СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПОЯВЛЕНИЯ НАЛЕДИ НА МОСТАХ Российский патент 2016 года по МПК E01D19/08 E01C11/26 

Изобретение относится к области мостостроения, в частности к конструктивным элементам мостов, предотвращающим обледенение дорожного покрытия.

В климатических условиях России наиболее опасным для дорожного движения является появление наледи («черный лед») на шоссейных мостах и эстакадах при понижении температуры воздуха и высокой влажности воздуха. Будучи незаметной визуально, такая наледь резко меняет характер сцепления колес транспортных средств с дорожным покрытием моста по сравнению с основной дорогой, что может привести к заносам, «вальсированию» и, как следствие, к серьезным дорожно-транспортным происшествиям.

Причиной такой ситуации является то, что при понижении температуры воздуха основное дорожное полотно выстуживается очень медленно за счет теплоемкости самого дорожного полотна и подстилающего грунтового массива. Мосты и эстакады имеют значительно меньшую теплоемкость, за счет чего выстуживаются значительно быстрее, в результате чего возникает разность температур дорожного покрытия на основной дороге и на мосту или эстакаде.

Избавиться от такого опасного явления можно, ликвидировав разность температур дорожного покрытия путем подогрева мостов и эстакад.

Известны способы электрического подогрева мостов путем укладки нагревательных электрических кабелей под дорожное полотно (http://profelectro.com.ua/blog/tepliy-pol/sistemi-podogreva-grunta). Недостатком этих устройств является значительная установленная электрическая мощность - порядка 250-350 Вт/м², что для небольшого автомобильного моста составит примерно 50-100 кВт, и, следовательно, значительный расход достаточно дорогой электрической энергии, что приводит к повышенным эксплуатационным затратам.

Известны энергосберегающие способы и устройства подогрева дорожного покрытия с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии (http://news.rin.ru/news/219961/). Система подогрева автомобильного моста через Эльба-Любек канал предусматривает использование геотермальной теплонасосной системы, использующей теплоту грунтового массива. Недостатком такого технического решения является относительная дороговизна, связанная с устройством вертикальных грунтовых теплообменников и относительно высокой стоимостью тепловых насосов типа «вода-вода».

Целью настоящего изобретения является повышение безопасности дорожного движения за счет устранения разности температур дорожного покрытия автомобильного моста и подъездных дорожных насыпей путем подогрева мостового дорожного покрытия при пониженных эксплуатационных расходах и капитальных вложениях. Устройство поясняется фиг. 1.

Автомобильный мост 1 снабжен уложенным под дорожным покрытием теплообменником 2, выполненным, например, из пластиковых труб, соединенным в единый циркуляционный контур с подобными теплообменниками 3, уложенными в массив подъездных дорожных насыпей 4. Образованный таким образом циркуляционный контур снабжен циркуляционным насосом 5. Кроме того, на выходе из теплообменников 3 и на входе в теплообменник 2 в циркуляционный контур включены конденсаторы тепловых насосов 6 типа «воздух-вода». Под дорожным покрытием моста и подъездных участков дороги установлены датчики температур 7 и 8 соответственно, соединенные с контроллером 9, который, в свою очередь, соединен с циркуляционным насосом 5 и тепловыми насосами 6. Контроллер снабжен датчиком температуры окружающего воздуха 10.

На фиг. 2 представлена схема возможного варианта гидравлического контура теплообменников 2 и 3.

Устройство работает следующим образом. При понижении температуры окружающего воздуха и приближении ее к 0°C контроллер начинает измерение разности температур дорожного покрытия по показаниям датчиков 7 и 8. При увеличении разности выше заданной контроллер дает команду на включение циркуляционного насоса 5. Теплоноситель, циркулирующий в контуре теплообменников 2 и 3, способствует выравниванию температур дорожного покрытия. Если разность температур не снижается ниже заданной, контроллер 9, после заданной временной задержки, дает команду на включение тепловых насосов 6, которые, используя низкопотенциальную теплоту окружающего воздуха, осуществляют подогрев теплоносителя.

Предлагается способ и устройство для выравнивания температур дорожного покрытия подъездных насыпей и автомобильных мостов во избежание образования наледи на последнем при понижении температуры воздуха ниже 0°C с использованием теплоты грунтового массива насыпей. Способ реализуется устройством, представляющим собой уложенные под дорожным покрытием моста трубы с циркулирующим в них нагретым теплоносителем, соединенные в общий циркуляционный контур с трубами, уложенными в грунтовом массиве прилегающих насыпей, а образованный контур снабжен циркуляционным насосом, обеспечивающим циркуляцию теплоносителя. Циркуляционный контур дополнительно снабжен встроенным конденсаторной частью, по крайней мере, одним тепловым насосом типа «воздух-вода», обеспечивающим, в необходимом случае, дополнительный подогрев теплоносителя. Управление устройством осуществляется контроллером по показаниям разности температур дорожного покрытия моста и подъездных участков дороги от датчиков температуры, уложенных под дорожным покрытием, причем устройство включается, когда разность температур превышает заданную уставку и выключается при снижении разности температур, а включение осуществляется ступенчато: сначала циркуляционный насос, а затем, если разность температур не снижается до установленного значения, дополнительно включается тепловой насос. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ предотвращения появления наледи на дорожном покрытии моста, снабженного подъездными насыпями, путем его подогрева, отличающийся тем, что для нагрева покрытия используется теплота грунтового массива подъездных насыпей, примыкающих к мосту.

2. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее уложенные под дорожным покрытием моста, снабженного подъездными насыпями, трубами с циркулирующим в них нагретым теплоносителем, отличающееся тем, что упомянутые трубы соединены в общий циркуляционный контур с трубами, уложенными в грунтовом массиве подъездных насыпей, а образованный контур снабжен циркуляционным насосом.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в циркуляционный контур дополнительно встроен конденсаторной частью, по крайней мере, один тепловой насос типа «воздух-вода».

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что управление устройством осуществляется контроллером по показаниям разности температур дорожного покрытия моста и подъездных насыпей от датчиков температуры, уложенных под дорожным покрытием, причем устройство включается, когда разность температур превышает заданную уставку и выключается при снижении разности температур, а включение осуществляется ступенчато: сначала циркуляционный насос, а затем, если разность температур не снижается до установленного значения, дополнительно включается тепловой насос.