結合太原南站融雪排水談融雪系統(tǒng)的管理

楊 毅 軍

(大秦鐵路股份有限公司太原鐵路房建段，山西 太原 030001)

結合太原南站融雪排水談融雪系統(tǒng)的管理

楊 毅 軍

(大秦鐵路股份有限公司太原鐵路房建段，山西 太原 030001)

簡述了發(fā)熱電纜融雪法的含義，介紹了發(fā)熱電纜融雪工作流程，結合太原南站房建管理實際，對電伴熱融雪系統(tǒng)進行了詳細研究，指出發(fā)熱電纜用于屋面融雪的優(yōu)勢及其存在的問題。

融雪法，發(fā)熱電纜，屋面，敷設方式

0 引言

太原地區(qū)冬季氣候嚴寒多雪，最低溫度在-19 ℃，冬季平均降雪45 mm。一般建筑屋面積雪多依靠人工清除。但大型及超大型公共建筑物屋面積雪，由于建筑造型或結構等種種原因，無法進行人工清除積雪，屋面積雪基本存留至春季，依靠自然氣溫上升融雪。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成冰。人工清雪除冰危險性較高且效率低下，根本無法做到及時清雪除冰，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，增加屋面維護工作量；另一方面，對于鐵路運輸房建設備來說，無法及時清除的冰柱脫落并可能對鐵路運輸、車輛、旅客人身安全造成極大的威脅。如何能及時消除屋面積雪，是擺在大型及超大型公共建筑物維修人員面前的一個重大問題。目前廣泛采用的除雪方法基本為化學融雪法和熱力學法?；瘜W融雪法：即通過撒融雪劑或者其他化合物，加速積雪的融化，其不足之處是腐蝕性較強易對建筑物造成腐蝕破壞，破壞土壤生態(tài)環(huán)境，融雪完畢后一片狼藉，遇到突發(fā)狀況時很難處理到位；傳統(tǒng)熱力學融雪法是通過與鍋爐房聯(lián)通的熱力管道發(fā)熱加速融雪，但是受到熱源形式(鍋爐房、地熱、太陽能蓄熱等)限制較大。上述幾種融雪技術在實際工程應用中由于自身特點及屋面結構形式的限制，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。而發(fā)熱電纜融雪法相比較于上述融雪方式，更具有可操作性和適用性。本文結合太原南站運營維護實際，對發(fā)熱電纜融雪法進行探究。

1 概述

發(fā)熱電纜融雪法是通過敷設發(fā)熱電纜促進屋面積雪的消融，發(fā)熱電纜，是以電力為能源，利用制成電纜結構的合金電阻絲進行通電發(fā)熱，來達到采暖或者保溫的效果，通常有單導和雙導之分。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。發(fā)熱電纜法作為徹底去除冰雪方法的一種，能源供應充沛，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)點避免了化學融雪及傳統(tǒng)熱力融雪的缺陷，具備較好的應用于屋面融雪除冰的技術條件。

2 發(fā)熱電纜融雪法初步研究

發(fā)熱電纜融雪工作流程如圖1所示。1)配電及控制。配電系統(tǒng)采用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?shù)臅r間開啟及關閉電源。2)發(fā)熱電纜布置。發(fā)熱電纜線功率一般10 W/m～20 W/m，融雪時單位面積耗熱量建議選擇200 W/m2～250 W/m2。冰雪融解系統(tǒng)的耗熱量計算應考慮以下因素：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 W/m2～250 W/m2?？蛇x兩種冰雪融解電熱纜：額定功率20 W/m單導線電熱纜；額定功率17 W/m雙導線電熱纜。3)敷設方式。發(fā)熱電纜用于采暖時與低溫水地板輻射采暖敷設方式相同，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，且所敷設區(qū)域多為狹長帶狀，故多根據(jù)敷設區(qū)域長度采用一根或多根發(fā)熱電纜平行型敷設，如圖2所示(主體部分——屋面天溝)。目前，火車站風雨棚形式多為大跨度輕鋼結構的(站臺)無柱風雨棚。若風雨棚屋面設有天溝(有組織排水)，則除天溝內(nèi)設發(fā)熱電纜外，檐口至區(qū)域天溝仍需設發(fā)熱電纜，如圖3所示；若風雨棚屋面采用散排方式排水，則僅在風雨棚檐口敷設發(fā)熱電纜即可達到除冰目的，如圖4所示。

3 實例研究

1)工程概況。太原南站站房總建筑面積為203 032 m2，雨棚面積為119 284 m2、站房屋面面積為75 598 m2。車站平面布置分為東站房、西站房、高架候車廳、南雨棚、北雨棚五大區(qū)域。

2)設計目標。為降低雪融水對輕鋼屋面腐蝕作用及避免風雨棚檐口掛冰傷人，設計考慮在主體結構屋面天溝及風雨棚檐口敷設發(fā)熱電纜實施融雪除冰。降雪時啟動伴熱系統(tǒng)使在天溝的雪融化，并使融化的雪水順利通過雨水管排入軌間排水溝，不在雨水管內(nèi)結冰，防止造成雨水管堵塞。

3)環(huán)境及現(xiàn)場條件。最低環(huán)境溫度：-25 ℃。雨水管管道材料：HDPE管及不銹鋼管,保溫材料：30 mm橡塑保溫。

4)設計方案。雨水管道伴熱系統(tǒng)：伴熱電纜敷設于雨水管外壁，冬天結冰季節(jié)時，開啟伴熱系統(tǒng)，通過雨水管道將雪水排出，具體方法：用加強導熱鋁箔將伴熱電纜固定于清理干凈的雨水管外壁，在伴熱電纜外部粘貼橡塑保溫板，厚度30 mm，需要時在橡塑外部用白色壓巖膜做最后的防護。

根據(jù)不同部位選擇伴熱電纜型號：主站房雨水管道采用RDWK25-PF型；雨棚雨水管道柱外部分采用ZRDWK25-PF型；雨棚雨水管道柱內(nèi)采用SRL/8/10-2CT。

5)具體方案。太原南站需伴的雨水管道分布于主站房和雨棚，共計設置184個伴熱電纜子系統(tǒng)，使用伴熱電纜26 038 m，用電量650 kW,保溫材料1 191.66 m3。

主站房雨水管道：主站房雨水管道材質為PE管，按上述伴熱電纜輻射比例順管道方向將伴熱電纜敷設于雨水管外壁；主站房雨水管道部分共計設計64個伴熱電纜回路，預計使用伴熱電纜11 526 m,預計使用保溫材料705.04 m3。

雨棚雨水管道：雨棚雨水管道材質為PE管和不銹鋼管，按所述伴熱電纜輻射比例順管道方向將伴熱電纜敷設于雨水管外壁，供電點位于每套排水管道的頂部，設置電源接線盒，伴熱電纜由電源接線盒內(nèi)與供電電纜連接，順管道方向向管道兩側敷設，于管道結尾處做伴熱電纜尾端處理。外部做30 mm橡塑保溫，需要時最后在外部做壓巖膜防護，預計使用伴熱電纜14 512 m，雨棚雨水管道部分共計設計120個伴熱電纜子系統(tǒng),保溫材料為486.62 m3，其中有不銹鋼雨水排水管48根需要單獨施工，需使用SRL10-2CT伴熱電纜1 750 m，伴熱電纜SRL10-2CR 1 150 m，雨水管柱腳2.9 m設計澆筑混凝土，在澆筑混凝土之前先做伴熱及保溫，施工時將柱腳部分的伴熱電纜穿于穿線管之內(nèi)，伴熱電纜的尾端迂回至混凝土結構之上，即需要施工雙倍的伴熱電纜，穿于兩根穿線管之內(nèi)，在高于混凝土澆筑的位置(約管道高于地面以上4 m的位置)預留伴熱電纜，與20 m鐵絲連接，在雨水管立管吊裝施工時一并將伴熱電纜吊至屋頂(立管外部隔板需開一個孔將伴熱電纜從柱腳穿至屋頂)，高于柱腳部分的管道在焊接之前須將伴熱和保溫做好，并將伴熱電纜接電源線位置留有余量，在管道焊接施工完畢之后，將柱腳和立管的伴熱電纜在頂部與頂部雨水管道伴熱并入同一系統(tǒng)。

管柱焊接位置應有避免燙壞電伴熱的保護措施(設置隔離或穿蛇皮管等)，另立管部分伴熱電纜也需做好防護，敷設于管道上。此部分伴熱電纜施工于柱內(nèi)，不方便維修且需在柱角部分灌

注水泥，采用進口氟塑料電纜，可防水、耐高溫、抗腐蝕強，型號為SRL8-2CT和SRL10-2CT。

4 使用效果分析

經(jīng)實際投入運營后分析發(fā)熱電纜用于屋面融雪的優(yōu)點和存在的問題。

1)發(fā)熱電纜用于屋面融雪除冰的優(yōu)點。

a.發(fā)熱電纜加熱法冰雪融解系統(tǒng)應用范圍廣，可應用于任何要求無冰雪的地區(qū)。b.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，保護環(huán)境。c.發(fā)熱電纜加熱法冰雪融解系統(tǒng)控制簡單，響應迅速。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?shù)臅r間開啟及關閉電源，能夠確保以最小的耗電量取得最理想的融雪除冰效果。d.發(fā)熱電纜用于屋面融雪時，敷設深度淺，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。e.發(fā)熱電纜出現(xiàn)故障時，定位修復過程簡單迅速。發(fā)熱電纜受破壞后，可用探傷儀器立刻確認故障位置，隨即該區(qū)域上的覆蓋、保護層除去，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，修復過程簡單，迅速。

2)存在的問題。

a.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。b.系統(tǒng)的初期投資相對較大。c.由于發(fā)熱電纜長期工作于自然環(huán)境中，系統(tǒng)對電纜防水性、耐候性及強度要求較高。

5 結語

現(xiàn)有多種除冰雪方法，針對不同地區(qū)、不同情況，應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，可能不是最經(jīng)濟的選擇，但是它自動化程度高，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，隨著電力資源的開發(fā)和系統(tǒng)完善，以及蓄熱技術的成熟，發(fā)熱電纜加熱法融雪將有更好的發(fā)展前景，在合適的地區(qū)值得嘗試和推廣。

[1] 羅慶華.智能建筑中電氣工程及其自動化技術探討[J].科技創(chuàng)新與應用,2014(8):231.

[2] 楊東輝.關于建筑電氣和建筑智能化工程安全及質量問題的探究[J].科技致富向導,2014(2):170-171.

[3] 李炎峰，賈 衡，趙志強，等.伴暖房東方案的實驗及模擬研究[J].北京工業(yè)大學學報，2001,27(1)：100-103.

[4] 周洋洋，劉 焱.電伴熱技術在建筑給排水管道保溫系統(tǒng)中的應用[J].給水排水，2009(S1)：39-41.

[5] 徐安久,陳耀東.寒區(qū)建筑屋面等保溫節(jié)能技術應用[J].黑龍江水利科技，2004(1)：77-78.

Discussion on snow melting system management combining with the snow melting drainage of Taiyuan Southern Station

Yang Yijun

(TaiyuanRailwayHousingSection,Datong-QinhuangdaoRailwayLimitedCompanybyShare,Taiyuan030001,China)

This paper briefly described the meaning of heating cable snow melting method, introduced the snow melting working process of heating cable, combining with the housing construction management actual of Taiyuan Southern Station, researched in detail the heating cable snow melting system, pointed out that the advantages and existing problems of heating cable applied in roof snow melting.

snow melting method, heating cable, roofing, laying mode

2015-03-03

楊毅軍(1965- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)14-0128-02

TU992

A