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发热电缆在车道融雪化冰中的应用

一、引言
  北方地区冬季一般有5-6个月,黑龙江、吉林、内蒙古、新疆等省份个别地区甚至可以长达8个月,每年都有几次较大降雪过程,给人民生产生活、交通及交通安全都带来很大影响。道路积雪结冰问题越来越引起各级部门、建设单位及设计的关注和重视。根据北京气象资料显示,北京每年平均降雪量为8.4毫米,2010年1月2日,北京普降大雪,降雪量普遍有4至8毫米,部分地区出现10至18毫米的暴雪,北京大部地区积雪深度10至20厘米,昌平和门头沟积雪深度达33.2厘米,日降雪量均突破了1951年以来的1月份历史极值。冬季的降雪,经行人踩踏、车辆碾压就会变成坚硬的冰雪路面,积雪融化后还会结冰,对交通安全带来了很大影响。而建筑物汽车出入的车道,往往是更易发生交通意外的拐弯、上下坡处,解决车道积雪问题,选用适用、 经济、 高效、 环保的方法快速、安全除雪化冰,对行车安全具有重要意义。
二、车道融雪化冰方法选择
  某办公楼车道位于D-G/20-22轴,坡度达10%,要做到及时、有效、安全除雪化冰,主要有以下几种方法。
  1 人工清除法和机械清除法
  人工清除法劳动强度大、效率低,这种传统的除雪方法是雪停后才开始除雪,实际上在降雪过程中路面积雪经车辆碾压已被压实形成冰雪路面,对车道这种车辆经常出入道路不适用。机械清除法的除雪方式主要有摆锤旋转击打式、往复冲击振动式、旋转铣削式、楔铲式等,这种除雪设备制造成本较高,除净率低,工作效率低,功率消耗非常大,使用效果不理想,而且受制于车道建筑形式,车道一般空间有限、清扫面积小,除雪设备一般无法使用,较人工清除法更加不经济。
  2 融化法
  2.1 化学融化法
  目前广泛采用的化学融化法,也就是撒盐或者其他化合物,会造成很多负面作用,如:侵蚀路面、腐蚀管道、锈蚀钢筋,破坏生态环境。据统计,每年冬季除雪撒盐造成道路损坏较不撒盐上升2倍,北京市 2002 年 12 月 15 日-23 日不到 10 天时间就使用融雪剂七千吨,2003 年上半年,北京城区51 条道路和绿地 37 万株绿篱受害枯死, 约占全市绿篱 5%-10%, 草地受害三十多万平方米,几万株灌木和乔木枯死,直接经济损失近千万元。 长期大量使用化学融化法除雪,除对植物的损害外对水源的影响 也很大,含有大量融雪剂的残雪最终会通过各种渠道进入江 河或地下,造成水体污染,这种污染的持续时间更长,影响范围更广。因此,化学融化法除雪应严格控制,合理使用, 用量越少越好。从未来发展趋势看,融雪剂的使用将会受到越来越严格的限制,使用量及使用范围将非常有限。
  2.2 热融化法
  热融化法原理简单而且不会造成污染,成为车道融雪化冰的主要措施。主要方法有地热管法、太阳能蓄热系统、导电混凝土、发热电缆敷设等方法。地热管法受制于热源,且安装复杂、影响路面;太阳能蓄热系统成本过高;导电混凝土工艺复杂、价格昂贵、控制繁琐,且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中的应用受到限制。由于发热电缆具有安全、耐用、环保等优点,是一种安全可靠的融雪化冰的方法。针对以上综合分析,本工程车道采用的是低温辐射发热电缆。
  三、系统概述
  1 低温辐射发热电缆特点
  低温辐射发热电缆是一种通电后能发热的电缆,辐射供暖分为高温、中温、低温。其中加热时表面温度不超过70℃的称为低温辐射,低温辐射发热电缆工作时表面最高温度为60-65℃,并且大部分能量以辐射方式传递,因此称为低温辐射发热电缆。发热电缆由导热体(实芯电阻线),XLPE0.7mm的绝缘层,接地导线,铝屏蔽护网,0.8mm蓝色PVC外表皮构成,因有绝缘层和PVC外皮的双层保护,系统还设有漏电保护装置,所以不会漏电。整根电缆的接地线将电流导入大地,因此使用起来非常安全。低温辐射发热电缆的辐射辐射性能好,节能省电,发热电缆磁场强度最大为0.7μT,为国家标准规定的0.7%,工频电场最高为2.4V/m,为国家标准规定的0.6%。国家标准文件(HJ/T24-1998)中规定:地面磁场强度为80A/m(100μT),工频电场为4KV/m,且不含对人体有害射线,严格区别于核辐射、电磁干扰辐射等情况。
  低温辐射发热电缆供暖具有使环境温度均匀、清洁、舒适的特点,它不只是单纯加热空气,而是使人体和周围密实物体首先吸收热量,温度升高,从而减少了对人体的冷辐射;而且没有传统供暖因空气对流引起的室内浮尘。发热电缆在欧美等发达国家有60-70年的成熟技术,他们的应用事实证明该产品的耐温、防潮、耐压及抗老化性能优良,能够做到正常使用50年以上。而且由于地面被作为传热的散热面,因此地面装饰层的材料难免会对采暖效果产生负面影响:    
   2 系统简介
  发热电缆地面辐射供暖系统是以电力为能源,用发热电缆为发热体,将100%的电能转换为热能,通过地面以低温热辐射的形式,把热量地面。发热电缆地面辐射供暖系统的工作原理是发热电缆通电后,其工作温度为40℃-65℃,通过地面作为散热面,通过少部分对流换热加热周围空气的同时,以大部分的方式与四周的围护结构、物体、人体进行辐射换热,围护结构、物体和人体吸收了辐射热后,其表面的温度升高,从而达到提高并保持温度的目的。发热电缆地面辐射供暖系统的辐射换热量约占总换热量的60%以上。 通过铺设于地板上的地温探头或温控器内的温度探头,由温控器控制温度。当温度达到设定值后,温控器开始动作,断开通向发热电缆的电源,发热电缆停止加热,当温度低于温控器设定值时,温控器又开始启动,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。
  3 系统架构
  系统由三个主要部件组成:发热电缆、温控装置、地面。这些部件共同运行,构成一个能够提供舒适、安全的供暖系统。
  温控装置为温控箱集中控制系统,用于设定、控制室内温度。根据实际需要,通过温控器随时调节温度,并且保持恒定,是节约运行费用的主要设备,地温探测器探测数据为主要依据并辅以室温探测器探测数据来进行系统启动或停止。用户可根据需要在10℃~30℃温度范围内任意设置需要的温度。
四、施工工艺
1 施工准备
1.1 施工现场应具备以下条件
  (1)建筑物湿作业均已完成,并充分干燥;
  (2)电源配电安装完毕,各回路电源管线预留工程结束;坡道内侧壁面化雪电源及温湿度探测器管线预留施工完毕;且其他电气管线工程施工完毕;
  (3)现场的杂物,特别是地板上的铁丝,钢筋头等金属杂物已清除;
  (4)地板的平整度符合国家有关施工及验收规范的要求。

1.2 工具准备
名称     型规      用途
万用表   数字式    测量直流电阻
兆欧表   1000V     测量绝缘电阻
卷尺及电工工具     连接电源
1.3材料准备
名称        型规及要求
发热电缆      TXLP/  /17
温度控制器    按设计
挤塑保温板    20mm,容重大于30Kg
金属丝网     Φ2.0
地暖专用反射膜
塑料绑扎带
胶带
钢钉
2 系统安装
2.1 挤塑板安装
  (1)将挤塑板平铺在坡道地面上,接口平直且间隙不得大于5毫米,挤塑板用钢钉固定在地面上;
  (2)每40平米安装膨胀缝;
  (3) 坡道周边垂直方向做50mm预留。
2.2放射膜安装
  (1)将地暖专用反射膜平铺在挤塑板之上,用胶带粘接;
  (2) 反射膜的铺设应平整,连续。
2.3金属丝网安装
  (1) 将金属丝网平铺在挤塑板之上,用绑扎带固定;
  (2) 金属丝网的铺设应平整,连续。
2.4 发热电缆的安装
  (1)测试发热电缆的绝缘电阻,绝缘电阻应符合产品说明的电阻值,发热电缆按图纸要求铺设在金属丝网上,用塑料绑扎带固定在丝网上;
  (2)保持电缆平直,距离均匀,最小距离不得小于35毫米,弯曲半径不得小于电缆直径的6倍;
  (3)发热电缆不得重叠安装及压入保温材料中;
  (4)测试发热电缆的直流电阻应满足相关生产标准;测试电缆绝缘电阻应与产品型号电阻上下浮动不超过10%; 
  (5) 发热电缆与墙面距离至少有15厘米间距,图纸有距离要求按照图纸施工;
  (6)发热电缆铺设分成4个区铺设,每个区域的发热电缆冷引线引入坡道侧壁预留的电源接线盒内;
  (7) 电缆铺装完毕,浇铸砂浆前后均做绝缘测试,绝缘电阻应应与产品型号电阻上下浮动不超过10%。
  系统安装结构示意图

2.5 温控箱的安装
  (1)温控箱安置在坡道入口的车库工具间内,按照说明书安装温控器;
  (2)坡道化雪专用温湿度传感器的传感线应穿管,探头放置在地面,应与坡道地面持平。
  温湿度探测器必须裸露于地面,直接探测环境温湿度,才能为系统的自动启动停止提供依据;探头的安装需与地面层施工同时进行。
2.6 通电测试
  (1)系统安装测试完毕后方可进行通电测试;
  (2) 调节温度控制器,检查系统运行情况;
  (3)如发现漏电现象,仔细检查是配电原因或电缆原因。
3 建立工程档案
  3.1 记录每根发热电缆的直流电阻及绝缘电阻的测试情况,包括安装前,安装后,浇铸砂浆前,浇铸砂浆后及通电测试前; 
  3.2 填写工程检查记录;
  3.3 填写工程档案表格;
  3.4 整理各种工程验收材料及器材的产品合格证;
  3.5 做好质量验收交接工作,填写交接记录。
六、验收标准
  1 系统施工应按照设计图纸进行,当修改设计时,应经原设计部门同意后,方可进行;
  2 采用的器材及其运输,保管方式应符合国家现行标准的有关规定,当对产品有特殊要求时,应符合产品技术文件的规定;
  3 当器材到达现场后,应按下列要求进行检查:
  3.1技术文件应齐全; 
  3.2型号,规格及外观质量应符合设计要求和本规范的规定;
  3.3系统安装工程施工中的安全技术措施应符合本规范及国家现行标准及产品技术文件的规定;
  4 系统安装时应满足下列尺寸要求
  4.1 电缆之间最小间距不得小于35mm;
    4.2 电缆的弯曲半径不得小于电缆直径的5倍;
    4.3 电缆与墙面的距离至少保持150mm;
  5 每40平方米应预留膨胀缝;
  6 系统所用主,辅材料应符合相关生产技术标准及施工要求的规定;
  7 温湿度探测器安装在地面上,探测器上口不应有填充物,端正并找平地面;
  8 电缆平直间距均匀,不得有重叠;
  9 工程交接验收时应检查的项目:
  9.1电缆的铺设外观平直,距离均匀,无交叉;
  9.2各种规定的间距;
  9.3电缆固定是否牢固,布局与设计是否相符;
  9.4检查部分回路的直流电阻及绝缘电阻;
  9.5系统的漏电保护装置及接地;
  10 工程交接验收时,应提交下列技术资料和文件:
  10.1系统的竣工图;
  10.2设计变更的证明文件;
  10.3安装测试记录;
  10.4各种试验记录;
  10.5各种材料,设备等的合格证.
七、使用方法
  1 首次运行:本系统尤其是每个采暖季的头几天,将消耗较多的电能,这并不意味着系统运行费用将会非常高。请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,需等待地面自然干燥(一般需28天)后再使用,并先用较低的温度预热。
  2 系统初次使用时,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℃-20℃〕。尤其需要注意的是: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。当您需要采暖时,只需将温控器的开关打开,系统就会自动按照您的设定开始自动运行。当您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 使用注意事项:
  4.1发热电缆地面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、地面装饰材料等均密切相关。因此当方案与设计确定后,请不要随意改动房屋的原定围护结构、地面装修等做法。
  4.2将温控器设在非常高的温度上并不会使地面很快地温暖起来,设定在您所需要的温度即可。
  4.3温控器安装在门上,周围不要有热源体。
  4.4不要用家具遮挡温空器。
  4.5不要随意晃动温空器,以免对温空器接线处造成破坏。
  4.6如果长时间没人不使用,可将温控器调到5-10℃,以更加省电。如长时间关闭系统再次启动,升温时间会较长。
八、常见问题及解决办法
  1 温控器控制温度不精确
  故障原因:检查温控器是否被遮挡或周围有无冷热源。
  2 温控器不工作或指示灯不亮
  故障原因:检查接线端子接触是否良好。开关电源是否打开。
  3 发热电缆不工作故障原因: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,但需要避免以下人为损坏,以保证系统正常运行:
  3.1禁止在铺设了发热电缆的地板上乱钉钉子、钻孔,以免打破电缆,造成漏电。
  3.2禁止私自拆改发热电缆和相关配电系统。
  3.3在安装提脚板或其他墙面装饰物时,不许在温控器垂直至地面这一段及其附近打木楔、钉钉子或剔凿,以免打断冷引线。
九、结论
  在寒冷的冬季,发热电缆技术的应用,不仅安全、快捷地解决了冰雪对车道道面带来的各种问题,而且此办法对车道路面结构及周边环境基本上没有破坏作用、消除了其他方法带来的负面影响,保证了了冬季车道行车安全,同时还满足了绿化环保的要求。

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