运输经理世界道路工程与技术1预埋碳纤维电缆融化冰雪基本原理碳纤维电缆融化冰雪技术是一个系统性的电热能转换和传递技术体系，总系统除碳纤维电缆系统外，还有电源、保护、路面工程结构三个子系统。电源系统包括外接电源、接断电控制、电压调节等电学功能控制系统。增加变压器来调整电压，利于发热功率的发挥和调整，从而获得期望的电热效果。保护系统是电路防水、防漏电、防腐蚀以及防止其他损害的保障和维护系统，电、地接触[1]，安全运行，这样的保护系统不可或缺。路面工程结构系统主要是路面结构与电热系统的配套结构设计、部件配备等。合理的结构或部件配备设计，将产生不同的热功效。路面融化冰雪加热系统简化结构如图1所示。图1路面融化冰雪加热系统简化结构示意图2碳纤维电缆融化冰雪的优化能耗设计计算融化冰雪控制系统的主要控制影响因素包括：路面成分结构、碳纤维电缆埋设深度、电热功率、配套排水系统设计、电加热时间等。埋在地下某一层的碳纤维发热电缆，在充电后会产生热量，直接与公路路面接触，从而将一部分热量从电热系统向路面结构直至路表传导散发出去。部分热量被地面冰雪吸收，也有部分热量与周围的空气进行了热交换，从而导致大量的热量流失。融化冰雪所需的热量Q包括：使雪升温的热量Qs，雪融化所需的热量Qm，参与对流换热的热量Qc，太阳热辐射热量Ql，长波辐射热量Qr等。基于能量守恒定律，可得式（1）：Q+Ql=Qs+Qm+Qc+Qr（1）冰雪融化后的电转换速率可以用qs表示，其数值是积雪融化所需的热量Q和融化期间的电功率消耗量We之比。qs=Q/We×100%（2）Ql=A()α1+α2Iτ（3）Qs=m()CwT0-CsTa=ρAH()CwT0-CsTa（4）Qm=mhf=ρAHhf（5）Qc=Ahc()Tf-Taτ（6）Qr=εσr()T4f-T4sAτ（7）式（2）～式（7）中：m为雪的重量；Cw为水的比热，即4.2kJ/（kg·K）；Cs为雪的比热，为2.05kJ/（kg·K）；α1和α2分别为路表太阳能的集热率和雪的融解热；T0为冰雪融化成水的温度；Ta为冰雪的融解热，通常取路面融化冰雪应用碳纤维电缆加热技术的设计研究吴刚（江西省交通设计研究院有限责任公司，江西南昌330209）摘要：应用预埋碳纤维电缆，通过电力加热实现融化路面冰雪，是一种具备一定科技含量的技术。为了在实现融雪功能的同时尽可能地节约电力，围绕工程设计案例对碳纤维电缆加热技术的优化能耗设计进行研究，介绍预埋碳纤维电缆融化路面冰雪的基本原理，对优化能耗的环境影响因素及其设计计算问题展开探讨，为碳纤维电缆加热融雪技...
