多城市都積極予以關注，除了研製和開發先進的清雪設備夕卜，許多寒地城市都建立了完善的融雪系統，積極開發降雪資源。如日本青森市的人行道融雪系統，一種是通過管道運送經加熱的海水，利用海水的熱量；另一種則是利用地熱融化人行道和停車場積雪。此外，日本等淡水資源匱乏的國家，將積雪作為冷源應用於糧食的儲存等方面，收效顯著。這方面做得較好還有，加拿大、美國、北歐等國。地處北歐的冰島首都雷克雅未克則鋪設管道利用居民排放的廢水餘熱和地熱促進人行道和過街通道的積雪融化，或利用化學物質控制冰雪，方便居民出行。克服寒地城市規劃對雨水回收利用的季節問題，實施了系列有效的手段。尤其值得一提的是瑞典的冬季雪水回收，在首都斯德哥爾摩近郊哈默比湖城環境建設中，遵照瑞典雨水處理規定(LOD)，所有的雨水和融雪就地處理，以明溝、暗渠、小管集中處置站等方式與運河、花園、溼地、湖泊連接成網絡，很好地解決了寒地城市雨水利用的連續性問題。在國內，關於城市道路冬季冰雪清除技術的研究發展較快，如各種電纜蓄熱、太陽能蓄熱、地源熱泵地下埋管、機械操作及化學製劑清除冰雪的方法都有詳盡的研究，但對清理後產生的堆積冰雪缺少相應的處理方法與技術，多數城市仍採用人工搬運的笨拙方法將其運至郊野廢棄，而遍布城市居住區綠地、各類園區、庭園的積雪則任其自生自滅。待開春後，夾雜冬季塵埃的融化冰雪橫流遍地，既汙染了環境，又浪費寶貴的水資源。採用拋灑融雪劑的方法在各國較為普遍，但也對環境造成危害。在目前使用的融雪劑中，除價格昂貴的環保型融雪劑外，常用的氯鹽型融雪劑會腐蝕城市路橋的鋼筋混凝土結構與金屬地下管網、影響植物生長、促進土壤鹽鹼化、損耗臭氧層等，因而在國內一些城市，如哈爾濱已逐漸被限用或禁用。另外經過融雪劑處理的雪水直接經由下水道排走，不僅加重了城市排水管網的負荷，也浪費了寶貴的淡水資源。冰雪作為可開發利用資源其價值體現在多個方面，其中最為重要的是其提供了潛在的淡水資源。北方城市冬季城市汙水排放管網，洗澡水以及城市供熱系統的殘餘熱量，是寶貴的可循環利用能源，但目前在冬季很多熱能被浪費掉，如果將其用於將積雪融化將是一個非常理想的生態舉措。開發出回收熱能的裝置，減少能耗使用，具有重要的現實意義。相較於我國南方城市，寒地城市的降雪量大，雪水水質較好，資源豐富。比如黑龍江省省會哈爾濱市，每年的降雪天數約為33天，降雪積雪率高，平均積雪深度在0. 20m左右，地面積雪日數可達105天，亟待開發相關的融雪技術和工藝系統，與實際的景觀設計結合實現雪資源的再利用。利用相應的雪水處理技術，如雙層潛流池系統將城市各區域積存冰雪加以處理、儲存，待開春後用於在公共用水和景觀營造具有廣闊的發展空間，同時亦體現很好的經濟、環境和社會效益。

發明內容
本發明要解決現有的處理堆積冰雪的方法多採用人工搬運至郊野廢棄或採用拋灑融雪劑的方法，存在浪費資源、汙染環境的問題，而提供一種熱氣循環式雙層融雪系統及其回收利用積雪的方法。本發明熱氣循環式雙層融雪系統，它包括雙層潛流人工溼地景觀水池，還包括至少一個融雪井，所述融雪井包括保溫蓋、井壁、保溫作業門、加熱箅子A、加熱層、底部加熱管、排水管、第一臺階、第一旋轉軸、加熱立管、凹槽和過濾格柵；所述井壁由第一井壁、第二井壁、第三井壁、第四井壁組成，第一井壁的上部與地面水平，保溫作業門設置在第一井壁 的上部，保溫蓋設置在保溫作業門、第二井壁、第三井壁和第四井壁的上部；在井壁的內周設置有第一臺階，加熱箅子A設置在第一臺階上，加熱箅子A與第一臺階通過第一旋轉軸相連接；加熱層設置在融雪井的底部，底部加熱管鋪設在加熱層中；排水管設置在第三井壁上，排水管上設置有過濾格柵；在井壁上設置有多個垂直方向上的凹槽，相鄰凹槽的距離為
0.15 0. 20m，在凹槽中設置有井壁加熱立管；所述融雪井通過排水管與雙層潛流人工溼地景觀水池的進水調節池相連通。利用上述的熱氣循環式雙層融雪系統回收利用積雪的方法按以下步驟進行一、收集積雪；二、將步驟一收集的積雪從保溫作業門投入到融雪井中；三、融化的雪水經沉澱後溢出的清水依靠自然重力通過排水管送入雙層潛流人工溼地景觀水池進行處理。本發明中的雙層潛流人工溼地景觀水池是公開號為CN102418426A的中國專利一雙層潛流人工溼地景觀水池及其回收處理城市屋面雨水的方法中所公開的雙層潛流人工溼地景觀水池。融雪井位於街道、庭園的綠化帶中，與雙層潛流人工溼地景觀水池連通，形成積雪收集、初期沉澱及深度處理的連續運行系統。融雪井佔地數平方米至數十平方米不等，出地面部分進料口設有保溫作業門和保溫蓋，便於將路面清除的積雪推入井中。融雪井在凍土線之下與雙層潛流池下層進水調節池上沿連通，融化的雪水經沉澱後溢出的清水依靠自然重力送入雙層潛流池進行處理。保溫蓋將融雪井內外隔開，提高井內加熱組件的工作效率，降低井內熱量流失。位於融雪井下端的加熱篦子A和加熱篦子B即雙層加熱格柵，可將大塊的積雪與冰塊進行分揀，保證加熱篦子與積雪的大面積接觸，同時上層較大的網格為下層精細的加熱篦子B提供防護，避免受到堅硬的雪塊和積冰撞擊。在網格下方，融雪井底部還可以設有沉澱槽，收集雪水中混雜的樹枝、淤泥與雜物，並可定期由人工提升至地面進行清洗。融雪井井壁四周開有凹槽，內嵌發熱導管或導線，促進融雪井中熱氣上升與循環，以免厚實的積雪阻斷融雪熱源，影響融雪的效率。隨著底部積雪的融化，井內積雪不斷下沉，直至處理完畢，完成一個工作周期。融化的雪水通過網狀格柵的過濾作用後，進入雙層潛流池系統。冬季系統運行在下層。雪水經過低溫厭氧菌等一系列物理化學和生物處理後，待開春後可以進行再利用。
融雪井只在冬季運行加熱組件，夏季的融雪井只是簡單的雨水收集池，起到穩定水質、初期沉澱的作用。冰雪的收集是通過人工收集與傾倒的方式，匯集在保溫收集井中。因其地處街道綠地下方，因此傾倒作業簡單易行。收集井的設置具有分布均勻、就近、廣泛的特點，設置地點包括街道綠化帶的端部、景觀綠地的外緣等。保溫蓋將融雪井內外隔開，提高井內加熱組件的工作效率，降低井內熱量的流失。待冰雪收集結束，將保溫蓋蓋好後啟動加熱融雪組件，融化的雪水通過網狀格柵的過濾作用後，進入雙層潛流池系統。冬季系統運行以下層主。雪水經過一系列物理化學和生物處理後，待開春後可以進行再利用。這種回收處理積雪的方法較傳統做法具有多重優點I.融雪井採用分散布局，隱蔽於路旁灌木叢，便於冰雪就地回收、處理，為道路積雪及時清掃提供了貯存、處理的空間，同時避免了冬春交替季節道路雨雪反覆凍融給人們出行造成的不便。 2.融雪井熱源以可再生能源為主，如太陽能、工業或生活廢棄熱能、地熱，具有循環利用的生態價值。3.融雪井為寒地城市冬季雪水資源回收利用開闢了途徑，避免傳統融雪模式的弊端，如融雪劑的環境汙染和積雪長途搬運、傾倒過程中造成的人力消耗、能耗、碳排放、空氣汙染和農田汙染。同時也回收了寶貴的淡水資源，冬季處理的雪水在開春回用於景觀水體和日常清洗、澆灌之用，體現了生態價值。
4.融雪井為雙層潛流池提供了原水，通過向底層填料投加高效工程菌劑，有效提高冬季低溫期淨化效果，支持了系統的四季連續運行。5.利用融雪井內積雪厚度自然保溫，保證了底部的融雪進程。同時，融雪井四周凹槽內的發熱導管促進了熱氣循環，提供了對井內上部積雪的預處理機制，提高融雪效率。6.使汙水因蒸發和流動造成的能量損失減至最小。本發明的熱氣循環式雙層融雪系統用於回收利用積雪。


圖I是熱氣循環式雙層融雪系統示意圖；圖2是融雪井示意圖；圖3是帶有沉澱槽的融雪井示意圖；圖4是融雪井橫截面示意圖；圖5是沉澱槽截面示意圖；圖6是帶有加熱側管的融雪井示意圖；圖7是沉澱槽提升過程示意圖；圖8是熱氣循環式雙層融雪系統在街道布局示意圖；其中31是融雪井、32是雙層潛流人工溼地景觀水池、33是收集井；圖9是熱氣循環式雙層融雪系統在庭院布局示意圖；其中31是融雪井、32是雙層潛流人工溼地景觀水池、33是收集井。
具體實施方式
本發明技術方案不局限於以下所列舉的具體實施方式
，還包括各具體實施方式
之間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式熱氣循環式雙層融雪系統，它包括雙層潛流人工溼地景觀水池32，熱氣循環式雙層融雪系統還包括至少一個融雪井31，所述融雪井31包括保溫蓋I、井壁2、保溫作業門3、加熱箅子A4、加熱層6、底部加熱管7、排水管8、第一臺階9、第一旋轉軸11、加熱立管14、凹槽15和過濾格柵21 ;所述井壁2由第一井壁2-1、第二井壁2-2、第三井壁2-3、第四井壁2-4組成，第一井壁2-1的上部與地面水平，保溫作業門3設置在第一井壁2-1的上部，保溫蓋I設置在保溫作業門3、第二井壁2-2、第三井壁2-3和第四井壁2-4的上部；在井壁2的內周設置有第一臺階9，加熱箅子A4設置在第一臺階9上，力口熱箅子A4與第一臺階9通過第一旋轉軸11相連接；加熱層6設置在融雪井31的底部，底部加熱管7鋪設在加熱層6中；排水管8設置在第三井壁2-3上，排水管8上設置有過濾格柵21 ;在井壁2上設置有多個垂直方向上的凹槽15，相鄰凹槽15的距離為0. 15 0. 20m,在凹槽中設置有井壁加熱立管14 ;所述融雪井31通過排水管8與雙層潛流人工溼地景觀水池32的進水調節池17相連通。這種回收處理積雪的方法較傳統做法具有多重優點I.融雪井採用分散布局，隱蔽於路旁灌木叢，便於冰雪就地回收、處理，為道路積雪及時清掃提供了貯存、處理的空間，同時避免了冬春交替季節道路雨雪反覆凍融給人們出行造成的不便。2.融雪井熱源以可再生能源為主，如太陽能、工業或生活廢棄熱能、地熱，具有循環利用的生態價值。3.融雪井為寒地城市冬季雪水資源回收利用開闢了途徑，避免傳統融雪模式的弊端，如融雪劑的環境汙染和積雪長途搬運、傾倒過程中造成的人力消耗、能耗、碳排放、空氣汙染和農田汙染。同時也回收了寶貴的淡水資源，冬季處理的雪水在開春回用於景觀水體和日常清洗、澆灌之用，體現了生態價值。4.融雪井為雙層潛流池提供了原水，通過向底層填料投加高效工程菌劑，有效提高冬季低溫期淨化效果，支持了系統的四季連續運行。5.利用融雪井內積雪厚度自然保溫，保證了底部的融雪進程。同時，融雪井四周凹槽內的發熱導管促進了熱氣循環，提供了對井內上部積雪的預處理機制，提高融雪效率。6.使汙水因蒸發和流動造成的能量損失減至最小。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是熱氣循環式雙層融雪系統還包括收集井33，所述收集井33與雙層潛流人工溼地景觀水池32的進水調節池17相連通。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是所述融雪井31還包括加熱箅子B5、第二臺階10和第二旋轉軸12 ;第二臺階10設置在井壁2的內周，第二臺階10位於第一臺階9的下方；加熱箅子B5設置在第二臺階10上，加熱箅子B5與第二臺階 10通過第二旋轉軸12相連接。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是所述融雪井31還包括多個加熱側管22和凹龕23 ;所述凹龕23設置於井壁2的內周，且位於加熱箅子A4的下方；加熱側管22設置於凹龕23內，相鄰加熱側管22的距離為0. 03 0. IOm0
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是所述融雪井31還包括沉澱槽16、鋼纜18、滑輪組19、提升動力機組20和控制按鈕13，所述沉澱槽16設置在加熱層6的上方，在第三井壁2-3的上部設置有3 4個滑輪組19，鋼纜18通過滑輪組19連接沉澱槽16與提升動力機組20，提升動力機組20的控制按鈕13設置在保溫蓋I上。其它與實施例一至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是所述加熱箅子A4由具有正交網格結構的鋼筋網架和加熱電纜組成，加熱電纜固定在鋼筋網架的下部，加熱箅子A4的每個正交網格的尺寸為0. 5X0. 5m2 ;所述加熱箅子B4由具有正交網格結構的鋼筋網架和加熱電纜組成，加熱電纜固定在鋼筋網架的下部，加熱箅子B4的每個正交網格的尺寸為0. 5X0. 5m2。其它與具體實施方式
一至五之一相同。在融雪井的沉澱槽上方設置加熱箅子A和加熱箅子B，起到加熱、切割和緩衝的作用。A由0. 5*0. 5m2網格組成，B由0. 3*0. 3m2網格組成，網格為採取了加固措施的加熱電 纜。小雪塊和雪末在投入井中後可直接落入沉澱槽中；中型雪塊通過加熱箅子A落在加熱箅子B上，部分被切割成小塊落入沉澱槽，其餘的在加熱箅子B上接收加熱；大型雪塊落在加熱箅子A上後，部分被切割成小塊落在B上，其餘在A上直接加熱融化。通過這樣的加熱融化過程，可以減小井底負荷，並能充分利用井壁上的加熱組件，提高融化效率。在井壁底部四周可設置加熱組件，沿井周每隔0. 3m設置凹槽埋設加熱導線，提供熱氣上升與循環通道，促進上部冰雪的融化，縮短凍融過程。為了使箅子抬放靈活，並且有足夠的支撐力，井壁採用階梯的方式，分別在加熱箅子A的位置設置第一臺階，在加熱箅子B的位置設置第二臺階。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同的是所述保溫作業門3的高度為0. 6 0. 9m,第一井壁2-1的高度為L 8 4. 5m,所述融雪井的底部形狀為(I. 5 3m) X (I. 5 6m)的正方形或長方形。其它與具體實施方式
一至六之一相同。當融雪井設潛水泵時，融雪井深度可適當增加，最大可至3 4. 5m。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至七之一不同的是第一臺階9與加熱層6的距離是0. 9 I. 2m，第二臺階10與加熱層6的距離是0. 6 0. 9m，第一臺階9的寬度hi為0. 09 0. 12m,第二臺階10的寬度h2為0. 09 0. 12m ;排水管8與加熱層6的距離為0. 4 0. 6m。其它與具體實施方式
一至七之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是沿垂直方向、與第二井壁2-2平行的融雪井31的截面圖中，設定沉澱槽5上面的邊為a邊、下面的邊為b邊，與第一井壁2-1相鄰的邊為c邊、與第三井壁2-3相鄰的邊為d邊，a邊與d邊的夾角a為69°，d邊與第三井壁2-3的夾角P為13°，c邊與第一井壁2_1的夾角@為5°，b邊的坡度為6%。其它與具體實施方式
一至八之一相同。
具體實施方式
十本實施方式利用熱氣循環式雙層融雪系統回收利用積雪的方法按以下步驟進行一、收集積雪；二、將步驟一收集的積雪從保溫作業門3投入到融雪井31中；三、融化的雪水經沉澱後溢出的清水依靠自然重力通過排水管8送入雙層潛流人工溼地景觀水池32進行處理。本發明加熱方式的選用融雪井的底部、井壁內埋設或者井的內部需要設置融雪裝置，用於將收集到井中的冰雪融化成雪水，再進行後續的處理和應用。系統主要採用的是加熱融雪法，可以應用的技術有地熱管、紅外線電熱絲、太陽能、地源熱泵、導電混凝土等。(I)熱管法在井底和井壁的結構中安裝管道，利用水蒸氣或熱水等進行加熱，使冰雪融化。地熱水可由溫泉或打深井獲得，但在使用時要加入防凍劑避免水在循環過程中結冰。(2)紅外線燈照加熱法在井中設置紅外線燈，對冰雪直接照射加熱，使其融化，不足是升溫過於遲緩。(3)電熱絲法在井底和井壁的結構中埋入電熱絲或電熱網，利用電熱效應進行加熱，使冰雪融化，該方法已進入商業化初期。此方法不需要使用變壓器或服務設施，加熱效果也不錯。研究發現電熱絲直接用於路面融雪時，會由於車流的運動而被拔出，破壞道路路面的鋪層，因此在路面融雪中不被採用，可以用於本系統。 (4)發熱電纜加熱法發熱電纜加熱法是以發熱電纜為發熱體，通電產生熱能，通過熱傳導將熱能傳到物體表面進行融雪化冰。該方法具有無汙染、運行費用低、熱穩定性能好、控制方便的優勢，不足是發熱電纜加熱法直接消耗電力，能源利用率低，而且電纜價格較貴。(5)太陽能——土壤蓄熱法夏季利用道路循環熱流體將強烈的太陽能輻射熱能傳至地下土壤儲存，即地下蓄能；冬季循環熱流體再將熱能提取至融雪井，提高井壁與融雪格柵溫度融雪化冰。也可以利用太陽能路燈或人行道綠化帶中的太陽板承擔融雪井的加熱功能，充分利用光電轉化中的多餘電能。(6)導電混凝土 在普通混凝土中添加適當種類和含量的導電組分材料，使混凝土變成具有良好導電性能的導電體。通電後導電混凝土產生熱量，表面溫度升高使冰雪自動融化。(7)低溫熱泵法利用城市地下工業或生活汙水管網及生活汙水中剩餘熱能(通常能回收5度左右的熱能)，以及工業廢水中產生的熱能，採用低溫熱泵的技術原理及其設備，實現低溫位熱能向高溫位熱能的轉化及回收，將熱能採用盤管以及其他的熱能傳導方式使融雪井積雪融化。此方法簡易可行，節能環保，不產生任何廢棄物，低碳環保，應是重點發展方向。考慮到雪的融解潛熱及比熱容較大，在融化時會消耗過多能量，應根據氣候特點、地理地勢和周邊條件，選用合適的方法選用可循環利用的能源供給方式。本系統優選的加熱方法有低溫熱泵法和太陽能——土壤蓄能法。實現資源優化利用，保證系統的長期穩定運行。本發明沉澱池提升裝置的工作方式融雪系統運行時，路面泥沙、小石塊、廢紙和枯枝樹葉等雜物會被裹挾在冰雪中一同進入井內，在井底形成沉澱物，堵塞管道，降低融雪效果，影響系統的正常運行，因此必須定期進行清理。市政排水管網的集水井，多採用人工清淤的方式，這種方法效率低，人力耗費大，並且作業難度大。因此，本系統採用手動或電動機械提升裝置清理底泥沉澱，提升到地面後，人工清理收集。電動提升裝置由底槽、鋼纜、纜繩槽、滑輪、提升機組等設備組成(如圖3所示)，沉澱槽的底面積與融雪井底相同。槽壁上沿均勻設置3 4個孔，用於捆綁鋼纜。在井壁上對應壁孔向上挖3 4道凹槽，用於設置鋼纜。井外圍設置提升機組，作為提升動力。井沿處設置按鈕，作為提升控制開關。具體的沉澱物提升過程如圖I所示，將井蓋打開後，首先，將A、B兩個加熱箅子抬起緊貼井壁，然後，按井蓋附近的控制開關，沉澱槽在提升機組和電纜的作用下上升至井頂部，設計提升速度為0. lm/s。沉澱物清除後，再將沉澱槽沉入井底，放下加熱箅子A、B，關閉井蓋即可。熱氣循環式雙層融雪系統在城市空間中的布局與應用以雙層潛流池為終端處理冬季積雪首先需要在城市區域建立分級、分類的冰雪收集網絡系統，配合道路、廣場的清雪過程，就地處理堆積的冰雪。融雪系統的布局結合城市空間特點，該系統可選擇城市級道路與廣場及其它活動場地，包括快速 路、主次幹道、支路、居住區內路網與各級城市廣場及綠地，進行系統分區，將不同區域的冰雪分類收集並採用針對道路積雪成分複雜、汙染較重，而庭園、草坪的積雪汙染較輕的特點，採取不同的工藝以減少投入，增加效率。這種融雪設施可沿城市道路兩側的人行道綠化帶及建築或居住區所屬景觀庭園與綠地空間設置，結合居住小區雨水排放明渠、中水回用系統、城市深埋大型蓄水池、消防水池建立處理與儲存體系，既可作為獨立的雨水回收和城市防澇系統，也可作為原有城市排水系統的一個外掛的循環單元，也可以獨立成為一個運行系統。設施的規劃既要考慮到相鄰市政排水管線的布局，也要參照街區、庭園的規模選擇融雪處理井的位置與間隔。考慮到現行道路綠化帶設計的通用標準和人工堆積、搬運的適宜路程，在綠化帶空間，每間隔25m 50m距離設置一處融雪處理井(圖8),而在較大草坪與廣場處，覆蓋300 500m2區域，沿對角設置(圖9)。融雪處理井的位置要隱於灌木叢中，並設有保溫防護頂蓋，防止行人跌入及後期汙染。融雪處理井亦可考慮在春、夏、秋季作為雨水收集裝置在頂蓋側緣開啟雨水進口。融雪井的應用與配置根據街道、庭院的特點，需要匹配相應類型的融雪井。街道綠化帶的特點為狹長、連貫，而庭院綠化的特點為集中、獨立，因此在設計融雪井和收集井的時候，可以分為兩種主要類型，具體如圖8、9所示。街道式融雪系統和庭院式融雪系統的共同點是，一套系統都設置多個融雪井，並配置一個大型收集井33。融雪井設置多個的主要目的是提高融雪速度，而收集井設置一個是為了水資源的集中合理利用。不同點有兩個，一是雙層潛流池的設置數量與形式，街道系統盡沿街道綠地設置一個大型雙層潛流池，各融雪井分段接入，而庭院式是結合不同位置的融雪井設置數個小型雙層池；二是收集井的形式，街道式收集井以深井形式為主，以節約佔地面積，而庭院式的收集井以淺井為主，在滿足容積要求的情況下減小豎向挖深，從而減少工程造價，提高經濟效益。採用以下實施例和對比實驗驗證本發明的有益效果實施例一(參考圖I、圖2、圖4理解本實施例)本實施例熱氣循環式雙層融雪系統，它包括雙層潛流人工溼地景觀水池32，熱氣循環式雙層融雪系統還包括至少一個融雪井31，所述融雪井31包括保溫蓋I、井壁2、保溫作業門3、加熱箅子A4、加熱層6、底部加熱管7、排水管8、第一臺階9、第一旋轉軸U、加熱立管14、凹槽15和過濾格柵21 ;所述井壁2由第一井壁2-1、第二井壁2-2、第三井壁2_3、第四井壁2-4組成，第一井壁2-1的上部與地面水平，保溫作業門3設置在第一井壁2-1的上部，保溫蓋I設置在保溫作業門3、第二井壁2-2、第三井壁2-3和第四井壁2-4的上部；在井壁2的內周設置有第一臺階9，加熱箅子A4設置在第一臺階9上，加熱箅子A4與第一臺階9通過第一旋轉軸11相連接；加熱層6設置在融雪井31的底部，底部加熱管7鋪設在加熱層6中；排水管8設置在第三井壁2-3上，排水管8上設置有過濾格柵21 ;在井壁2上設置有多個垂直方向上的凹槽15，相鄰凹槽15的距離為0. 20m，在凹槽中設置有井壁加熱立管14 ;所述融雪井31通過排水管8與雙層潛流人工溼地景觀水池32的進水調節池17相連通。其中保溫作業門3的高度為0. 70m，第一井壁2-1的高度為I. 8m，第二井壁2-2、第三井壁2-3和第四井壁2-4的高度均為2. 5m，所述融雪井的底部形狀為2mX2m的正方形；第一臺階9與加熱層6的距離是I. 2m第一臺階9的寬度hi為0. 12m，；排水管8與加熱層6的距離為0. 6m ;加熱箅子A4由具有正交網格結構的鋼筋網架和加熱電纜組成，加熱電纜固定在鋼筋網架的下部，加熱箅子A4的每個正交網格的尺寸為0. 5X0. 5m2。
實施例二 (參考圖I、圖3、圖4理解本實施例)本實施例與實施例一不同的是所述融雪井31還包括加熱箅子B5、第二臺階10和第二旋轉軸12 ;第二臺階10設置在井壁2的內周，第二臺階10位於第一臺階9的下方；加熱箅子B5設置在第二臺階10上，加熱箅子B5與第二臺階10通過第二旋轉軸12相連接。其它與具體實施例一或二相同。第二臺階10與加熱層6的距離是0. 8m，第二臺階10的寬度h2為0. 12m;加熱箅子B4由具有正交網格結構的鋼筋網架和加熱電纜組成，加熱電纜固定在鋼筋網架的下部，加熱箅子B4的每個正交網格的尺寸為0. 5X0. 5m2。實施例三(參考圖I、圖4、圖6理解本實施例)本實施例與實施例一不同的是所述融雪井31還包括多個加熱側管22和凹龕23 ;所述凹龕23設置於井壁2的內周，且位於加熱箅子A4的下方；加熱側管22設置於凹龕23內，相鄰加熱側管22的距離為0. 03 0. IOm0其它與實施例一相同。實施例四(參考圖I、圖3、圖4、圖5理解本實施例)本實施例與實施例二不同的是所述融雪井31還包括沉澱槽16、鋼纜18、滑輪組19、提升動力機組20和控制按鈕13，所述沉澱槽16設置在加熱層6的上方，在第三井壁2-3的上部設置有3 4個滑輪組19，鋼纜18通過滑輪組19連接沉澱槽16與提升動力機組20，提升動力機組20的控制按鈕13設置在保溫蓋I上。沿垂直方向、與第二井壁2-2平行的融雪井31的截面圖中，設定沉澱槽5上面的邊為a邊、下面的邊為b邊，與第一井壁2-1相鄰的邊為c邊、與第三井壁2-3相鄰的邊為d邊，a邊與d邊的夾角a為69°，d邊與第三井壁2-3的夾角P為13°，c邊與第一井壁2-1的夾角P為5°，b邊的坡度為6%。其它與實施例二相同。實施例五利用熱氣循環式雙層融雪系統回收利用積雪的方法按以下步驟進行一、收集積雪；二、將步驟一收集的積雪從保溫作業門3投入到融雪井31中；三、融化的雪水經沉澱後溢出的清水依靠自然重力通過排水管8送入雙層潛流人工溼地景觀水池32進行處理。本實施例所選用的加熱方式採用低溫熱泵法，採用低溫熱泵的技術原理及其設備，實現低溫位熱能向高溫位熱能的轉化及回收，將熱能採用盤管熱能傳導方式使融雪井積雪融化。
本實施例避免融雪劑的環境汙染和積雪搬運、傾倒過程中造成的資源浪費，綠色環保，同時利於及時處理積雪，避免長時間暴露造成的汙染，也解決了反覆凍融造成的道路結冰問題。
權利要求
1.熱氣循環式雙層融雪系統，它包括雙層潛流人工溼地景觀水池(32)，其特徵在於熱氣循環式雙層融雪系統還包括至少一個融雪井(31)，所述融雪井(31)包括保溫蓋(I)、井壁(2)、保溫作業門(3)、加熱箅子A(4)、加熱層(6)、底部加熱管(7)、排水管(8)、第一臺階(9)、第一旋轉軸(11)、加熱立管(14)、凹槽(15)和過濾格柵(21);所述井壁(2)由第一井壁(2-1)、第二井壁(2-2)、第三井壁(2-3)、第四井壁(2-4)組成，第一井壁(2_1)的上部與地面水平，保溫作業門(3)設置在第一井壁(2-1)的上部，保溫蓋(I)設置在保溫作業門(3)、第二井壁(2-2)、第三井壁(2-3)和第四井壁(2-4)的上部；在井壁(2)的內周設置有第一臺階(9)，加熱箅子A(4)設置在第一臺階(9)上，加熱箅子A(4)與第一臺階(9)通過第一旋轉軸(11)相連接；加熱層(6)設置在融雪井(31)的底部，底部加熱管(7)鋪設在加熱層(6)中；排水管(8)設置在第三井壁(2-3)上，排水管(8)上設置有過濾格柵(21);在井壁⑵上設置有多個垂直方向上的凹槽(15)，相鄰凹槽(15)的距離為O. 15 O. 20m，在凹槽中設置有井壁加熱立管(14);所述融雪井(31)通過排水管(8)與雙層潛流人工溼地景觀水池(32)的進水調節池(17)相連通。
2.根據權利要求I所述的熱氣循環式雙層融雪系統，其特徵在於熱氣循環式雙層融雪系統還包括收集井(33)，所述收集井(33)與雙層潛流人工溼地景觀水池(32)的進水調節池(17)相連通。
3.根據權利要求I所述的熱氣循環式雙層融雪系統，其特徵在於所述融雪井(31)還包括加熱箅子B(5)、第二臺階(10)和第二旋轉軸(12);第二臺階(10)設置在井壁(2)的內周，第二臺階(10)位於第一臺階(9)的下方；加熱箅子B(5)設置在第二臺階(10)上，加熱箅子B (5)與第二臺階(10)通過第二旋轉軸(12)相連接。
4.根據權利要求I所述的熱氣循環式雙層融雪系統，其特徵在於所述融雪井(31)還包括多個加熱側管(22)和凹龕(23);所述凹龕(23)設置於井壁(2)的內周，且位於加熱箅子A (4)的下方；加熱側管(22)設置於凹龕(23)內，相鄰加熱側管(22)的距離為O. 03 O. IOm0
5.根據權利要求1、3或4所述的熱氣循環式雙層融雪系統，其特徵在於所述融雪井(31)還包括沉澱槽(16)、鋼纜(18)、滑輪組(19)、提升動力機組(20)和控制按鈕(13)，所述沉澱槽(16)設置在加熱層(6)的上方，在第三井壁(2-3)的上部設置有3 4個滑輪組(19)，鋼纜(18)通過滑輪組(19)連接沉澱槽(16)與提升動力機組(20)，提升動力機組(20)的控制按鈕(13)設置在保溫蓋(I)上。
6.根據權利要求5所述的熱氣循環式雙層融雪系統，其特徵在於所述加熱箅子A(4)由具有正交網格結構的鋼筋網架和加熱電纜組成，加熱電纜固定在鋼筋網架的下部，加熱箅子A(4)的每個正交網格的尺寸為O. 5X0. 5m2;所述加熱箅子B(4)由具有正交網格結構的鋼筋網架和加熱電纜組成，加熱電纜固定在鋼筋網架的下部，加熱箅子B(4)的每個正交網格的尺寸為O. 5X0. 5m2。
7.根據權利要求6所述的熱氣循環式雙層融雪系統，其特徵在於所述保溫作業門(3)的高度為O. 6 O. 9m,第一井壁(2-1)的高度為I. 8 4. 5m,所述融雪井的底部形狀為(I. 5 3m) X (I. 5 6m)的正方形或長方形。
8.根據權利要求3所述的熱氣循環式雙層融雪系統，其特徵在於第一臺階(9)與加熱層(6)的距離是O. 9 I. 2m，第二臺階(10)與加熱層(6)的距離是O. 6 O. 9m，第一臺階(9)的寬度hi為O. 09 O. 12m，第二臺階(10)的寬度h2為O. 09 O. 12m ;排水管(8)與加熱層(6)的距離為O. 4 O. 6m。
9.根據權利要求5所述的熱氣循環式雙層融雪系統，其特徵在於沿垂直方向、與第二井壁(2-2)平行的融雪井(31)的截面圖中，設定沉澱槽(5)上面的邊為a邊、下面的邊為b邊，與第一井壁(2-1)相鄰的邊為c邊、與第三井壁(2-3)相鄰的邊為d邊，a邊與d邊的夾角α為69°，d邊與第三井壁(2-3)的夾角β為13°，c邊與第一井壁(2_1)的夾角β為5°，b邊的坡度為6%。
10.利用權利要求I所述的熱氣循環式雙層融雪系統回收利用積雪的方法，其特徵在於利用熱氣循環式雙層融雪系統回收利用積雪的方法按以下步驟進行一、收集積雪；二、將步驟一收集的積雪從保溫作業門(3)投入到融雪井(31)中；三、融化的雪水經沉澱後溢出的清水依靠自然重力通過排水管(8)送入雙層潛流人工溼地景觀水池(32)進行處理。
全文摘要
熱氣循環式雙層融雪系統及其回收利用積雪的方法，它涉及融雪系統及其回收利用積雪的方法。本發明要解決現有處理堆積冰雪方法浪費資源、汙染環境問題。熱氣循環式雙層融雪系統包括雙層潛流人工溼地景觀水池和融雪井，所述融雪井包括保溫蓋、井壁、保溫作業門、加熱箅子A、加熱層、底部加熱管、排水管、第一臺階、第一旋轉軸、加熱立管、凹槽和過濾格柵；步驟收集積雪；將積雪從保溫作業門投入融雪井；融化的雪水經沉澱溢出的清水送入雙層潛流池。本發明避免融雪劑的環境汙染和積雪搬運、傾倒過程中造成的資源浪費，綠色環保，同時利於及時處理積雪，避免長時間暴露造成的汙染，也解決了反覆凍融造成的道路結冰問題。本發明用於回收利用積雪。
文檔編號E03B3/30GK102704368SQ20121020532
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月20日 優先權日2012年6月20日
發明者徐涵, 李同予, 李春穎, 薛濱夏, 魏利 申請人:哈爾濱工業大學