面向路基冻胀的地源热泵装置的设计与试验

作     者：王天亮 胡田飞 刘建勇 尹赵爱 卢玉婷 Wang Tianliang;Hu Tianfei;Liu Jianyong;Yin Zhaoai;Lu Yuting

作者机构：石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室河北石家庄050043 

出 版 物：《土木工程学报》 (China Civil Engineering Journal)

年 卷 期：2019年第52卷第A2期

页      面：58-65页

核心收录：

学科分类：1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 0501[文学-中国语言文学] 0303[法学-社会学] 0502[文学-外国语言文学] 1301[艺术学-艺术学理论] 0101[哲学-哲学] 08[工学] 081401[工学-岩土工程] 081404[工学-供热、供燃气、通风及空调工程] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(41731281) 

主　　题：季节性冻土 路基工程 冻胀 供热技术 地源热泵 结构型式 供热温度 

摘      要：针对中国季节性冻土区路基工程广泛存在的冻胀现象,通过路基工程与供热工程的学科交叉分析,提出将地源热泵技术引入路基工程。供热技术应用于路基工程的理念在于,在冬季通过人工热源主动地向路基输入热量,来实时地补偿热量损失,进而消除路基负温状态和冻胀现象。设计与制作一款面向路基工程的专用地源热泵装置,工作原理为蒸气压缩式热力学循环,换热方式为直接膨胀式,通过制冷剂的蒸发、压缩和冷凝实现地热能的搜集、品位提升和释放。该装置自成独立的制热单元,主要包括地表驱动部件和地层换热部件,前者包括压缩机、毛细管、控制器等;后者包括稳定地层集热段和冻胀地层供热段,结构型式为立式柱状。装置供热试验表明,供热温度可达50℃以上,集热温度可达?8℃以下,有效供热半径在1.4m以上。地源热泵装置具有主动供热的技术优势,可以为寒区路基防冻胀问题提供一种新方法。