1、路面主动融雪除冰热管技术浅析摘要：我国的大范围地区每年冬天均会遭遇冰雪天气，严重影响了车辆的行驶安全。传统的除冰雪技术具有延滞性或者破坏环境，从建设环保型路面出发，本文初步探讨和介绍了一种如何利用热管技术主动融雪除冰的环保型路面。 关键词：热管集热融雪除冰 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 在我国的大部分地区，尤其在北方地区，每年均会遭遇不同程度的冰雪天气。路面的积雪结冰给道路畅通及行驶安全带来严重的影响，因此，路面除冰雪问题成为人们关注的焦点。目前，常用的除冰雪方法主要有两种类型，即机械清除法与融除法1 。机械清除法适用于降雪量大且降雪范围广的地区，是北方地区较为普遍的除雪方
2、式。但是，机械清除法需在降雪后进行，具有一定的延滞性。同时，机械除雪还影响交通的正常通行。融除法包括化学融除法和热熔法1 。化学融除法主要是通过在路面上撒化学剂来降低冰雪冰点，使冰雪融化，进而清除积雪及积冰的方法2 。该方法实施简便，费用低并且可以起到防滑的作用，配合机械除冰可以达到很好的效果。但是，融雪剂对在融化冰雪以后，依然会以不同形式存在于路面及道路两侧，从而对道路及路政设施造成腐蚀，以及对道路两旁的绿化带和地下水均有很大的影响。 国家“十一五”科技支撑计划“区域规划与城市土地节约利用关键技术研究”中,特别强调了道路冰雪自融与防滑关键技术研究内容。这些都表明国内已经开始关注新型融雪化冰技
3、术的研发、应用和示范1 。因此，有必要找到一种方法，即利用热管技术，该方法是一种既解决了机械除冰雪的延滞性，又对环境不造成影响的新型除冰雪方式。 1 热管的原理和特性 1.1 热管的原理 热管由管壳芯网、端盖和封口管组成，按其工作又可分为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分3 。热管内填充有饱和的工质，工质的选择依据使用环境来选择，冰点要低于所用环境的最低温度，一般的选择有氟利昂、甲醇、乙醇、水等。它的工作原理是：外界的热量传递到热管的蒸发段，通过管壁把热量传递给工质，工质受热后气化。由于压力的变化，气化的工质会通过绝热段到达冷凝段。冷凝段由于温度低，气化的工质遇冷相变液化，从而释放出热量。液化后的工
4、质通过芯网毛细作用返回蒸发段，完成一个工作循环,从而实现了能量的传递。 1.2 热管的特性 热管利用相变来传递热量，具有很高的传热效率。由于热管以汽化热的形式进行传递，所以热管具有优良的导热性。温度的变化导致工质相变，并伴随着热量的吸收与释放。所以，当冷凝段温度较低时，工质液化放热，因此它的温度变化幅度小。热管可以根据工程的需要设计出不同的结构形式和尺寸，工质在冷凝段液化后循环回蒸发段的动力有重力、向心力、电流体动力、磁流体动力等。由于热管的导热是从蒸发段到冷凝段，因此热管具有单向导热性4 。 2 热管技术在融雪除冰中的应用 利用热管可以实现能量的传递，但是需要解决的问题有如何高效率得储存热量
5、、如何在需要时释放能量以及热管的埋设布置。大地本身就是一个很好的能量储存器，夏天利用热管将热量储存起来，冬季用来融化路面上的冰雪。 例如，夏天沥青路面在绝大部分时间，路面的各个深度处的温度都要高于气温 10以上，路面结构中的最高温度比气温高 20以上5 。因此，如果集中储存了道路里的热量，这将是非常巨大的。同时，不仅降低了路面的温度，缓解了沥青路面因温度升高产生流变破坏，而且提高了道路使用寿命。在集热阶段，路面温度高于土体的温度，热管内的工质受热气化，在温差作用下向冷凝段运动，然后在冷凝段液化，释放出能量通过管壁传递到土体，工质通过芯网在毛细作用下回到蒸发段。在融雪阶段，依靠土体内的热量使工质
6、气化，从而传递到路面，达到融雪除冰的目的。 为了达到更高的道路集热效率，可以在冷凝段加设肋片，涂有选择性涂料，以吸收更多的太阳能辐射。热管的埋设要根据工程的实际情况来确定，建设初期要针对道路中埋设的热管强度、间距、层位以及散热片、隔热层的必要性进行反复论证和深入研究，以确保整个系统能够高效稳定地工作。 3 问题与讨论 利用热管在夏季储存热量，冬季用来融雪除冰，是一种安全环保且可以循环利用的新型路面。在实施过程中还面临如下两方面的问题: （1）热量大量、长时间储存的储能器没有解决，大地随能储存能量，但是伴随外界温度的变化会损失很多的热量。 （2）在我国西北和东北的寒冷地区，由于冬季最低温度可以达
7、到零下 30以下，所以工质的选择范围有限，且会把工程造价提高很多。 同时，降雪量很大，所以融雪除冰的能力也相对有限。所以，热管技术目前不能大范围的推广与使用，但在特殊路段，如桥梁、隧道进出口、机场跑道、长坡路段、停车场、收费站口等，建议使用热管的自动融雪除冰技术。因此，需要进一步研究新材料以及施工方法，降低工程造价，从而使热管技术在工程中能更大范围的使用。 4 结语 在提倡环境友好型、资源节约型的社会风气下，研究与发展新型环保路面是未来道路建设的重要方向。利用热管技术，将夏季路面的热量储存到冬季用，不仅解决了冬季融雪除冰的问题，同时还延长了道路的使用寿命。在降雪的同时，热管就已经开始融化降雪，
8、防止了车辆碾压后结冰难以清除，也不影响道路的正常通行。虽然前期建设投资大，但后期节省了每年融雪除冰的大量费用。所以，进一步研究热管技术与施工方法，发展新型路面融雪除冰技术，具有十分重要的意义。 参考文献： 高青，于鸣，刘小兵.基于蓄能的道路热融雪化冰技术及其分析J. 公路，2007,（5）:170-174 刘红瑛，郝培文.道路除冰雪技术及其发展趋势J.筑路机械与施工机械化, 2008，(11)：18-21 许新中.热管技术与太阳能利用J 太阳能, 1991,(3)：19-20 文玉良，浦绍选，唐润生.热管在太阳能热利用技术中的应用J 可再生能源,2005，(2)：28-30 黄立葵，贾璐，万剑平，万智.沥青路面温度状况的统计分析J 中南公路工程, 2005，30(3): 8-10
