美国德州交通部（TxDOT）已在达拉斯-沃斯堡都会区U.S. 287号公路一座在役高架桥上完成地源热泵融雪系统实证部署。该系统由德克萨斯大学阿灵顿分校与德州农工大学联合研发，采用16口深度300英尺（约91米）的地埋换热孔，向4台地源热泵机组持续供应不低于68°F（约20℃）的循环流体；经加热后，100°F（约37.8℃）的热水通过桥底安装的绝热水力循环面板，对4300平方英尺（约400平方米）桥面实施主动融雪防冰。
首个既有桥梁 retrofit 地源融雪工程
该项目是美国首次将地源热泵系统 retrofit 应用于已建成运营的桥梁结构。不同于新建桥梁可在混凝土浇筑阶段预埋加热管路，本项目将PEX-Al-PEX复合管道直接固定于桥体底部——即桥面板下缘空间，避开混凝土主体结构。这种安装方式避免了钻孔、切割桥体等破坏性施工，大幅降低改造难度和结构风险，也为全美乃至全球存量桥梁提供可复制的技术路径。控制室设于桥侧地面，内含热泵机组、数据采集终端及自动温控装置，系统可根据气象站实时气温与湿度数据自动启停。
项目分两阶段推进：2015年启动概念验证，通过缩尺模型与实验室模拟确认热负荷匹配性与控温精度；2017年起进入实地部署阶段，由两校研究生与博士后团队主导现场安装与长期性能监测。所选桥梁位于沃斯堡市区，紧邻高校校区且桥下净空较低，便于学生开展日常巡检与数据采集。全部资金来自TxDOT科研专项拨款，其中80%为联邦资金、20%为德州地方配套。
关键参数与材料选择逻辑
系统核心参数具有明确工程指向性：16口地埋孔呈矩形阵列布置，单孔间距约15英尺（4.6米），确保热流均匀覆盖桥面跨度；地埋段采用高密度聚乙烯（HDPE）套管保护U型PEX-Al-PEX管，抗压等级满足地下90米静水压力；桥底敷设段外覆闭孔泡沫芯材绝缘层，导热系数≤0.022 W/(m·K)，将热量定向导入桥面板而非散失至环境空气。实测系统在-5℃环境温度下仍可维持桥面表面温度≥2℃，有效抑制黑冰形成。
与传统氯化钠或氯化钙融雪剂相比，该方案规避了三类刚性成本：一是桥体钢筋腐蚀导致的30–50年周期性结构加固费用；二是砂石撒布引发的伸缩缝堵塞与桥面磨损，每年需额外投入路面铣刨与重铺；三是融雪剂随径流进入市政雨水管网后，对下游污水处理厂生物处理单元的毒性冲击，德州环保署（TCEQ）对此类污染物已有明确排放限值。据TxDOT初步测算，单桥年均融雪运维成本可降低约37%，且无需应对冬季极端天气下的应急调度压力。
对国内基建养护与低碳改造的实操参考
中国北方及西南高海拔地区存在大量类似场景：高速公路互通立交桥、城市快速路高架段、铁路跨线桥等，在冻雨频发季节依赖人工撒布融雪剂，面临桥面结冰致死事故、伸缩缝锈蚀卡死、混凝土冻融剥落等问题。本案例中“桥底外挂式水力循环+地源热泵”架构，对国内存量桥梁改造具备强适配性——无需中断交通、不损伤原结构、兼容既有桥面铺装（沥青或水泥混凝土），且可与光伏微电网耦合实现部分电力自给。值得关注的是，其地埋孔深度（91米）低于国内华北平原常见地下水位（通常30–60米），施工时需强化防渗与回填密实度控制，避免影响周边浅层地下水；而PEX-Al-PEX管材在国内已有成熟供应链，但需注意其长期耐热蠕变性能（工作温度上限82℃）与德州本地供应商提供的10年质保条款是否匹配。