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发热电缆用于路面融雪化冰的技术

发表时间:2021-01-13 09:24

    在我国北方冬季,下雪或结冰引发交通事故,对交通造成影响,给人民生活和国民经济造成损失。目前广泛使用的融雪剂化雪方法不仅对路面及设施造成损害,而且破坏环境。因此,迫切需要寻求一种新型的融雪化冰方法。本课题主要通过实验研究、有限元数值分析对于发热电缆融雪化冰系统进行研究,对道路表面及结构层内的温度分布、升温规律进行实验测量和数值模拟分析,对该方法在我国北方地区的可行性进行探讨。在此基础上,提出了系统的初步控制方案,并对采用融雪化冰系统的社会经济效益进行了初步探讨。

本文的工作如下:

(1) 开展了发热电缆融雪化冰的实验研究。依据国外推荐的铺装功率为250-400W/㎡,在实验中采用270W/m2,严格按照道路和发热电缆的施工工艺制作了1 m2的模型试件,对不同气象条件下的融雪效果、化冰效果、表面升温和结构层内温度进行了测试。

(2)利用传热学理论,建立发热电缆融雪化冰系统传热的数学模型,导出结构层内的导热微分方程和定解条件,并利用有限元软件ANSYS对其进行求解,将求解结果与实验结果进行对比分析,发现计算结果与实验结果基本吻合,验证了模型的合理性。并在此基础上,对结构层内温度场、上表面温度分布和升温规律、预热时间融雪效果进行了理论研究。

(3)研究发热电缆融雪化冰系统的设计功率的主要影响因素:包括结构层的材料物性、气象条件、铺装方案等,提出铺装功率的指导方案,并提出单个回路和整个系统的初步自动控制方案。

(4) 通过将发热电缆融雪化冰方法与广泛应用的融雪剂化雪进行对比,发现发热电缆融雪化冰的优势有:热冲击小、操作简单、控制方便、能保证低温融雪等。


  关于发热电缆地面辐射供暖相关知识的,发热电缆在融雪防冻方面的应用。最近几年关于道路融雪化冰和屋顶天沟等方面的融雪化冰应用项目越来越多,对于这方面我的了解是比较少的,麻烦您详细讲解一下关于发热电缆在融雪化冰方面的设备和技术,谢谢。

道路融雪化冰和屋顶天沟等融雪化冰系统作了简单介绍,目的是起到抛砖引玉的效果,这里我将从融雪化冰系统的原理、控制和施工等方面进行比较详细的介绍。

发热电缆的应用是非常广泛的,这里我们主要是针对发热电缆地面辐射供暖系统而言。但是发热电缆的特殊应用很多,例如:内蒙古管道防冻、内蒙古管道伴热、最新版本万博app下载罐体防冻、锡林浩特道路融雪、集宁楼梯融雪、最新版本万博app下载土壤加热、屋顶天沟融雪等等。

发热电缆是一个通用的名称,它包含了众多类型,例如:恒功率发热电缆、自限温发热电缆、单导发热电缆、双导发热电缆等等。不同的应用领域需要不同类型的发热电缆,在应用当中应该根据需要选择,而不是通用的。

融雪化冰目前来说主要分为两方面,一种是用于道路的道路融雪化冰,按照使用部位又分为:道路、坡道、楼梯、停车场等等;一种是用于屋顶的屋顶融雪化冰,按照使用部位又分为:屋面、屋檐、天沟、排水管(沟)等等。

融雪系统主要由两部分构成,一个是控制系统,一个是加热系统。一般情况下我们说到融雪化冰系统,觉得都很简单,就是用发热电缆安装在需要位置,用开关或者温控器控制就可以了,实际上这个想法是有偏见的,是存在错误的。

根据经验数值,一般情况下道路融雪化冰系统需要的安装功率为:250~350W/m2,对于一个100m2的区域安装功率就在25~35kW,可见安装功率是比较高的。如果采用人工控制的模式控制,则不能准确的达到融雪化冰的目的,在积雪结冰严重的情况下,即使开启系统也不能达到融雪化冰的目的,而且运行费用巨大;如果采用温度控制器来控制该系统,那也是极其错误的。在需要融雪化冰的地区,一般冬季的室外气温大部分时间或者全部时间在0℃以下,如果用温度控制器来控制,那么只要温度控制器开启,系统就开始加热,根本起不到自动控制的功能,甚至比人工控制的方式更加费电。正确的控制设备是融雪化冰专用的控制器,下面以目前常用的丹麦丹佛斯的e850融雪化冰专用控制器做详细说明,该专用控制设备探头探测温度和湿度,大家都知道冰雪的形成不仅取决于温度还取决于湿度,只有进行温度和湿度探测,并经内置芯片比较分析,判断在具体温度和湿度情况下冰雪是否形成来开启系统。

内蒙古融雪化冰控制设备根据探测的温度和湿度,判断是否有冰雪形成,在冰雪即将生成时既提前开启系统,当雪降临到道路上时随即消融并迅速干燥,不会凝结成冰,同时可以设置延迟时间,即当探头探测到冰雪融化完毕后系统继续工作的时间,确保最不利区域也达到充分融雪化冰的效果。该设备不但可以控制电力加热系统,也可以控制热水加热系统。e850融雪控制器可同时控制三个区域,输出功率为3*16A,一般在实际应用当中考虑到负载功率比较大需配置功率放大设备配套使用。

控制系统数量的选择不仅需要考虑单个控制系统负担的功率,也许要考虑负载所承担的区域。一般情况下单个控制系统承载的功率以不影响系统供电为原则,并且要考虑电箱(柜)造价;再就是要考虑单个控制区域的一致性,不同户外条件的区域不宜在一个控制区域里连接,当然具体项目要具体分析了,理论上来说控制区域越小、控制系统越多,则系统越精确,效果越好。

再就是加热系统,加热系统分为热水加热系统和电加热系统,目前以电加热系统为主,热水加热系统应用很少,这里就不详细介绍了。电加热系统也就是我们常说的发热电缆融雪化冰系统,主要设备即融雪化冰专用的发热电缆。

锡林浩特融雪化冰坡道使用专用融雪化冰发热电缆 18/3150的铺装(该发热电缆线性功率为18W,单根发热量为3150W):


由于最新版本万博app下载融雪化冰系统安装功率较大,有些电力配置不足的区域可以选择局部铺设的方式。所以道路铺装形式有满铺和局部铺设,选择哪种形式根据甲方的要求和配电情况来具体选择。

内蒙古融雪道路表面可以使用各种材料,沥青、大理石、石材等都可以作为路面的装饰材料,当然混凝土路面也是很好的材料。采用不同的路面装饰材料对施工方法和路面剖面做法要求也是不同的,无论哪种做法都需要保证路面的良好传热和保护发热电缆的施工和使用安全。由于各个品牌电缆的技术参数有区别,具体施工方案和要求请咨询专业厂家。nmhydr-万博体育最新客户端暖@凡科快图.png


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