[发明专利]一种应用于机场融冰雪的定向传热路面及其控制方法

权利要求书

1.一种应用于机场融冰雪的定向传热路面，其特征在于，从下至上依次包括碎石基层、沥青混凝土下面层、隔热层、发热电缆、导热混凝土上面层和外部控制器；

其中，所述碎石基层采用黏弹橡胶沥青碎石材料，其碎石材料相互嵌锁形成支撑结构，基层厚度范围为32-34cm；

所述沥青混凝土下面层采用黏弹橡胶沥青混凝土材料，下面层厚度范围为10-14cm；

所述导热混凝土上面层采用铁颗粒和导热介质的混合材料，其中导热介质的混合比例为5％-15％，导热混凝土上面层厚度范围为4-6cm；

所述发热电缆蛇形铺装于所述隔热层和导热混凝土上层的层间，其发热电缆的线性功率为30W/m，其最小弯曲半径为发热电缆直径的5-6倍，发热电缆层的厚度为0.7-1.0cm；

所述导热混凝土上面层上表面安装温度传感器、湿度传感器；

所述控制器采用金属盒体封装于路基旁侧，分别连接温度传感器、湿度传感器以及发热电缆，其内部设置有加热控制电路且所述加热控制电路与所述金属盒体绝缘设置。

2.根据权利要求1所述的应用于机场融冰雪的定向传热路面，其特征在于，所述隔热层采用玻璃纤维布或石棉网材料，隔热层的厚度为0.1-0.3cm。

3.根据权利要求2所述的应用于机场融冰雪的定向传热路面，其特征在于，所述控制电路包括直流电压源U、全控型电力控件T、滤波电感L、滤波电容C、续流二极管D，其中：

所述直流电压源U的正极端依次通过全控型电力控件T和滤波电感L连接所述发热电缆的一端，发热电缆的另一端连接致力路电压源U的负极端

续流二极管D的阴极端连接全控型电力控件T的输出端，阳极端连接直流电压源的负极；

滤波电容C的并联于发热电缆的两端；

在通电期间，全控型电力控件T导通，滤波电感L蓄能，续流二极管D反偏，在断电期间，全控型电力控件T关闭，滤波电感L释能，续流二极管D导通续流，负载输出电压u0＝Dud，其中ud为直流电压源的输出电压，D为续流二极管的降压参数。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述的应用于机场融冰雪的定向传热路面的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据比热容公式计算冰雪融化所需要吸收的热量；

S2、根据层间热量传递至上表面的折减计算由发热电缆传递到上表面的热量；

S3、根据步骤S1计算的冰雪融化所需要的热量和步骤S2计算的折减热量，对发热电缆通电加热，利用外部控制电路对电缆进行持续恒温加热。

5.根据权利要求4所述的应用于机场融冰雪的定向传热路面控制方法，其特征在于，所述外部控制器控制原理为：

在加热初期，输入直流电压Ud，Ud大小为额定电压大小，即输入功率为额定功率，发热电缆正常加热，产热的热量大于抵挡外界环境消耗的热量，路面温度持续上升；

当路面温度达到预定温度时，系统以小于额定输入功率的功率进行输入，产热的热量等于抵挡外界环境消耗的热量，路面温度保持预定温度不变。

6.根据权利要求5所述的应用于机场融冰雪的定向传热路面控制方法，其特征在于，单位质量的冰雪从t₁℃的冰融化为t₃℃的水所需总热量所需的恒定电压为：