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1、10申请公布号CN103225281A43申请公布日20130731CN103225281ACN103225281A21申请号201310148627722申请日20130426E01H5/1020060171申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号72发明人赵冰玉李章超邬潇潇夏才初74专利代理机构上海天协和诚知识产权代理事务所31216代理人叶凤54发明名称利用浅层地热即时融化机场跑道降雪的地源热泵蓄热加热系统57摘要一种利用浅层地热即时融化机场跑道降雪的地源热泵蓄热加热系统，形成三个闭合回路，以满足系统不同的加热、蓄热模式。本系统利用浅层地热作为热源，以加热道面的除雪方法。
2、有效克服传统除雪方法弊端在降雪季，以跑道附近围岩内浅层地热供热，通过跑道下方的供热管即时加热跑道融化降雪，以解决北方机场冬季跑道积雪的问题；本系统解决因持续使用浅层地热而造成的地温下降的问题在非降雪季，利用跑到下方管路搜集阳光照射到道面产生的热量，并储存于地埋管换热器附近的围岩内，实现太阳能的跨季利用，保证冬季利用浅层地热的效率与可靠性。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图3页10申请公布号CN103225281ACN103225281A1/1页21一种利用浅层地热即时融化机场跑道降雪的地源热泵蓄热加热系统，。
3、其特征在于，系统由地埋管换热器、跑道供热管和地源热泵设备这三部分组成，相互之间通过管路连接，管路内灌有热变化介质的，形成三个闭合回路，以满足系统不同的加热、蓄热模式，分别为将地埋管换热器通过第一进出水管与地源热泵的取热端连成闭合回路一；跑道供热管通过第二进出水管与地源热泵的供热端连成闭合回路二；地埋管换热器通过第三进出水管与跑道下方供热管连成可独立循环闭合回路三；所述跑道下方供热管的布设采用“分区域分等级的布管方案”，其中，不同区域管路采用并联方式；同一区域不同等级管路并联。权利要求书CN103225281A1/3页3利用浅层地热即时融化机场跑道降雪的地源热泵蓄热加热系统技术领域0001本发明。
4、涉及一种机场跑道即时融雪系统，具体涉及一种利用浅层地热能融雪和利用跑道收集热量储存太阳能的蓄热加热系统。背景技术0002我国幅员辽阔，冬季有相当一部分地区都降雪或雨夹雪。特别是东北、华北和西北地区，冬季降雪频率很高、降雪强度大，机场常因降雪延误航班。所以，及时清除冰雪是机场场务部门最繁重的工作之一。目前普遍应用的机场道面除雪方法主要有利用除雪车机械除雪与利用化学试剂化学除雪两种。其中，机械除雪法速度慢、效率低，需投入大量人力、物力；而化学除雪法所用的融雪剂腐蚀道面并会造成环境污染。此外，这两种融雪方法都只能在雪停后使用，而不能实现即时融雪。这些弊病严重影响了当今繁忙的航空港运输。因此，本发明设。
5、想利用浅层地热作为融雪热源。0003但浅层地热的在工程中的利用也存在问题。由于持续从地下取热，同时未及时对其进行补充，导致地温下降，降低了地源热泵的取热量和取热效率。目前有利用太阳能集热器收集热量并用于回复地温的方法，但这种解决方式不仅需额外设计一套太阳能集热系统，而且太阳能集热器的安置违背了机场净空要求。因而，需要一种更简洁、安全的蓄热方式。发明内容0004本系统利用浅层地热作为热源，以加热道面的除雪方法有效克服传统除雪方法弊端在降雪季，以跑道附近围岩内浅层地热供热，通过跑道下方的供热管即时加热跑道融化降雪，以解决北方机场冬季跑道积雪的问题；同时本系统可以解决因持续使用浅层地热而造成的地温下。
6、降的问题在非降雪季，利用跑到下方管路搜集阳光照射到道面产生的热量，并储存于地埋管换热器附近的围岩内，实现太阳能的跨季利用，保证冬季利用浅层地热的效率与可靠性。0005为实现上述目的，本发明给出的技术方案为一种利用浅层地热即时融化机场跑道降雪的地源热泵蓄热加热系统，其特征在于，系统由地埋管换热器、跑道供热管和地源热泵设备这三部分组成，相互之间通过管路连接，管路内灌有热变化介质的，形成三个闭合回路，以满足系统不同的加热、蓄热模式，分别为将地埋管换热器通过第一进出水管与地源热泵的取热端连成闭合回路一；跑道供热管通过第二进出水管与地源热泵的供热端连成闭合回路二；地埋管换热器通过第三进出水管与跑道下方供。
7、热管连成可独立循环闭合回路三。所述跑道下方供热管的布设采用“分区域分等级的布管方案”，其中，不同区域管路采用并联方式；同一区域不同等级管路并联。0006与现有技术相比，本发明“利用浅层地热即时融化机场跑道降雪的地源热泵蓄热、加热系统”具有如下特点说明书CN103225281A2/3页41、本系统将加热道面的融雪技术首次应用到机场，可以实现机场跑道的即时融雪，一改传统“积雪后才除雪”的除雪模式，提高除雪效率，避免积雪冻结，从根本上解决了机场因降雪而停航的问题，降低机场因跑道积雪而造成的经济损失；2、本系统首次利用道面集热作为向浅层地热蓄热的热源，不需设置其他集热装置（如太阳能集热器），仍可有效及。
8、时地补充浅层地热，克服了浅层地热使用过度和冷热负荷不均匀引起的地温下降取热效率降低的问题，实现了太阳能的储存和跨季使用。附图说明0007图1为本发明“利用浅层地热即时融化机场跑道降雪的地源热泵蓄热、加热系统”工作原理图。0008图2为跑道加热模式（融雪过程）。0009图3为跑道蓄热模式（蓄热过程）。0010图4跑道下方供热管路“分区域分等级”的布管方案平面图。0011图中标记说明1地埋管换热器，2供热管，3转换阀，4地源热泵，5草坪，6跑道道面，7第一出水总管，8第一进水总管，9第二出水总管，10第二进水总管，11第三出水总管，12第三进水总管，100供热管路进水总管，200供热管路出水总管。。
9、具体实施方式0012以下结合附图对本发明技术方案作进一步说明。00131、系统静态结构设计本系统按如下方式构成（参考图1结构示意图），由地埋管换热器、跑道供热管和地源热泵设备这三部分组成，相互之间通过水管管路连接，形成三个闭合回路以满足系统不同的加热、蓄热模式，分别为将地埋管换热器1通过第一进出水管（7，8）与地源热泵4的取热端连成闭合回路一；跑道供热管2（通过第二进出水管9，10）与地源热泵4的供热端连成闭合回路二；地埋管换热器1（通过第三进出水管11，12）与跑道下方供热管2连成可独立循环闭合回路三。所述跑道下方供热管2的布设采用“分区域分等级的布管方案”（平面图如图4）。其中，不同区域管。
10、路采用并联方式，可减少局部管路破裂对整个系统影响；同一区域不同等级管路并联，可以应对不同规模降雪，选择性地开放一条或多条支路，同时也可以作为某一支路破坏后的备用管道。0014本系统是为机场设计，故具体设计应符合机场设计要求，如跑道下方地埋管2应埋置在一定深度处，以减小对跑道强度造成影响；地埋管换热器1布置在跑道附近的草坪处，应埋置到一定深度处，以避免对用于迫降的草坪造成影响；地源热泵设备4应埋置到地下，以达到飞机起降对周边区域净空的要求。00152、系统工作原理在本系统加热工况，利用地埋管换热器1从围岩中获取的浅层底热经地源热泵设备4升温，再用于融雪；在蓄热工况，跑道下方埋管2内传热介质被加热。
11、后，不经地源热泵设备4升温，直接回灌到地埋管换热器1中。应用时具体如下（1）在降雪时采用地源热泵供热模式利用地埋管换热器1从岩土内取热，经过地源热说明书CN103225281A3/3页5泵设备4提升温度后，将热量传递给跑道供热管路2，从而供热管路2用于加热机场跑道，可使道面温度达到零度以上，从而达到融化降雪的目的。0016（2）在非降雪季节，阳光照射到道面使其表面温度高于地温，利用跑道下埋水管2与地埋管换热器1形成的闭合回路（回路三）将热量储存于跑道附近的岩土中，及时对附近的地热能进行补充，恢复地温以避免因长期取热造成地温的逐年下降。00173、运行模式本发明系统有跑道加热、围岩蓄热两种运行模式跑道加热模式利用地埋换热器和地源热泵设备取热端口构成的闭合回路（一）从围岩内取热，经地源热泵提升温度后，通过地源热泵设备供热端口和跑道供热管路构成的闭合回路（二）加热跑道。该模式应用于融雪过程，如图2所示。0018围岩蓄热模式利用跑道下方管路与地埋管换热器构成的封闭回路（三）中循环流体，将地表热量储存于围岩中。该模式应用于蓄热过程，如图3所示。说明书CN103225281A1/3页6图1说明书附图CN103225281A2/3页7图2说明书附图CN103225281A3/3页8图3图4说明书附图CN103225281A。