بخشی از مقاله
چکیده
یا توجه به گسترش حمل نقل جاده ای بالاخص در مناطق کوهستانی و نیز رشد روز افزون ترافیک معضل برف و یخ انباشته شده بر روی روسازی سواره رو بالاخص در راه های اصلی باعث کاهش ایمنی و خسارات جانی و مالی و همچنین ضربات اقتصادی یا حتی سیاسی در یک کشور می شود. همچنین در مسیر های مختلف در نقاط خاص فی المثل در قوس ها یا شیب های تند یا در ورودی و خروجی تونل ها و پل ها با وجود تلاش های نیرو های راهداری مقیم باز هم به راحتی کنترل وسایل نقلیه از دست راننده خارج می شود.در حال حاضر در بسیاری از کشور ها من جمله کشور ایران برای مقابله با این معضل از ماشین آلات برف روب مجهز و یا مواد شیمیایی یا معدنی استفاده می شود.
استفاده از روش های ذکر شده در عین کاربردی بودن در کوتاه مدت و یا در بسیاری از مسیرها در دراز مدت و در مسیرهای خاص مشکلاتی همراه دارد که البته در این مقاله به بررسی عواقب و ضرر های استفاده از آن ها نیز می پردازیم.در سال های اخیر از سیستم های گرمایشی جدیدی که در گذشته تنها طرح های تئوریک به حساب می آمدند؛ در حال حاضر در کشورهای توسعه یافته به صورت عملیاتی پرده برداری شده است. که در این مقاله مروری بر معرفی انواع این سیستم ها، عوامل تاثیر گذار بر عملکرد و همچنین مفایسه با روش های قدیمی خواهیم داشت.
کلیدواژه: برف، روسازی، گرمایش، ژئوترمال، انرژی خورشیدی.
-1مقدمه
شاید در سالیان پیش بودند، راه ها یا جاده هایی که روز ها، ماه ها یا حتی در طول فصل زمستان به دلیل بارش برف مسدود می شدند؛ اما امروزه با توجه به رشد بیشتر تکنولوژی، رشد اقتصادی و گسترش روابط انتظار می رود با حداقل صرف زمان امکان عبور ایمن و با آرامش خیال از سواره راه میسر شود.امروزه دغدغه مقابله با برف در سطح مکان هایی که از گرمای بستر نیز بهره نمی برند بیشتر از همیشه است و با توجه به فضای خالی زیر پل ها که باعث انباشت بیشتر برف و نیز مسدود شدن کامل مسیر می شود این نگرانی بیشتر از پیش است - . - 1اما به صورت رایج برای ذوب برف و یا جمع آوری از دوروش وسایل مکانیکی برف روب و نیز مواد شیمیایی یا معدنی استفاده می شود در روش اول با استفاده از وسایل مکانیکی با توان زیاد برف را جمع آوری کرده که یا به شانه سواره رو هدایت می شود و یا با سیستم پرتاپگر به فضایی دور تر ربخته می شود.
در این روش حرکت ابزار های سنگین در مسیر خود باعث کاهش ایمنی و مسدود شدن مسیر می شود و در صورت شدت زیاد برف باید از بازه ها ی زمانی کوتاهتر و یا ماشین آلات بیشتر استفاده کرد و در آخر نیز لایه ای نازکی از یخ وبرف در سطح روسازی باقی می ماند که به مراتب می تواند اصطکاک کمتری در سطح روسازی ایجاد کند و وسایل عبوری به راحتی کنترل خود را از دست داده و از مسیر منحرف شوند.[2]در روش دوم که به طور معمول از شن و نمک استفاده می شود تا به حال بررسی های فراوانی در مورد اثرات منفی استفاده از این نوع مواد در سواره راه ها صورت گرفته است، در این مورد اکثر مطالعات به بررسی خوردگی آسفالت پرداخته است که طبق آن فقط در مورد پتاسیم استات با این عارضه روبرو می باشیم.اما در مورد مضرات این مواد در حوزه ی محیط زیستی یا تعمیر و نگهداری یا حتی اقتصادی مطالعات بسیار صورت گرفته که به طور خلاصه بیان می شود.[3]
در مورد شن و ماسه افزایش گرد وغبار و آلودگی هوا، کچل شدن آسفالت در اثر سایش و پرتاب شدن به شیشه ی ماشین های اطراف و در مورد نمک و مواد شیمیایی دیگر نظیر منیزیم کلرید خوردگی و آسیب دیدن تسهیلات جاده، اسیب دیدگی بدنه ماشین های عبوری،اثرات نابود کننده بر پوشش گیاهی اطراف و ایجاد سفره های زیر زمینی نمکی می تواند تعدادی از مضرات استفاده از آن ها باشد.[4]در دهه های گذشته، آمریکا، انگلستان، کانادا و برخی کشورهای دیگر تحقیقات تجربی بر روی سیستم های ذوب برف مدرن انجام داده اند. در آمریکا، روش پمپ گرما، روش تابش لامپ مادون قرمز، روش سیم کشی گرما و روش هیدروترمال مورد آزمایش قرار گرفت.در نهایت روش هایی که به صورت اجرایی و تئوری تاثیر مطلوبی داشتند به سه سیستم گرمایشی ژئو ترمال،هدایت کننده الکتریکی - تشک ذوب برف - و نیز استفاده از انرژی خورشیدی دسته یندی و اجرا شدند.[5]
-2معرفی
در این روش ها می توان با استفاده از لوله های آب گرم یا کابل های الکتریکی که در روسازی دفن می شوند، دمای سطح روسازی را به بالای صفر درجه رساند. استفاده از کابلهای الکتریکی زمانی مقدور می باشد که از انرژی الکتریکی برخوردار باشیم اما در سیستم های دیگر می توان از منابع مختلفی برای ایجاد گرما استفاده کرد.در تمامی سیستم ها لوله یا کابل در بین لایه های اسفالتی با بتنی قرار می گیرد که البته با توجه به مطالعات انجام شده انتفال گرما در روسازی بتنی بیشتر از روسازی آسفالتی می باشد.دلیل استفاده کمتر از سیستم های گرمایشی در زیر لایه های آسفالتی بالا بودن درجه حرارات آسفالت ریخته شده بر روی لوله ها یا کابل ها و نیز تراکم از طریق غلطک هایی است که ممکن است به این سیتم ها آسیب وارد کنند.
مقدار نیاز به حرارت برای ذوب برف بستگی به چهار عامل دارد: - الف - میزان بارش برف، - ب - دمای هوا، - ج - رطوبت نسبی و - د - سرعت باد.سیستم ذوب برف ابتدا باید برف را ذوب کند و سپس فیلم حاصل از آب را تبخیر می کند. از آنجایی که فشار بخار بستگی به رطوبت نسبی و دمای هوا دارد با تغییرات دمای هوا، رطوبت نسبی و سرعت باد تغییر می کند.انرژی لازم برای ذوب بستگی به ضریب فیلم و تفاوت دما در بین سطح و هوا دارد. ضریب فیلم یک متغیر وابسته به سرعت باد است که به تنهایی و از آنجایی که درجه حرارت پیاده رو ثابت است انرژی لازم با تغییرات دمای هوا و سرعت باد متغیر است.[6]
-3سیستم گرمایش ژئوترمال
در قسمت هایی از زمین که پوسته دچار شکستگی می باشد گرما ی ماگما به آب های زیر زمینی منتقل می شود که به صورت چشمه های آب گرم می تواند از زمین خارج شود و یا در زیر زمین به صورت انرژی دخیره شده باقی بماند.به انرژی حرارتی که در پوسته جامد زمین وجود دارد، انرژی زمینگرمایی گفته میشود. با نفوذ بیشتر به عمق زمین با دمای بیشتری روبرو می شویم هر چند نرخ افزایش درجه ی حرارت ثابت نیست. انرژی ژئوترمال را می توان به یکی از چهار روش به سیستم اعمال کرد: - الف - از طریق لوله های گرما، - ب - به طور مستقیم از یک چاه به لوله های گردش، - ج - از طریق مبدل حرارتی در سر چاه - د - با جریان دادن آب در داخل.در این روش حرارت یا از طریق محلول ضدیخ - گلایکول - ، آب یا بخار آب داخل زمین تامین می شود. جنس لوله های به کار رفته شده در این سیستم پلی اتیلن می باشد که دلیل آن هم مقابله با خوردگی و عمر بیشتر آن است. در حال حاضر از طریق سیستم ذوب برف ژئو ارمال 500 هزار متر مربع از جاده های جهان به راحتی عاری از برف می شوند.[7]نمونه های اجرا شده از این سیستم در زیر نامبرده شده است:
-1-3 بخار ژئوترمال:
