扫码订阅

一种可调温新型机场跑道,能够使机场跑道的温度得到调节,有跑道路基和跑道路面,其跑道路面下敷设有热管,最好将热管置于套管中,套管可以置于跑道路基的基础钢筋混凝土的钢筋编网中。在跑道的两侧设保护沟,热管与跑道垂直铺设,热管的端部在保护沟内由弯管依次串联连接。能够使机场跑道的温度得到调节,使机场跑道的温度维持在设定温度,保证了飞行器的起降安全,极大地提高了机场跑道全天候起降的安全性和使用寿命。安全起降,有效避免事故的发生,是最基本的要求,将获得显著的经济效益和社会效益。

1.热管埋设在钢筋混凝土跑道钢筋编网里距跑道表面30厘米下面,热管内热量可以较好地与跑道层换热交换

2.即使气温过低跑道热管内的水也不会出现结冰的现象

3.机场跑道若是全跑道区域都使用上了热管的话,耗能也不是很多

(钢筋混凝土的半保温特性决定了使用热管能恰到好处地使:跑道热管既不会出现热量散发不出来,也不会出现耗能挺多的这种现象。我们就是利用了钢筋混凝土的半保温特性,使热管的热量能够通过钢筋编网均匀地传导给钢筋混凝土跑道层。毕竟,我们只是将热管按照一定的技术规范埋设在钢筋混凝土中,而不是把"散热片"和"散热器"埋设在"土"里。热管内的循环水只要是在正常循环状态下,或低速循环状态下,以华北、东北、西北地区常年的最低温度,及钢筋混凝土的半保温特性,热管内的水根本不会出现结冰的现象。对中小型机场跑道在冬季若使用加热热源,如锅炉等给热管系统供暖,根据天气状况适时调节热管供暖的流量,一般供暖量不会超过大陆上普通五十户住宅的供暖量。若使用地下机井15℃左右的水循环,或使用开阔地表上建设的太阳能热水站热水循环,则可以大大地节约能源。)

4.钢筋混凝土跑道内使用热管后可提高跑道的抗压抗冲击能力

(从钢筋混凝土的抗压特性来说,首先热管外层是钢焊管制的套管,钢套管或有外衬工程塑料的钢套管,它本身是圆柱形,强度就比较大,对钢筋混凝土的凝固成型是有非常好的作用的,钢套管外的钢筋混凝土凝固成型以后,钢材料高韧性高强度的性能,使钢套管留在钢筋混凝土钢筋编网的结构中,在承载未超过其破坏强度时,它能起到增加钢筋混凝土的内部支撑作用和保形作用,可以提高跑道的抗压抗冲击能力。)

5.跑道内的热管寿命长,一般情况下要超过跑道的翻修寿命

(一般情况下在跑道热管建设好了以后,在正常使用过程中,几乎是不会发生损坏的,若意外出现热管变形、渗漏,及战争时期遇到轰炸攻击、飞机坠毁爆炸的几种情况,这在专利说明文本补充《热管维护、维修一般性规范》中都有情况说明和处理方法,这里面涉及到一些工艺技术方面,暂时不在这里赘述。)

6.使用这项技术施工后,到了跑道的翻修期,热管能够根据需要与否允许翻修、更换

(一般机场跑道的翻修周期都在15年以上,在这至少15年的时间里,热管所发挥的作用、产生的安全效益、增加的航班数所产生的经济效益和社会效益,已经远远超过其当初增加热管的这部分投资了,所以,热管随着跑道的翻修、更换进行相应必要的检修、翻修和部分更换,是完全值得的,实际上,现在国产的管径在10厘米以上的镀锌钢焊管在安装时,都已经做了必要的防腐、防锈处理,只要正常使用,其使用寿命可以达到20年以上是没有问题的,甚至超过跑道的翻修、更换寿命也是没有问题的。)

7.机场跑道使用一段时间以后,对跑道若需要"加盖"铺设混渣柏油路面,即使热管深度相应增加一些,对热管的使用效果也不会有太大影响

(从道理上来说,热管埋设深度从30厘米到80厘米使用效果有差别但不像人们想象的那样大,热管散发的热量被周围的混凝土层吸收以后,早晚都会传导到跑道表面,当然埋设深度深了的,热量传导到跑道表面的时间就会长一些,时间早半小时和晚一小时传导到跑道表面,对跑道热管的正常使用是没有多少差别的,但是,若热管不仅仅是在冬季使用,也打算在夏季用机井的凉水为跑道"降温",热管埋设过深,使用的效果就会有较大的影响了,因为"热"是往上面传导的快一些,"凉"是往下面传导的快一些。这里所说的"快一些"是指几个小时到半天或一天而已,道理上来讲,随着热管与周围钢筋混凝土层的热量交换,早晚都会改变钢筋混凝土层的温度的,时间只是早一天晚一天而已,这并不妨碍热管在夏季用于"降温"的使用。)

8.在新建和改扩建机场跑道上使用热管技术的话,投资不会增加太大

(机场建设的投资,以前的建设方法,主要是用在了机场航站楼及配套设施的建设上,机场跑道的施工费用只占整个机场投资的一小部分,这个大家都是知道的,如果在新建和改扩建机场跑道上使用热管技术的话,增加的跑道方面的投资,只占整条跑道投资的一小部分,这就是热管镀锌钢焊管管网系统的部分,相比现今一条跑道投资近亿元几亿元来讲,使用热管增加这点投资相比,能带来增加的那巨大的经济效益和安全效益来讲,这是完全值得的。)

9•机场跑道使用了这项热管技术在冬季为跑道供暖的热量来源可以有多种选择性

(长度2000米跑道使用热管的话,正常情况的供暖约需大陆普通五十户住宅的供暖量,如果只是在跑道的起降区域使用热管技术的话,这一跑道区域的长度约900米,所需供暖量则减半约为普通二十五户住宅的供暖量,另外根据天气状况还可以调节热管的流量,控制供暖量。使用了热管部分的跑道,所需供暖来源有以下几个方面:a,若是简单的热管系统如军用机场只是在冬季为跑道供暖,可以设计热管系统与城市的供暖系统联网,并有一定的控制装置即可。当然,简单的热管系统,只是说供暖来源容易、控制装置简单,但是热管系统在钢筋混凝土跑道里钢筋编网内的施工仍然必须按照规范去施工,施工质量与以前的施工规范质量要求是一样的。b,热管系统有自己机场独立的热力站,使用的锅炉加热方式可以有燃煤、天然气、发电厂余热等。c,在“可调温新型机场跑道”这项热管技术专利说明书里就有设计方案是,有两眼机井,利用普通地下水脉15℃左右的水与跑道上进行热量交换,冬季同样可以给跑道供暖。

10•这项“可调温新型机场跑道”完全可以设计成“低碳排放”“环保节能”的工程

(这项跑道热管工程是完全能做到“低碳排放”“环保节能”的!在上面已经说到那两眼机井了,夏季跑道上30℃~50℃的热量,利用机井的“凉水”,给跑道“降温”后,可以送至航站楼等场所使用,也可以直接再循环至地下水脉中,就把这些热量“储存”在附近的地下水脉里了,冬季就又能够重新把那些热量循环回跑道上去了,毕竟那跑道很大的表面积在夏季是可以接受非常多太阳能热量的,足以在机井附近的地下水脉里保存相当多的热量,在冬季就可以充分利用这些地下水脉的热量了。同时,机场附近开阔的地表,可建设一个小型的太阳能电池板组的电站,给热管循环系统所需的小千瓦电机等设备提供电力,在资金充足的情况下,也可以建设一个太阳能热水站,既给航站楼等场所提供热水使用,在冬季又能给跑道供暖,夏季多余的热量同样循环到地下水脉里,而且,小型太阳能电池板组电站和热水站,能够布设成比较显著的地面标志,白天为空中飞机目测导航。这样整个跑道热管管道系统就成为一个完全利用太阳能的系统了,真正达到“低碳排放”“环保节能”了。)

使用环境条件和应用前景

1•“可调温新型机场跑道”这项热管专利技术,在北方地区和南方地区都可以使用

(现今机场跑道施工方法,高纬度地区冬季机场跑道表面的积冰积雪给机场飞行器起降造成极大的隐患,气温有将近六个月时间是冬季,冬季跑道的维护清扫、清除,变得非常让人头疼麻烦,常规清扫清除方法,对跑道表面常常造成伤害,缩短跑道的使用寿命;低纬度地区夏季机场跑道表面温度,经常会达到摄氏五六十度,跑道表面膨胀挤压,也是大大缩短跑道的使用寿命;使用了热管技术的跑道与没有使用热管技术的跑道,其表面的物理性能摩擦系数的均匀性是有天壤之别的。从道理上来讲,工学意义上的热管技术,既可以换热升温保温,也可以换热降温,只要机场位置适合,实际上机场的选址其周围地理环境就已经具备了使用这项技术的必备条件!充分利用“可调温新型机场跑道”的原理,在北方或南方地区都是能够使用这项跑道热管技术的,不同地域的使用差别,只是看资金投入的多少差别,资金投入的多,设备设施就比较完善,那样能达到“低碳排放”“环保节能”的目标就更高一些,例如,热管使用内衬PVR工程塑料后防腐性能是很好的,在沿海地区就可以使用海水循环,达到对跑道温度调节作用的目的。但是,热管以及热管外面的套管,在钢筋混凝土跑道钢筋编网内的埋设方式都必须是按照规范去施工做的,这里面是有一定的原因和道理的,在这里就不做更多的赘述了。)

2•世界上机场跑道施工采用热管技术是未来的发展方向,在机场上只有采用“可调温新型机场跑道”这项热管专利技术方案是最好的

(冬季雨雪冰冻天气造成机场跑道的结冰积冰问题非常让人头疼麻烦,从08年五月六月份涉足这方面研究以后,陆陆续续地了解到,实际上几十年来,有很多人对此是有一些研究的,其他人在机场跑道解决积冰积雪问题方面的研究都不如“可调温新型机场跑道”方案好,如,有人提出使用导电混凝土在冬季给混凝土跑道加热的方法,且不说导电混凝土很贵成本较高,耗电很多效率很低,这种方法让跑道有可能出现带电状态,对机场工作人员有造成电击伤害的可能,对跑道上的电器设备有造成短路烧毁的可能;有人提出在跑道表面上铺设粘上不锈钢丝网,其作用就像是汽车轮胎上的防滑链一样,然后还想到给不锈钢丝网通电加热的方法;有人提出用竖直热管,这有点像是在青藏铁路解决冻土带的那种热管原理一样,需要铺设的竖直热管非常多,投资要增加非常多,关键是利用地温和地表的温差在热管上导热的原理,它的换热效果很慢,用于解决冻土带地表和地下的季节性热量交换还可以,若是用于机场跑道上那是根本不行的,那样根本达不到机场上飞机起降对跑道的要求!有人提出用强力吹风机布设在跑道一侧,雨雪天随时将积冰积雪吹跑,这是不太现实的,首先的问题是,若强力风机布设在跑道一侧的话,会对起降的飞机造成强烈的侧风影响,若是对称布设在跑道两边,强风会相向抵消,这也是不行的;以前有使用过在汽车尾部架设喷气发动机,利用喷气发动机的高温气流吹飭跑道上的积冰积雪,先不说在车上使用喷气发动机作业可能存在的危险性,以及高温气流对跑道表面的损害问题(这种损害是灾害性的,因为高温气流与跑道表面的巨大温差造成跑道表面混凝土急剧地热胀冷缩,最终造成跑道表面混凝土产生细小的裂纹,以后会使混凝土逐渐破碎。),使用燃油、昂贵的喷气发动机、反复进行吹飭作业其成本也是很大的,而且并不能达到随时清除跑道上的积冰积雪问题,现在已经很少使用了;现今采用不断地在冬季跑道上撒融冰剂、融雪剂、化学合成剂、氯化镁、氯化钙、工业盐等,且不说每年花很多钱撒几百吨这些东西对环境造成的难以清除的污染问题,当撒了这些东西后还没有融化时,飞机起降就有可能被吸入飞机喷气发动机,造成喷气发动机损害、停车的危险!这也是为什么一般方法的清扫积冰积雪,飞机起降仍然存在危险隐患的原因之一,所以跑道上撒播了这些东西就要等到融冰融雪后飞机再行起降,势必造成航班延误、机场暂时封闭,再有可能就是,跑道表面残存的冰块突然破裂后,飞机起降同样会被吸入喷气发动机。只要有一些物理常识的人都知道,水是最好的热量交换媒介物质,钢筋混凝土跑道又是半保温特性的物质,水泥与钢筋又具有相对相似的热传导性能和较好的亲和性,钢筋编网又能起到均匀传导热量的作用,热管外的钢衬套管在钢筋混凝土的成型过程中起了承重保形的作用,相邻两根热管平行间隔1.5米,设计上距离跑道表面约30厘米至50厘米左右的确定尺寸,具有足够强度的钢焊管套管可以起到增强钢筋混凝土跑道的强度及整体性能,如遇到意外的地震造成的地表裂缝,只有钢筋编网的抗拉力就太小了,有了钢焊管套管就能增强钢筋混凝土跑道的抗变形能力。更重要的是“可调温新型机场跑道”热管专利技术所述方案,能够维持跑道表面温度在10℃~25℃左右,是今后机场跑道热管技术最好的施工方法,这也是今后航空港建设的发展方向!)

3•热管网络采用最好的U型串联连接方式

(U型串联连接的热管整体网络,具有其它连接方式不能取代的良好性能,比如多节点并联、L型连接、其它形式热管的连接综合性能都不如U型串联连接,限于篇幅原因就不在这里赘述了。)

4•“可调温新型机场跑道”国家专利热管技术可以大大提高场道建设工程竞标和机场集团公司的核心竞争实力,它具有极为广阔的使用前景

(现今航站楼在机场建设资金投入中所占比重最大,机场跑道建设形式普遍都没有多少改观,土工合成层上钢筋混凝土层,有的普通跑道上再“加盖”混渣沥青路面层,以期望提高跑道的使用寿命,但是,高纬度地区机场跑道在冬季积冰积雪现象普遍比较严重,造成航班延误威胁飞机起降安全,今后,有望通过使用跑道热管技术从根本上彻底解决。未来,机场建设资金将会在跑道技术水平上,增加更多的资金投入,航站楼只是必须的场站设施,而跑道热管技术将成为机场普遍采用的基础设施了。中国至少有八十多个机场八十多条以上的跑道,包括军用机场,陆陆续续地会采用这项技术。而且,国内航空港建设单位有经常承建国外的机场跑道施工项目,根据受承建国家机场的要求,也会陆陆续续有很多使用跑道热管技术的,那样也会给承建跑道施工单位带来巨大的商业机会和经济利益。)本项国家专利热管技术名称是“可调温新型机场跑道”,专利号:ZL200820025343.3 专利分类号:E01C3/06;E01C9/00

此项国家专利热管技术是先进的跑道施工技术,它可以大大提高机场全天候的使用效率,提高机场的战备保障能力,大大改善机场跑道表面的物理性能,提高跑道的使用寿命,夏季减小跑道表面对飞机轮胎的飱伤作用,减小飞机高速滑行时爆胎的可能性,减少冬季民航机场航班延误,可以说它为国家机场未来的建设开辟了广阔美好的施工前景。

5•热管管网称呼问题

使用机井的天然水为跑道层换热,可以充分利用机井的天然水常年在15度左右的温度条件,再加上利用太阳能电力驱动水泵自然循环,这项跑道热管系统可以发挥全天候的使用效果,冬季和夏季正常循环使用都是完全环保的,大大提高军用机场的战备保障,大大提高民用机场的经济效益。

钢套管和热管做成的热管组件是在钢筋混凝土钢筋编网内垂直于跑道方向平行有间隔1.5米距离铺设的,两端在跑道道肩下的保护沟内U型联接,这是基本布局形式,虽然在形式上和盘管相似,但是其工学意义上再叫盘管就不太合适了,所以,应该称之为机场跑道热管技术。实际上循环盘管也是工学意义上热管的一种形式,但是,在机场跑道上可不能使用简单的循环盘管,毕竟,这项国家专利热管技术,是经过多种方案反复研究比较后确定的。

冬季我们房间取暖用的热管系统和盘管系统,说来都是工学意义上其中一种形式的热管,现在有些特殊场合下的热管,如:空调内的铜管、电器设备内的冷却热管,以及封闭回路的热管,如:青藏铁路冻土带上使用的那种竖直热管等等,各种形式的、不同物理原理的热管,都应该叫做是工学意义上的热管,这一方面没有必要定义的十分严格。因此,把机场跑道上使用的这种套管和热管的组件,在钢筋混凝土的钢筋编网内水平、平行、间隔1.5米铺设,经过反复比较对比,利用常年15摄氏度的地下水循环换热,这是解决机场跑道冬季湿滑、夏季太阳直晒高温最可靠、效果最好的办法!使用这种办法施工的跑道,其表面的物理性能,一年四季都能保持较好的状态!

6•管网材料及使用问题

钢焊管在潮湿的环境下存在双金属的腐蚀作用,这主要对套管影响大一些,对套管内部经过内衬工程塑料和防腐处理了的热管影响不大,实际上钢焊管套管经过内衬和防腐处理,其使用寿命大大超过跑道的翻修寿命是没有问题的。

这项热管技术,从道理上来说,使用加厚镀锌钢焊管、无缝钢管、含镍不锈钢管、PVR工程塑料管为材质的热管和套管及组件,都是可以的。钢铁锈蚀的原因有很多种,其中双金属效应就是其中的一个主要原因,双金属效应程度与焊接工艺水平有关,现在的镀锌钢焊管的焊接工艺要比几年前和十几年前好得多,埋设在钢筋混凝土中的双金属效应也很小,经过镀锌、防腐、防锈处理的加厚镀锌钢焊管,铺设在钢筋混凝土的钢筋编网中,在正常使用的状态下,尽管有潮湿环境的影响,其使用寿命超过跑道十五到二十年的翻修寿命是没有问题的!何况套管内的热管在必要的情况下,是可以从一侧抽出进行更换作业的,这在《跑道热管维护维修规范》里都是有这方面说明的。现在,单体无缝钢管的最大长度如果能够达到45米以上的话,使用无缝钢管作为套管和热管的组件当然要比镀锌钢焊管好,如果单体无缝钢管的长度不能达到跑道宽度45米以上,就必须对无缝钢管进行焊接加长才行,那么在焊缝处,仍然存在双金属效应,这是难免的,这种情况下与使用镀锌钢焊管就没有多大的区别了。如果在投资有保障的情况下,使用加厚含镍不锈钢管,整个跑道热管系统的投资将达到跑道投资的45%左右,算来热管系统带来的经济效益和安全效益,增加这些投资也是完全值得的!在有些地区和场合下,使用PVR工程塑料管,作为套管和热管的组件,所需增加的投资就要少得多。

国外部分情况:

每年莫斯科、巴黎、及加拿大和美国等国家,在冬季都有出现跑道积冰积雪造成航班大量滞留延误的情况,造成机场和航空公司巨大的经济损失,他们早就开展这方面的研究,以期解决这一头疼的大问题,但是,都没有想到采用在钢筋混凝土跑道内铺设热管的方法。

美国圣克劳德大学的一名教授,2010年已经在一条公路上采用试验热管技术,取得了非常好的效果,他打算将这一技术应用与机场跑道上,并给这项技术取名称作“地热采暖新型机场跑道”。相信他们用不了多久就可以找到这种正确的跑道热管铺设方法,并成功地应用于新建和改扩建的机场跑道上。

据悉,日本普天间机场就有打算和美国方面合作研究,采用加热跑道技术,把这一军用机场跑道建成为全天候的机场跑道,为空军全天候的战备服务发挥作用。

发表评论
发表评论

网友评论仅供其表达个人看法,并不表明铁血立场。

全部评论
加载更多评论
更多精彩内容
热门推荐