道路太陽能利用系統(tǒng)的試驗應(yīng)用研究.pdf

1、夏季的瀝青路面吸收太陽輻射熱,路面溫度最高可以達(dá)到60℃以上,高溫造成瀝青混凝土承載能力下降,致使路面出現(xiàn)嚴(yán)重的車轍現(xiàn)象;冬季的瀝青路面溫度較低,容易出現(xiàn)積雪凍冰和低溫縮裂現(xiàn)象,嚴(yán)重影響交通運(yùn)行和道路的使用性能。如果將夏季瀝青路面的熱量收集并儲存起來,不僅可以降低瀝青路面溫度,防止路面的高溫變形,還可以在冬季將儲存的熱量釋放出來提升瀝青路面溫度,起到融雪化冰的效果。
　　不同于以往的數(shù)值傳熱模擬方法,本文基于保護(hù)路面和融雪化冰的需

2、求,在天津市某一空地搭建了道路太陽能利用系統(tǒng)的試驗平臺,進(jìn)行實體工程換熱效果的驗證。本文在實驗地點修建了一段瀝青道路,并在瀝青面層的底部鋪設(shè)了總長為238m的水平換熱器,換熱器通過水泵與豎直地埋管連接,構(gòu)成一個道路太陽能利用回路。本文還設(shè)計了數(shù)據(jù)自動采集程序,對室外溫度、太陽輻射強(qiáng)度、道路溫度、地下土壤溫度和路面換熱器的換熱量進(jìn)行了一年的實時數(shù)據(jù)監(jiān)測,以此來分析道路太陽能利用系統(tǒng)的實際換熱情況和應(yīng)用效果。
　　試驗結(jié)果表明:在夏季

3、,持續(xù)的太陽輻射使普通瀝青路面溫度最高達(dá)到62.3℃,而道路太陽能利用系統(tǒng)的夏季集熱工況可以有效降低路面溫度,最大可以降低6.8℃,夏季的全天平均溫降為2.8℃。在自然輻照環(huán)境下日間的瀝青路面平均得熱效率為36.8％,系統(tǒng)的平均蓄熱效率為20.5%。在秋季,系統(tǒng)停止運(yùn)行,夏季儲存在地下?lián)Q熱器附近的2821kWh的熱量向周圍土壤擴(kuò)散,到系統(tǒng)冬季運(yùn)行工況開始時,地下埋管周圍的監(jiān)測點溫度下降了4.4℃,仍高于土壤原始溫度1.6℃。在冬季,普通

4、瀝青路面溫度最低達(dá)到-12.5℃,系統(tǒng)運(yùn)行時儲存在地下土壤中的熱量通過循環(huán)水向瀝青路面放熱,最大可提高路面溫度16.4℃,冬季的全天平均溫升為4.1℃。在冬季104天的運(yùn)行時間里,系統(tǒng)從地下土壤中取熱4598kWh,試驗路面溫度低于冰點的時間約占總時間的27%,較普通路面降低了32%的冰凍時間,可以有效防止路面積雪凍冰。在春季,系統(tǒng)停止運(yùn)行,因冬季放熱而降溫的地埋管附近的土壤從周邊吸熱,到下一個夏季集熱工況運(yùn)行前,溫度恢復(fù)到13.5℃。