地源熱泵系統(tǒng)融雪化冰可靠性設(shè)計及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測.pdf

1、“十二五”期間，我國準(zhǔn)備投入萬億元用于公路建設(shè)。雖說國家非常重視公路的建設(shè)，但是冰雪天氣影響道路交通通暢，甚至導(dǎo)致交通事故，特別是大范圍的雨雪天氣，會導(dǎo)致大范圍的交通癱瘓，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計，路面濕潤時發(fā)生的事故是干燥路面的2倍，降雪時是干燥路面的5倍，結(jié)冰時是干燥路面的8倍?？梢姷缆啡谘┗鶎Χ镜缆方煌l件的改善起到關(guān)鍵作用，因此路面的融雪化冰技術(shù)是一項關(guān)系到改善我國交通狀況，提高人民生活水平，促進(jìn)各地區(qū)經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定快速發(fā)展

2、的技術(shù)。
　　 現(xiàn)在通常使用的除冰方法主要分為被動抑制路面積雪結(jié)冰技術(shù)和主動融雪技術(shù)兩大類。被動式的方法最主要的是化學(xué)融化法，眾所周知，采用融雪劑進(jìn)行融雪化冰會縮短高速公路的使用壽命、嚴(yán)重威脅道路兩旁植物的生長，更為嚴(yán)重的是污染土壤和水資源。
　　 目前國內(nèi)外道路融雪化冰新技術(shù)是主動融雪技術(shù)，采用熱力學(xué)法，主要包括導(dǎo)電混凝土、發(fā)熱電纜及地源熱泵。地源熱泵技術(shù)是是利用地下淺層土壤的低品位熱能和蓄熱性能，使其轉(zhuǎn)變?yōu)楦咂肺画h(huán)保

3、能源的一種熱泵系統(tǒng)，其設(shè)計基于熱力學(xué)原理。地源熱泵融雪化冰技術(shù)利用太陽能蓄熱，可節(jié)約能源，同時環(huán)保、高效、可再生，發(fā)展前景巨大。地源熱泵融雪化冰技術(shù)是一個綜合性較強(qiáng)的工程應(yīng)用系統(tǒng)，涉及的技術(shù)領(lǐng)域很多，包括道路、暖通、地質(zhì)、力學(xué)、熱傳導(dǎo)等多學(xué)科交叉，其應(yīng)用推廣是一個綜合的系統(tǒng)集成與融合?？v觀國內(nèi)外的研究可以看出，路面隨機(jī)傳熱非穩(wěn)態(tài)研究還沒有取得實質(zhì)性突破，瀝青混凝土路面融雪試驗研究還處于空白階段，可靠性理論在融雪化冰技術(shù)中的應(yīng)用才剛剛起步

4、，上述融雪化冰技術(shù)中有待深入和尚未研究的課題的突破，對地源熱泵融雪化冰技術(shù)在我國的實際應(yīng)用將起到促進(jìn)作用。
　　 本文根據(jù)國內(nèi)融雪化冰理論研究的現(xiàn)狀，利用傳熱理論建立融雪化冰隨機(jī)傳熱模型，并進(jìn)行室內(nèi)試驗驗證理論模型的正確性和合理性，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來預(yù)測地源熱泵融雪路面的耗熱量，提出了地源熱泵融雪系統(tǒng)可靠性設(shè)計方法。研究的主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　 (1)理論方面：從地源熱泵路面融雪化冰原理入手，進(jìn)行瀝青混凝土路面

5、融雪化冰隨機(jī)傳熱理論分析，建立傳熱數(shù)學(xué)模型。以可靠性理論為基礎(chǔ)，提出了路面融雪化冰的可靠性設(shè)計方法及步驟，基于地源熱泵路面融雪化冰系統(tǒng)的隨機(jī)性，建立了可靠性方程?？紤]多個因素的隨機(jī)特征，推導(dǎo)出可靠度計算公式。
　　 (2)試驗部分：通過室內(nèi)瀝青混凝土平板融雪化冰試驗定性地研究水平埋、不同埋深、不同間距、不同導(dǎo)熱系數(shù)的瀝青混凝土路面材料對融雪化冰效果的影響，定量地研究不同環(huán)境條件對耗熱量的影響，為理論研究提供實測數(shù)據(jù)，也為人工神經(jīng)