本發(fā)明涉及自動化控制領(lǐng)域，尤其涉及將太陽能熱泵供暖結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于公路路面以防止結(jié)冰的方法。
背景技術(shù)：
在冬季溫度很低時，路面往往容易結(jié)冰，尤其是橋梁路面和隧道出口處路面，路面結(jié)冰就給車輛行駛帶來了一定的困難，降低行車的安全性。例如隧道出口處路面結(jié)冰時，如果在隧道內(nèi)高速行車，車輛在出隧道前未及時減速而直接駛?cè)虢Y(jié)冰路面，由于路面較滑，車輛減速時容易造成交通事故。雖然在隧道出入口均有LED等顯示設(shè)備顯示“結(jié)冰路面，注意減速慢行”之類的提醒，但往往很多人都沒減速或是未及時減速，這便為出隧道之后造成安全隱患。而針對這種行駛條件較差的結(jié)冰路面環(huán)境下，目前也無其他安全措施。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明目的在于怎么提供一種防止公路路面結(jié)冰的系統(tǒng)，能夠利用太陽能對路面加熱防止冬天公路路面結(jié)冰，從而提高在結(jié)冰路面上行車的安全性。
本發(fā)明的另一個目的還在于提供防止公路路面結(jié)冰的方法。
為解決上述技術(shù)問題，實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種太陽能供暖防止公路路面結(jié)冰的系統(tǒng)，包括太陽能加熱系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)部設(shè)有介質(zhì)流通的蓄水箱以及在公路路面下鋪設(shè)的內(nèi)部設(shè)有介質(zhì)流通的供暖管道；太陽能加熱系統(tǒng)能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)換成熱能，對蓄水箱中的介質(zhì)進行加熱；循環(huán)系統(tǒng)用于促進供暖管道和蓄水箱中的介質(zhì)流通循環(huán)進行熱交換；供暖管道利用其內(nèi)部加熱的介質(zhì)對公路路面進行加熱，防止公路路面結(jié)冰。
進一步，所述太陽能加熱系統(tǒng)包括光伏板，控制器，蓄電池以及設(shè)置在蓄水箱中的加熱器；光伏板用于采集太陽能，并將采集的太陽能通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電能后，在控制器的控制下對蓄電池進行充電；蓄電池在控制器的控制下啟動加熱器，使得加熱器能夠?qū)π钏渲械慕橘|(zhì)進行加熱。
進一步，所述循環(huán)系統(tǒng)包括設(shè)置在供暖管道中的第二水泵、第二電磁閥門以及第三溫度傳感器；第三溫度傳感器用于檢測路面的溫度，控制器根據(jù)第三溫度傳感器檢測到的溫度，控制第二水泵和第二電磁閥門開啟，使得供暖管道中介質(zhì)和蓄水箱中介質(zhì)循環(huán)流通交換熱能。
進一步，還包括內(nèi)部具有介質(zhì)流通的與蓄水箱連接的輔助供暖管道，所述太陽能加熱系統(tǒng)包括設(shè)置在輔助供暖管道上的集熱器，集熱器用于將采集的太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，輔助供暖管道中的介質(zhì)從集熱器的入口流進集熱器，并從集熱器的出口流出進入輔助供暖管道。
進一步，所述循環(huán)系統(tǒng)還包括設(shè)置在輔助供暖管道中的換熱器和第一水泵；換熱器安裝在蓄水箱中，用于交換蓄水箱中介質(zhì)和輔助供暖管道中介質(zhì)的熱量；還包括用于檢測集熱器中介質(zhì)的溫度，以及與蓄水箱接觸用于檢測蓄水箱內(nèi)介質(zhì)溫度的第二溫度傳感器；控制器用于根據(jù)第一溫度傳感器和第二溫度傳感器的差值控制第一水泵開啟，使得輔助供暖管道中介質(zhì)和蓄水箱中介質(zhì)循環(huán)流通交換熱能。
進一步，所述輔助供暖管道中還設(shè)有第一電磁閥門，控制器能夠根據(jù)第一溫度傳感器檢測到的溫度控制第一電磁閥門開啟。
一種太陽能供暖防止公路路面結(jié)冰的方法，在上述的太陽能供暖防止公路路面結(jié)冰的系統(tǒng)上運行，包括：
檢測蓄電池是否充滿；如果充滿，停止光伏板對蓄電池進行充電；如果未充滿，繼續(xù)控制光伏板對蓄電池進行充電；
檢測蓄電池的輸出電壓，并根據(jù)蓄電池的輸出電壓和蓄水箱內(nèi)介質(zhì)溫度控制加熱器啟動，對蓄水箱中介質(zhì)進行加熱。
進一步，還包括：
檢測路面溫度T3；
判斷T3是否小于供暖管道溫度下限，如果是，控制第二水泵和第二電磁閥門開啟，使得供暖管道中介質(zhì)和蓄水箱中介質(zhì)循環(huán)流通交換熱能。
進一步，還包括
檢測集熱器中介質(zhì)的溫度T1以及蓄水箱內(nèi)介質(zhì)溫度T2；
判斷T1與T2的差值是否大于預(yù)設(shè)的回路差值；如果是，控制第一水泵開啟，使得輔助供暖管道中介質(zhì)和蓄水箱中介質(zhì)循環(huán)流通交換熱能。
進一步，還包括：
判斷路面溫度是否大于預(yù)設(shè)的輔助供暖管道溫度上限；如果是，控制第一電磁閥門開啟。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
1、結(jié)合吸收式太陽能供暖和光伏發(fā)電對蓄水箱中介質(zhì)和供暖管道中介質(zhì)加熱，通過供暖管道中已加熱的介質(zhì)給路面供暖，整套系統(tǒng)無需其他外界輔助熱源和電能。
2、供暖管道為與路面寬度同向的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對于隧道出口和橋梁路面，可以讓路面呈現(xiàn)水—水、冰混合體—冰的狀態(tài)，使得駕駛員安全減速與行駛，同時駕駛員還可以了解到路面狀態(tài)，進而調(diào)整安全行駛速度。
3、供暖管道上裝有溫度傳感器，用于測量地面溫度，由控制器、溫度傳感器、水泵和電磁閥門協(xié)調(diào)工作來完成供暖管道中的介質(zhì)循環(huán)流通，使得供暖管道中的介質(zhì)均勻受熱并均勻提高路面溫度，防止路面結(jié)冰。
附圖說明
圖1為實施例中提供的太陽能供暖防止公路路面結(jié)冰的系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例：
一種太陽能供暖防止公路路面結(jié)冰的系統(tǒng)，如圖1所示，包括太陽能加熱系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)部設(shè)有介質(zhì)流通的蓄水箱以及在公路路面下鋪設(shè)的內(nèi)部設(shè)有介質(zhì)流通的供暖管道；太陽能加熱系統(tǒng)能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)換成熱能，對蓄水箱中的介質(zhì)進行加熱；循環(huán)系統(tǒng)用于促進供暖管道和蓄水箱中的介質(zhì)流通循環(huán)進行熱交換；供暖管道利用其內(nèi)部加熱的介質(zhì)對公路路面進行加熱，防止公路路面結(jié)冰。
具體實施時，介質(zhì)可以為水。供暖管道設(shè)置在公路容易結(jié)冰的位置，例如隧道出口和橋梁路面。供暖管道鋪設(shè)在路面中容易結(jié)冰的整個路面段下，使得容易結(jié)冰的整個路面段都能被加熱。循環(huán)系統(tǒng)主要起到促進供暖管道中介質(zhì)流通。
所述太陽能加熱系統(tǒng)包括光伏板3，控制器5，蓄電池4以及設(shè)置在蓄水箱中的加熱器14；光伏板3用于采集太陽能，并將采集的太陽能通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電能后，在控制器5的控制下對蓄電池4進行充電；蓄電池4在控制器的控制下啟動加熱器，使得加熱器能夠?qū)π钏渲械慕橘|(zhì)進行加熱。由于冬天太陽能不足所以為了保證整個系統(tǒng)的正常運行，防止路面結(jié)冰。利用加熱器直接對蓄水箱中的介質(zhì)進行加熱。由于采用加熱器加熱必然就會造成電能的消耗，為了進一步降低成本，采用光伏板和蓄電池，將太陽能轉(zhuǎn)換為電能并存儲在蓄電池中，這樣當需要加熱器加熱時，可以直接利用蓄電池中存儲的電能供電，起到了節(jié)能的效果。
所述循環(huán)系統(tǒng)包括設(shè)置在供暖管道中的第二水泵10、第二電磁閥門13以及第三溫度傳感器12；第三溫度傳感器12用于檢測路面的溫度，控制器根據(jù)第三溫度傳感器12檢測到的溫度，控制第二水泵10和第二電磁閥門13開啟，使得供暖管道中介質(zhì)和蓄水箱中介質(zhì)循環(huán)流通交換熱能。供暖管道直接獲取蓄水箱中存儲的熱能，使得供暖管道中的介質(zhì)的溫度升高。供暖管道中溫度低的介質(zhì)與蓄水箱中溫度低的介質(zhì)進行循環(huán)后，能夠使得供暖管道中介質(zhì)與蓄水箱中介質(zhì)達到相同的溫度，從而提高鋪設(shè)有供暖管道的路面的溫度，更充分地利用了蓄水箱中的熱能進行傳熱，成本低。
還包括與蓄水箱連接的輔助供暖管道，所述太陽能加熱系統(tǒng)包括設(shè)置在輔助供暖管道上的集熱器1，集熱器1用于將采集的太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，輔助供暖管道中的介質(zhì)從集熱器1的入口流進集熱器，并從集熱器1的出口流出進入輔助供暖管道。采用集熱器收集太陽能，集熱器直接將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能對輔助供暖管道的介質(zhì)加熱，不需要其他的轉(zhuǎn)換裝置，方便使用。溫度低的介質(zhì)從集熱器的入口流進集熱器加熱后，形成溫度高的介質(zhì)從集熱器的出口流出進入輔助供暖管道，如此循環(huán)下，整個輔助供暖管道中的介質(zhì)都能夠全部被加熱，同時能夠增加集熱器來收集更多的熱能，且集熱器收集的熱能能夠存儲在蓄水箱中，達到更好的節(jié)能的效果。
所述循環(huán)系統(tǒng)包括設(shè)置在輔助供暖管道中的換熱器8和第一水泵15；換熱器8安裝在蓄水箱7中，用于交換蓄水箱7中介質(zhì)和輔助供暖管道中介質(zhì)的熱量；還包括用于檢測集熱器中介質(zhì)溫度的第一溫度傳感器9，以及與蓄水箱接觸用于檢測蓄水箱內(nèi)介質(zhì)溫度的第二溫度傳感器2；控制器5用于根據(jù)第一溫度傳感器9和第二溫度傳感器2的差值控制第一水泵15開啟，使得輔助供暖管道中介質(zhì)和蓄水箱中介質(zhì)循環(huán)流通交換熱能。
蓄水池一方面用于存儲水，另一方面方便與輔助供暖管道的介質(zhì)交換熱能。第一水泵用于加快輔助供暖管道中介質(zhì)和蓄水箱中介質(zhì)的循環(huán)速度。由于集熱器直接對輔助供暖管道中介質(zhì)加熱的，所以輔助供暖管道中介質(zhì)的溫度高于蓄水箱中介質(zhì)的溫度，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器的差值越大，說明輔助供暖管道中介質(zhì)的溫度過高了，此時為了存儲熱量，可以開啟第一水泵，使得輔助供暖管道中介質(zhì)和蓄水箱中介質(zhì)進行循環(huán)，減小輔助供暖管道中介質(zhì)溫度和蓄水箱中介質(zhì)溫度的差值，將輔助供暖管道中儲存的熱能保存在蓄水箱中。
所述輔助供暖管道中還設(shè)有第一電磁閥門6，控制器能夠根據(jù)第一溫度傳感器檢測到的溫度控制第一電磁閥門6開啟。第一電磁閥門關(guān)閉時，使得輔助供暖管道中的介質(zhì)沒法得到循環(huán)。第一電磁閥門開啟時，促進了輔助供暖管道中的介質(zhì)的循環(huán)。
一種太陽能供暖防止公路路面結(jié)冰的方法，在上述的太陽能供暖防止公路路面結(jié)冰的系統(tǒng)上運行， 為了保證整個充電電路的安全，當蓄電池充滿電后，應(yīng)停止對蓄電池進行充電，包括：
檢測蓄電池是否充滿；如果充滿，停止光伏板對蓄電池進行充電；如果未充滿，繼續(xù)控制光伏板對蓄電池進行充電，直至蓄電池充滿電；
檢測蓄電池的輸出電壓，并根據(jù)蓄電池的輸出電壓和蓄水箱內(nèi)介質(zhì)溫度控制加熱器啟動，對蓄水箱中介質(zhì)進行加熱。蓄電池的輸出電壓越大，說明蓄電池中存儲的電能越大。蓄水箱內(nèi)介質(zhì)溫度越低，說明整個系統(tǒng)中的熱能不足，需要增加整個系統(tǒng)的熱能，來提高路面溫度，防止路面結(jié)冰。只有在蓄電池中存儲的電能足夠，且蓄水箱內(nèi)介質(zhì)溫度較低時，才啟動加熱器，否則依然依靠集熱器吸收太陽能。具體啟動加熱器時蓄電池的輸出電壓和蓄水箱內(nèi)介質(zhì)溫度根據(jù)具體情況而定。
檢測路面溫度T3；
判斷T3是否小于供暖管道溫度下限，如果是，說明供暖管道中介質(zhì)熱能不足，不能更好地提高路面溫度，防止路面結(jié)冰，控制第二水泵和第二電磁閥門開啟，使得供暖管道中介質(zhì)和蓄水箱中介質(zhì)循環(huán)流通交換熱能，從而提高供暖管道中介質(zhì)的溫度，更好地防止路面結(jié)冰。
為了將低成本，針對輔助供暖管道，還包括：
檢測集熱器中介質(zhì)的溫度T1以及蓄水箱內(nèi)介質(zhì)溫度T2；
判斷T1與T2的差值是否大于預(yù)設(shè)的回路差值；如果是，控制第一水泵開啟，使得輔助供暖管道中介質(zhì)和蓄水箱中介質(zhì)循環(huán)流通交換熱能。預(yù)設(shè)的回路差值范圍可以為20℃-40℃，優(yōu)選30℃。
當集熱器中介質(zhì)溫度過高時，為了將集熱器收集的過剩的熱能存儲起來。包括：判斷集熱器中介質(zhì)溫度是否大于預(yù)設(shè)的輔助供暖管道溫度上限；如果是，說明集熱器收集的熱能過剩，控制第一電磁閥門開啟，促進輔助供暖管道中介質(zhì)與蓄水箱中介質(zhì)循環(huán)，使得輔助供暖管道中部分熱能能夠存儲在蓄水箱中。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。