一体化储雪融雪空间系统收集处理城市道路冰雪的方法与流程

本发明属于储雪、融雪领域，一体化储雪融雪空间系统收集处理城市道路冰雪的方法。

背景技术：

由于中国北方地区冬季漫长、气候严酷，频繁的降雪和地面冰冻问题，给北方寒地城市冬季道路冰雪清除造成极大困难，既影响到交通通畅和居民出行，又造成能源消耗和环境污染迁徙，阻碍生态环境建设和海绵城市战略实施，急需寻找有效的应对策略和技术。一方面，降雪量在冬季的不规律分布，使得极端天气和气候条件下，寒地城市面临大雪和暴雪的侵扰，短时间内积聚较厚的积雪，影响行机动车和行人的出行，干扰了城市正常的功能和人的生活；另一方面，即使常见的厚度在几厘米到十几厘米的一次性降雪,在风吹雪的作用下，会使地面积雪重新分配,使某些地点的积雪深达50-60cm,甚至更深。通常，30cm深以上的积雪会使载重汽车通行困难,形成雪阻，机动车道路和人行步道上经过反复碾压和踩踏的积雪，会在表面形成冰层，给人的安全带来危害。因此，北方城市冬季个各类道路上的冰雪需要及时清除，也保障安全出行，维持城市正常的经济生产运行以及人的健康安全保障。

目前，我国北方寒地城市对于冬季道路冰雪的处理上仍停留于传统方式，利用人工和与机械清除，或抛洒融雪剂，清除道路冰雪，并搬运至城内或城郊堆雪场，既造成人力、能源的消耗和环境污染，又延误了清障时间，降低了城市人居环境的品质。传统融雪剂对环境危害较大，无论对城市人工环境，如路桥的钢筋混凝土结构与金属地下管网，还是对自然生态环境，如土壤及绿地系统都造成较大危害，因而在国内一些城市，已被普遍限用或禁用，而新型生物融雪剂，成本较高，难以推广。

为了应对寒地城市冬季城市防灾减灾的需要，提高道路冰雪清除效率，提升淡水资源回收利用的潜力，欧美和日本等国家在研发先进清雪设备基础上，还积极新型融雪技术，利用冰雪资源。例如，日本开发出海水的热量及地热融化人行道和停车场积雪的方法，加拿大、美国、北欧等国也发展出成熟的技术，包括电缆蓄热、太阳能蓄热、地源热泵地下埋管等。这些技术虽然提供了一种新的尝试，但成本较高，仍具有技术瓶颈，稳定性差，一些技术具有地域性特点，难以普及和应用推广，也不适应复杂的高密度城区环境。因此，急需从跨学科和系统耦合角度，需找一种适应北方寒地城市特殊气候特点和空间环境条件的冬季道路冰雪收集处理方法和技术，缩短道路冰雪清运时间，提高城市冬季出行环境质量，推进生态化建设举措。

北方寒地城市冬季漫长、气候严酷，频繁的降雪和地面冰冻问题，给北方寒地城市道路冰雪清除造成极大困难，影响到交通通畅和居民安全出行，同时，现有的积雪清运也造成能源消耗和环境污染迁徙，阻碍生态环境建设和海绵城市战略实施。

技术实现要素：

本发明的目是为了解决北方寒地城市冬季漫长、气候严酷，频繁的降雪和地面冰冻问题，给北方寒地城市道路冰雪清除造成极大困难，影响到交通通畅和居民安全出行，同时，现有的积雪清运也造成能源消耗和环境污染迁徙，阻碍生态环境建设和海绵城市战略实施的问题，本发明提出一体化储雪融雪空间系统收集处理城市道路冰雪的方法。

为实现上述目的，一体化储雪融雪空间系统收集处理城市道路冰雪的方法，它包括以下步骤：

步骤一：修建储雪槽；

在人行道两侧边缘修建储雪槽，并将储雪槽底部与市政排水的雨水管相连；

步骤二：修建除雪井；

在人行道和车行道的交接处修建除雪井；并将除雪井底部与市政排水的污水管相连；

步骤三修建双层潜流池；

在人行道相邻建筑的内侧绿化带以及周边空地和广场区域，修建双层潜流池及融雪池，对广场积雪进行收集处理；

步骤四：修建太阳能融雪装置；

在除雪井位置修建太阳能融雪装置；用于加速除雪井内积雪融化；

步骤五：进行清除积雪作业；

将人行道旁的积雪就近推送至储雪槽；

将车行道的积雪就近推送至除雪井；

将广场与建筑入口区域积雪推入附近的双层潜流池中；

步骤六：打开太阳能融雪装置，在除雪井中将污染较重的机动车道路冰雪进行融化处理。

进一步地，所述步骤一中的储雪槽修建在人行道处的地面下，储雪槽沿人行道长度方向修建，储雪槽宽修建为300—400mm；储雪槽深修建为400—600mm。

再进一步地，所述步骤一中的储雪槽修建时，在其入口处地面延伸处设置可折叠格栅，以备清除储雪槽底部淤泥时，便于操作；在储雪槽的上方修建护板，防止行人踏无意间入槽内；所述护板留有间隔的修建在储雪槽入口的上方；护板沿竖直方向完全遮挡储雪槽入口的顶端；所述护板修建在人行道的边缘，当人行道旁修建有绿化带时，护板修建在绿化带上靠近人行道一侧的边缘砖体上。

进一步地，所述步骤二中除雪井修建时，若人行道和车行道之间修建有绿化带，除雪井修建在绿化带所处的底面下，除雪井的入口修建在相邻的两个人绿化带之间空地或绿化带上的植物旁。

再进一步地，所述步骤五中清除积雪作业时，当小雪或中雪时，采用人工作业，当大雪或暴雪时，利用专业冰雪机械清除工具进行作业。

进一步地，所述步骤四中的太阳能融雪装置包括太阳能集热器、热管、盘管和泵；

所述太阳能集热器安装在地表上部，太阳能集热器输出端安装在热管管壁上；盘管与热管连接构成闭环，盘管安装在除雪井底部，所述闭环上安装有泵。

再进一步地，所述泵为循环泵，在泵上安装远程开关装置；

远程开关装置用于接受远程信号，并对泵的开关进行调控。

进一步地，所述盘管安装在除雪井底部时，在盘管上方修建防护格栅，防止除雪井进入积雪时，随积雪进入的冰块、砂石破坏盘管。

再进一步地，所述太阳能集热器安装时，太阳能集热器安装在路灯的最上方；

热管和盘管安装时，它们伸出地表的部分安装在路灯的灯杆内；将路灯的灯杆底部修建成一个控制盒；将泵和远程开关装置安装在控制盒内。

进一步地，所述盘管(9)安装时，在盘管(9)外圈安装定位卡箍，限制其变形。

有益效果：

上述道路冰雪分级分类管理方法，避免了二次清运产生的无谓的能耗和环境污染，省时高校，方便易行，一次投入建成后，使用周期长，极大缩短了作业时间和人力消耗，维系了冬季城市环境的美观性、安全性和宜人性，应用前景广阔。

建立分级、分类的道理冰雪管理策略，复合空间立体化利用，占地少，适应高密度城区的环境特点，可行性大，就近耦合衔接市政管网，效率较高极大提高冰雪清除的劳动强度，提高效率，较少耗能和时间，维持寒地城市冬季道路环境的整洁、安全和美观，采用绿色能源的进行融雪，减少资源浪费。

本专利在弹性城市和生态化视角下，基于城市道路积雪按照污染程度进行分级、分类管理的策略，以低影响开放为技术路线，提出复合型专用储雪、融雪空间系统一体化储雪融雪空间系统收集处理城市道路冰雪的方法，挖掘城市人行道及绿化带地下空间潜力，建立就近、分散化分类实时消纳道路冰雪的空间及设施体系，

同时可以在春夏秋常季回收、净化及利用雨水，提高系统的效率及生态、社会效益，有利于推进北方寒地城市海绵城市战略，改善和保障生态宜居城市环境建设进程。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明的主视局部放大视图一；

图3为本发明的主视局部放大视图二。

具体实施方式

具体实施方式一：一体化储雪融雪空间系统收集处理城市道路冰雪的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤一：修建储雪槽1；

在人行道边缘修建储雪槽1，并将储雪槽1底部与市政排水的雨水管2相连；

步骤二：修建除雪井3；

在人行道和车行道的交接处修建除雪井3；并将除雪井3底部与市政排水的污水管4相连；

步骤三：修建双层潜流池及融雪池5；

在广场区域，修建双层潜流池及融雪池5，对广场积雪进行收集处理；

步骤四：修建太阳能融雪装置；

在除雪井3位置修建太阳能融雪装置；用于加速除雪井3内积雪融化；

步骤五：进行清除积雪作业；

将人行道旁的积雪就近推送至储雪槽1；

将车行道的积雪就近推送至除雪井3；

将广场与建筑入口区域积雪推入附近的双层潜流池5中；

步骤六：打开太阳能融雪装置，进行融雪处理。

本实施方式中：融化后的雪水水量要远小于降雨时的雨水量，并且积雪会夹杂少量污泥和掉落的枝叶等杂物，适宜将储雪槽中的排水管设置在侧壁上，排水管距底部适当保持距离，介于8—20cm之间，储雪槽的底部在春季积雪融化后，以及夏秋雨季，需要定期清除淤泥和杂物。

文中双层潜流池及融雪池5为申请号cn201210205322.0方式提及的装置进行修建。

具体实施方式二：所述步骤一中的储雪槽1修建在人行道处的地面下，储雪槽1沿人行道长度方向修建，储雪槽1宽修建为300—400mm；储雪槽1深修建为400—600mm。

其他实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：所述步骤一中的储雪槽1修建时，在其入口处的上方修建护板6；所述护板6留有间隔的修建在储雪槽1入口的上方；护板6沿竖直方向完全遮挡储雪槽1入口的顶端；所述护板6修建在人行道的边缘，当人行道旁修建有绿化带时，护板6修建在绿化带上靠近人行道一侧的边缘砖体上。

其他实施方式与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：所述步骤二中除雪井3修建时，若人行道和车行道之间修建有绿化带，除雪井3修建在绿化带所处的底面下，除雪井3的入口修建在相邻的两个人绿化带之间空地或绿化带上的植物旁。

其他实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：所述步骤五中清除积雪作业时，当小雪或中雪时，采用人工作业，当大雪或暴雪时，利用专业冰雪机械清除工具进行作业。

其他实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：所述步骤四中安装的太阳能融雪装置包括太阳能集热器7、热管8、盘管9和泵10；

所述太阳能集热器7安装在地表上部，太阳能集热器7输出端安装在热管8管壁上；盘管9与热管8连接构成闭环，将盘管9与热管8连接构成闭环内充满液体介质，盘管9安装在除雪井3底部，所述闭环上安装有泵10。

本实施方式中：本实施方式中介质为乙二醇溶液；

太阳能是取之不尽用之不竭的清洁能源，但其受昼夜、阴雨天等客观因素的影响，其收集利用并进行持续供应较困难。常规太阳能应用系统，都备有蓄热装置，对太阳能进行持续的收集储存然后再供应的方式。融雪过程并不需要瞬间给予大量热量实现融化降雪，故完全可以在平时将太阳能热量储存在地层中，同时在下雪期间持续进行融雪水系统微循环，持续进行融雪处理。故设计利用太阳能进行融雪。

其他实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：所述泵10为循环泵，在泵10上安装远程开关装置；

远程开关装置用于接受远程信号，并对泵的开关进行调控。

本实施方式中：该太阳能集热融雪系统可在夏季太阳能丰富时段持续运行，利用土壤热容性高的特点将地层加热，何时开始蓄热、其每天的运行时长可以通过详细的工况计算得到，待地层蓄热达到一定温度后停止运行。待冬季到来，特别是气象部分发布降雪预报时，就可以先行开启系统，进行持续蓄热，在降雪过程中，一方面利用夏季地层蓄热，一方面利用冬季每天持续将太阳能收集到系统中，即收集即使用，完成整个融雪过程。

其他实施方式与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：所述盘管9安装在除雪井3底部时，在盘管上方修建防护格栅11，防止除雪井3进入积雪时，随积雪进入的砂石破坏盘管。

本实施方式中，所述盘管安装时，除雪井底部在盘管上方安装防护格栅，网格间距适宜控制在250—400mm之间，防止填料过程中，较大冰块下落中对盘管的撞击而造成损坏。

其他实施方式与具体实施方式六相同。

具体实施方式九：所述太阳能集热器7安装时，太阳能集热器7安装在路灯的最上方；热管8和盘管9安装时，它们伸出地表的部分安装在路灯的灯杆内；将路灯的灯杆底部修建成一个控制盒；将泵10和远程开关装置安装在控制盒内。

本实施方式中：本发明仿照太阳能路灯的形式，将太阳能路灯的太阳能光电转换板换成太阳能集热板直接放置于路灯顶部，根据放置地点的纬度合理计算太阳能集热板的设置角度，此时需要在路灯灯头的头部，避免灯头阴影投射到表面，影响集热效果。利用路灯杆内部的中空结构，在原来灯杆内部只放置路灯电缆连接照明电源的基础上，放置热水管和冷水管，此时和管路需要进行保温，避免热量的散失。在路灯杆底部直径略放宽，在冷水管上设置微型管道泵，同时放置自控装置，实现整个管路的机械循环及控制。该融雪系统的融雪盘管设置在除雪井底部，采用蛇形盘管形式，为防止其热胀冷缩，在设置时，需要在图示弯头位置放置定位卡箍。整个管路系统中的流动介质为乙二醇水溶液，防止冬季冻裂管道。

其他实施方式与具体实施方式六相同。

具体实施方式十：所述盘管安装时，在盘管外圈安装定位卡箍，限制其变形。

其他实施方式与具体实施方式六相同。

工作原理：

针对国内目前多数城市冬季清雪仍沿用沿道堆积和长途清远的现象，前期研究表明，机动车道积雪和覆盖雪无机污染物较重，相对ss较高，清除的机动车到积雪ss最高可达近900mg/l；雪水的多数污染物指标整体高于市政污水的多数污染物指标，雪水中含油量较高，有机污染物较为复杂，包括轿车和公交车不充分燃烧产生石油类物质，及蛋白质、腐殖酸、植物油类等，而交通流量较少的道路两侧人行道，或远离机动车道的人行道和广场区域积雪较为清洁，因此，提出寒地城市道路积雪分级分类管理的方法：利用城市各级道路两侧人行道边缘空间，以及绿化带下层空间，建立高效复合型分级储雪、融雪系统，处理不同区域、污染类型和级别的积雪。

北方寒地城市可根据当地的降雪量分布状况，在城市道路两侧人行道边缘，设置300—400mm宽、400—600mm深专用储雪槽；在毗邻机动车道的绿化隔离带，设置隐匿于树木及绿化带之间的地下除雪井及双层潜流池，用于快速处理、消纳机动车道、人行道及相邻广场与建筑入口区域的积雪。

小至中雪期间，采用人工清除的方法，将人行道及相邻广场与建筑入口区域的积雪与冰晶就近直接推送专用储雪槽，待其逐渐塌缩、蒸发。机动车道清除的少量积雪，可就近倾倒于路缘一侧绿化隔离带中地下的除雪井，除雪井处设有太阳能融雪装置，经白天持续的蓄热，以保持池底盘管的温度，持续融化填入的积雪和冰块，融化的污染较重的雪水，排至附近的污水管。

大雪至暴雪天气情况下，人行道及相邻广场与建筑入口区域的积雪与冰晶就近直接推送专用储雪槽，待其逐渐塌缩、蒸发，以缓解一定的冰雪消纳压力。铲雪车等专业冰雪机械清除工具，将道路冰雪清除并集中倾倒于路缘区域，清扫作业人员将污染较重的道路，就近推送至路缘一侧绿化隔离带中的除雪井，机动车道清除的大量积雪，除雪井底部的太阳能融雪装置，持续将填入的积雪和冰块融化，这部分积雪污染较重，融化后的雪水直接排至附近的污水管。

太阳能集热器以太阳能路灯巧妙布置在绿化带之中，加热用的盘管布置于邻近的地下融雪井，可根据气候条件和实际需要，增设蓄热组件，以保持融雪功率的持续性。

除雪井处安装的太阳能融雪装置，利用在路边除雪井下部安设盘管，高效热管与盘管组成闭环，利用太阳能集热，热管高效换热，盘管加热降雪，完成整个可持续能源的热收集，高效传递和自然融雪的过程。

将太阳能集热板按照设置地方区域最佳太阳能集热角度放置在路灯上，街边园艺小景等设施上，完成太阳能持续采集过程。

太阳能集热装置兼具发电照明和集热功能。降雪天气条件下，位于灯柱底部家用循环热水泵处的远程控制器被启动，集热系统进入工作状态，灯柱顶部区域的热水管吸收太阳能面板采集的热能，变为10度以上的温热水，向下流动进入地下融雪井，经底部盘管，将倾倒于除雪井中的道路积雪和冰块融化，经池底的排水管排至附近的污水管道，热水管道融化积雪厚变为冷水管，经管道泵，循环返至集热器面板，经加热后再次循环进入融雪井，循环往复，持续地将融雪井中的积雪融化排走。

融雪井底部设保护进入融雪井底部的防护格栅，避免冰面较大冰块的撞击对盘管的损坏。

利用新型高效铝制内液封闭循环热管，将太阳能集热装置富集的热量传递给(地埋铜制排管)盘管，巧妙根据街景等将高效热管制作成恰当形状，完成热量的巧妙高效传输，没有任何水泵等需要电能的输送机械，完全利用热对流实现流动输送。

盘管设置在除雪下部，盘管采用铜制，盘管吸收热管传递的热量，利用金属铜优良的导热特性，采取多路盘管形式，吸收零度融雪的溶解热，利用盘管外侧与积雪、融化雪水良好的接触面积，盘管外侧空间对流冷热交换，在盘管管内流动换热，热量交换效果好，用盘管高效传递热量，加热初冬降雪，使其融化

利用热管和盘管联合，在下雪时边收集热量，边进行融雪，在没有降雪的时候，温差较小，此时热管作用下，盘管内会有微流动，持续加热附近地层，实现地层蓄热，这样会使得周围雪落即化。这样可以取消传统太阳能集热装置中的蓄热管(罐)。

城市街区道路二侧一般都有条状绿化带，路灯通常安置在此绿化带处。北方地区冬季清雪过程中常需要耗费大量的人力物力将道路上的积雪收集并用车运走，这个过程中所涉及的人力物力非常巨大。

为此本专利提出在绿化带内设置融雪井，道路积雪可以随下随进行清理收集，利用清雪车或人力将道路清雪收集后，就近推入绿化带内的融雪井中，通过在井底设置太阳能加热盘管，对推入融雪井的积雪随时进行融化，融化后的雪水进入附近的雨水检查井和污水检查井，并随后进入市政污水排水系统。

在此融雪过程中，太阳能这部分天然热量被位于路灯顶部的太阳能集热板持续收集，通过设置在路灯柱内带有外保温结构的供水管和回水管，与位于融雪井内的加热盘管相连，实现这个的太阳能热量向融雪井迁移的热量循环过程。

在此过程中，根据该融雪循环低温热水系统的特点，可以采用家用热水循环屏蔽泵为整个循环过程提供循环所需的动力，借助屏蔽泵的高中低档的可调流量特征，完成对整个融雪加热系统的工况调节，将不同室外温度、降雪强度、除雪井大小、循环管路阻力特性等参数综合考虑后，给出调节方案。

该融雪工况调节过程可通过将路灯杆底部适当增加尺寸，在回水管上设置屏蔽泵，并在灯柱下部设置远程自控装置，实现清雪管理部门对融雪系统启停及工况切换的远程控制。家用热水循环屏蔽泵电源可以由路灯提供，控制器电源可以用电池提供，定期进行电池更换。

太阳能集热装置收集到的热量通过乙二醇水溶液进入供水管，进入位于融雪窖下面的换热盘管，载热介质在换热盘管内流动，管外侧为融雪。融雪在换热盘管外侧管壁的加热下，最靠近外侧管壁的融雪会变成雪水，雪水的换热系数要远大于降雪这种固体的换热系数，随着推入除雪井的积雪在换热盘管表面逐渐融化，在换热盘管外侧形成水膜，加快热质交换过程，使得融雪迅速融化，并排到下部的排水管中，进行外排。

此时盘管内侧的乙二醇水溶液温度降低在灯柱内回水管上设置的屏蔽泵的抽吸作用下，返回太阳能集热板，完成整个循环过程。

同时为避免融雪过程中的温度波动，所带来的换热盘管的热胀冷缩引起的管道拉伸和收缩，所以换热盘管应设置定位卡箍，限制其变形，防止其变形传递到供回水管与井壁接触的地方，将此处密封破坏。

上述道路冰雪分级分类管理方法，避免了二次清运产生的无谓的能耗和环境污染，省时高校，方便易行，一次投入建成后，使用周期长，极大缩短了作业时间和人力消耗，维系了冬季城市环境的美观性、安全性和宜人性，应用前景广阔。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除