發(fā)熱電纜在屋面融雪除冰工程中的應(yīng)用
高添順
摘要：本文介紹了發(fā)熱電纜在北方寒冷地區(qū)某火車站站房屋屋面融雪及除冰工程方面的應(yīng)用
關(guān)鍵詞 ：發(fā)熱電纜 融雪 除冰
1引言
北方地區(qū)冬季氣候嚴(yán)寒多雪，建筑屋面積雪多倚靠人工清除。但大型公建屋面積雪由于建筑造型或結(jié)構(gòu)等種種原因，無法人工清除，屋面積雪基本存留至春季，依靠氣溫上升融雪。春融時節(jié)，北方地區(qū)晝夜溫差較大，日間雪融水在夜間重新凍結(jié)成冰。人工清雪除冰危險性較高且效率低下，常無法及時清雪除冰，故屋面檐口處常形成巨大冰柱。隨著氣溫繼續(xù)升高，冰柱會自行脫落。這一期間，雪水可能會造成屋面面層剝落，增加屋面維護(hù)工作量；另一方面無法及時清除的冰柱脫落并可能對行人人身安全造成極大的威脅。
目前廣泛采用的除雪方法基本為化學(xué)融雪法和熱力學(xué)法。化學(xué)融雪法（即撒鹽或者其他化合物）腐蝕性較強且破壞土壤生態(tài)環(huán)境；熱力學(xué)融雪法受到熱源形式（鍋爐房、地?zé)�、太陽能蓄熱等）限制較大。上述幾種融雪技術(shù)在實際工程應(yīng)用中由于自身特點及屋面結(jié)構(gòu)形式的限制，或不適用于屋面融雪除冰；或雖可用于屋面融雪除冰，但成本高昂，難于推廣實施。
發(fā)熱電纜，是以電力為能源，利用制成電纜結(jié)構(gòu)的合金電阻絲進(jìn)行通電發(fā)熱，來達(dá)到采暖或者保溫的效果，通常有單導(dǎo)和雙導(dǎo)之分。1926年歐州開始生產(chǎn)發(fā)熱電纜，發(fā)熱電纜在我國最早出現(xiàn)于上世紀(jì)90年代初。發(fā)熱電纜具有安全、壽命長、發(fā)熱量可控、環(huán)保等優(yōu)點，起初主要應(yīng)用于管道保溫、道路防凍等工業(yè)領(lǐng)域，后來逐漸推廣到民用領(lǐng)域。發(fā)熱電纜法作為徹底去除冰雪方法的一種，能源供應(yīng)充沛，特別是冰雪時間長，強度大的北方地區(qū)，還是具有很大的適用性。發(fā)熱電纜的優(yōu)點避免了化學(xué)融雪及傳統(tǒng)熱力融雪的缺陷，具備較好的應(yīng)用于屋面融雪除冰的技術(shù)條件。
2工程實例
下面以北方某火車站站房天溝融雪及風(fēng)雨棚檐口除冰為例，介紹發(fā)熱電纜在上述大型公共建筑屋面融雪除冰中的應(yīng)用。該站房主體部分屋面高度22m，面積約2900m2，輕鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)有天溝，天溝寬0.4-0.5m；站房主體兩側(cè)均設(shè)裙房，裙房部分屋面高度16m，面積1000m2及1700m2，現(xiàn)澆鋼筋混凝土板結(jié)構(gòu)。風(fēng)雨棚為站臺無柱式，跨距20m，輕鋼結(jié)構(gòu)，面積約7000m2，單坡排水。為降低雪融水對輕鋼屋面腐蝕作用及避免風(fēng)雨棚檐口掛冰傷人，設(shè)計考慮在主體結(jié)構(gòu)屋面天溝及風(fēng)雨棚檐口敷設(shè)發(fā)熱電纜實施融雪除冰。
2.1發(fā)熱電纜融雪工作流程如圖一示。


 

 

2.2配電及控制
配電系統(tǒng)如下圖示，智能型電子溫控器及傳感器確保了以最小的耗電量取得最理想的效果。該系統(tǒng)傳感器和溫控器的配合使用能精確自動測量天氣狀況從而在最適當(dāng)?shù)臅r問開啟及關(guān)閉電源。
 

 

2.3發(fā)熱電纜布置
發(fā)熱電纜線功率一般10-20W/m，融雪時單位面積耗熱量建議選擇200-250W/m2。冰雪融解系統(tǒng)的耗熱量計算應(yīng)考慮以下因素：安裝地點、安裝方式及面積。根據(jù)電熱纜鋪設(shè)地區(qū)及融解速度，研究表明單位實際安裝面積耗熱量范圍可取175～250 W／m2。可選兩種冰雪融解電熱纜：額定功率20W/m單導(dǎo)線電熱纜； 額定功率17 W/m雙導(dǎo)線電熱纜。
 

 

2.4敷設(shè)方式
發(fā)熱電纜用于采暖時與低溫水地板輻射采暖敷設(shè)方式相同，有回折型，平行型，雙平行等；用于管道伴熱時多采用波浪式，直線式及螺旋式。
由于發(fā)熱電纜用于融雪時單位面積熱功率較大，且所敷設(shè)區(qū)域多為狹長帶狀，故多根據(jù)敷設(shè)區(qū)域長度采用一根或多根發(fā)熱電纜平行型敷設(shè)，如圖三示（主體部分——屋面天溝）。
目前，火車站風(fēng)雨棚形式多為大跨度輕鋼結(jié)構(gòu)的（站臺）無柱風(fēng)雨棚。若風(fēng)雨棚屋面設(shè)有天溝（有組織排水），則除天溝內(nèi)設(shè)發(fā)熱電纜外，檐口至區(qū)域天溝仍需設(shè)發(fā)熱電纜，如圖四；若風(fēng)雨棚屋面采用散排方式排水，則僅在風(fēng)雨棚檐口敷設(shè)發(fā)熱電纜即可達(dá)到除冰目的，如圖五。

 

3 發(fā)熱電纜用于屋面融雪的優(yōu)點和存在的問題
3.1發(fā)熱電纜用于屋面融雪除冰的優(yōu)點
（1）發(fā)熱電纜加熱法冰雪融解系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣，可應(yīng)用于任何要求無冰雪的地區(qū)。
（2）發(fā)熱電纜加熱法冰雪融解系統(tǒng)融雪及時迅速，效果明顯；可以有效地保障工作地區(qū)安全，保障行人地區(qū)安全，節(jié)省清雪時間及精力，保護(hù)環(huán)境。
（3）發(fā)熱電纜加熱法冰雪融解系統(tǒng)控制簡單，響應(yīng)迅速。系統(tǒng)傳感器和溫控器的配合使用能精確自動測量天氣狀況從而在最適當(dāng)?shù)臅r間開啟及關(guān)閉電源，能夠確保以最小的耗電量取得最理想的融雪除冰效果。
（4）發(fā)熱電纜用于屋面融雪時，敷設(shè)深度淺，安裝簡便快捷。發(fā)熱電纜熱量可很快傳遞，能源利用效率較高。
（5）發(fā)熱電纜出現(xiàn)故障時，定位修復(fù)過程簡單迅速。發(fā)熱電纜受破壞后，可用探傷儀器立刻確認(rèn)故障位置，隨即該區(qū)域上的覆蓋、保護(hù)層除去，剪取受損部分線纜，再將線纜聯(lián)接起來并用特殊的修補材料絕緣，修復(fù)過程簡單，迅速。
3.2存在的問題
（1）發(fā)熱電纜加熱法冰雪融解系統(tǒng)雖然有諸多節(jié)能措施，但長期運行耗能仍相對較大，運營費用相對較高。
（2）系統(tǒng)的初期投資相對較大。
（3）由于發(fā)熱電纜長期工作于自然那環(huán)境中，系統(tǒng)對電纜防水性、耐候性及強度要求較高。
4 結(jié)論
現(xiàn)有多種除冰雪方法，針對不同地區(qū)、不同情況，應(yīng)選擇采用不同除冰雪方法。發(fā)熱電纜加熱法融雪作為徹底去除屋面冰雪的一種方法，適用范圍廣、融雪及時迅速、效果明顯；可以有效地保障工作環(huán)境安全，保障行人安全，可以節(jié)省人員清雪時間及精力，在合適的地區(qū)值得嘗試和推廣。

參考文獻(xiàn)
[1]地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程 JGJ 142-2004
[2]李炎鋒,武海琴等 發(fā)熱電纜用于路面融雪化冰的實驗研究 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報2006.3

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