Geothermal Utilization Based Snow and Ice Melting Technology for Bridges
admin
2022-09-16
基于地热利用的桥梁融雪化冰技术
Geothermal Utilization Based Snow and Ice Melting Technology for Bridges
技术编号
HUB-043
提供单位
湖北工业大学
技术大类
资源能源利用技术
联系人
肖衡林
技术类型
能源利用技术
电话
18971670600
邮箱
7531450@qq.com
适用范围
交通安全领域,下雪结冰区域的大型桥梁。
推荐单位
湖北省科学技术厅
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技术简要说明该技术由智能监测控制系统、桥梁融冰系统和地热能源供给系统组成。智能监测控制系统预判桥梁结冰时间和结冰厚度,智能启动桥梁融冰系统和地热能源供给系统进行融冰,同时进行多平台预警。桥梁融冰系统控制换热管中的流动循环介质,向桥面传递热量进行融冰。地热能源供给系统基于新型能源桩技术为融冰供给能源。该技术具有主动式,精准,环保,高效节能等特点。关键设备包括:融雪化冰硬件,结冰预警系统,新型能源桩技术。
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技术提供方湖北工业大学
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技术主要指标信息温湿度传感器:精度±1℃,±2R.H.;结冰传感器:工作温度-40-60℃,精度±2% FS;云端服务器:高IO型
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商业应用情况恩施省道南鹤线大垭隧道桥面及隧道入口处碳纤维融雪化冰工程项目,该路段遇冰雪即封山封路,每年长达近四个月,严重制约了当地经济发展,同时给沿线居民生活带来诸多不便。团队采用加热融雪化冰技术后,彻底解决了该地遇冰雪即封路的交通难题,交通安全事故发生率降低近98%,节省运距近9公里,得到了群众和媒体的广泛关注和好评。恩施建始县红岩寺景阳公路融雪除冰项目得到了中央电视台、湖北新闻等知名电视台报道。
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希望在技术转移过程中得到的帮助/支持
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商业应用单位联系人/电话/邮箱
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设备投资应用本技术需一次性投资4100万,用于厂房建设和关键设备的购买,其中,3500万元用于厂房建设;600万用于设备的购买。在该投资金额下,本技术可在厂房中成套生产相关技术产品,不会受到现场工程规模的限制,因此该技术可应用于所有道路的桥梁,且技术使用寿命为30年。
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年运行维护费用为保证系统的正常运行,按10公里桥梁计,每年需要100万元用于支出耗费的原材料、水、电等费用;600万元作为员工薪酬发放(50人规模),200万元用作整体管理费用;设备按3年折旧,所以年折旧费用为190万元;年修理费用50万元。
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投资回收期根据预期,把高速公路桥梁段使用该技术的价格规划定位在30-50万元/公里;国道20-30万元/公里;其他道路10-20万元/公里;实验路段1公里以内按铺装面积1500元/平米。根据测算,2到3年总投资成本即可回收。
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附加效益传统的融雪剂会锈蚀路面及桥梁钢结构,含盐的融化水降低管道的使用寿命,并将植被杀死、破坏生态环境;喷洒盐水使水滴中含有的溴和氯与雪混合,这两种物质以气体形式被释放出来,它们上升破坏了对流层,使大气中较低的臭氧层受到损耗。每使用一顿盐类融雪剂减少基础设施损失615美元,汽车损耗损失113美元,其他损失75美元,合计减少803美元腐蚀损失。反观地热能不仅储存量大,分布广,清洁环保,稳定可靠,而且新型能源桩还不占用地面资源,完美的实现了人与自然的和谐相处。地热法融雪化冰系统安全,高效,无污染,是目前最环保的融雪化冰方式之一。
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综合效益按照每年降雪十次,无论降雪量多少都进行一次除雪作业进行价格估算。人工除雪大量的资金会投入到人力工资结算上面,且作业时间长;机械除雪,大量的资金会投入到机械设备的购买和维护上面,机械除雪可以在规定作业时长内完成清除,但是对桥面平整性损坏是最大的,且除雪机械几乎没有其他任何作用,在不降雪的时候会闲置,造成资源浪费;化学剂融雪,既需要人力,机械的配合,又需要花费资金购买化学剂,虽然总体价格相对便宜,但是对环境造成不可逆污染,损坏桥梁整体结构,削短整个桥体的使用年限,其潜在危害性最大;综合电热融雪,主要资金放在前期发热电缆,发热丝的投入上,后期的主要经费消耗在电能上,按照1公里桥面长度计算,发热功率为192千瓦,电费按照0.8元/度,加热时长为24h计算,融化1公里的桥面(单车道)积雪大约需要3600元。而本融雪化冰技术,前期投入主要在于新型能源桩的施工以及换热管的埋置,后期借助于能源桩的高能效比,我们需要耗费的电能更低,同时我们的智慧系统是实时监测反馈,并不需要24h开启融冰系统,因此,工作时长也更短,融化1公里的桥面(单车道)积雪大约需要600元,后期单次融雪成本会比综合电热融冰低近6倍。
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障碍对技术转移影响等级融资困难,投资成本高,当地政府政策支持力度不够。
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提交日期2020/12/31
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技术成熟度“基于地热利用的桥梁融雪化冰技术”目前在全世界范围并没有被广泛应用。尽管部分欧美国家已利用地热能对道路进行融雪化冰,但是智能化程度,以及监测控制系统、融冰系统与地热供给系统的集成度很低。随着世界城市智能化水平的不断提高,未来交通对智能化的要求也会不断增长,因此本技术推广使用空间大,利用项目技术优势可以形成较高的市场占有率。本团队的融雪化冰技术比较成熟完善,已在部分项目中得以应用。以恩施省道南鹤线大垭隧道桥面及隧道入口处碳纤维融雪化冰工程为例,该路段遇冰雪即封山封路,每年长达近四个月,严重制约了当地经济发展,同时给沿线居民生活带来诸多不便。团队采用加热融雪化冰技术后,彻底解决了该地遇冰雪即封路的交通难题,交通安全事故发生率降低近98%,节省运距近9公里,得到了群众和媒体的广泛关注和好评。
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技术适用性与使用条件该技术适用于道路与交通安全领域且必须适用于会下雪结冰的地域。考虑到相比平原地带,山区桥梁更为常见。该技术在山区有更为广阔的应用前景。从规模上看,对于一般的小型桥梁,车流量和使用率更低,人工或者机械除冰即可满足需要,但大型和特大型桥梁由于车流量和使用率较高,对桥梁融雪化冰的实时性和主动性要求高,所以采用本技术更为合适。此外,由于本技术所包含的关键设备与系统属于自主研发的产品,将会成套销售,不受制约。
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技术稳定性本技术已应用在恩施自治州省道南鹤线大垭隧道桥面及隧道入口处和恩施建始县景阳公路。通过近5年的监测和观察,本技术总体运行非常稳定且融雪化冰效果明显。由于道路上的环境比较复杂,市场上常见的结冰传感器和温湿度传感器易被重载车辆压坏、或者对过往车辆的扰动非常敏感。本技术自主研发的结冰传感器和温湿度传感器尚未出现这些问题。近5年来,埋设于桥面内部的换热管及能源桩依旧运行良好、且未出现维修问题。
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技术安全性该技术所用的地热能是一种可循环再生绿色能源,地热能被取用后具有恢复速度快、对大气无污染特性、能源利用率高,可以真正实现建筑供热制冷使用区域的零排放零污染。另外,该技术中的关键设备和系统中并不含有易燃易爆高毒性物质,所以该技术应用中发生二次污染、易燃易爆高毒性物质泄露等环境、安全事故的风险极低。
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技术转移推广障碍融资困难,投资成本高或投资回收期长,当地政府政策支持力度不足(如:关税、补贴等)
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知识产权转让该技术所有专利的知识产权归属于湖北工业大学独有。专利权人与发明人明晰, 与其他单位或个人之间不存在知识产权纠纷。