基于土壤源熱泵橋面融雪系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究.pdf

1、冬季橋面積雪給人們的交通帶來了極大的安全隱患，而傳統(tǒng)的除雪方式又各自有著不同程度的不足之處，因此探索新的融雪方式具有非常重要的現(xiàn)實意義。在對我國當(dāng)前能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和技術(shù)進(jìn)行綜合考慮的基礎(chǔ)上，本文提出了基于土壤源熱泵橋面融雪系統(tǒng)（Snow-melting on Bridge Deck Based on Ground Source Heat Pumps）。該系統(tǒng)將地源熱泵和融雪相結(jié)合起來的一種新的用能方式。它利用土壤源熱泵，將地下低位熱能

2、經(jīng)過熱泵提高品位之后輸送到橋面以達(dá)到融雪的目的。該方式不僅克服了以往采用化學(xué)融雪等方式對橋面造成損害的弊端，而且充分利用了可再生能源地?zé)?，達(dá)到了節(jié)能的目的。
　　本文根據(jù)融雪的能量守恒方程，建立了融雪的數(shù)學(xué)物理模型，并且利用有限單元法對其二維穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了數(shù)值求解，得到了多種工況下的運(yùn)行結(jié)果，為實際應(yīng)用提供了有益的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；此外，定性地分析了在特定的天氣下，不同的埋管布置情況以及橋下表面采取絕熱與否等工況對橋面溫度、熱流密度分

3、布以及下表面散熱損失的影響；再者，對橋面融雪非穩(wěn)態(tài)工況進(jìn)行了數(shù)值求解與分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在降雪之前對橋面進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，對橋面融雪效果有著重要的影響。
　　最后，針對夏季橋面溫度過高的問題，提出了直接利用地下自然冷量在夏季給橋面降溫的新理念，建立了夏季冷卻橋面系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了數(shù)值求解。通過對典型日該系統(tǒng)不同起始運(yùn)行時刻的橋面冷卻效果的分析與比較，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的起始運(yùn)行時刻對冷卻效果有著重要的影響。另外，通過對該系統(tǒng)整個夏季的運(yùn)行分析