原文传递
道路太阳能利用系统的试验应用研究
| 论文题名： | 道路太阳能利用系统的试验应用研究 |
| 关键词： | 沥青路面;养护管理;太阳能利用系统;运行机制 |
| 摘要： | 夏季的沥青路面吸收太阳辐射热,路面温度最高可以达到60℃以上,高温造成沥青混凝土承载能力下降,致使路面出现严重的车辙现象;冬季的沥青路面温度较低,容易出现积雪冻冰和低温缩裂现象,严重影响交通运行和道路的使用性能。如果将夏季沥青路面的热量收集并储存起来,不仅可以降低沥青路面温度,防止路面的高温变形,还可以在冬季将储存的热量释放出来提升沥青路面温度,起到融雪化冰的效果。 不同于以往的数值传热模拟方法,本文基于保护路面和融雪化冰的需求,在天津市某一空地搭建了道路太阳能利用系统的试验平台,进行实体工程换热效果的验证。本文在实验地点修建了一段沥青道路,并在沥青面层的底部铺设了总长为238m的水平换热器,换热器通过水泵与竖直地埋管连接,构成一个道路太阳能利用回路。本文还设计了数据自动采集程序,对室外温度、太阳辐射强度、道路温度、地下土壤温度和路面换热器的换热量进行了一年的实时数据监测,以此来分析道路太阳能利用系统的实际换热情况和应用效果。 试验结果表明:在夏季,持续的太阳辐射使普通沥青路面温度最高达到62.3℃,而道路太阳能利用系统的夏季集热工况可以有效降低路面温度,最大可以降低6.8℃,夏季的全天平均温降为2.8℃。在自然辐照环境下日间的沥青路面平均得热效率为36.8％,系统的平均蓄热效率为20.5%。在秋季,系统停止运行,夏季储存在地下换热器附近的2821kWh的热量向周围土壤扩散,到系统冬季运行工况开始时,地下埋管周围的监测点温度下降了4.4℃,仍高于土壤原始温度1.6℃。在冬季,普通沥青路面温度最低达到-12.5℃,系统运行时储存在地下土壤中的热量通过循环水向沥青路面放热,最大可提高路面温度16.4℃,冬季的全天平均温升为4.1℃。在冬季104天的运行时间里,系统从地下土壤中取热4598kWh,试验路面温度低于冰点的时间约占总时间的27%,较普通路面降低了32%的冰冻时间,可以有效防止路面积雪冻冰。在春季,系统停止运行,因冬季放热而降温的地埋管附近的土壤从周边吸热,到下一个夏季集热工况运行前,温度恢复到13.5℃。经过一年的周期,土壤温度降低了0.2℃,说明土壤具有很好的蓄热性。 |
| 作者： | 张小燕 |
| 专业： | 热能工程 |
| 导师： | 周志华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
