[发明专利]一种流体加热道路融雪系统的运行控制方法

权利要求书

1.一种流体加热道路融雪系统的运行控制方法，其特征在于：所述方法通过以下步骤 实现：

步骤一、确定流体加热道路融雪系统运行的三个融雪阶段：待融阶段、融雪阶段、融后 蒸发阶段；并以待融时间表征待融阶段的融雪性能，以融雪阶段平均固液相变热流密度表 征路表积雪融化能力，以融后平均液汽相变热流密度表征融后蒸发阶段路表水分蒸发能 力；

步骤二、运用数值模拟方法，建立流体加热道路融雪性能仿真评价系统；

步骤三、获得影响流体加热道路融雪系统的运行状况的相关影响因素：

分别以待融阶段、融雪阶段、融后蒸发阶段为研究对象，采用仿真分析法，确定单位面 积输入热负荷、环境温度、初始等效雪层厚度、风速及相对湿度对各阶段融雪特性的影响， 并确定不同融雪阶段的相关影响因素：

在待融阶段，随着环境温度的降低，待融时间逐渐增长；当环境温度一定时，随单位面 积输入热负荷的增加，待融时间逐渐降低；另一方面，待融时间对环境温度的敏感性随着单 位面积输入热负荷的降低而显著增加；待融时间对单位面积输入热负荷的敏感性随着环境 温度的升高而降低；

在融雪阶段，随着单位面积输入热负荷的增加，平均固液相变热流密度逐渐上升；随着 初始等效雪层厚度的增加，平均固液相变热流密度上升速率显著提高；

在融后蒸发阶段，融后蒸发热流密度对单位面积输入热负荷的敏感性随着环境温度的 升高而显著增大；融后平均液汽相变热流密度对环境温度的敏感性随着温度升高、单位面 积输入热负荷的增大而提高；

步骤四、以待融阶段、融雪阶段、融后蒸发阶段所受的相关影响因素作为流体加热道路 融雪系统运行参数，通过比较不同参数设置条件下的融雪性能，提出参数设置方式，从而制 定针对融雪过程不同阶段的定量控制方法：

待融阶段：

当环境温度较高时，通过降低流体加热道路融雪系统单位面积输入热负荷，提高融雪 效果；

当环境温度较低时，通过提高流体加热道路融雪系统单位面积输入热负荷，提高融雪 性能；

融雪阶段：

通过提高单位面积输入热负荷提高固液相变热流密度，降低融雪时间；

融后蒸发阶段：

当环境温度较高时，提高单位面积输入热负荷来减少水分蒸发所需时间，降低流体加 热道路融雪系统运行成本；

当环境温度低于-21℃时，则需保证单位面积输入热负荷不小于0.4kW/m²，并加大路拱 横坡，改善道路排水设施的方法排除路表融化雪水，防治道路二次结冰。

2.根据权利要求1所述流体加热道路融雪系统的运行控制方法，其特征在于：步骤一所 述以待融时间表征待融阶段的融雪性能，其中，

待融阶段是指流体加热道路融雪系统启动时刻至路表温度达到冰点的阶段；流体加热 道路融雪系统运行初始时刻，主要通过流体加热道路融雪系统运行产生的热量提升道路温 度；当路表温度低于冰点温度时，路表雪处于干雪状态，系统运行一段时间后，路表部分区 域温度达到冰点，此时积雪开始融化；

待融时间与环境温度呈线性关系、与单位面积输入热负荷呈幂函数关系，且环境温度 与单位面积输入热负荷存在相互作用；得融雪时间的预估模型为：

融雪时间＝a×环境温度×单位面积输入热负荷^b+c(1)

式中：系数a、b、c为拟合系数，依据不同地点的降雪条件拟合而得。