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1、路面主動融雪除冰熱管技術(shù)淺談 摘要：我國的大范圍地區(qū)每年冬天均會遭遇冰雪天氣，嚴(yán)重影響了車輛的行駛安全。傳統(tǒng)的除冰雪技術(shù)具有延滯性或者破壞環(huán)境，從建設(shè)環(huán)保型路面出發(fā)，本文初步探討和介紹了一種如何利用熱管技術(shù)主動融雪除冰的環(huán)保型路面。關(guān)鍵詞：熱管集熱融雪除冰中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：5在我國的大部分地區(qū)，尤其在北方地區(qū)，每年均會遭遇不同程度的冰雪天氣。路面的積雪結(jié)冰給道路暢通及行駛安全帶來嚴(yán)重的影響，因此，路面除冰雪問題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，常用的除冰雪方法主要有兩種類型，
2、即機(jī)械清除法與融除法［1］。機(jī)械清除法適用于降雪量大且降雪范圍廣的地區(qū)，是北方地區(qū)較為普遍的除雪方式。但是，機(jī)械清除法需在降雪后進(jìn)行，具有一定的延滯性。同時(shí)，機(jī)械除雪還影響交通的正常通行。融除法包括化學(xué)融除法和熱熔法［1］。化學(xué)融除法主要是通過在路面上撒化學(xué)劑來降低冰雪冰點(diǎn)，使冰雪融化，進(jìn)而清除積雪及積冰的方法［2］。該方法實(shí)施簡便，費(fèi)用低并且可以起到防滑的作用，配合機(jī)械除冰可以達(dá)到很好的效果。但是，融雪劑對在融化冰雪以后，依然會以不同形式存在于路面及道路兩側(cè)，從而對道路及路政設(shè)施造成腐蝕，以及
3、對道路兩旁的綠化帶和地下水均有很大的影響。國家“十一五”科技支撐計(jì)劃“區(qū)域規(guī)劃與城市土地節(jié)約利用關(guān)鍵技術(shù)研究”中,特別強(qiáng)調(diào)了道路冰雪自融與防滑關(guān)鍵技術(shù)研究內(nèi)容。這些都表明國內(nèi)已經(jīng)開始關(guān)注新型融雪化冰技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用和示范［1］。因此，有必要找到一種方法，即利用熱管技術(shù)，該方法是一種既解決了機(jī)械除冰雪的延滯性，又對環(huán)境不造成影響的新型除冰雪方式。1熱管的原理和特性1.1熱管的原理熱管由管殼芯網(wǎng)、端蓋和封口管組成，按其工作又可分為蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段三部分［3］。熱管內(nèi)填充有飽和的工質(zhì)，工質(zhì)的選擇
4、依據(jù)使用環(huán)境來選擇，冰點(diǎn)要低于所用環(huán)境的最低溫度，一般的選擇有氟利昂、甲醇、乙醇、水等。它的工作原理是：外界的熱量傳遞到熱管的蒸發(fā)段，通過管壁把熱量傳遞給工質(zhì)，工質(zhì)受熱后氣化。由于壓力的變化，氣化的工質(zhì)會通過絕熱段到達(dá)冷凝段。冷凝段由于溫度低，氣化的工質(zhì)遇冷相變液化，從而釋放出熱量。液化后的工質(zhì)通過芯網(wǎng)毛細(xì)作用返回蒸發(fā)段，完成一個工作循環(huán),從而實(shí)現(xiàn)了能量的傳遞。1.2熱管的特性5熱管利用相變來傳遞熱量，具有很高的傳熱效率。由于熱管以汽化熱的形式進(jìn)行傳遞，所以熱管具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性。溫度的變化導(dǎo)致工
5、質(zhì)相變，并伴隨著熱量的吸收與釋放。所以，當(dāng)冷凝段溫度較低時(shí)，工質(zhì)液化放熱，因此它的溫度變化幅度小。熱管可以根據(jù)工程的需要設(shè)計(jì)出不同的結(jié)構(gòu)形式和尺寸，工質(zhì)在冷凝段液化后循環(huán)回蒸發(fā)段的動力有重力、向心力、電流體動力、磁流體動力等。由于熱管的導(dǎo)熱是從蒸發(fā)段到冷凝段，因此熱管具有單向?qū)嵝裕?］。2熱管技術(shù)在融雪除冰中的應(yīng)用利用熱管可以實(shí)現(xiàn)能量的傳遞，但是需要解決的問題有如何高效率得儲存熱量、如何在需要時(shí)釋放能量以及熱管的埋設(shè)布置。大地本身就是一個很好的能量儲存器，夏天利用熱管將熱量儲存起來，冬季用來融
6、化路面上的冰雪。例如，夏天瀝青路面在絕大部分時(shí)間，路面的各個深度處的溫度都要高于氣溫10℃以上，路面結(jié)構(gòu)中的最高溫度比氣溫高20℃以上［5］。因此，如果集中儲存了道路里的熱量，這將是非常巨大的。同時(shí)，不僅降低了路面的溫度，緩解了瀝青路面因溫度升高產(chǎn)生流變破壞，而且提高了道路使用壽命。在集熱階段，路面溫度高于土體的溫度，熱管內(nèi)的工質(zhì)受熱氣化，在溫差作用下向冷凝段運(yùn)動，然后在冷凝段液化，釋放出能量通過管壁傳遞到土體，工質(zhì)通過芯網(wǎng)在毛細(xì)作用下回到蒸發(fā)段。在融雪階段，依靠土體內(nèi)的熱量使工質(zhì)氣化，從而傳遞
7、到路面，達(dá)到融雪除冰的目的。5為了達(dá)到更高的道路集熱效率，可以在冷凝段加設(shè)肋片，涂有選擇性涂料，以吸收更多的太陽能輻射。熱管的埋設(shè)要根據(jù)工程的實(shí)際情況來確定，建設(shè)初期要針對道路中埋設(shè)的熱管強(qiáng)度、間距、層位以及散熱片、隔熱層的必要性進(jìn)行反復(fù)論證和深入研究，以確保整個系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定地工作。3問題與討論利用熱管在夏季儲存熱量，冬季用來融雪除冰，是一種安全環(huán)保且可以循環(huán)利用的新型路面。在實(shí)施過程中還面臨如下兩方面的問題:（1）熱量大量、長時(shí)間儲存的儲能器沒有解決，大地隨能儲存能量，但是伴隨外界溫度的變
8、化會損失很多的熱量。（2）在我國西北和東北的寒冷地區(qū)，由于冬季最低溫度可以達(dá)到零下30℃以下，所以工質(zhì)的選擇范圍有限，且會把工程造價(jià)提高很多。同時(shí)，降雪量很大，所以融雪除冰的能力也相對有限。所以，熱管技術(shù)目前不能大范圍的推廣與使用，但在特殊路段，如橋梁、隧道進(jìn)出口、機(jī)場跑道、長坡路段、停車場、收費(fèi)站口等，建議使用熱管的自動融雪除冰技術(shù)。因此，需要進(jìn)一步研究新材料以及施工方法，降低工程造價(jià)，從而使熱管技術(shù)在工程中能更大范圍的使用。4結(jié)語5在提倡環(huán)境友好型、資源節(jié)約型的社會風(fēng)氣下，研究與發(fā)展新型環(huán)保
