DB42∕T 1503-2019 道路工程碳纤维电缆加热法融雪化冰技术规程.pdf

ICS 93.080.01 P 66 备案号： DB42 湖北省地方标准 DB 42/T 15032019 道路工程碳纤维电缆加热法融雪化冰技术规程 Technical regulation for carbon fiber cable heating method for deicing or snow-melting in road engineering （报批稿） 2019 - 03 - 28 发布 2019 - 05 - 28 实施 湖北省市场监督管理局 发 布 DB42/T 1503-2019 I 目 次 前言 . III 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 材料 . 3 5 系统技术要求 . 4 6 系统设计 . 5 7 施工技术控制 . 6 8 交工验收 . 8 9 运行与维护 . 9 附录 A（资料性附录） 发热电缆单位面积铺装功率计算方式 . 11 附录 B（资料性附录） 设计选用参考范围 . 13 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB42/T 1503-2019 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB42/T 1503-2019 III 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由湖北省交通运输厅提出并归口。 本标准主要起草单位：武汉迈克斯热能技术有限公司、湖北工业大学、湖北省公路学会、湖北省标准化与质量研究院、恩施土家族苗族自治州公路管理局。 本标准参加起草单位： 华中科技大学、 北京市市政工程研究院、 恩施土家族苗族自治州交通运输局、湖北省交通规划设计研究院有限公司、 湖北省城建设计院有限公司、 中国煤炭科工集团武汉设计研究院有限公司、湖北省交通投资集团有限公司、十堰市路纬交通勘察设计有限公司、中铁大桥科学研究院有限公司、中铁第四勘察设计院集团有限公司、湖北公路智能养护科技股份有限公司。 本标准主要起草人：肖衡林、向多书、沈波、白山云、杨运娥、严浩、叶林、罗寿龙、陈军、敖建华、黄大力、侍刚、吴少鹏、秦绍清、李强、常学生、谭显坤、文龙、曹兵、肖本林、吴巍、武明虎、马强、閤海峰、李艳清、骆峻寿、向多锐、田科峰、刘畅、杨剑、杨雪莹、袁乐、张竞。 本标准实施应用中的疑问， 可咨询武汉迈克斯热能技术有限公司， 联系电话： 027-85426966， 邮箱：；对本标准的有关修改意见建议请反馈至湖北省交通运输厅科技教育处，联系电话：027-83460364，邮箱：。库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB42/T 1503-2019 1 道路工程碳纤维电缆加热法融雪化冰技术规程 1 范围 本标准规定了道路工程加热法融雪化冰系统的术语和定义、材料、系统技术要求、系统设计、施工技术控制、交工验收及运行与维护。 本标准适用于以碳纤维为加热元件的道路工程融雪化冰系统的设计、 施工、 检测与验收及运行维护。 本标准适用于冰雪路段、特别是高海拔路段道路及其他需要采取融雪化冰措施的道路。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 7251.1 低压成套开关设备和控制设备 第1部分：总则 GB/T 16895.6 低压电气装置 第5-52部分：电气设备的选择和安装 布线系统 GB/T 20841 额定电压300/500V生活设施加热和防结冰用加热电缆 GB/T 26752 聚丙烯腈基碳纤维 GB 50254 电气装置安装工程低压电器施工及验收规范 GB 50303 建筑电气工程施工质量验收规范 GB 50311 综合布线系统工程设计规范 JGJ 18 钢筋焊接及验收规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 加热法 heating method 将电能转换为热能应用于工程的方法。 3.2 碳纤维加热电缆 heating cable 以电能作为热源，利用碳纤维作为电热转换材料进行通电发热，达到发热效果的电缆。主要由碳纤维、绝缘层、护套等部分组成如图 1 所示。 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB42/T 1503-2019 2 说明： 1-碳纤维发热丝；2-内绝缘层；3-外绝缘层；4-不锈钢编织网保护层。 图1 碳纤维加热电缆结构 3.3 绝缘层 insulating course 发热导线之间或者发热导线与接地屏蔽层之间的绝缘材料。 3.4 护套 sheath 金属或非金属的均匀连续的管状或网状包覆层， 包在绝缘层上， 用来保护电缆以防止周围环境的影响（腐蚀、潮湿等）。 3.5 开槽回填 slot backfill 路面开槽，敷设加热电缆后的封闭程序。材料由填缝剂、碎石颗粒、导热材料等组成。 3.6 表面工作温度 operating surface temperature 电缆表面允许的最高连续温度。 3.7 冷线 non heated wire 加热系统中与碳纤维加热电缆区分开的导线。 3.8 加热系统 heating system 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB42/T 1503-2019 3 根据数据模型功率设计的满足电缆检测验收标准， 能融化特定气候条件下道路积雪结冰的定制化发热模块群。 3.9 监测系统 monitoring system 对温度、湿度、路面结冰状况和路面图像等环境状况信息进行实时监测、采集的系统。 3.10 控制系统 control system 中央处理器通过传感器采集外界参数， 并根据建立的数学模型预算出所需的电功率及加热时间， 控制发热单元的工作，起到融雪化冰的目的。 4 材料 4.1 碳纤维 碳纤维的理化性能应符合GB/T 26752中5.2的规定。 4.2 碳纤维加热电缆 4.2.1 碳纤维加热电缆应能承受 1250 V，50 Hz，1 min 的电压试验，无闪络或击穿。 4.2.2 碳纤维加热电缆应满足表 1 的要求。 表1 碳纤维加热电缆性能 性能参数 要求 外径名义尺寸 （5.54%)mm 绝缘层壁厚 1.8 mm-2.5 mm 电阻 (标称电阻5%) /m 绝缘电阻 500M 电热转换率 98.2% 线性负荷 15 W/m-35 W/m 泄露电流 0.25 mA 抗张强度 12.5N/mm2 抗折弯次数 20000次 耐温 最高运行温度为90，短时耐受温度为250 4.2.3 加热电缆的其它性能应符合 GB/T 20841 的规定。 4.3 辅助材料 辅助材料应满足下列要求： a) 钢筋或钢筋网中钢筋的直径应不小于 6 mm； b) 卡槽或卡桩的内径应与加热电缆外径一致； c) 填充层材料一般采用树脂类材料，耐温性应大于 100 。 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB42/T 1503-2019 4 5 系统技术要求 5.1 电缆加热系统 电缆加热系统应满足下列要求： a) 额定工作电压为 220/380 V； b) 最高工作电压为 300/500 V； c) 根据设计要求选择全铺式、轨道式或其它方式发热模块。 5.2 监测系统 5.2.1 温度传感器 温度传感器应满足以下条件： a) 温度精度为1； b) 能精确测量路面内部、道路表面以及空气的温度状况； c) 具有开放式的通讯协议，如 RS485，能与其它气象传感器联合组成道路气象监测系统。 5.2.2 湿度传感器 湿度传感器应满足以下条件： a) 能精确测量空气、地面湿度状况； b) 具有开放式的通讯协议，如 RS485，能与其它气象传感器联合组成道路气象监测系统。 5.2.3 雪深传感器 雪深传感器应满足以下要求： a) 能在 6s 内精确测得雪深； b) 测量水平距离范围是 0 m-15 m； c) 测量精度2mm； d) 程控采样时间间隔为600s。 5.2.4 结冰传感器 结冰传感器应满足以下要求： a) 冰层厚度测量量程：0 mm-4.0 mm（0 对应干净路面） ； b) 冰层厚度测量精度：0.5 mm； c) 测量数据刷新时间：不大于 60 s； d) 同时具有检测路面积水功能，水层厚度测量量程：0 mm-5 mm（0 对应干净路面） ； e) 具有开放式的通讯协议，如 RS485，能方便系统的集成，也能与其它气象传感器联合组成道路气象检测系统。 5.3 控制系统 控制系统应满足以下要求： a) 结冰传感器自动检测路面结冰状况，并综合实际图像数据进行分析，判断路面是否结冰。 b) 具有控温功能和限温保护功能，当温度达到设定值时停止加热并保温； c) 具有显示屏，能够实时显示系统运行的工作状态、当前路面结冰状态、温度、湿度状态； d) 具有自动智能化控制功能，道面有积雪时能控制加热系统启动，积雪融化后自动停止加热； e) 外界环境温度超过 10时，控制系统应具有强制切断电源功能，防止非正常状态下烧坏路面； 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB42/T 1503-2019 5 f) 控制系统应具有数据存储功能，且断电 72 h 后数据不应丢失，重新充电后显示的数据与断电前保持一致； g) 可实现远程控制。 5.4 电源系统 电源系统应符合GB 7251.1的规定。 6 系统设计 6.1 系统构成 融雪化冰系统主要由电缆加热系统、监测系统、控制系统和电源系统组成。 6.2 主要参数设计 6.2.1 加热电缆功率 加热电缆功率应与系统输出的热量保持恒等，使路表温度保持在2 -3 ，达到最佳实时的融雪效果。因此，发热电缆功率应为： hermsqqAqqq0 . (1) 式中： q0需要的发热量（kJ/m2 h ）； qs雪传导的显热量（kJ/m2 h ）； qm雪的融解潜热（kJ/m2 h ）； qe水蒸汽的蒸发潜热（kJ/m2 h ）； qh对流以及辐射产生的传热量（kJ/m2 h ）； Ar融雪面上没有雪的部分所占比例； 热效率。 6.2.2 加热电缆敷设间距 敷设间距依据敷设功率和每米电缆的功率，因此，敷设间距： 21PPd . (2) 式中： d电缆敷设间距（m）； P1每米电缆的功率(W/m)； P2每平米敷设功率(W/m2)。 6.2.3 加热电缆敷设形态 电缆应用在道路上的构造形式为混凝土内敷设电缆，常见的有直列型、往复型和旋转型三种，如图2所示。已建路面、桥面宜使用直列型敷设形态，新建路面、桥面应根据设计要求选择往复型、旋转型或其它敷设形态。 库七七 w w w .k q q w .c o m 标准下载DB42/T 1503-2019 6 图2 常见电缆敷设形态 7 施工技术控制 7.1 一般规定 7.1.1 根据施工对象，道路工程加热法融雪化冰技术分为以下两类： a) 新建道路； b) 已建道路。 7.1.2 施工安装前所具备条件应符合下列规定： a) 施工组织设计或施工方案应已批准， 采用的技术标准和质量控制措施文件应齐全， 并已完成技术交底； b) 材料进场检验应已合格，并满足安装要求； c) 施工现场应具有供水或供电条件，应有储放材料的临时设施。 7.1.3 施工中用于加热、检测及控制系统的部件的运输、存储应符合下列规定： a) 运输、装卸和搬运时，应小心轻放，不得抛、摔、滚、拖； b) 不得暴晒雨淋，宜储存在温度不超过 40 且通风良好的库房； c) 应避免因环境温度和物理压力受到损害，并应远离热源。 7.1.4 施工时不宜与其他工种交叉施工作业，所有地面留洞应在填充层施工前完成。 7.1.5 施工结束后应绘制竣工图，并应准确标注加热电缆敷设位置及传感器埋设地点。 7.2 施工方案及材料、设备检查 7.2.1 施工单位应编制施工组织设计或施工方案，方案经批准后方可施工。 7.2.2 施工组织设计及施工方案应包括下列内容： a) 工程概况； b) 施工设计图纸和