隨著我國社會和經(jīng)濟(jì)的生長,足球事業(yè)也在發(fā)達(dá)興起，各種草坪運(yùn)動場的數(shù)目也急劇增添，奧運(yùn)建設(shè)將新增更多的場館。另一方面，國際多數(shù)市北京對四季常綠的高等景觀草坪的需求也越來越多。但由于冬季天氣嚴(yán)寒，草坪受低溫影響后會失綠枯死。

對草坪生長影響較大的一個(gè)因素是土壤溫度。冬季對草坪土壤舉行加熱，使其維持適宜的溫度，可延伸草坪的使用限期。熱量可以由低溫?zé)崴芑虬l(fā)燒電纜提供。與其它使用電能的系統(tǒng)一樣，電纜加熱有許多優(yōu)點(diǎn)，諸如清潔性、供應(yīng)的平安性和延續(xù)性、易于控制和應(yīng)用的通用性。足球場的強(qiáng)力照明系統(tǒng)一般在園地使用時(shí)才開啟。在不使用時(shí)，可將照明系統(tǒng)的電力用于電熱系統(tǒng)。

作者采取數(shù)值模擬分解和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方式舉行了北京足球場草坪冬季電熱融雪保綠研究。

在北京地區(qū)較嚴(yán)寒季節(jié)，即2021年11月～2021年3月對采取局部電纜加熱系統(tǒng)的草坪土壤溫度場舉行了實(shí)驗(yàn)。整個(gè)冬季，草坪保持綠色，局部電纜加熱裝置增溫保綠效果顯著。

對電纜加熱草坪土壤成立了一個(gè)二維瞬態(tài)傳熱有限單元計(jì)算的數(shù)學(xué)模子，通過實(shí)驗(yàn)研究為數(shù)值計(jì)算提供了初始條件和界限條件，進(jìn)而應(yīng)用ansys軟件對草坪土壤溫度場舉行了數(shù)值模擬，模擬值與實(shí)測值的對比解釋，兩者吻合得較好，數(shù)學(xué)模子得到驗(yàn)證。

較后使用經(jīng)過驗(yàn)證的數(shù)學(xué)模子對不同工況的電纜加熱草坪土壤溫度場舉行數(shù)值模擬分解，得到北京地區(qū)草坪電纜加熱系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。

2.實(shí)驗(yàn)研究

2.1實(shí)驗(yàn)草坪

實(shí)驗(yàn)在北京工業(yè)大學(xué)校園內(nèi)舉行。該職位于北緯39°48′,東經(jīng)116°19′,海拔31.3m。冬季室外均勻風(fēng)速3.0m/s，日均勻溫度≤5℃天數(shù)為124天，均勻氣溫-1.3℃，極端較低溫度-27.4℃，較大凍土深度85mm[1]。

在北京工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院修建環(huán)境與裝備工程實(shí)驗(yàn)室1#實(shí)驗(yàn)樓北側(cè)室外辟出一塊2800(l)×1100(w)×500(h)mm草坪，在0.25m深處設(shè)置了一個(gè)自力的加熱電纜環(huán)路和一個(gè)熱電偶測溫系統(tǒng)后，敷設(shè)了冷季型的草坪草高羊茅。

2.2草坪電纜加熱裝置

加熱電纜由雙導(dǎo)線組成，額定電壓為220v，功率為10w/m。

根據(jù)蛇形管的形式，沿長度偏向往返平行敷設(shè)電纜。電纜等距敷設(shè)，間距0.06m，保證熱量分布均勻。草坪單元面積加熱功率為166w/m2。

為防止電纜發(fā)生的熱量從底部和邊壁損失，用5mm厚的聚苯乙烯泡沫板作絕熱質(zhì)料，在土方的邊壁和加熱電纜的下部設(shè)置聚苯乙烯泡沫板。為便于排水，加熱電纜下部的聚苯乙烯泡沫板寬度40mm,相鄰板的邊距為20mm。

在現(xiàn)實(shí)工程應(yīng)用中，電纜加熱系統(tǒng)應(yīng)控制草坪根部麋集區(qū)(地表～地表下10cm)處的溫度，使其處于正常生長所必須的溫度范圍(10℃左右)。但由于本文重要目的是研究加熱電纜對草坪土壤溫度場的影響，因此在整個(gè)實(shí)驗(yàn)測試歷程中將電子恒溫器的溫度傳感器緊貼加熱電纜外面放置，即局部電纜加熱裝置的控制(電纜電流的通斷)是根據(jù)電纜外面的溫度來完成的。根據(jù)室外氣象條件，調(diào)整電纜溫度設(shè)定值，電纜外面溫度圍繞溫度設(shè)定值在一定范圍內(nèi)上下顛簸。在實(shí)驗(yàn)歷程中，局部電纜加熱裝置全天在需要時(shí)舉行加熱，即當(dāng)溫度低于設(shè)定值范圍下限時(shí)，電纜通電；當(dāng)溫度高于設(shè)定值范圍上限時(shí)，電纜斷電。