利用可再生能源的道路融雪技術(shù)應(yīng)用??稍偕茉吹缆啡谘┘夹g(shù)是一種利用太陽能、淺層地?zé)崮艿鹊推肺坏目稍偕茉礊橹饕獰嵩捶绞?,結(jié)合地源熱泵、熱管等較為成熟的節(jié)能技術(shù)和設(shè)備來加熱路面,實(shí)現(xiàn)融雪化冰的目的。利用淺層地?zé)崮軐?shí)現(xiàn)道路融雪的示意圖、系統(tǒng)圖和道路埋管圖。淺層地?zé)崮艿缆啡谘┫到y(tǒng)較之于傳統(tǒng)的化學(xué)方法、機(jī)械方法最顯著的特點(diǎn)就是對(duì)環(huán)境友好,并且融雪更為徹底;而較之于電加熱方法,其自身的節(jié)能性體現(xiàn)的更加明顯,更加具有實(shí)際意義。
常用的道路融雪化冰方法
目前國內(nèi)外常用的融雪化冰方法按照不同的作業(yè)機(jī)理,冰雪清除方法可分為物理、化學(xué)和機(jī)械方法三類:
(1)化學(xué)融雪劑法。融雪劑是最為常見的除冰雪手段,融冰雪效果也比較好。使用化學(xué)物如氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂等是經(jīng)常采用的一種方法,也是一種經(jīng)濟(jì)有效的方法,但融雪劑在被大量應(yīng)用的同時(shí),其副作用也逐漸被關(guān)注。鹽類融雪劑中的氯離子與鋼筋中的鐵發(fā)生反應(yīng),會(huì)加速鐵的銹蝕,加速橋梁的銹蝕。同時(shí),高濃度的氯鹽溶液滲透到植物的根部,形成反滲透,大量吸取植物體內(nèi)的水分,導(dǎo)致植物失水,被鹽分浸漬而死亡。
(2)機(jī)械法。此方法通常由人工或機(jī)械車輛通過鏟、推的方式來完成。人工方法原始、簡(jiǎn)單、方便,而除雪機(jī)械主要包括除雪機(jī)和除冰機(jī),除雪機(jī)中又包括旋轉(zhuǎn)式除雪機(jī)和犁式除雪機(jī)等??偟膩碚f,采用機(jī)械式方法來除雪和冰需要大量的人力、物力和裝備,且屬于被動(dòng)式滯后操作,需要一定的時(shí)間才能使交通恢復(fù)正常。
(3)物理方法。它是通過加熱,使路面的積雪或積冰融化。一種是電加熱,即在普通混凝土中添加一定導(dǎo)電組分材料,使之成為導(dǎo)電體,可通電加熱;另一種是加熱車加熱,即加熱車以液化石油氣為燃料,利用加熱板以熱輻射方式對(duì)路面上的冰雪加熱。物理融化的方法對(duì)于小降雪量和薄冰效果較好;當(dāng)降雪量較大時(shí),由于其融化速度慢,效率低,能耗大,且融化出的大量的水又可能會(huì)由于清除不及時(shí)而再次結(jié)冰,影響了清除冰雪的效果。
發(fā)熱電纜加熱。發(fā)熱電纜加熱系統(tǒng)是以電力為能源、發(fā)熱電纜為發(fā)熱體,將電能轉(zhuǎn)化為熱能,通過結(jié)構(gòu)層內(nèi)的導(dǎo)熱將熱量傳到物體表面,再通過物體表面與冰雪之間的顯熱和潛熱交換進(jìn)行融雪化冰。發(fā)熱電纜加熱系統(tǒng)具有無污染、運(yùn)行費(fèi)用低、熱穩(wěn)定性好、控制方便等優(yōu)勢(shì)。發(fā)熱電纜用于路面融雪化冰在北歐國家已經(jīng)有所應(yīng)用。
青海全省公路總里程達(dá)49000公里,為青海省經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了交通保障。公路交通仍是青海主要的運(yùn)輸方式。然而,青海省位于青藏高原東北部,受到了海拔高度和地理緯度的影響,青海有3/5的面積年平均氣溫在0℃以下,青海省的最冷月是1月份,平均氣溫為-18℃~-8℃,冬季時(shí)間長,道路易積雪且不易自然融化,嚴(yán)重影響交通及行車安全。2009年11月11日,是青海省入冬以來的第一場(chǎng)雪,在馬平高速發(fā)生了一起由于路滑造成24輛車輛連續(xù)碰撞的交通事故。
因此,為了保障道路暢通和行車安全,提高道路的運(yùn)營效益,除冰融雪是我國北方寒冷地區(qū)冬季道路養(yǎng)護(hù)的一項(xiàng)重要工作。如何有效地解決公路冰雪天不封路或少封路,避免交通事故或少出交通事故,形成良好的安全管理模式,已成為交通管理部門的重要工作之一。
目前,青海省針對(duì)道路除冰雪的研究和技術(shù)應(yīng)用較為滯后,應(yīng)對(duì)冰雪條件下交通組織措施還是停留在比較低端的技術(shù)層面,如在城市交通中主要采用人工除雪、撒鹽融雪及交警管制交通,在高速公路上主要通過限制車速、封閉交通及機(jī)械除冰雪等方法應(yīng)對(duì),其他道路目前還無任何具體的應(yīng)對(duì)措施。
青海省高速公路管理部門在冰雪條件下主要的交通組織應(yīng)對(duì)措施如下:
(1)控制放行車輛。能見度在50 ~100m時(shí),收費(fèi)站入口限時(shí)控制間斷放車。一般10 20輛車放行一次,也可5~10min放行一次,讓駛?cè)氲能囕v結(jié)隊(duì)而行。
(2)設(shè)立提示警告標(biāo)志。在收費(fèi)站入口和實(shí)施區(qū)域封閉的前端200m處,設(shè)醒目“前方道路積冰,減速慢行”的提示牌,讓駕駛員在行駛過程中提高警惕;在積雪地段設(shè)置可變情報(bào)板,使駕駛員知道車輛即將進(jìn)入危險(xiǎn)地段,以便提前減速。
(3)主線控制。高速公路因事故或區(qū)域性雪天,而實(shí)施的區(qū)域或分段分向封閉,應(yīng)加強(qiáng)道路封閉區(qū)域末端的控制,以防止車輛強(qiáng)闖、誤入封閉區(qū)域。
(4)特殊路段的雪(冰)面清除。當(dāng)?shù)缆坊揪邆渫ㄐ袟l件時(shí),養(yǎng)護(hù)部門應(yīng)對(duì)特殊路段實(shí)施重點(diǎn)清除。如大中型橋梁,沒有地溫支持較難融化,因山坡遮擋冰面不宜融化的地方,路面出現(xiàn)彎坡,造成路基兩面高低不一,隧道出入口,首先清除路基面部分的積雪,以防止高面積融雪化流到行駛車道,造成夜間溫度降低繼續(xù)形成冰面等情況。
從上述情況可以看出,目前青海省對(duì)道路冰雪的應(yīng)對(duì)還處于一種效率低且被動(dòng)狀態(tài),還沒有一處高效且主動(dòng)除冰雪路段。
青海省屬于高海拔高寒地區(qū),受到了海拔高度和地理緯度的影響,青海有3/5的面積年平均氣溫在0℃以下,冬季時(shí)間長,道路易積雪且不易自然融化;另外,青藏高原地區(qū)生態(tài)脆弱。因此,不宜采用融雪劑進(jìn)行道路除冰融雪,筆者針對(duì)發(fā)熱電纜融雪技術(shù)在高海拔高寒地區(qū)的應(yīng)用做了一些嘗試??紤]了發(fā)熱電纜的選擇、在瀝青混凝土路面中鋪設(shè)發(fā)熱電纜的工藝、加熱后瀝青路面溫度與環(huán)境溫度的關(guān)
系等問題。
目前,市場(chǎng)上發(fā)熱電纜的品牌繁多品質(zhì)好壞不一,通過對(duì)十余個(gè)品牌的發(fā)熱電纜從發(fā)熱效果、材料壽命、耐高壓、耐高溫及抗化學(xué)腐蝕等方面對(duì)比分析。篩選出某發(fā)熱電纜(雙導(dǎo)不可裁)用于試驗(yàn)研究。
例如:鋪設(shè)了0.6m×4.0m的發(fā)熱電纜進(jìn)行試驗(yàn)。先在基層上鋪設(shè)2cm×2cm網(wǎng)格的鐵絲網(wǎng),再在鐵絲網(wǎng)上綁扎發(fā)熱電纜,用扎絲固定但不要太緊,發(fā)熱電纜以S型方式布置,間距8cm。人工撒鋪瀝青混合料,厚度5cm,攤鋪均勻;用20t壓路機(jī)振動(dòng)碾壓兩遍,再靜壓3遍。
目前,市場(chǎng)上發(fā)熱電纜的品牌繁多品質(zhì)好壞不一,通過對(duì)十余個(gè)品牌的發(fā)熱電纜從發(fā)熱效果、材料壽命、耐高壓、耐高溫及抗化學(xué)腐蝕等方面對(duì)比分析。篩選出某發(fā)熱電纜(雙導(dǎo)不可裁)用于試驗(yàn)研究。
道路的除冰雪技術(shù)仍然是科研工作者和交管部門非常重視的課題,開展了大量的試驗(yàn)研究,各種除冰雪技術(shù)各有利弊,在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)分析選擇。青海屬高寒高海拔地區(qū)生態(tài)脆弱,應(yīng)減少甚至禁止使用融雪劑;通過對(duì)發(fā)熱電纜融雪技術(shù)在高海拔高寒地區(qū)的應(yīng)用研究,表明該技術(shù)能夠到達(dá)融雪要求且對(duì)生態(tài)無破壞。
信息引用:發(fā)熱電纜