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发热电缆融雪技术在道路融雪化冰的应用分析

时间:2015-10-23 09:20:58
我国北方地区冬季一般约为5^}6个月时间,新疆等地区较高纬度地带甚至长达8个月之久,每年都有几次较大的降雪过程,造成的积雪和积冰给人民生产生活,特别是给交通运输

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疆等地区较高纬度地带甚至长达8个月之久,每年
都有几次较大的降雪过程,造成的积雪和积冰给人
民生产生活,特别是给交通运输带来较大影响,也
是道路交通安全的主要隐患之一。路而积雪结冰
会对道路畅通及行车安全产生不利影响,对路而融
雪化冰技术进行研究对于交通安全而言具有重要
意义。目前来说,采用的较为广泛的是氯盐化雪方
法,但其存在许多负而效应,在还未研发出环保而
又廉价的融雪剂之前,寻求科学、合理、有效而又可
行的清洁融雪方式,是保护环境的重要方向之一。鉴
于此,发热电缆具有安全、耐用以及环保等优点,将改
装发热电缆放置在沥青混凝土中,能够获得较为满意
的抗压性能,在借鉴国外先进经验的基础上,由于发
热电缆的热量可以保证,因此把发热电缆应用于路而
融雪化冰方而是比较安全可靠的方法。
中开始研究和应用,其最早出现在与我国同属亚洲
的西亚国家以色列。发热电缆融雪技术原理简单
而且不会造成污染,成为路而融雪化冰措施之一,
该技术用于路而融雪化冰的研究,先后经历了采用
地热、太阳能蓄热系统以及导电混凝土等技术;但
地热法受到热源限制,太阳能蓄热系统成本过高,
导电混凝土在电压控制技术上存在问题,使这几种
融雪技术在实际工程应用中受到种种限制。因此,
利用碳纤维发热电缆进行融雪化冰热量可以保证,
是一种安全、可靠的融雪化冰手段。
1发热电缆融雪技术的优势
    新世纪以来,热力学融雪法己在国际道路工程
2发热电缆的特点
    1)耐压抗折性比较强。碳纤维发热电缆内部
的长丝碳纤维均采用纯进口材料,由较为柔软且弹
J陛强的PVC、镀锡铜丝多层绝缘包覆共同编织而
成,生产工艺比较复杂,但是安全性能高。在工作
电流50 mA回路的工作状态下,5万次(国家标准
是1万次)弯折(30次/min)碳纤维及包覆材料不会
出现任何破损。
    2)绝缘防水性能比较强。碳纤维发热电缆具
有较强的绝缘性能,其绝缘性和规定值相比较而言要大得多。在进行绝缘性实验测试过程中,将发热
电缆浸入到浓度为0. 800,温度为20℃的常温盐水
中通电,绝缘电阻不小于1 000 MSS,(标准值为大于
500 MSS,)。绝缘强度试验:在4 000 V ( AC)1 min,
50 Hz耐压,无闪烁击穿,泄露电流大于0. 002 mA
(标准是0. 25 mA),因此更具有安全性。目前己经
有专门的用于水中加热的发热电缆,护套的防水性
能较好,可完全抵抗冰雪消融后产生的水体及雨水
的浸泡问题;
    3)节能性比较好。同等线功率的碳纤维发热
电缆线表而温度要大于金属发热电缆,温度高出
3一5℃;
    4)安全性高。在220 V电压正常工作状态下,
人体直接触摸发热体内芯,没有任何感知,安全性
远超同类其他任何产品;
    5)使用寿命长。这一点是发热电缆的重要特
点,碳纤维发热电缆采用的是非金属材料作为发热
体,不存在功率衰减问题,其外绝缘保护层的材质
是由铁氟龙(耐300℃高温)和PVC及金属层编制
而成,寿命可确保50年以上。
3发热电缆融雪技术工作原理
    简单而言,碳纤维发热电缆融雪技术就是对发
热电缆进行铺装,位于地而而层之下,利用发热电
缆加热系统,也就是把电力当做能源、发热电缆当
做是发热体,对电能进行转化,转换成热能,通过结
构层内的导热把热量传到物体表而,再利用物体表
而和冰雪之间的显热及潜热交换进行融雪化冰。
散发出来的热量对路而进行加热,使路而积雪和冰
冻层融化。碳纤维发热电缆融雪技术作为彻底去
除冰雪方法的一种,能源供应充沛,在很多合适的
地区值得尝试推广,特别是在冰雪期较长的新疆地
区,具有很大的适用性。
4发热电缆融雪技术在道路融雪化冰中应用
}1技术原理
    一般情况下道路融雪化冰系统需要的安装功
率为:250^-350 W/mz,对于一个100 m2的区域安
装功率在25 ^} 35 kW,可见安装功率是比较高的。
如果采用人工控制的模式控制,则不能准确地达到
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。
    在新疆地区,一般冬季的室外气温大部分时间
或者全部时间都在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,下而以目前常用的丹麦丹佛斯的e850融雪
化冰专用控制器为例做详细说明,该专用控制设备
的探头用来探测温度和湿度,冰雪的形成不仅取决
于温度还取决于湿度,对温度和湿度进行探测,并
经内置芯片比较分析,判断在具体温度和湿度情况
下冰雪是否形成开启系统。e850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3X16 A,一般
在实际应用中考虑到负载功率比较大需配置功率
放大设备配套使用。
    融雪化冰的发热电缆和普通的发热电缆有所
区别,常规发热电缆也就是我们应用于地而辐射供
暖系统的发热电缆,按照相关技术规程,发热电缆
的线性功率要小于20 W/m。由于融雪化冰系统的
安装功率在250^-350 W/ m2,一般使用的是线性功
率大于20 W/m的,目前有些人使用一般的小线性
功率发热电缆进行融雪化冰项目施工,造成铺设间
距过小或者铺装功率不够,给以后的使用带来了隐
患,建议选用融雪化冰专用的发热电缆。融雪道路
表而可以使用各种材料,沥青、大理石、石材等都可
以作为路而的装饰材料,混凝土路而也是很好的材
料。采用不同的路而装饰材料对施工方法和路而
剖而做法要求也是不同的,无论哪种做法都需要保
证路而的良好传热,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
工方案和要求应咨询专业厂家。
4. 2技术概述
    发热电缆地而辐射供暖系统主要以电力为能
源,利用发热电缆,将其当做是发热体,将100%的
电能转换为一定量的热能,通过地而或者是以低温
热辐射的形式出现。耐克森发热电缆地而辐射供
暖系统的具体工作原理就是发热电缆通电之后,其
余的工作温度大约处于40 0C^}65℃的范围内,通
过地而当做是散热而,利用一小部分对流换热加热
周围空气的同时,其中的大部分是辐射换热的方式,可以是和围护的结构、物体,也可以是人体进行
辐射换热,围护结构、物体以及人体吸收了一定量
的辐射热,其表而的温度逐渐升高,从而达到了保
持温度的目的。发热电缆地而辐射供暖系统的辐
射换热量大约占总换热量的6000。通过在地板上
安装探头,由温控器对温度进行控制。如果温度达
到设定值之后,由温控器开始执行动作,断开通向
发热电缆的电源,发热电缆停比加热,如果温度低
于温控器时,温控器又重新开始启动,接通通向发
热电缆的电源,发热电缆开始加热,这样重复运转。
4.3使用方法
    1)首次运行过程。本系统在每一个采暖季的
前几天,将消耗比较多的电能,但这并不能代表系
统运行费用将会非常高。可以选择继续等待系统
达到平衡时,再估算运行费用。对新竣工项目,为
保证混凝土的使用寿命,需等待地而自然干燥(一
般需28 d)后再使用,并先采用较低的温度预热。
    2)系统初次使用。按照温控器使用说明书将
温控器开关打开,将温度值设置在较低温度处,使
发热电缆供暖系统开始运行,然后逐步通过调整温
度数值达到设计温度(一般为18 0C ^- 2 0℃)。需要
注意的是:不要在初次开启系统时就将温度设置在
高温处。
    3)日常操作。操作简便是融雪化冰系统众多
优点之一。需要采暖时,只需将温控器的开关打
开,系统就会自动按照设定开始自动运行。当离开
或不需要采暖时,可以将温空器温度调整到10^-15
℃之间。
4.4使用注意事项
    1)发热电缆地而辐射供暖系统的设计安装依
据是计算热负荷,因此与围护结构、地而装饰材料
等均密切相关,当方案与设计确定后,不要随意改
动房屋的原定围护结构、地而装修等;
    2)对温控器进行设置,将其设在非常高的温度
上并不会使地而变暖的速度加快,只需设定到您所
需要的温度即可;
    3)温控器安装在门上,周围不要有热源体;
    4)不要用家具遮挡温空器;
    5)不要随意晃动温空器,以免对温空器接线处
造成破坏;
    6)如果长时间没人不使用时,可将温控器调到
5 ^-10 0C,可更加省电,如长时间关闭系统再次启
动,升温时间会较长。
4.5常见问题及解决办法
    1)温度控制器对温度控制不准确。具体故障
原因:对温控器进行检查,是否被遮挡或周围有无
冷热源。
    2)温度控制器不工作或者指示灯故障。解决
办法:对接线端子进行检查,确定其接触良好。开
关电源是否处于打开的状态。
    3)发热电缆不正常工作的故障及原因:发生短
路,断路或电缆被打断。如遇到以上故障或原因不
明,用户不可自行维修,请及时与安装公司取得联
系,由安装公司派专业人员进行维修。融雪化冰系
统一般无需维护,但需要避免人为损坏,以保证系
统正常运行。
5结束语
    综合比较其他除雪方式,碳纤维发热电缆融雪
技术具有融雪速度快,自动化程度高的基本特点,
其安装和应用对车道路而的结构及周边环境基本
上没有任何影响,并且真正消除了其他除雪方法所
带来的负而影响,大大提高了通行能力,有效减少
了发生交通事故的隐患,同时还满足了绿化环保要
求,是一种新型、高效、低成本的道路清除冰雪技
术。随着相应成果及其配套设施的不断完善,碳纤
维发热电缆融雪技术在高速公路的应用中会取得
更为突出的经济和社会效益,有力地推动相关领域
的技术进步。
 

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