冬季桥面积雪给人们的交通带来了极大的安全隐患,而传统的除雪方式又各自有着不同程度的不足之处,因此探索新的融雪方式具有非常重要的现实意义。在对我国当前能源、经济、环境和技术进行综合考虑的基础上,本文提出了基于土壤源热泵桥面融雪系统(Snow-melting on Bridge Deck Based on Ground Source Heat Pumps)。该系统将地源热泵和融雪相结合起来的一种新的用能方式。它利用土壤源热泵,将地下低位热能经过热泵提高品位之后输送到桥面以达到融雪的目的。该方式不仅克服了以往采用化学融雪等方式对桥面造成损害的弊端,而且充分利用了可再生能源地热,达到了节能的目的。本文根据融雪的能量守恒方程,建立了融雪的数学物理模型,并且利用有限单元法对其二维稳态数学模型进行了数值求解,得到了多种工况下的运行结果,为实际应用提供了有益的基础数据;此外,定性地分析了在特定的天气下,不同的埋管布置情况以及桥下表面采取绝热与否等工况对桥面温度、热流密度分布以及下表面散热损失的影响;再者,对桥面融雪非稳态工况进行了数值求解与分析,结果发现:在降雪之前对桥面进行适当的预热,对桥面融雪效果有着重要的影响。最后,针对夏季桥面温度过高的问题,提出了直接利用地下自然冷量在夏季给桥面降温的新理念,建立了夏季冷却桥面系统数学模型并进行了数值求解。通过对典型日该系统不同起始运行时刻的桥面冷却效果的分析与比较,发现系统的起始运行时刻对冷却效果有着重要的影响。另外,通过对该系统整个夏季的运行分析,发现系统对于减少全年中桥面超高温小时数具有十分明显的效果。综上所述,本文对基于土壤源热泵的冬季桥面融雪与夏季桥面冷却系统进行了应用基础研究,验证了系统的可行性并为其在实际工程中的应用和推广提供了理论支持和技术储备。