发热电缆范文
时间:2023-04-10 21:33:33
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篇1
发热电缆是利用金属导体通电后因自身电阻产生发热现象,将热量以热传导形式散出,并保持在一定的温度区间(一般为40~60℃,也可根据需要进行调节)运行的一种特殊电缆。发热电缆地面敷设供暖系统是一种新型的供暖方式,具有舒适健康、安全可靠、清洁环保、节能经济等优点[1]。发热电缆的用途十分广泛,除了可用于住宅、公寓、学校、医院及办公楼的冬季采暖外,还可用于食品、制药、石化工业中的管道加热、管道伴热、罐体保温,公路、机场的跑道、路面、沟槽的防冻化雪,以及土壤加热,大棚恒温,库房防潮和物品除湿等。发热电缆可分为单导发热电缆和双导发热电缆。单导发热电缆必须形成回路,其两端为冷线,均需与温控器、电源连接。双导发热电缆本身自成回路,其一端为冷线,另一端封闭,只需一端与温控器、电源连接,所有接线都在同一端。两者相比,单导发热电缆需考虑两端连接电源,故其敷设要求较高;而双导发热电缆在施工中仅需考虑接线端连接电源即可,故其敷设要求较低,且双导发热电缆还可根据具体情况任意敷设,这增加了其地面敷设的实用性。同时,双导发热电缆中双芯线的电磁场为正反两个方向,可互相抵消,磁场中和,对人体不产生危害,故双导发热电缆的电磁辐射低于单导发热电缆。由此,本公司展开了双导发热电缆的研制。
2结构设计与选材
本公司研制的双导发热电缆应具有耐高压、耐高温、耐穿透、抗强化学腐蚀、安全可靠、100%防水渗透等性能,其抗拉、抗压强度可适合各种环境(卫生间、房间、地下室等)的安装使用,同时还应保证绝缘层的连续和使用的安全。针对上述性能要求,本公司结合IEC800—1992《额定电压300V/500V生活设施加热结冰用加热电缆》标准进行了双导发热电缆的结构设计与材料选择[2]。由于铜镍或镍铬合金丝的发热稳定性好,抗拉强度大,且可有效消除单导单发热、双导单发热电缆的电磁波辐射问题,因此该双导发热电缆导体中的发热元件采用了高性能镍合金丝。该双导发热电缆导体中的冷线导体采用了镀锡铜丝。为保证电缆柔软和弯曲性能,导体结构采用了多股导线束绞,节径比严格控制在14以内。
该双导发热电缆通电后导体发热,电缆保持在40~60℃的温度区间运行,而绝缘芯线的长期工作温度高达90℃,且同时20℃时绝缘电阻应不小于1000MΩ•km,这对绝缘材料的性能提出了较高的要求。硅烷交联聚乙烯材料的绝缘性、耐高温、耐高压、防水性、耐腐蚀等性能优越,可有效保证电气安全,避免造成漏电、人体触电等危害,同时其不含任何增塑剂和热稳定剂,故不会因长期处于加热工作状态而导致增塑剂、热稳定剂挥发,材料老化问题的产生。因此,该双导发热电缆的绝缘采用了硅烷交联聚乙烯材料。
由于聚酯薄膜可耐高温,且在挤出覆盖层的过程中不易熔融,因此该双导发热电缆绝缘芯线的保护层采用了聚酯薄膜绝缘带,它作为发热电缆的辅助层,可防止绝缘层被金属层损坏。该双导发热电缆保护层外的屏蔽层采用了重叠纵包铝塑复合带,铝带的标称厚度为0.15mm,铝塑复合带纵包重叠宽度应不小于6mm。该铝塑复合带屏蔽层不但可以保护发热电缆,防止电磁场对人体产生影响,兼具防水作用,而且还具有漏电保护功能。当发热电缆受损,屏蔽层将首先带电,一旦电流达到30mA时,漏电保护器会立即自动切断电源,以保护人身安全。
篇2
【关键词】碳纤维发热电缆;管道伴热;电伴热
一、应用背景
建筑给排水管道冬季防冻中,有时仅做绝热保温层而无伴热措施,仍然不能保证各管网正常运行,尤其是不能保证消防管道不冻结以备随时使用,消防管道在保温不足的环境中极易被冻裂,尤其是水灭火系统中的自动喷淋管道,一旦冻裂造成误喷,会造成重大的财产损失。如2003年沈阳五金城某商店中的一个消防喷淋头冻坏,价值损失10 多万元;2010年北京一大型商场喷淋头冻坏喷水,造成财产损失65.8万元,因此在建筑给排水管道中需考虑增设伴热系统。
传统的伴热方法是利用蒸汽或热水等介质的热量传递,由于需要大量的热源供应,并且配套系统较为繁杂,故一般情况下不在建筑内部的管道保温中使用。传统的伴热方法现在正逐渐被灵活可靠的碳纤维电伴热技术所代替,即将管道外裹一层铝箔,在铝箔外缠绕碳纤维伴热带,再缠裹一层由玻璃棉制作的绝热保温层,为防止意外还应在管道最外层缠裹玻璃布并且外涂防火材料。在该方案中,加热系统控制由外置式温控器实现,能够根据需要选择温度的设定值,实现温度上、下限控制,既可以保证管道不发生冻结,又能节约伴热运行费用。
二、碳纤维电伴热系统
碳纤维电伴热系统是一种将电能转化为热能,起到保温作用的加热技术。利用电加热产生的热量补充因温度原因而导致管道散失的热量,从而达到管道内介质的热量平衡。它可沿管线长度方向均匀放热,其所需的热量(电功率) 大大低于电加热。
碳纤维电伴热系统由控制器、温度传感器、发热电缆三部分组成,控制器安装在管道附近方便的地方,温度传感紧贴在防冻管道外侧,发热电缆敷设在保温层的内侧。
三、碳纤维发热电缆功率计算
碳纤维伴热电缆的选型主要是根据环境条件、管道情况、保温层情况等参数确定的。单位长度管道热损失公式如下:
我们伴热的目的就是要使伴热电缆的发热量大于 ,以此来补偿其热量损失。
石家庄地区冬季的极端最低温度为-25℃,冷水管道内的保持温度为5℃,常用的保温材料有:玻璃丝绵( =0.038W/(m.℃))。根据石家庄地区的特点,针对不同的保温材料和冷水管道管径,我们总结了如下表格便于在实际应用中直接查找需要的数据。
四、适用场合
电伴热对建筑给排水系统保温防冻适用于以下几种场合:
(1)寒冷地区住宅中未设置采暖的公共走道部分,在有可能冻结的管段设置电伴热保护。
(2)寒冷地区公共建筑地下室中,对各种管线尤其是管内水不流动的消防管道(含自动喷水灭火系统水管道)采用电伴热保温。
(3)敷设在建筑外部的各种管道和设备,如:沿建筑外墙明装的雨水管,同层排水的横支管、立管,屋顶的水箱和空调冷凝系统管道,太阳能热水器的进出水管。
五、结论
篇3
【关键词】 严 寒发热电缆路 面热雪防滑施 工
中图分类号:U416文献标识码: A
1工程概况
图们至珲春段高速公路02合同段起讫桩号为K352+800~K369+700,全长16.87597Km,跨图们、珲春两市,区内属于内陆近海型气候,冬季严寒,初雪发生于10月中旬,终雪在翌年4月,日极端最低气温分别是:图们-27.2℃、珲春-32.5℃,历年最大积雪深:图们48cm、珲春53cm。工程项目主要有东南里隧道、黄家店隧道、板石隧道、黄家店沟高架桥、板石沟高架桥、羊草甸子沟高架桥、凉水互通、石头河大桥、小桥、涵洞、通道、改河改路及路基挖填方、路面底基层、基层、面层等。
东南里隧道左幅中心桩号LK363+140,长1410m;右幅中心桩号RK363+205,长1290m,为双幅分离式隧道。洞内路面采用水泥混凝土路面和复合式路面。
2 路面热雪防滑系统浅谈
2.1出发点
全球气侯变化无常,极端天气极易发生。冬天可能瞬间就鹅毛飞雪,此时行驶在高速公路上的司机的视线清晰度降低,车辆从外面进入隧道后导致视觉由明到暗的变化,加上积雪压实不化,假设车距控制不好,刹车不及时,很容易发生侧滑、追尾、撞车等交通事故,严重影响行车安全。高速公路上人工清理积雪的难度大,安全系数低,时效低。所以在严寒地区推广路面热雪防滑系统很有必要。
2.2 施工原理
发热电缆系统由发热电缆、温度感应器(温控探头)和温度控制器三部分组成。本项目是以隧道的永久电为能源、发热电缆为发热体,将全部的电能转换为热能,安装温控器来控制温度。当温度达到设定值后,温控器停止工作,断开发热电缆的电源,发热电缆停止加热,当路面温度低于温控器设定值时,温控器又开始启动,接通发热电缆的电源,开始加热,这样往复运行,将路面的积雪化解并从边沟排出。此系统是模拟地暖原理,进行融雪处理。
东南里隧道进口路面试铺了100m(洞内50m+洞外50m),加热电缆运行时电缆表面温度在40-60℃,不会造成沥青软化。电缆上面再铺一层φ1mm直径3×3cm的钢丝网,用来传递热量。
2.3 施工长度考虑因素
项目部在东南里隧道进口路面配合业主进行了发热电缆热雪防滑系统试验段的施工。施工前首先要确定铺设长度。既要考虑经济效益,又要能达到融化积雪的目的。铺设长度受环境温度、应急长度、3s车辆行程和“雪坎”效应的影响。现分析如下:
2.3.1环境温度影响
首先查阅图们、珲春常年不同时间段的温度变化资料。分析自开工到施工前隧道口内外温度的现场资料。见下图1~图4:
图1温湿度计布设断面图图2外界大气百叶窗布设图
图3隧道洞外大气温度曲线图
图4隧道洞内大气温度曲线图
根据数据分析得出:当进入隧道600m~800m时,低于零度的天数只有几十天。隧道外面的冷空气随车辆进入隧道,冷热空气对流,热量中和,车流量导致冷热交换频率加大,隧道内部的温度会有所降低,防滑长度应变长点。但是如果铺设了发热电缆,随着温度升高,防滑长度应变短些。
2.3.2 安全距离
由于雪天路滑,车辆刹车与路面的摩擦系数变小,隧道洞口段成为交通安全防范的重点,应该设置安全距离,计算公式如下:
V2=2asa=μg
式中:V是设计行车速度,本项目隧道内取80km/h,a为加速度,等于路面与轮胎摩擦系数μ乘以重力加速度g。查阅相关资料得到摩擦系数μ:干燥沥青路面摩擦系数是0.6,雨天是0.4,下雪后的路面降至0.28,结冰的路面则降低至0.18。使用加热电缆系统,路面积雪融化而变得干燥,则摩擦系数变大,为安全起见,摩擦系数μ取干燥与雨天的中间值(0.6+0.4)/2=0.5,重力加速度取10m/s2。这样计算出的安全距离:
S=(80×103×80×103)/(2×0.5×10×3600×3600)=49.38 m
2.3.3 3s车辆行程
根据《公路隧道设计规范》中第4.3.5条规定:设计高速公路隧道时,考虑停车视距,隧道洞内外各3s设计速度行程长度范围平面线形一致。则东南里隧道内3s行车速度行程为:80×103×3/(60×60)=66.67 m
2.3.4“雪坎”效应
通过对图珲三个标段的隧道调查发现:雪天在风的影响下,会有一部分雪刮入洞内,形成一道坎;或者是由于行驶的车辆进入隧道时车轮所夹带的部分积雪掉落导致,成为“雪坎”。此现象基本在进洞内30m-40m范围内有。
综合上面四种因素,得知隧道洞内负温长度和发热电缆的铺设长度关系并不大。发热电缆是为了融雪化冰,隧道洞内深处虽然温度低,但是不存在积雪,就不会出现结冰,不需要做加热防滑处理。所以分析得出:
东南里隧道进口路面试验段发热电缆铺设长度为100m(其中洞外50m+洞内50m),完全满足隧道口路面热雪防滑的需求。
2.4 施工及注意事项
2.4.1在水泥混凝土路面上用混凝土切缝机在表面刻1.5cm宽×1cm深的小槽,这样做的目的是为了把电缆卡在固定的位置,热量分散均匀,且电缆不会因车辆的辗压而受到破坏。东南里隧道进口段设计为复合式路面:4cm细粒式沥青混凝土+5cm中粒式沥青混凝土+水泥混凝土。发热电缆寿命约在50年左右,沥青路面的寿命约15年就需要翻修。故本项目的发热电缆铺在水泥混凝土上是最佳方案。
2.4.2将提前准备好的电缆依次在小槽里铺满。如果施工天气很冷,可将电缆适时加热后施工,保证不低于-5℃。注意别把电缆线拉的太紧,因为路面施工完后年复一年的受外界温度、车流量等的影响,会发生变形而使电缆线受力过大影响到其使用寿命。本项目发热电缆加热功率每平方200瓦、300瓦可自主选择,洞口重要地段的纵向5m范围内采取单、双向回路控制使每平方增加至600瓦,见下图5、图6:
图5隧道外铺设发热电缆图6隧道内铺设发热电缆
2.4.3 铺好的电缆线用线卡和水泥钉固定在小槽内。同样,温控器/温控电缆与测温元件/测温电缆的铺设方法同发热电缆。
2.4.5 为了更好的保护发热电缆,在铺好的电缆上面搭接并绑扎固定一层直径为φ1mm间距是3×3cm的钢丝网。钢丝网上面的施工同其他复合路面施工工艺一样。
2.4.6 在隧道洞口外铺设发热电缆时,应将其和温控电缆一同从路面板的边缘进入路肩部分,用PVC管包裹起来引入隧道内。隧道里面,是从路面板边缘进入边沟,从底下绕过去后进入电缆槽接控制器。见下图7~图9:
图7隧道洞外发热电缆铺设示意
图8隧道洞内发热电缆铺设示意
图9铺好后的纵向剖面图
2.4.7 发热电缆在整个施工过程应做到“三检两测”。第一次检测是在电缆安装前请专业人士进行电阻和绝缘检测,冷线与发热线一定要用接线盒连接,整根电缆之间接头部分最易出问题,接头部分采用铆接、刷锡连接后分别隐藏在凹槽内,再用耐温绝缘密封胶灌实,保证接头部分的牢固和抗压;第二次检测是请专业人士在发热电缆安装完成后再次检测下。因施工现场人员复杂,不规范的操作、行为等都会损坏电缆;第三次检测是在钢筋网铺好后再请专业人士检测下是否有损坏;第一次自测是在钢筋网铺好后,清理现场并接通电源,运行10分钟左右,看是否存在安装或质量问题;第二次自测是在路面彻底施工完毕后看是否运行正常。
3路面热雪防滑系统性价比
采用此系统预算对比:隧道增加约2496元/m,路面增加约2896元/m。隧道部分的铺装功率是每平方100W, 铺设长度50m,面积1570m2,,总功率为100W×1570m2,即157KW;路面部分的铺装功率是每平方300W,本项目为双向四车道,单洞车道总宽度7.5m(3.75m×2),铺设面积为700m2,总功率为300W×700m2,即210KW。隧道与路面总功率合计157+210=367KW,电费按0.5元/KW・h计算,整个系统每小时用电费用:367×0.5=183.5元,每年电费约183.5×24×30×6=79.27万元(东北地区按6个月,180天考虑)。
此系统有效地节省了大量的人力、机械施工,又避免了铲雪车、化冰盐对路面的影响,每年减少损失约600万元。可见此系统值得借鉴。使用系统后现场实际温度的测试如图10、图11:
图10洞外加热温度测试图11洞内加热温度测试
4其他领域的应用
热雪防滑系统在我国其他领域也被应用,可见其有很大的潜在提升空间。比如严寒地区的路面、桥面、机场等等都有所应用。
4.1 严寒地区路面
乌鲁木齐市徽商酒店附近快速通道铺设了发热电缆,路面雪融化快,还防止了路面的结冰。此技术既可以人工控制也可以自动控制。人工控制就是当地面气温达到结冰的温度时,工作人员去现场勘察后打开安装在桥柱上的开关,雪化后再关上开关;自动控制就是将发热电缆调试到最节能的状态,在每年第一场雪时做一次维护,就可以开启自动模式了。
4.2严寒地区桥面
哈尔滨文昌立交桥是我国第一座铺设了“电加热温控融雪技术”的桥梁,并取得了良好的效果。铅笔粗细的发热电缆“弓”字形结扎在直径8~10毫米的钢筋网上。系统可通过人工或者自动控制电路的接通,自动控制时,系统通过铺设在路面的探头获取环境温度、湿度信息,判断是否需要接通电路。同时,也可以设成常开、常关状态。故障根源查找很便捷,通过先进的仪器可以探测到地下电缆的损坏点,把损坏点圈定在0.3平方米的范围内,挖开地面就能快速找到故障并解决。
4.3机场屋面
沈阳桃仙国际机场扩建工程新航站楼屋面天沟融雪工程二期扩建工程采用的就是单导可裁式发热电缆,运行效果良好。
如果能将发热电缆热雪防滑系统应用于光能源或风能源丰富的严寒地区,不仅充分利用了资源,还可以快速融化冰雪、减少交通事故、降低成本并达到预期的效果,非常值得借鉴。
5 总结与体会
通过对图珲高速公路02合同段东南里隧道进口路面热雪防滑系统的介绍,让我们深入了解了其施工原理、具体施工方案、经济效益性。图珲高速公路自通车至今四年多,此段路面没有发生积雪冰冻,有效地保证了高速公路行车安全。
总之,随着我国经济的发展,发热电缆热雪防滑系统已经在办公楼、学校、酒店、体育馆、道路、桥梁、机场等各各领域有所应用。因此,发热电缆热雪防滑系统技术有着很广泛的应用前景。
【参考文献】
[1]陆海燕. 浅谈发热电缆低温辐射地板采暖的实用性及其特点. 大陆桥视野. 2011
[2]武海琴. 发热电缆用于路面融雪化冰的技术研究.北京工业大学硕士学位论文.2005.
[3]朱彤.电伴热技术及其应用.节能与环保,2003,(11):51-5
[4]JTG D70-2004,公路隧道设计规范
[5]李现者,贾晓云,朱永全.高海拔、高寒区、冻土隧道施工洞内环境温度场数值模拟.石家庄铁道学院学报,2004,16(1):23-28.
篇4
关键词:电地热;费效比;运行费用;环保节能;
一、电采暖系统简介
电采暖是以电力为能源、发热电缆为发热体,以建筑物内部地面为散热面,几乎将100%的电能转换为热能,通过辐射和对流的形式,达到提高室温要求的一种供暖方式。随着国家对建筑节能的严格要求,现在的建筑已经达到节能65%,这使得电地热采暖更具有优势。
电采暖系统主要由发热电缆、温控器、传感器和附件四部分组成。
1、发热电缆的结构为线芯、绝缘层、接地线、金属屏蔽层和外护套。现在的地热电缆均能达到国家标准,以我常用的伊斯特发热电缆为例,其线芯为金属合金丝。绝缘层为耐高温绝缘层+XLPE绝缘层,140℃高温下耐高温层不变形、不萎缩。接地线有8根0.4mm的镀锡铜芯线组成。8根镀锡铜线面积为1.0048mm?符合IEC800规定的不得小于1 mm?的规定。金属屏蔽层屏蔽后的磁感强度最高位13微特斯拉,最低位6微特斯拉,远远低于国家标准,高于国家安全标准。外护套为优质PVC料,防腐蚀、抗老化、并100%防水。由于技术的成熟现在的地热电缆各项指标已经能够完全符合国家标准。
2、温控器能够准确、迅速第调节发热电缆的温度,一满足设定要求。它是一个电子开关,具有温度控制、温度显示、通断电源、防潮防溅和滞后调整等功能。
3、传感器是检测被加热物体的温度的探头,将探测温度信号传送至温控器。埋设在地热电缆附近或安装在温控器内,用于自动控制温度。
4、附件是电地暖辅助材料,有绝热层材料、反射层、钢丝网以及按设计提供的填充层。钢丝网是用于固定发热电缆,起到加强填充覆盖层强度的作用。钢丝网网距在25-100mm范围,丝径≥0.8mm。反射层铺在绝热材料上,用以反射热量。反射层一般采用聚酯真空镀铝膜或纸基铝箔,厚度为0.03~0.05mm。
二、电采暖系统的设计
电采暖安装在住宅内可将照明和电供热回路一并设计,有利降低造价,并可将夏季空调的容量在冬季转换在电地热的容量内,这样一户普通的90 m?住宅容量只增加约4KW左右。电源配线只需增加一级,计量表略有增大。采用电采暖的小区配电容量比不用电采暖时容量增加大约30%-40%就可以。电采暖调整还可以采用小区物业只能控制,每一个温控器均串接信号线只物业中控室,由物业集中管理,按照需要单室进行温度控制则采暖用电量更能够减少。如果是公共建筑,如学校、办公楼则可将照明与供热单独分开设计,将夏季空调与电采暖共用一台变压器这样可以充分利用能源而不增加电源的投资。
电采暖主要特点:
1、热稳定性好,舒适卫生
电采暖将发热电缆敷设于地砖或地板下是通过地面将热能传递到室内,由于混凝土储热量大热量上升缓慢,传热效果最为温和而均匀。不易造成污浊空气对流。温度分布也最适合人体采暖的要求,完全符合中医保健理论,舒适卫生保健。
2、温度控制准确
温控器属电子元件控制精度高。容易操作,而且设置简单。在温度变化时候动作灵敏,在室内只要温控器位置设置适当,外界环境对温控器的影响非常小。当温控器设置完成后,当温度达到这一温度后,温控器将保持这一温度而不需要消耗电能,当温度降到一定温度时地热电缆开始工作,加热补充温度降低的那部分热能。是比较经济的供暖设备。如果温控器设置数据线集中微机管理,可以有中控室按照各个屋内的采暖需要自动调控,则更能够达到节约电能的目的。
3、安装方便
地热电缆重量轻,使用的建筑材料广泛,地板、地砖、混凝土地面,大理石地面均可以铺设地热电缆。电缆直径6.5mm很容易弯曲,容易绑扎。与水暖地热及散热器安装方便许多,在屋内地面找平层施工后便可以施工,及施工程序简单,相当于铺地砖时打混凝土垫层。
1、 维护简单
电采暖敷设完成后由于是埋在坚固的混凝土里,只要没有认为的破坏合理使用,地热电缆寿命都能达到产品的设计年限。唯一需要维护的就是温控器,温控器更换比较其他采暖形式维护更简单,不像水暖电热维护时涉及的面积大,而且繁琐。
6、能源获取方便
电能随时随地都可获取,水力发电、风力发电,都是清洁能源。特别是在科技发达的当今,核电这种能源越来越的到广泛应用,将来电采暖的运行费用将越来越低,比起燃煤供热电采暖是将来的发展方向。
三、与其它采暖形式对比
我们通过当地现场考察和调阅有关资料与水暖为参照得出调查结果如下:
1、一次性投入对比
水暖一次性投入包括外网配套费为65元/ m?,室内官网设施人工费为55元/m?,合计120元/m?。电采暖系统一次性投入为110元左右。从水、电采暖系统的理论数值和应用实例比较,水暖采暖使用寿命约为10-15年,期间会发生设备更新折旧费、维护费、人工费等。而电采暖使用寿命为50年,已是成熟技术,期间如无人为破坏基本不发生维护费用,从综合经济指标和性能比较来看电采暖应高于水采暖。近几年都是冷冬,南方冬季也比较冷,曾有建议南方也采用集中供暖。在这种情况下电采暖具有施工快,不需要建锅炉房及外网管线,只需改造电力外网而且只需要局部改造,在这种情况下电采暖则显现出灵活之处。
2、运行费用对比
水暖的取暖费用按照本人所在当地的费用,在每个供暖期(5个月)公建为27元/ m?,住宅为21元/ m?。电采暖的取暖费用,经过查阅当地几个采用电采暖的住宅楼及学校调查,在每个供暖期(5个月)费用约为14~16元m?。均小于水暖采暖。
3、环保节能减排方面对比
(1)环保方面,电力是清洁能源。能够避免锅炉燃煤供暖系统的有害气体排放、噪音、和粉尘污染。
(2)节约能源、水源。根据数据显示,锅炉燃烧效率为65%-85%,管线热能损耗为10%左右,达到用户时期热效率为65%左右。而电采暖的热效率在99%左右,节约了水源和煤炭。
(3)节约土地,因为没有了锅炉房、集中供热厂、换热站以及室外管网地沟等设施,可减少占地。
4、取暖效果对比
从调查来看,电采暖一大特点是实现分户、分室和区域供暖,供不供暖、何时取暖、室内温度高低,都可有用户根据需要灵活、自由控制,可实现按热计量收费,有助于解决去暖收费难等问题。
四、地热电缆其他用途
地热电缆采暖用途十分广泛,除了应用于住宅、公寓、学校、医院及办公路楼采暖外,还可以用于管道防冻、罐体保温、路面融雪、桥面化冰、土壤加热、大棚温室、库房防潮,尤其是应用在输送原油的管道壁融蜡技术上的前景更为看好。
结束语
地面辐射采暖已经得到广泛应用,电地热采暖作为地面辐射采暖的一部分有着别的采暖不可替代的优势,在发达国家已得到普及。我国在节约能源和提倡环保的今天很值得推广,让人们的生活质量能够进一步提高。
参考文献:
《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
《建筑工程电气设计》中国电力出版社
《建筑设计及应用》北京科学出版社
篇5
关键词:地暖 特点 优点
中图分类号: C35 文献标识码: A
地热辐射采暖,简称地暖,是将温度不高于60摄氏度的热水或发热电缆,暗埋在地热地板下的盘管系统内加热整个地面,通过地面均匀地向室内辐射散热的一种采暖方式。地热辐射采暖与传统采暖方式相比,具有舒适、节能和环保等诸多特点。在国外这项技术不仅大量应用于民用住宅和医院、商场、写字楼、健身房和游泳馆等各类公共建筑,还大量应用于花坛、厂房、足球场、飞机库和蔬菜大棚等建筑系统的保温,甚至应用于室外道路、屋顶、楼梯、机场跑道和各类工业管线的保温。目前,韩国、日本和欧美等发达国家超过50%的新型建筑中都采用了地热辐射采暖。
一、地暖的概念
地暖是地板辐射采暖的简称,英文为Radiant Floor Heating,是以整个地面为散热器,通过地板辐射层中的热媒,均匀加热整个地面,利用地面自身的蓄热和热量向上辐射的规律由下至上进行传导,来达到取暖的目的。由于在室内形成脚底至头部逐渐递减的温度梯度,从而给人以脚暖头凉的舒适感。地面辐射供暖符合中医“温足而顶凉”的健身理论,是目前最舒适的采暖方式,也是现代生活品质的象征。
低温热水地面辐射供暖是以温度不高于60℃的热水为热媒,在加热管内循环流动,加热地板,通过地面以辐射和对流的传热方式向室内供热的供暖方式。增多。
二、历史发展
地面辐射供暖(简称地暖)是一项既古老又崭新的技术。在中国地面采暖可追溯到明朝末年,为皇宫王室才能拥有的取暖方式,如现存中国的故宫,在青砖地面下砌好烟道,冬天通过烟道传烟并合理配置出烟窗以达到把青砖温热而后传到室内,使室内产生温暖的效果。以后中国北方农村出现火墙、火炕的取暖方式,韩国、日本出现地炕。从古至今,人类不断传承文明,开拓创新,发展进步。现在随着科技时代的到来,地面供暖技术已从原始的烟道散热火炕式采暖发展成为以现代材料为热媒的地面辐射供暖。该技术早在上世纪30年代就在发达国家开始应用,中国在50年代就已将技术应用于人民大会堂、华侨饭店等工程中。
三、基本分类
地面辐射供暖按照供热方式的不同主要分为水地暖和电地暖,而电地暖又有发热电缆采暖和电热膜采暖碳纤维电暖之分。
水地暖即低温热水地面辐射供暖是以温度不高于60℃的热水为热媒,在加热管内循环流动,加热地板,通过地面以辐射(主要)和对流(次要)的传热方式向室内供热的供暖方式。
发热电缆地面辐射供暖是以低温发热电缆为热源,加热地板,通过地面以辐射主要)和对流(次要)的传热方式向室内供热的供暖方式。常用发热电缆分为单芯电缆和双芯电缆。双芯电缆没有磁场和辐射
低温辐射电热膜是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜,由可导电的特制油墨、金属载流条经加工、热压在绝缘聚酯薄膜间制成。工作时以碳基油墨为发热体,将热量以辐射的形式送入空间,使人体得到温暖。
四、地暖使用范围:
住宅:独立住宅、公寓大厦、办公楼等。
公共建筑:学校、图书馆、医院、银行、会馆、餐厅等。
体育娱乐设施:足球场、体育馆、网球馆、游泳馆。
产业设施:工厂车间、厂房、浴池、设施保温等。
其他:温室、植物园、交通设施、机场等。
五、地暖的特点:
地面辐射采暖相比传统采暖有无可比拟的优势,具有舒适健康、节能环保等优点。在国外该技术不仅大量用于民用住宅和各类医疗机构、游泳馆、健身房、商场、写字楼等公共建筑,还大量用于厂房、飞机库、花坛、足球场及蔬菜大棚等建筑系统保温,甚至用于室外道路、屋顶、楼梯、机场跑道融雪和各类工业管线的保温。目前欧美发达国家超过50%的新建建筑中都采用了地板辐射采暖系统
1、舒适健康。地暖的温度是自下而上的,给人以温足而头凉的舒适感,符合中医理论。热量主要以辐射的方式传递出来,不会干燥空气,辐射的波长为8-12微米的远红外,对人体有益。
2、节能环保。在达到同样的室温效果,比传统采暖可以调低2-3度,有效节约能源。并且不会污染室内空气。
3、散热均匀稳定。由于地暖是通过混凝土传热,热量散发均匀,加之混凝土有蓄能作用,即使间歇供暖也能保持室温稳定。
4、减少楼层噪音。目前中国楼板一般选用预制板或现浇板,其隔音效果极差,楼上人走动,就影响楼下,采用地暖增加了保温层,具有非常好的隔音效果,可降低噪音污染;地面采暖过程寂静无声,室内环境清静,没有空调噪音,这有助于孩子把注意力集中在学习上,从而有利于提高学习效率。
六、地暖的主要优点
①舒适、卫生、保健:地面辐射供暖是最舒适的供暖方式,室内地表温度均匀,室温由下而上逐渐递减,给人以脚温头凉的良好感觉;不易造成污浊空气对流,室内空气洁净;改善血液循环,促进新陈代谢。
②节约空间、美化居室:室内取消了暖气片及其支管,增加使用面积,便于装修和家居布置,减少卫生死角。
③高效节能:辐射供暖方式较对流供暖方式热效率高,热量集中在人体受益的高度内;传送过程中热量损失小;低温地面辐射供暖可实行分层、分户、分室控制,用户可根据情况进行调控,有效节约能源。
④热稳定性好:地面供暖地面层及混凝土层蓄热量大,热稳定性好,在间歇供暖的条件下,室内温度变化缓慢。
⑤运行费用低:较其它供暖设备节能约20%,可充分利用低温热水资源或利用电价政策,降低运行费用。
⑥使用寿命长:低温地面供暖中塑料管材或发热电缆埋入地下,稳定性好、不腐蚀,无人为破坏,使用寿命与建筑物同步。较对流供热节约维护和更换费用。
⑦适应性强:设备不受室外温度的影响,大大延长采暖系统的寿命。
⑧减少楼层噪音:
目前中国隔层楼板一般选用厚度为15cm圆孔板或现浇砼板,其隔音效果极差,楼上人走动,就影响楼下。采用地板采暖,增加了保温层,具。常好的隔音效果。
⑨维护费用低:地板采暖系统采用材料防腐蚀、不生锈管道不会因为生锈而堵塞或流量变化,经混凝土回填后已做入建筑结构层,如果无人为损坏 50 年内不需维护,可以忽略不计。
结束语
综上所述,地暖的优势已日趋显著,也越来越深受人们的喜爱,是目前最舒适、最受欢迎的采暖方式。相信在未来,我们的地暖技术会越来越高,越来越好,受到更加广泛的应用。
参考文献:
篇6
【关键词】油气管道;电伴热系统
1 前言
二十一世纪初期是我国油气储运建设的时期,大型油气码头、大型原油成品油气库,长距离输油和输气管线陆续开工建设与投用使管道工程建设进入了前所未有的蓬勃发展的历史时期。与此同时,电伴热系统克服了蒸汽伴热能源消耗大,维护管理费用高,腐蚀管道的不足,在输油输气管道中得到了广泛的应用。
2 电伴热技术概况
电伴热是指用电能补充被伴热物体在输送工艺过程中的热损失,使流动介质温度维持在一定的工艺温度范围内。管道电伴热有以下四种类型:
2.1 阴抗伴热
阴抗伴热分直流电伴热和交流电伴热两种类型。它要求管道等径,并且加热的管段上没有副管和阀门。阻抗伴热耗资小,施工操作方便,但具有以下弊端:
①为保证工作人员的安全,需要安装变压器;
②接地极的总电阻要小于管体电阻值;
③伴热管道应与相邻的设备进行绝缘;
④地下使用该伴热系统时,会引起电流的大量流失。
2.2 电磁感应伴热
电磁感应伴热利用电磁感应原理及感应电流通过导体时产生的热效应使工件快速加热。电磁感应伴热一般分为三类:工频电磁感应伴热、中频电磁感应伴热和高频电磁感应伴热。电磁感应伴热效率可达到80%以上,并且加热速度极高,热流密度大,可自动控温,可消除设备发生火灾的危险(仅铁芯发热)。电磁感应伴热的热惯性小,断电后会马上断磁、停止加热,控温性能比较准确,但设备复杂,成本很高。
2.3 柔性材料伴热
柔性材料伴热是以导体通电时产生的焦耳热来加热管道,包括电缆伴热和电热带伴热两种类型。
(1)电缆伴热是以铜或铜合金制成芯线,芯线外面用具有良好的热稳定性和导热性的材料做成绝缘层,最外层为不锈钢铠装护套。电缆伴热有两种敷设方式:①管道内部敷设;②管道外部敷设。
目前用于工程实际的常用电缆为MI矿物电缆。MI电缆采用高纯合金电热丝作为发热源,高纯、高温、高结晶度的氧化镁作导热绝缘体,无缝不锈钢或铜管作为护套管,具有耐高温、防水、防爆、机械强度高、寿命长、安全可靠等特点。但由于MI电缆以金属作为外护套,剪切及封口较麻烦,给现场施工安装带来不便;另外,MI电缆外护套内充填氧化镁粉末,对弯曲半径有较高要求,多次弯曲变形后将直接影响MI电缆的安全可靠性。
(2)电热带伴热分为恒功率和变功率两大类。电热带外形扁平便于与管道接触,传热效果优于电缆伴热。
①恒功率电热带单位长度的发热功率基本恒定,不受温度的影响,可分为并联式电热带和串联式电热带。恒功率电热带热量稳定并且与长度成正比,使用的伴热带越长,输出的总功率越大。当电热带交叉安装时局部管线温度有可能超过其最高承受温度,影响油质,而且电热带若有局部损坏,将影响其它部位的使用。此外,恒功率伴热带还受节长的限制,利用率低。但其设计选型较为方便、一次投资较少,目前使用较为广泛。
②变功率电热带又称自限式伴热带,是指电热带的输出功率随被伴热介质温度的升高而下降,反之则增加。电热带核心部分由两根平行母线和发热元件构成,发热元件的电阻率具有正温度系数(简称PTC)。将PTC材料均匀地挤塑在两根平行的金属线芯之间即可得到芯带。PTC材料一般由塑料加导电碳粒组成。在通电的电热带内,母线间的电路数量随温度的变化而变化:当电热带周围的温度下降时,电路数量增加;当母线的温度升高时,电路数量减少。变功率电热带是整体发热,允许任意交叉重叠,并且在现场安装时可任意截其长度从而减少不必要的浪费。另外,电热带由无数并联结构组成,即使有局部损坏,也不影响其它部分的使用。自限式电热带伴热的性能是由制造它的PTC材料决定的,伴热温度受到限制,同时生产加工能力也制约了其长度(一般不到千米)。近年来,国内外短距离、伴热温度不高的油气管道多采用自限式电伴热带。
2.4 集肤效应伴热
当交流电通过铁磁性材料时,导体横截面上的电流分布是不相同的。在接近导体曲表皮部分电流比较集中,这种现象被称为集肤效应。管道集肤效应伴热(SECT)是利用集肤效应使电能集中在一小口径碳钢管的内表面处转换为热能,并把热量传给管道。因电流集中在钢管的内表面,外表面几乎没有电流,所以自身能形成很好的绝缘结构。SECT系统基本上由输液管、伴热管、耐热电缆、保温层及保护外壳五部分组成。输液管和伴热管为普通钢管,伴热管直径为15-40mm,间断地点焊在输液管上,耐热电缆放在伴热管中,外面是保温层和保护外壳。集肤效应伴热技术与设备具有显著的优点:
①防爆功能,自身形成的绝缘结构成功地解决了电器装置和设备的绝缘问题;
②装置一体化,伴热管可实现工厂预制化,减少了工程量,缩短了工程周期;
③伴热温度高,有效维持温度可达0-230℃;
④热量利用率高,在输送管与加热管间的焊缝间隙内加入传热水泥后的热效率可与电缆伴热的内部敷设方式相比拟;
⑤伴热距离长,一个电源点的伴热距离最长可达24km;
⑥使用寿命长,耐热电缆具有十年的使用寿命。
3 电伴热技术在管道工程中的应用
下面以某原油成品油管道工程某原油首站燃料油泵区为例对电伴热系统设计选型作简要介绍。
在实际工程中选择电伴热带类型应具体情况具体分析,不宜按区块划分,都选某种类型的伴热带,要从技术经济角度综合考虑,建议参照以下选型原则:
(1)在温度控制比较严格的区域(如过滤分离器、旋风分离器、调压阀较集中的区域)可以采用恒功率电伴热带。
(2)在可能出现交叉重叠式安装的区域(如阀门弯头较多的区域)不适宜安装恒功率电伴热带,可以选用自限式伴热带。
(3)从设计、安装角度讲,恒功率电伴热带一般受节长限制,若切割时未能找准一个节长,则该部分伴热带不起作用,这不仅影响管道的伴热效果,同时也造成浪费;而自限式伴热带可随意切割,能确保电伴热完整。
该原油首站燃料油泵区管线较短,阀门弯头比较多,考虑选用自限式伴热带。
自限式伴热带产品选型建议参考如下步骤:
(1)根据被伴热体系的最高维持性及偶然性操作温度来选择伴热带系列。首先要掌握管道的最高温升和偶发性温升(如蒸汽、热水、热油吹扫管道)数据。所选伴热带的最高暴露温度应不低于偶发性温升。如偶发性温升高于最高暴露温升,可在热工估算后调整安装方法,在伴热带与管道之间加一层适当厚度的保温层以缓解偶发温升对伴热带的影响。
(2)根据供电条件,电网负荷及被伴热体系的布局、尺寸、复杂程度确定电伴热方案及型号。
(3)根据管道单位长度或容器单位面积的热损失来确定伴热带功率和长度。选择伴热带的输出功率是以管道达到系统维持温度时伴热带必须输出的功率为依据的,而不是以伴热带标称功率为依据。电热带的总长度为管道部分、法兰部分、阀门部分、管架部分和其它部分敷设伴热带长度的总和。在计算管道部分需要的电热带时,如果电热带每米发热量足够补偿散热,电热带长度与管道长度相同;如果电热带发热量少于散热,就需缠绕(见图1)或增加电热带数目至两条或更多。每个法兰需要的电热带长度等于法兰直径的两倍;每个阀门需要的电热带长度等于阀门散热系数(见表1)乘以每米管道需要的电热带长度;每个管架需要的电热带长度等于管架与管道接触处长度的3倍;每一配件另加1米的电热带作接头用。
图1 电热带的螺旋缠绕
表1 阀门散热系数表
阀门种类 散热系数
闸门 1.3
蝶形阀、截留阀 0.7
球阀 0.8
球心阀 1.2
(4) 根据应用环境选择产品结构型式。在表面不能可靠接地的容器和管道上(如塑料或表面涂有油漆)可选用屏蔽型产品;在易燃易爆地区或管内介质是易燃易爆介质时应选用防爆型产品;在伴热带有可能腐蚀性化学品时应采用防护型产品。
为了确定管道或容器散失到环境的热量,应该找出下面几个参数:
TH,管道内流体维持温度(℃):一般在冰点或凝固点之上,流体粘稠度最适宜的温度;
TA,当地最冷月平均环境温度(℃);
管道直径(mm);
保温层的种类和厚度(mm);
管道安装地点:在室内或室外,地面上或地面下。
保温管道的热损失(加30%的安全系数)可按下式计算:
:单位长度管道的热损失,W/m
:流体维持温度,℃
:环境温度,℃
:保温层的导热系数,W/m・℃
:保温层内径,m
:保温层外径,m
:保温层外表面向大气的热交换系数,W/m・℃,α与风速ω(m/s)有关,
该原油首站燃油泵区各段待伴热管道参数如下:
流体:原油
地点:室外地上
保温材料:硅酸钙管壳40mm λ=0.05W/m・℃
室外最冷月平均温度:-11℃
流体维持温度:16℃
年平均风速:ω=1.8m/s
管径:φ60.3mm、φ88.9mm
根据以上数据按照公式计算可得:
管径φ60.3mm:
管径φ88.9mm:
根据工艺数据和计算结果选择BARTEC PSB26型伴热带(16℃时输出功率23W/m)沿管道直线敷设。
电伴热系统的供电电压为220V,电源由配电间引来,经过电伴热防爆动力配电箱分配给若干供电回路。防爆配电箱内装具过载短路保护功能的高分断小型断路器。根据IEEE规范(515―2004)建议,电伴热回路应配漏电保护装置进行保护,特别是在防爆区、危险区或腐蚀区,以及管道需经常维修和伴热线容易受到机械损坏的区域。
4 电伴热技术实际应用中的几个问题
伴热的目的是使伴热带的发热量大于管道的热损失,然而在输气管线中,天然气经调压阀后压力骤降、气体膨胀并吸收大量热量(通常取决于调压阀前后管道压差),用一般热平衡方程无法精确计算。因此在设计中应综合考虑各个管道项目中电伴热系统的实际运行情况、加热时间及启动温度等诸多因素按管道加热方式进行计算。
电伴热系统安装完毕后,初次使用之前,必须测量各个回路的绝缘电阻。电伴热系统应分批投人,以避免过大的启动电流。而且应在伴热管道运行前30分钟投入电伴热,以保证管道温度骤降时有充足预热时间。
电伴热系统能否良好运行,不仅取决于高质量的产品和正确合理的方案设计,而且和电伴热产品的正确安装、施工有着重要的关系。严格遵照程序施工,避免错误的施工方式(如在放带时过度弯曲或打折伴热带造成伴热带损坏;恒功率电伴热带安装时交叉缠绕致使重叠缠绕处过热)是十分必要的。
5 结语
随着油气储运工程建设的蓬勃开展,可以预期,电伴热技术将以其使用寿命长、自动控制水平高、节约能源、无污染、施工方便的特点在管道工程领域得到更广泛的应用。
参考文献:
[1]温栋,马.电伴热系统在西气东输管道工程中的应用.节能与环保.2004(12).
篇7
关键词:自限温电缆;蓄能;集中控制;地暖系统;低谷电利用
中图分类号:TB文献标识码:A 文章编号:1672-3198(2012)03-0290-03
0 前言
近年来,为缓解传统集中供暖方式的不足,解决小型燃煤供热锅炉分散供暖带来的环境污染以及普通电热取暖带来的高耗能问题,同时,也为了探索发展电力需求侧管理技术,各地都在积极推广应用电热供暖技术,其中,“自限温电热蓄能集中控制地暖系统”是应用最广的一种电热供暖新技术,该技术具有“利用自限温电缆加热”、“蓄能技术”、“低谷电利用”、“集中控制”等几项特点,经过了研制、应用、改进、再应用的循环发展,在电网的填谷、节能减排、补充集中供暖不足等诸方面具有较高的经济效益和社会效益。
1 常见电热取暖方式比较
1.1 电加热锅炉
当前我国绝大部分电锅炉为电热管热水电锅炉,用户采暖装置与传统热力公司集中供热一样,使用暖气片或地暖,其优点是可以利用低谷电能,不需要大规模供热管网的建设,取暖设备相同,缺点是分户控制不方便、计量不精确、收费难、浪费能源、占用场地、投资较高。
1.2 空调采暖
目前许多空调都是冷暖空调,夏天制冷,冬天送暖,操作方便,控制灵活,在环境温度不太低的情况下,制热效率较高,缺点是空调采暖有噪音、暖风较干燥,无法对蓄热层进行直接加热,不能蓄热,没有热惯性。
1.3 电热器采暖
目前市场上有辐射式电暖器、充油式电暖器、强制对流式电暖器,这些取暖器一般只用于住宅的补充性采暖。电暖器的优势在于移动灵活,操作方便,其缺点是制热效率较低,温度不能控制。
1.4 低温辐射电热膜采暖
由可导电的特种油墨和金属载流条经印刷将热压的两层绝缘聚酯薄膜间制成,该采暖方式不需要进行设备的更新和维护,不占空间,寿命长,使用方便,可分户控制。缺点是容易漏电,只适合于干铺地暖,不适合于湿铺地暖。
1.5 地热线采暖
采用加热柔性电缆,设在地板下面,“自限温电热蓄能集中控制地暖系统”即属于该种采暖方式,该系统是传统热水集中供暖和电加热的结合,采用自限温加热电缆和自动控制系统取代了传统的热水管,优点是节省空间,温度场分布均匀,可以实现分户计量、分户控制、满足个性化要求、免维护,缺点是应用历史较短,未来电价政策影响增加其不确定性。
2 系统组成及工作原理
该系统利用灌装埋设在建筑地面下的“自限温加热电缆”,通过网络控制系统,实现谷期(平期)自动加热,将热能储存在建筑本体、混凝土地面以及相变储能管中,峰期时释放储存能量,以维持设定的室内温度。系统组成包括:加热单元-自限温加热电缆、测温单元-室内外测温热电阻、蓄能单元-相变蓄能管和建筑材料、控制单元-电热集中供暖网站、小区电地暖服务器、网络控制器等设备,设立两级监测控制中心:小区集中监测控制中心和区域集中监测控制中心。
自限温加热电缆不同于常规的恒功率电缆,其发热元件是由具有“PTC”效应(电阻正温度系数效应)的纳米导电高分子特种和普通复合材料挤包在两股平行导电线芯之间形成的带状器件,该发热元件可随温度的变化而自动调整输出功率,当温升至某一温度时,其电阻趋向于无穷大,输出功率近似于零,因此具有良好的记忆特性和开关特性。同时,随被加热体系温度的变化具有自动调节输出功率的特点,因此不会因自身发热而过热烧毁,却能因实际需要热量自行补偿。
其电阻(R)、功率(P)、温度(t)特性如下图所示。
测温单元包括户外温度传感器和室内温度传感控制器,室外温度传感器的功能:(1)自动定时采集户外温度,并将温度数据随时传输给“小区电采暖服务器”;(2)当温控区域设为“防冻状态”、户外温度降至0℃以下时,自动控制各供暖区域在谷期电时段按5℃目标温度运行,在峰平尖时段按1℃目标温度运行。室内温度传感控制器的功能:(1)接收 并执行“网络控制器”的温控指令;(2)测量、显示运行状态、目标温度、实际温度;(3)将采集的温度数据上传至“网络控制器”;(4)监测供暖区域热异常。
2.3 蓄能单元
蓄能单元包括相变蓄能管和建筑材料,相变蓄能材料在实际应用中,分为主动方式和被动方式两种。相变蓄能材料作用的主动方式,是利用自然界的昼夜温差和季节差,直接吸收自然界的冷能和热能并储存起来,在适宜的时候进行释放从而调节环境温度,这是相变蓄能材料作用的主动方式。人为地为相变蓄能材料增加辅助能源,将某段时间内富余的能量(如:低谷电)用相变蓄能材料储存起来,在另外的时间释放出来,达到高效利用电能的目的,这是相变蓄能材料应用的被动方式。“自限温电热蓄能集中控制地暖系统”即是相变蓄能的被动方式之一。该系统利用相变储能材料和普通建筑材料相结合,具有蓄能密度大,效率高以及在近似恒定温度下吸热与放热等优点,可用于蓄能和温度控制。
在地面辐射供暖时,根据GB规程地面升温范围是25-30℃,相应室内温度可以达到16-22℃,当用电谷期8小时通电蓄热完成后停电,尚有16小时需维持在采暖标准温度内,随着建筑围护结构的热能损耗,故储存在建筑本体及地面中的显热蓄能将缓慢释放,上述该建筑本体及混凝地面的显热蓄能,仅能维持(80-90)%热能需求,其余20%热能需求通过设在混凝土地面内的复合管,形成复合蓄能地面进行潜热相变恒温储能补充(≤30℃)。
2.4 控制单元
控制单元包括电热集中供暖网站、小区电地暖服务器、网络控制器等设备,设立两级集中监测控制中心:小区控制中心和区域控制中心。
2.4.1 电热集中供暖网站功能
(1)提供固定的IP地址,实现电采暖系统的网络集中控制;
(2)针对不同用户、经销商、商提供不同的授权控制密码,实现不同监控功能;
(3)保存用户地址码、建筑平面图、系统竣工图、功率配置、供暖质量等相关资料;
(4)定时循检用户供暖状态;
(5)供暖系统出现故障时自动报警。
2.4.2 小区电地暖服务器功能
(1)接收授权控制密码,打开“网络控制器”,启动供暖运行、监控服务;
(2)采集、显示、自动记录并保存整个采暖期户外温度、各供暖区域室内温度和不同时段采暖耗电量曲线;
(3)自动记录并计算每日各个不同时段电采暖耗电量、电费及总耗电量、总电费、谷期电利用率、运行小时数,并累计,在采暖期结束后出具运行数据报表;
(4)将相关数据上传至“电热集中供暖网站”;
(5)监控各供暖区域运行状态,警示故障。
2.4.3 网络控制器功能
(1)执行“电热集中供暖网站”、“小区供暖服务器”下达需的温控指令,并下传至“室内温度传感控制器”,自动控制各采暖区域在不同时段、不同状态(有人/无人/防冻)下采用不同的加温策略;控制电热设备的启停;
(2)执行特殊状态下的特殊目标温度指令;
(3)根据“户外温度传感器”给出的温度自动控制各温控区域进入防冻状态;
(4)自动按照峰谷平电表设定的峰谷平时段控制各温控区域按经济运行模式运行;
(5)通过通信接口接受并显示电表计量的峰谷平各段采暖耗电量;
(6)监控各电热设备运行状态,将温度数据、故障情况等上传至“小区电采暖服务器”;
(7)接受、执行并贮存客户在各个“室内温度传感控制器”上设定的即时温度;
(8)自带数据存储器,断电后可保存设定、指令及各类相关数据。
(9)当发生断电或网络中断时,控制电采暖系统执行最后一次获得的指令运行,保证供暖系统的正常运行。
3 技术特点分析
自限温电热蓄能集中控制地暖系统具有以下技术特点:
(1)100%利用谷期电能,不用或少用平期电能,零利用峰期电能,符合电力需求侧技术政策,可以达到填谷的目的。
(2)所利用的加热材料-自限温加热电缆,具有自调控、自控温、变功率功能,可以随温度的变化自动调整输出功率,当温度升至某一数值时,其电阻趋向于无穷大,输出功率近似于零,能够自动调节输出功率,不会因自身发热而烧毁。
(3)控制系统采用计算机网络控制系统,在每个房间设有温度测量元件,信号通过安装在墙壁上的弱电控制模块,传输至小区内的集中控制室。采暖期内,常设2~3人在控制室内运行值班,小区集中控制室信号通过互联网传递至区域控制室(通常在一个城市或一个地区建一个固定IP地址的集中控制网站)。
(4)系统设置强、弱电两套线路,分别提供电能和信号传递,强电系统独立于各用户照明用电系统,不再安装电度表,按照地区统一采暖费用标准执行收取费用,取暖费。
(5)系统可以实现个性化需求,一般保证用户室温在18℃(±2℃)以上,如果有用户要求较高的室内温度,可以通过控制系统功能设置来实现,但需要用户缴纳额外的能量费用。
4 效益分析
4.1 经济效益
与传统城市集中供热相比,“自限温电热蓄能集中控制地暖系统”不需要建设庞大的热力管网,与其它电热取暖方式相比,不需要安装电锅炉,不但节省了大量初投资,也节省了场地,从根本上解决了水暖系统存在的跑、冒、滴、漏、暖气片冻裂等问题。另外,集中供热的供热质量不可控,个别管网末端的用户供热温度达不到标准,而有些用户由于室内温度较高,不加控制地开窗通风,也造成了资源的浪费。“自限温电热蓄能集中控制地暖系统”可以实现人性化控制,精确计量,按需供给,不浪费。
该系统的经济效益还体现在,由于目前电网存在的峰谷差太大,不仅增加了调峰的难度,而且发电机组在负荷率较低的情况下,其发供电煤耗比额定负荷下增加20~30g/kWh,根据计算,如果能够提高谷期负荷率5%,可以使发电煤耗平均下降2.5g/kWh,从而间接地为发电企业带来效益,促进国家节能减排工作。
4.2 社会效益
“自限温电热蓄能集中控制地暖系统”符合国家大力发展电力需求侧技术的产业政策,充分利用谷期电能,可以减小峰谷差,起到填谷作用,不仅提高了电网调峰能力,而且降低了发电煤耗。同时,也是城市集中供热的有效补充,特别是城乡结合部以及热力管网末端,应用该系统,可以大大缓解供热压力。另外,通过该系统的使用,实际上是在公共供热市场引入了竞争,将促进供热市场的发展。对于解决热费拖欠、能源浪费、供热质量差等问题,将提供有益的借鉴。
5 结论
由于供暖涉及到千家万户,是重要的民生工程,自限温电热蓄能集中控制地暖系统作为一种市场化运作的供暖方式,将会给原来的公共供暖市场提供有益的补充和试点经验。传统集中供热按照面积收费,用户对于室内温度不太敏感,改用按照室内温度收费以后,温度测量数据要足够准确,应该制定相应的标准或法规。如何将所有供热方式纳入政府监管范围之内,需要政府层面提前做好应对方案,以避免将来热价和电价政策大幅波动带来的问题。
参考文献
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[3]杨伟成. 建筑材料导热系数的正确选用[M]∥西亚庚,杨伟成,顾兴蓥,等. 热水供暖技术. 北京:中国建筑工业出版社,1995:2-9.
篇8
【关键词】低温辐射电热膜;电热膜供暖系统;电气安全问题;低碳经济
Ronghua Zhao (Qinhuangdao Zhuangdian Decoration Engineering Co., Ltd, Qinhuangdao, Hebei Province 066000)
Abstract:Electrothermal film heating is one of the most advanced heating methods, which uses electricity as power and transfers heat by ultra-red radiation. The main part of hypothermia radiation electrothermal film heating system, electrothermal film, is translucent polyester film that could be exothermic after power on, it has lots of advantages like high pressure resistant, moist resistant, high temperature sustaining range, high tenacity, low shrinking rate, safe running, easy to transport. It has more than 20 years history in Korea, US which is broadly used. In 1990s it is introduced to China the first time.
Key words: Hypothermia radiation electrothermal film Electrothermal film heating system Electric safety problem Low carbon economy
1、引言
全称“低温辐射电热地膜”――是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜,通过特殊设备将可导电的特殊油墨、金属载流条附着在绝缘聚酯薄膜中制成。电热地膜的发热主要以辐射的方式散发热量,属低温辐射,它具有透射性,以红外线的形式向室内散发传递热能。
2、电热膜供暖系统
2.1电热膜制热原理
电热膜制热是产品在电场的作用下,发热体中的碳分子团产生“布朗运动”,碳分子之间发生剧烈的摩擦和撞击,产生的热能以远红外辐射和对流的形式对外传递,其电能与热能的转换率高达98%以上。将电热膜暖采暖系统安装在地面上,热能就会源源不断地均匀传递到房间的每一个角落。
2.2电热地膜供暖系统组成
电热地膜供暖系统由:电热地膜、T型电缆、绝缘防水快速插头、温控器及温度传感器等部件组成。
地膜供暖系统使用的能源是电力,所以其电气设计应符合国家现行标准。低温辐射电热地膜采暖系统的配电系统宜采用低压等级为220的单相交流供电方式。如供电回路电力负荷大于12KW宜采用220V/380V三相四线制供电方式。
配电系统规定回路设计应考虑建筑物性质、用电负荷大小、电能计量要求等因素:电热地膜采暖系统配电回路应单独设置;新建建筑中,当电热地膜采暖用电负荷较大时,其配电回路应单独设置;负荷较小时,可将采暖和生活用电负荷统一考虑,但供电回路应单独设置。
电热地膜的配电线路应设过载和短路保护,其分支回路应与其他回路分开。单独断路器应采用可同时断开相线和中性线的开关电器。
电热地膜虽然敷设在地面下,但加热电缆、辐射薄膜在使用时也存在电击、烫伤、过热等电气危险,因此IEC对其有专门的电气安全要求。加热元件虽然暗藏不露,人体接触不到,但它易被打入的铁钉之类的金属物件损坏绝缘触及加热元件的带电部分而引发人身直接接触电击事故。为此应在加热元件电源线路上安装额定剩余动作电流不大于30mA的RCD用以在发生这类电击事故时迅速切断电源。
3、电热地膜供暖系统的低碳特性
电热地膜供暖系统是实现全民低碳供暖的重要途径。相对于传统采暖方式,它的低碳特性主要体现如下:
3.1低碳能源:电能作为一种最有发展潜力的采暖能源,正随着以太阳能、风能、等为代表的新能源的兴起,而蓬勃发展。
3.2低碳转换:电热地膜供暖系统的热转换率高达98.68%,可以大大减少转换及传递过程中的能量损失。
3.3低碳排放:使用电能作为采暖能源,不需要建锅炉房、储煤、堆灰、管网等设施,节约了土地,不产生废气、废水、废物等污染物,从而废气等污染的排放直降为零。
3.4低碳生活:相对于以散热器、空调、暖气片为代表的点式供暖系统及以发热电缆为代表的线式供暖系统,以电热地膜为代表的新一代电热地膜供暖系统,十分契合人在活动空间足暖头凉的宜居需要。这种独有的加温方式,让人感觉室内温度均匀、清新、舒适,而且没有传统供暖产生的干燥和闷热,也不会因气流引起室内浮灰。另外,智能温控功能可以让人随心取暖,促进行为节能,开启全新一代人性化低碳生活。
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【关键词】节能技术;采暖通风;建筑工程
一、建筑工程的节能产业现状
随着现代社会的飞速发展,我国经济实力也在逐渐强大,其中以建筑行业的发展尤为突出,而相对应的能源消耗也日渐增长。目前,我国对于建筑节能尤其是采暖通风方面的节能尤为重视,通过在采暖通风中降低能耗,会大大减少建筑过程中的总体能耗量。我们所说的建筑节能实际上就是在实现建筑的整体舒适水平的基础上,最大限度的降低能源消耗并提高能源利用效率的方法措施[1]。面对现阶段人们价值观的变化,我们有必要了解其对我国建筑采暖通风设计的影响,就我国建筑中采暖通风设计的现状进行简要分析。
在采暖方面,目前主要的采暖方式包括:热水供暖、电加热供暖、空调器供暖等。但是由于各类采暖方式的特点不同,其耗能的程度也是不相同的。热水管道供暖在北方地区是最为常见的供暖形式,电加热供暖与空调供暖,在我国南方地区应用的还是比较多的,其供暖能量的消耗是很可观的。通风设计的出现为我国炎热干燥的地区提供了便利,良好的通风设计能够减缓人们的压力以及疲劳,促进人体的正常新陈代谢。与采暖具有多种方式不同,我国通风设计基本上是采用空调和电风扇这两种通风设施。而风扇只能在夏季使用,在秋冬季只能通过空调来实现对室内空气的通风。
二、政府对建筑节能的举措
(一)制定有关法律法规
政府在必要的情况下可以通过法律条例来进行能源管理,在行政手段的督促监管下,可以有效的引导建筑节能的进行。同时,国家通过对各种建筑中的节能设施和采暖设备做好改善,并给以一定的支持优惠,能够大大激发人民对节能产品的开发兴趣和热情[2]。以建设节能资金来为建筑提供贷款优惠,满足消费者的节能产品欲望,提高人们对能源的使用效率。
(二) 强化监管机制
对建筑进行能源监督并及时做好检查工作是一个非常重要的节能环节,政府通过对墙体和门窗等构件进行透风性和气密性等性能的检查来了解控制建筑的能耗。而且,这种节能监督体系应该列入到工程建设的质量管理制度当中,在各种审查和验收通过的前提下加大各政策的落实效率,尽最大可能节约能源资源。
(三)建立健全节能评估制度
政府应该加快建设并落实一定的建筑系统节能评估办法和体系制度,通过对能源的使用效率和使用的合理性以及正确性给予合理的评价,来激发人们使用节能设备,而对于涌入的不合格节能设计项目则直接不给通过。
(四)开发使用新能源
政府部门应加大对新能源的开发力度,组织科研队伍发展新能源,通过对可再生或者是能被重复利用的能源进行设计使用,来降低不可生能源的利用,太阳能就是目前广被利用的新能源,也包括地热能等。同时,国家应该加大对节能的宣传,使建筑节能走进各个角落。
三、采暖过程中的节能方法
(一)绝热屋顶
一般情况下,屋顶有平屋顶、坡屋顶两大类,对于坡屋顶可以通过设计保温层来实现保温盒绝热的效果;而对于平屋顶,则通过一些材料进行隔热。
(二)绝热墙壁
目前已经开始引入一种外墙外保温的先进技术,来对建筑的墙体进行保温工作。这种技术能够有效解决热影响和火危害等问题,但是使用成本比较高。因此,对于普通楼房建筑常使用墙体的遮阳装置进行对墙体的保温。
(三)绝热门窗
门窗是建筑中必不可少的部分,它们不仅能够保温,还可以隔音、防水,进行对建筑的保护,但是却会散失很多热量。这样就要求在建筑中做好节能,降低热量的损失。目前,铝制品和钢筋材料的门窗比较常见,也可以使用中空的上层玻璃,来实现预期的节能目的。
(四)地板辐射供暖
近些年各地已经开始发展使用地热能源,这种新能源、新技术为采暖做出了显著的贡献。由于地热取暖原理比较复杂,所需材料造价高,因此,它的整体使用费用就很高[3]。但是,这种技术能够有效节省空间,并且均匀的进行辐射可以保证获得稳定的热量来源,是一种有待进一步开发的新型供暖方法。
(五)发热电缆和电热膜技术
随着电力市场的开放,发热电缆和电热膜采暖技术得到了推广。地面辐射发热电缆采暖系统是以电能为能源,发热电缆为发热体,可以将98%的电能转化为热能,通过采暖房间的地面以低温辐射的方式,把热量送入房间。低温辐射电热膜工作时以电热膜为发热体,将热量以辐射的形式送入空间,其综合效果优于传统的对流供暖方式.发热电缆和电热膜发展潜力巨大,符合低碳经济发展趋势。这种采暖方式不耗水、不占地、开关自主,符合减排低碳的政策导向,发展前景广阔。采用先进的电热膜发热技术,其热效率大于原先的取暖设施。因此在新兴采暖设备中占有一定的优势,缺点在于消耗电能,不像太阳能那样可以无偿使用。
四、通风中的节能方法
(一)利用风压实现自然通风
在具有良好的外部风环境的地区,风压可作为实现自然通风的主要手段。在我国大量的非空调建筑中,利用风压促进建筑的室内空气流通,改善室内的空气环境质量,是一种常用的建筑处理手段。
(二)利用热压实现自然通风
利用建筑内部空气的热压差来实现建筑的自然通风。利用热空气上升的原理,在建筑上部设排风口可将污浊的热空气从室内排出,而室外新鲜的冷空气则从建筑底部被吸入[4]。热压作用与进、出风口的高差和室内外的温差有关,室内外温差和进、出风口的高差越大,则热压作用越明显。在建筑设计中,可利用建筑物内部贯穿多层的竖向空腔并在顶部设置可以控制的开口,将建筑各层的热空气排出,达到自然通风的目的。
(三)机械辅助式自然通风
大型建筑中,由于通风路径较长,流动阻力较大,单纯依靠自然风压与热压往往不足于实现自然通风。而对于空气污染和噪声污染比较严重的城市,直接的自然通风还会将室外污浊的空气和噪声带入室内,不利于人体健康。在这种情况下,常常采用机械辅助式的自然通风系统。该系统有一套完整的空气循环通道,辅以符合生态思想的空气处理手段,并借助一定的机械方式加速室内通风。
总之,在通风建设方面,采用自然通风和机械辅助式自然通风来达到采用空调制冷技术,在不消耗不可再生能源情况下降低室内温度,带走潮湿污浊的空气,改善室内热环境。达到节能下的提供新鲜、清洁的自然空气,有利于人体的生理和心理健康。
结 语
采暖通风技术措施的正确利用将有利于我国建筑节能产业的良好发展,面对现阶段在建建筑施工及建成使用过程中大量消耗的能源,采暖通风技术措施的正确运用以及合理改良,都将有利于建筑节能工程的有效进步在未来的发展建设道路中。相关的政府管理部门应该与相关企业相配合,加大对建筑节能利用的控制以及管理,实现能源的合理利用,降低在采暖通风技术运用过程中不必要的能源耗损,提高该技术的核心运用价值。
参考文献
[1]孙东明.对我国建筑节能采暖通风措施的探讨[J].科技与企业,2013,15(03):208.
[2]刘建树.对我国建筑节能采暖通风措施的探讨[J].科技创新与应用,2013,19(03):191.
篇10
【关键词】桥墩柱; 混凝土;电伴热
中图分类号:TV331文献标识码: A
一、前言
如何做好新形势下大桥墩柱混凝土冬期电伴热施工技术的控制研究发展工作,为大桥墩柱混凝土冬期电伴热施工技术的控制研究,实现可持续发展提供坚实的安全保障,是现在大桥墩柱混凝土冬期电伴热施工技术的控制研究面临的迫在眉睫、函需解决的头等课题。
二、工程概况
某高速公路特大桥,全长为635 m,一共包括32跨,桥梁上部结构使用20 m的预应力空心板梁,下部结构使用双柱式桥墩,工程设计有两个板式桥台,工程为钻孔桩基础,桥梁墩柱有两种直径,分别为1.20 m和1.10 m两种。工程一共设计有123根墩柱,墩柱高度各不相同,最高为11.8 m,最低为4.2 m,工程墩柱模板都使用了定型钢模板施工技术,工程项目部组织了技术研究小组进行了攻关研究分析,从多方面采取了一定的技术控制措施来保证了墩柱的外观质量。
三、电伴热工作原理
1、工作原理:
管道保温电伴热系统由自控温电伴热带以各种方式缠绕或平铺于管道或罐体外部,外铺设保温材料,自控温电伴热带一端与温控器相连以准确控制自控温电伴热带的防冻运行,当温度传感器探测到管道温度低于所设定的温度时,温控器即接通电源,自控温电伴热带开始运行,当温度传感器探测到管道温度高于所设定的温度时,温控器即断开电源,使自控温电伴热带在最经济合理的状态下运行并满足介质防冻防堵。
2、 结构特点
我公司生产的伴热电缆由导电塑料和两根平行母线外加绝缘层构成,由于这种平行结构所有伴热电缆均可以在现场随意剪切,采用二通或三通连接。
3、发热原理:
在每根伴热电缆内,母线之间的发热高分子材料的电路导通数量随问题的影响而变化,当伴热线周围的温度变冷时,导电塑料产生微分子的收缩而使碳粒连接形成电路,电流流经这些电路,使伴热线发热。
4、有自调控温度特性
当温度升高时,导电塑料产生分子的膨胀,碳粒渐渐分开,引起电路中断,电阻上升,伴热电缆自动减少功率输出。
当周围温度变冷时,导电塑料又回复到微分子收缩状态,碳粒相应连接起来形成电路,伴热电缆发热功率又自动上升。
管道保温电伴热系统从节能安全性两方面设计考虑,电伴热带达到了国内先进水平。其电热元件PTC和外层材料跟国外材料同等并具有优越的性价比。广泛应用工业、建筑管线如:上下水管、排水管、喷淋管、消火栓管以及污水管线的防冻保温,最高维持温度为65℃。最高表面温度为85℃(伴热线适用于普通区,危险区或腐蚀区)。其最高维持温度发出的热量足以满足水系统不冻并保持5℃所需要的能耗。
四、冬季道路桥梁施工中混凝土浇筑方法
1、冬季道路桥梁施工维持混凝土温度的措施
(一)搅拌升温。首先应考虑气温因素对混凝土运输过程的影响,同时,应做好运输车辆的清洁工作以防止杂质混入影响混凝土浇筑质量。事前可以调查好路况,计算并控制好混凝土运至现场所需的速度和时间,如遇交通堵塞等突况应采取有效的应急措施避免混凝土的质量因温度变化而产生影响,具体可通过搅拌升温等措施维持混凝土的温度。
( 二)电加热提温。电加热是指连接拌合站用电缆与变压器的同时配备相应的漏电保护装置,然后在拌合站水池底部安装电热管,通过上水口设置的温度计对水温进行监控,电加热提温是道路桥梁施工中常见的一种方法。在冬季低温条件下,可以用水温箱加热提温的方式避免拌合站内的温度过量散失。
2、材料的选用与原料比的控制
(一)水泥。在道路桥梁冬季混凝土浇筑施工中,应尽量选用普通硅酸盐水泥或者硅酸盐水泥,所用水泥的标号应高于42.5,同时还应对其质量实施分批检查。其中在原料比上,由于这种类型的水泥,其水化热相对比较大,且早期的强度也较高,相对于普通水泥而言,可在较短时间内获得所需抗压强度,因此水泥用量应高于300kg/m3。
(二)骨料和水。在冬季混凝土浇筑施工中,应优化骨料的选用,对所用骨料,应检查其是否含有冻结物或容易冻裂骨料等,尤其要注意所用骨料不可含有活性材料,以免在水化中骨料间产生反应,对混凝土水化产生影响。同时在选用水上,最好选用清洁天然水后者饮用水,并将用水量适当地减少,可通过添加减水剂或者坍落度的控制等来进行控制。
(三)颗粒集料。在施工过程中,通常情况下所用颗粒集料都是就地取材,而这也容易使建设单位在选用颗粒集料时,忽略对颗粒集料硬度以及膨胀系数等的检测,造成所用集料满足不了施工需求。并在应用前对其质量实施检测,以免混凝土在水化过程中过由于体积的收缩而出现裂缝,确保混凝土表面质量以及强度。
五、冬季道路桥梁工程混凝土浇筑前期技术措施
1、混凝土施工中电加热技术的分析
在冬季进行混凝土搅拌的时候使用的水要达到一定的温度,这样才能更好的保证混凝土在进行搅拌的时候达到理想的效果。对水的温度一定要严格的控制,一旦出现温度过低的情况要及时进行加热。在进行搅拌的时候,要对搅拌池采取必要的保暖措施,这样可以避免搅拌好的混凝土出现热量散失过快的情况。
2、混凝土施工中混凝土的运输技术
在冬季进行混凝土的运输时一定要采取一定的方法来进行。冬季,混凝土在运输的时候,一定要对运输的速度进行控制,在运输的时候,要缩短运输的时间,同时,在运输的时候一定要保证运输的道路情况是非常好的,这样在运输的过程中,才不会出现影响浇筑质量的情况。
3、冬季道路桥梁工程混凝土浇筑技术
如果进行混凝土浇筑施工时,气温恰好比较低,那么要用彩色条布将施工点封闭,以便于保温,避免浇筑过程中混凝土热量散失太快,如果气温过低,就要对已经用彩色布条封闭的空间内设置碘钨灯,这样有利于提高承台侧面温度;顶面混凝土浇筑完成并且铺盖上土工布条后,可以增加电热毯保暖,如果气温不是极低,也可以只添加一层塑料薄膜。冬季混凝土浇筑过程中,墩柱的温度是比较难以控制的,混凝土浇筑过程一定要快,避免墩柱温度过低。目前冬季施工中主要是综合运用热水浇淋以及碘钨灯对缝隙处进行混凝土施工,温度高于五摄氏度。
4、冬季道路桥梁工程混凝土浇筑质量保证措施
冬季工程中进行混凝土的浇筑前期准备工作时,若是室外气温低于十摄氏度,那么要将直径不小于二十五毫米的钢筋用暖棚法进行加温,同时还要确保钢筋以及模版的整洁干净。对细薄截面的砼结构进行浇筑时,温度要不得低于十摄氏度;无论是在哪一个季节施工,其他结构的砼进行浇筑时温度都不得低于五摄氏度。要进行新的一层混凝土浇筑施工时,一般将与欲浇筑的混凝土砂灰比相同,但是水灰比比较小的水泥砂浆先铺在施工的横向细缝处,并且振捣结实后在进行新的层面的混凝土的浇筑施工。
六、结束语
综上所述,本文所提到的大桥墩柱混凝土冬期电伴热施工技术的研究工作,希望可以对大桥墩柱混凝土冬期电伴热施工技术的发展提供参考价值。随着大桥墩柱混凝土冬期电伴热施工技术的不断开展, 对大桥墩柱混凝土冬期电伴热施工技术的研究工作也将成为保障大桥墩柱混凝土冬期电伴热施工技术的重要工作。
参考文献:
[1] 曹文清,夏忠磊. 海河特大桥墩柱混凝土冬期电伴热施工技术[J]. 公路.2013(08):59-62.