[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

说明书

本发明公开了一种应用于机场融冰雪的定向传热路面及其控制方法，包括结构与控制方法两部分，其结构从下到上包括碎石基层、普通沥青混凝土下面层、隔热层、发热电缆、导热混凝土上面层。隔热层的目的是阻隔热量向下传递，保证热量聚集于上面层；导热混凝土上面层是将铁颗粒或其他导热介质，根据其导热性能，按照一定比例掺入沥青混凝土中。该结构利用传热学理论，当上表面温度到达融冰雪要求时，控制小于额定功率的电压，对发热电缆进行持续加热。本发明提出的定向导热结构，解决了传统电加热路面热量四散，传热效率低的问题，其持续性加热控制方法，解决了间歇式加热时发热电缆由于反复通电造成的使用寿命低及更换不变的问题。

技术领域

本发明涉及智能融冰雪路面，具体涉及一种应用于机场融冰雪的定向传热路面及其控制方法。

背景技术

冬天机场跑道积雪和结冰对飞机起飞和降落造成了诸多安全隐患，给人们自身安全带来了严重影响。在冰雪天气中，路面附着能力大大降低，对飞机行驶的动力性和安全性都颇为不利。现在常有的路面融冰除雪的方法主要包括人工或机械清除法，融雪效果不佳，且均在出现冰雪路面的情况下进行融雪，不能在结冰积雪前进行预防。20世纪90年代初期，国外电热技术引入国内，将发热电缆埋设在路面下，通电后产生热量可以消除路面的积雪和化冰。但是在融冰雪过程中，传统的电加热路面会出现能量四散、传输效率低以及在发热电缆沥青路面的调控方式不智能，而引起的发热电缆损坏严重的问题。本发明通过提供一种应用于机场融冰雪的定向传热路面及其控制方法，解决电加热路面会出现能量四散、传输效率低的问题，同时，通过控制方式的改变，提高了发热电缆的使用寿命，减少了路面的改造维修。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种应用于机场融冰雪的定向传热路面及其控制方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种应用于机场融冰雪的定向传热路面，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；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。

进一步的，所述碎石路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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。