RU155180U1 - CONSTRUCTION FOR THERMOSTATING SOILS UNDER BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS - Google Patents

CONSTRUCTION FOR THERMOSTATING SOILS UNDER BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS Download PDF

Info

Publication number
RU155180U1
RU155180U1 RU2014150935/03U RU2014150935U RU155180U1 RU 155180 U1 RU155180 U1 RU 155180U1 RU 2014150935/03 U RU2014150935/03 U RU 2014150935/03U RU 2014150935 U RU2014150935 U RU 2014150935U RU 155180 U1 RU155180 U1 RU 155180U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sections
circuit
heat pipes
pipes
condenser
Prior art date
Application number
RU2014150935/03U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Александрович Миронов
Энвер Валерьевич Ибрагимов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "НПО "СЕВЕР"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "НПО "СЕВЕР" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "НПО "СЕВЕР"
Priority to RU2014150935/03U priority Critical patent/RU155180U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU155180U1 publication Critical patent/RU155180U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

1. Конструкция для термостатирования грунтов под зданиями и сооружениями, имеющая первый контур охлаждения, который содержит гравитационные тепловые трубы, горизонтальные испарительные секции которых, расположенные ниже уровня грунта под охлаждаемым зданием или сооружением, соединены посредством транспортных зон с вертикальными конденсаторными секциями, расположенными над уровнем грунта, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена вторым охлаждающим контуром, выполненным в виде вертикальных гравитационных тепловых труб, конденсаторные секции которых находятся в термическом контакте с горизонтальными испарительными секциями гравитационных труб первого контура, все испарительные секции тепловых труб снабжены внутренним капиллярно-пористым покрытием, причем в линиях связи конденсаторных секций тепловых труб первого контура, расположенных выше уровня грунта, с испарительными секциями установлены запорные вентили, предназначенные для отключения системы по мере необходимости, термический контакт между конденсаторными секциями тепловых труб дополнительного второго контура и испарительными секциями тепловых труб первого контура осуществляется посредством профиля из материала, обладающего высокой теплопроводностью.2. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что конденсаторные секции первого контура расположены вертикально и объединены в пучок, размещенный на площадке обслуживания конструкции.3. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена тепловым насосом, испарительная секция которого находится в тепловом контакте с трубами транспортных зон первого контура.4. Конструкция по п. 1, �1. Design for thermostating of soils under buildings and structures, having a first cooling circuit that contains gravitational heat pipes, the horizontal evaporation sections of which are located below the ground level under the building or structure to be cooled, connected via transport zones with vertical condenser sections located above the ground characterized in that it is additionally equipped with a second cooling circuit, made in the form of vertical gravitational heat pipes, cond the condensation sections of which are in thermal contact with the horizontal evaporative sections of the gravity pipes of the first circuit, all the evaporative sections of the heat pipes are provided with an internal capillary-porous coating, and shut-off valves are installed in the communication lines of the condenser sections of the heat pipes of the first circuit located above the ground level with the evaporative sections designed to shut off the system as necessary, thermal contact between the condenser sections of the heat pipes of the second circuit and the evaporating sections of the heat pipes of the first circuit are carried out by means of a profile made of a material with high thermal conductivity. 2. The construction according to claim 1, characterized in that the capacitor sections of the primary circuit are arranged vertically and are combined in a bundle located on the construction service site. The construction according to claim 1, characterized in that it is equipped with a heat pump, the evaporation section of which is in thermal contact with the pipes of the transport zones of the primary circuit. The construction according to claim 1, �

Description

Конструкция для термостатирования грунтов под зданиями и сооружениями.Design for thermostating of soils under buildings and structures.

Предлагаемая полезная модель относится к области строительства, а именно к устройствам для охлаждения и замораживания грунтов и может быть использована при строительстве сооружений в районах распространения многолетнемерзлых пород с целью повышения несущей способности грунтов оснований и фундаментов в результате их термостатирования при отрицательных температурах.The proposed utility model relates to the field of construction, namely, devices for cooling and freezing soils and can be used in the construction of structures in areas of permafrost distribution in order to increase the bearing capacity of soils of foundations and foundations as a result of their temperature control at low temperatures.

Особенности оснований сооружений, возводимых на многолетнемерзлых грунтах, определяются специфическими климатическими условиями в высокоширотных районах Крайнего Севера. В зимний период температура воздуха там продолжительное время довольно низкая и достигает часто минус 40°. Однако снежный покров и низкая теплопроводность грунта не позволяют ему глубоко и сильно промерзнуть. В летнее время года мерзлый грунт оттаивает, кроме того, при отклонении от проектного режима эксплуатации отапливаемых зданий и сооружений процесс таяния мерзлых грунтов происходит интенсивнее, при этом создается угроза деформации оснований и разрушения зданий и сооружений.Features of the foundations of structures erected on permafrost soils are determined by specific climatic conditions in high-latitude regions of the Far North. In winter, the air temperature there is quite low for a long time and often reaches minus 40 °. However, snow cover and low thermal conductivity of the soil do not allow it to freeze deeply and severely. In the summer season, frozen ground thaws, in addition, when deviating from the design mode of operation of heated buildings and structures, the process of thawing of frozen soils is more intense, and this creates the threat of deformation of the foundations and destruction of buildings and structures.

Одним из способов сохранения отрицательной температуры мерзлых оснований под сооружениями является применение искусственного замораживания талых или охлаждения мерзлых грунтов оснований с помощью охлаждающих установок преимущественно сезонного действия. Сезонно-действующие охлаждающие устройства в зимнее время дополнительно охлаждают мерзлый грунт, а летом - не работают. Применение таких устройств позволяет значительно повысить несущую способность оснований сооружений и не допускать развитие деформаций оснований в летний период.One of the ways to preserve the negative temperature of frozen bases under structures is the use of artificial freezing of thawed melt or cooling of frozen soils of foundations with the help of cooling units with mainly seasonal effects. Seasonally-active cooling devices in winter additionally cool frozen soil, and in summer they do not work. The use of such devices can significantly increase the bearing capacity of the foundations of structures and prevent the development of deformations of the bases in the summer.

Известно охлаждающее устройство для замораживания грунта (RU 120974 U1, МПК E02D 3/115, опубликовано 26.04.2012 г), содержащее горизонтально расположенные параллельно друг другу охлаждающие трубы, наполненные низкокипящей жидкостью, теплоизоляционную отсыпку над охлаждающим трубами и конденсаторные теплообменники, при этом концы охлаждающих труб загнуты вверх под 90° и выступают над теплоизоляционной отсыпкой на 1-2 м с индивидуальным конденсаторным теплообменником на конце каждой охлаждающей трубы, длины охлаждающих труб соответствуют длине транспортного контейнера, а в случае, если конфигурация охлаждаемого фундамента сооружения превышает длину транспортного контейнера, длина охлаждающих труб увеличивается путем соединения их концов на теплопроводной пасте внутри стыковочных кожухов.Known cooling device for freezing soil (RU 120974 U1, IPC E02D 3/115, published 04/26/2012), containing horizontally parallel to each other cooling pipes filled with low-boiling liquid, heat-insulating dust over the cooling pipes and condenser heat exchangers, while the ends of the cooling the pipes are bent upward at 90 ° and protrude 1-2 m above the insulating bed with an individual condenser heat exchanger at the end of each cooling pipe, the lengths of the cooling pipes correspond to the length of the conveyor container, and if the configuration of the cooled foundation of the structure exceeds the length of the transport container, the length of the cooling pipes is increased by connecting their ends on a heat-conducting paste inside the docking housings.

Недостаток известной конструкции заключается в низкой ремонтопригодности, что приводит к необходимости резервирования дополнительных охлаждающих труб под отсыпкой, а это в свою очередь снижает надежность устройства.A disadvantage of the known design is low maintainability, which leads to the need for redundancy of additional cooling pipes under the dumping, and this in turn reduces the reliability of the device.

Наиболее близким к предлагаемому является система температурной стабилизации грунтов оснований зданий и сооружений (RU 141110 U1, МПК E02D 3/115, опубликовано 27.05.2014 г.), имеющая контур охлаждения, который содержит систему гравитационных тепловых труб, горизонтальная испарительная часть которых, расположенная ниже уровня грунта под охлаждаемым зданием или сооружением, соединена посредством транспортных зон с вертикальной конденсаторной частью, расположенной над уровнем грунта,Closest to the proposed is a temperature stabilization system for soils of the foundations of buildings and structures (RU 141110 U1, IPC E02D 3/115, published May 27, 2014), which has a cooling circuit that contains a system of gravitational heat pipes, the horizontal evaporative part of which is located below the ground level under the building or structure to be cooled, connected by means of transport zones to a vertical condenser part located above the ground level,

При этом испарительные части тепловых труб размещены в основании сооружения с уклоном от 10° до 0° к продольной оси сооружения. Согласно полезной модели, зоны испарения размещены в естественном грунте основания, в сквозных скважинах, пробуренных способом наклонно - направленного бурения, под всем контуром сооружения.In this case, the evaporative parts of the heat pipes are located at the base of the structure with a slope of 10 ° to 0 ° to the longitudinal axis of the structure. According to the utility model, evaporation zones are located in the natural soil of the base, in through holes drilled by the directional drilling method, under the entire structure contour.

Однако известное устройство имеет недостаточно высокую тепловую эффективность, так как зависит от температуры воздуха в холодный период, поэтому при установлении высоких температур в зимнее время устройство не включается в работу. Грунты основания не промораживаются, а тепловой инерции замороженного зимой грунта отсыпки может оказаться недостаточной для поддержания его в твердом состоянии в летний период т.е. задача термостатирования грунта на уровне отрицательных температур может быть не достигнута.However, the known device does not have a high thermal efficiency, since it depends on the air temperature in the cold period, therefore, when high temperatures are set in the winter, the device does not turn on. Soil of the base is not frozen, and the thermal inertia of the ground of the soil frozen in winter may not be sufficient to maintain it in solid form during the summer period i.e. the task of temperature control of the soil at the level of negative temperatures may not be achieved.

Технической задачей настоящей полезной модели является создание конструкции, имеющей повышенные по сравнению с прототипом мощностные характеристики и расширенные эксплуатационные возможности.The technical task of this utility model is to create a structure that has increased power characteristics compared to the prototype and enhanced operational capabilities.

Техническим результатом является создание конструкция для термостатирования грунтов под зданиями и сооружениями, в которой обеспечивается увеличение несущей способности грунта основания из-за поддержания заданного температурного режима, повышение эффективности конструкции в целом путем применения капиллярно-пористых покрытий внутри труб испарителя и увеличения площади теплообмена испарительной части конструкции, улучшение эксплуатационных качеств конструкции в результате обеспечения возможности мониторинга процесса охлаждения, обслуживания и ремонта охлаждающих устройств, а также возможность использования отведенного тепла в практических целях (например, для обогрева сооружения или горячего водоснабжения).The technical result is the creation of a structure for thermostating of soils under buildings and structures, which provides an increase in the bearing capacity of the soil of the base due to the maintenance of a given temperature regime, increasing the efficiency of the structure as a whole by applying capillary-porous coatings inside the evaporator pipes and increasing the heat exchange area of the evaporative part of the structure , improving the performance of the structure as a result of the ability to monitor the process is cooled I, maintenance and repair of cooling equipment, as well as the use of heat removal for practical purposes (for example, for heating buildings or hot water).

Решение поставленной технической задачи и достижение технического результата обеспечиваются тем, что конструкция для термостатирования грунтов под зданиями и сооружениями, имеющая первый контур охлаждения, который содержит гравитационные тепловые трубы, горизонтальные испарительные секции которых, расположенные ниже уровня грунта под охлаждаемым зданием или сооружением, соединены посредством транспортных зон с вертикальными конденсаторными секциями, расположенными над уровнем грунта, дополнительно снабжена вторым охлаждающим контуром, выполненным в виде вертикальных гравитационных тепловых труб, конденсаторные секции которых находятся в термическом контакте с горизонтальными испарительными секциями гравитационных труб первого контура. Все испарительные секции тепловых труб снабжены внутренним капиллярно-пористым покрытием, причем в линиях связи конденсаторных секций тепловых труб первого контура, расположенных выше уровня грунта, с испарительными секциями установлены запорные вентили, предназначенные для отключения конструкции по мере необходимости, термический контакт между конденсаторными секциями тепловых труб дополнительного второго контура и испарительными секциями тепловых труб первого контура осуществляется посредством профиля из материала, обладающего высокой теплопроводностью. Конденсаторные секции первого контура расположены вертикально и объединены в пучок, размещенный на площадке обслуживания конструкции. Конструкция может быть снабжена тепловым насосом, испарительная секция которого находится в тепловом контакте с трубами транспортных зон первого контура. Стыковка транспортных, испарительных и конденсаторных секций тепловых труб может осуществляется посредством гибкого соединения. The solution of the technical problem and the achievement of the technical result are ensured by the fact that the structure for thermostating of soils under buildings and structures, having a first cooling circuit, which contains gravitational heat pipes, horizontal evaporation sections of which are located below the ground level under a cooled building or structure, are connected by means of transport zones with vertical condenser sections located above the ground, is additionally equipped with a second cooling to nturom designed as a vertical gravitational heat pipe condenser sections which are in thermal contact with horizontal evaporator sections gravitational first pipe circuit. All evaporation sections of the heat pipes are provided with an internal capillary-porous coating, and in the communication lines of the condenser sections of the heat pipes of the first circuit located above the soil level with the evaporation sections, shut-off valves are installed to shut down the structure as necessary, thermal contact between the condenser sections of the heat pipes additional secondary circuit and evaporation sections of the heat pipes of the primary circuit is carried out by means of a profile made of a material with a high thermal conductivity. The capacitor sections of the primary circuit are arranged vertically and are combined in a bundle located at the construction service site. The design can be equipped with a heat pump, the evaporation section of which is in thermal contact with the pipes of the transport zones of the primary circuit. Docking of transport, evaporation and condenser sections of heat pipes can be done through flexible connections.

Сущность предлагаемой полезной модели «Конструкция для температурной стабилизации грунтов оснований зданий и сооружений» поясняется схемами, представленными на фигурах:The essence of the proposed utility model "Design for temperature stabilization of soils of the foundations of buildings and structures" is illustrated by the diagrams presented in the figures:

- на фиг. 1 представлена схема вертикального разреза предлагаемой конструкции для термостатирования грунтов под зданиями и сооружениями.- in FIG. 1 shows a diagram of a vertical section of the proposed design for thermostating of soils under buildings and structures.

- на фиг. 2 представлена схема вертикального разреза предлагаемой конструкции для термостатирования грунтов под зданиями и сооружениями, снабженной тепловым насосом.- in FIG. 2 shows a diagram of a vertical section of the proposed design for thermostating of soils under buildings and structures equipped with a heat pump.

Конструкция для термостатирования грунтов под зданиями и сооружениями (фиг. 1) имеет первый контур охлаждения в виде гравитационных тепловых труб с конденсаторными секциями 1, расположенными вертикально над уровнем грунта. Конденсаторные секции 1 посредством транспортных зон 2, объединенных над поверхностью грунта в пучок, соединены с горизонтальными испарительными секциями 3, расположенными ниже уровня грунта под зданием или сооружением. Каждая из конденсаторных секций 1 подключается к линии связи с испарительной секцией через вентиль 4. Испарительные секции 3 гравитационных труб первого контура через теплопередающий элемент, например, металлический профиль 5, находятся в тепловом контакте с горизонтально направленными конденсаторными секциями 6 гравитационных тепловых труб второго контура, имеющих вертикальные испарительные секции 7.The design for thermostating of soils under buildings and structures (Fig. 1) has a first cooling circuit in the form of gravitational heat pipes with condenser sections 1 located vertically above the ground. Condenser sections 1 by means of transport zones 2, united above the soil surface in a bundle, are connected with horizontal evaporation sections 3 located below the ground level under the building or structure. Each of the condenser sections 1 is connected to the communication line with the evaporation section through the valve 4. The evaporation sections 3 of the gravity pipe of the first circuit through a heat transfer element, for example, a metal profile 5, are in thermal contact with the horizontally directed condenser sections 6 of the gravity pipe of the second circuit having vertical evaporation sections 7.

Для повышения эффективности использования низкопотенциального тепла конструкция для температурной стабилизации грунтов оснований зданий и сооружений может снабжаться тепловым насосом (фиг. 2).Испаритель 8 теплового насоса находится в термическом контакте с парами хладагента, поднимающимися из испарительных секций первого контура 3 в конденсатор 1. Компрессорный агрегат 9 теплового насоса нагнетает горячие сжатые пары хладагента в конденсаторную секцию 10, которая может располагаться под полом 11 здания или сооружения. Возможно также использование тепла, отводимого из конденсаторной секции теплового насоса, для получения горячей воды. Кроме того, тепло конденсации хладагента теплового насоса может использоваться для нагрева промежуточного теплоносителя.To increase the efficiency of using low-grade heat, the design for temperature stabilization of the soil of the foundations of buildings and structures can be equipped with a heat pump (Fig. 2). The heat pump evaporator 8 is in thermal contact with the refrigerant vapor rising from the evaporative sections of the primary circuit 3 to condenser 1. Compressor unit 9 of the heat pump pumps hot compressed refrigerant vapors into the condenser section 10, which can be located under the floor 11 of the building or structure. It is also possible to use the heat removed from the condenser section of the heat pump to produce hot water. In addition, the condensation heat of the heat pump refrigerant can be used to heat the intermediate coolant.

Конструкция функционирует следующим образом. В ходе строительных работ вначале монтируют вертикальные, а затем и горизонтальные гравитационные трубы первого и второго контуров.The design operates as follows. In the course of construction work, first vertical and then horizontal gravity pipes of the first and second circuits are mounted.

Испарительные секции тепловых труб первого контура охлаждения размещают в естественном грунте основания внутри периметра сооружения. Свободные торцы зоны испарения первого контура выводят за пределы периметра сооружения и соединяют с транспортной зоной, которая уложена в траншеи, ориентированные вдоль продольной оси сооружения, а свободный торец транспортной зоны соединяют с зонами конденсации, которые собраны в пучок. Собранные в пучок зоны конденсации позволяют освободить территорию вокруг сооружения, что значительно облегчает обслуживание охлаждающих устройств, ремонт или замену. При этом каждый пучок конденсаторов закреплен на поддерживающей конструкции, установленной на сваях, оборудованной площадкой для заправки охлаждающих устройств, обслуживания и мониторинга процесса охлаждения. Транспортные зоны могут иметь гибкие вставки, что позволяет менять угол поворота при укладке их в траншеи.Evaporative sections of heat pipes of the first cooling circuit are placed in the natural soil of the base inside the perimeter of the structure. The free ends of the evaporation zone of the primary circuit are taken outside the perimeter of the structure and connected to the transport zone, which is laid in trenches oriented along the longitudinal axis of the structure, and the free end of the transport zone is connected to condensation zones that are collected in a bundle. The condensation zones collected in the beam allow you to free the area around the structure, which greatly facilitates the maintenance of cooling devices, repair or replacement. In addition, each bundle of condensers is mounted on a supporting structure mounted on piles, equipped with a platform for refueling cooling devices, servicing and monitoring the cooling process. Transport zones can have flexible inserts, which allows you to change the angle of rotation when laying them in trenches.

Конденсаторные секции 1 гравитационных тепловых труб поставляют на монтажную площадку в собранном и заправленном хладагентом виде с перекрытыми вентилями 4. Количество заправленного в конденсаторные секции хладагента соответствует норме, которая необходима для работы каждой из гравитационных тепловых труб первого контура. Далее производится опрессовка и вакуумирование труб транспортных и испарительных секций гравитационных труб первого контура. После этого открывают вентиль 4 и происходит заполнение хладагентом всего объема каждой из гравитационных тепловых труб первого контура. Такая процедура по сравнению с прототипом позволяет существенно упростить ввод в эксплуатацию первого контура т.к. нет необходимости осуществлять заправку хладагентом тепловых труб на месте, в условиях сурового климата. Весь необходимый хладагент заправляется в конденсаторные секции на заводе при их изготовлении. Секции поставляются к месту эксплуатации отдельно, что также упрощает транспортировку элементов конструкции к месту ее монтажа.The condenser sections 1 of the gravitational heat pipes are delivered to the installation site in the form assembled and charged with the refrigerant, with shutoff valves 4. The amount of refrigerant charged into the condenser sections corresponds to the norm that is necessary for the operation of each of the gravity heat pipes of the primary circuit. Next, the crimping and evacuation of the pipes of the transport and evaporation sections of the gravity pipes of the primary circuit are performed. After this, valve 4 is opened and the entire volume of each of the gravity heat pipes of the primary circuit is filled with refrigerant. Such a procedure compared with the prototype can significantly simplify the commissioning of the primary circuit since there is no need to charge refrigerant heat pipes on site in harsh climates. All necessary refrigerant is charged into the condenser sections at the factory during their manufacture. Sections are delivered to the place of operation separately, which also simplifies the transportation of structural elements to the place of their installation.

Секции испарения тепловых труб устройств монтируют из труб с внутренним капиллярно-пористым покрытием. В исследованных экспериментально трубах испарителя с капиллярно-пористым покрытием внутри трубы испарителя хладон достаточно равномерно распределяется по контуру, обеспечивая относительно однородную среду теплопередачи в грунт с уменьшением перепада отрицательных температур на поверхности трубы, контактирующего с промораживаемым грунтом до 1-2°C, т.е. в 6-9 раз лучше, чем в гладкой трубе. Это позволяет при одновременном понижении отрицательной температуры на поверхности испарителя (в среднем на 5-6°C и более) значительно ускорить процесс замораживания грунта и смыкания «льдогрунтовых цилиндров» близких по форме к круглоцилиндрической, что делает теплотехнические прогнозы термостабилизации грунтов оснований зданий и сооружений более корректными, достоверными и надежными. Использование труб испарителей парожидкостных термостабилизаторов с капиллярно-пористым покрытием позволило в первом приближении получить коэффициент эффективности К=3,4. Это значит, что внутреннее термическое сопротивление конструкции с испарителем из труб с капиллярно-пористым покрытием в 3,4 раза меньше, чем из труб с гладкой поверхностью. Соответственно, при том же перепаде температур Δ на конденсаторе и испарителе возможно передать в 3 раза больше тепловой энергии, чем при использовании старой конструкции. Также увеличивается срок работы термостабилизатора в холодный период времени, что повышает объем льдогрунтового массива.The evaporation sections of the heat pipes of the devices are mounted from pipes with an internal capillary-porous coating. In the experimentally studied evaporator tubes with a capillary-porous coating inside the evaporator tube, the freon is fairly evenly distributed along the contour, providing a relatively uniform heat transfer medium to the soil with a decrease in the negative temperature drop on the surface of the pipe in contact with the frozen soil to 1-2 ° C, i.e. . 6-9 times better than in a smooth pipe. This allows a simultaneous decrease in the negative temperature on the surface of the evaporator (on average by 5-6 ° C or more) to significantly accelerate the process of freezing the soil and closing the “ice-soil cylinders” that are close in shape to round-cylindrical, which makes the thermal engineering forecasts of thermal stabilization of the soil of the foundations of buildings and structures more correct, reliable and reliable. The use of evaporator tubes of vapor-liquid thermostabilizers with a capillary-porous coating made it possible, as a first approximation, to obtain an efficiency coefficient K = 3.4. This means that the internal thermal resistance of a structure with an evaporator from pipes with a capillary-porous coating is 3.4 times less than from pipes with a smooth surface. Accordingly, with the same temperature difference Δ, it is possible to transfer 3 times more thermal energy to the condenser and evaporator than when using the old design. The life of the thermostabilizer in the cold period also increases, which increases the volume of the ice-ground massif.

Запуск конструкции для температурной стабилизации в работу происходит при понижении температуры атмосферного воздуха относительно температуры грунта на 6-8°C. При этом возникает перепад давлений между испарительными секциями 3 и конденсаторными секциями 1 тепловых труб первого контура, в результате чего жидкий хладагент, находящийся в испарительной секции 3, закипает (процесс сопровождается эндотермической реакцией). Насыщенные пары хладагента устремляются в воздушную конденсаторную секцию 1, где конденсируются на его внутренней поверхности. Далее, сконденсированный хладагент принимает температуру близкую к температуре атмосферного воздуха и под действием сил гравитации опускается обратно в испаритель 3. Попадая в испарительную секцию 3, жидкий хладагент по мере своего продвижения вниз нагревается и закипает (процесс сопровождается эндотермической реакцией) за счет разности собственной температуры и температуры стенок испарительной секции 3, переходит в парообразное состояние и поднимается в конденсаторную секцию 1.The construction for temperature stabilization starts up when the temperature of the air decreases relative to the soil temperature by 6-8 ° C. In this case, a pressure differential occurs between the evaporation sections 3 and the condenser sections 1 of the heat pipes of the first circuit, as a result of which the liquid refrigerant located in the evaporation section 3 boils (the process is accompanied by an endothermic reaction). Saturated refrigerant vapors flow into the air condenser section 1, where they condense on its inner surface. Further, the condensed refrigerant takes a temperature close to the temperature of atmospheric air and, under the influence of gravity, is lowered back to the evaporator 3. Once in the evaporation section 3, the liquid refrigerant heats up and boils (the process is accompanied by an endothermic reaction) due to the difference in its own temperature and the temperature of the walls of the evaporation section 3, goes into a vapor state and rises in the condenser section 1.

При охлаждении испарительной секции 3 через металлический теплопроводящий профиль 5, например алюминиевый, осуществляется охлаждение конденсаторных секций 6 вертикальных гравитационных труб второго контура. При этом возникает перепад давлений между испарительной секцией 7 и конденсаторной секцией 6, в результате чего жидкий хладагент, находящийся в испарителе 7, закипает (процесс сопровождается эндотермической реакцией). Насыщенные пары хладагента устремляются в конденсатор 6, где конденсируются на его внутренней поверхности. Далее, сконденсированный хладагент принимает температуру близкую к температуре хладона внутри испарительной секции 3 каждой из тепловых труб первого контура и под действием сил гравитации устремляется обратно в испарительную секцию 7. Попадая в названную секцию 7, жидкий хладагент по мере своего продвижения вниз нагревается и закипает (процесс сопровождается эндотермической реакцией) в результате разности собственной температуры и температуры стенок испарительной секции 7, переходит в парообразное состояние и устремляется в конденсатную секцию 6.When cooling the evaporation section 3 through a metal heat-conducting profile 5, for example aluminum, the condenser sections 6 of the vertical gravity pipes of the second circuit are cooled. In this case, a pressure differential occurs between the evaporation section 7 and the condenser section 6, as a result of which the liquid refrigerant located in the evaporator 7 boils (the process is accompanied by an endothermic reaction). Saturated refrigerant vapors flow into the condenser 6, where they condense on its inner surface. Further, the condensed refrigerant takes a temperature close to the temperature of the freon inside the evaporation section 3 of each of the heat pipes of the first circuit and, under the action of gravity, rushes back to the evaporation section 7. Once in the named section 7, the liquid refrigerant heats up and boils (process accompanied by an endothermic reaction) as a result of the difference between the intrinsic temperature and the temperature of the walls of the evaporation section 7, it passes into a vapor state and rushes into condensation hydrochloric section 6.

Для функционирования конструкции в течение всего года, а также использования отведенного низкопотенциального тепла грунта в практических (хозяйственных) целях к конструкции может быть подключен тепловой насоса.For the operation of the structure throughout the year, as well as the use of the allocated low potential heat of the soil for practical (economic) purposes, a heat pump can be connected to the structure.

При включении теплового насоса в его испаритель 8, расположенный в транспортной секции 2 труб первого контура, поступает охлажденное рабочее тело, например фреон. Фреон в испарителе 8 кипит и испаряется при низкой температуре, поглощая тепло, отбираемое из окружающей среды горизонтальными и вертикальными гравитационными трубами. Пары поступают в компрессор, где их давление и температура повышаются. Сжатые пары фреона поступают в конденсатор 10, где фреон охлаждается, передавая свое латентное тепло фазового перехода теплоносителю, циркулирующему в конструкции теплоснабжения. Охладившись, фреон переходит в жидкое состояние и через регулирующий вентиль (дроссель) возвращается в испаритель 8. Тепло конденсации, переданное, например, промежуточному теплоносителю может быть использовано для обогрева пола 11 сооружения или нагрева воды в системе горячего водоснабжения.When the heat pump is turned on, its evaporator 8, located in the transport section 2 of the pipes of the primary circuit, receives a cooled working fluid, such as freon. Freon in evaporator 8 boils and evaporates at low temperature, absorbing heat taken from the environment by horizontal and vertical gravity tubes. Vapors enter the compressor, where their pressure and temperature rise. The compressed freon vapor enters the condenser 10, where the freon is cooled, transferring its latent phase transition heat to the coolant circulating in the heat supply structure. After cooling, the freon goes into a liquid state and returns to the evaporator 8 through the control valve (choke). Condensation heat transferred, for example, to the intermediate heat carrier can be used to heat the floor of the building 11 or to heat water in the hot water supply system.

Проведенные эксперименты показали, что в предлагаемой конструкции, имеющей испарительные секции гравитационных тепловых труб с. капиллярно-пористым покрытием внутри трубы, обеспечивается эффективное замораживание и последующее термостатирование грунта под зданием или сооружением.The experiments showed that in the proposed design having evaporative sections of gravitational heat pipes capillary-porous coating inside the pipe, provides effective freezing and subsequent temperature control of the soil under the building or structure.

Claims (4)

1. Конструкция для термостатирования грунтов под зданиями и сооружениями, имеющая первый контур охлаждения, который содержит гравитационные тепловые трубы, горизонтальные испарительные секции которых, расположенные ниже уровня грунта под охлаждаемым зданием или сооружением, соединены посредством транспортных зон с вертикальными конденсаторными секциями, расположенными над уровнем грунта, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена вторым охлаждающим контуром, выполненным в виде вертикальных гравитационных тепловых труб, конденсаторные секции которых находятся в термическом контакте с горизонтальными испарительными секциями гравитационных труб первого контура, все испарительные секции тепловых труб снабжены внутренним капиллярно-пористым покрытием, причем в линиях связи конденсаторных секций тепловых труб первого контура, расположенных выше уровня грунта, с испарительными секциями установлены запорные вентили, предназначенные для отключения системы по мере необходимости, термический контакт между конденсаторными секциями тепловых труб дополнительного второго контура и испарительными секциями тепловых труб первого контура осуществляется посредством профиля из материала, обладающего высокой теплопроводностью.1. Design for thermostating of soils under buildings and structures, having a first cooling circuit that contains gravitational heat pipes, the horizontal evaporation sections of which are located below the ground level under the building or structure to be cooled, connected via transport zones with vertical condenser sections located above the ground characterized in that it is additionally equipped with a second cooling circuit, made in the form of vertical gravitational heat pipes, cond the condensation sections of which are in thermal contact with the horizontal evaporative sections of the gravity pipes of the first circuit, all the evaporative sections of the heat pipes are provided with an internal capillary-porous coating, and shut-off valves are installed in the communication lines of the condenser sections of the heat pipes of the first circuit located above the ground level with the evaporative sections designed to shut off the system as necessary, thermal contact between the condenser sections of the heat pipes of the second circuit and the evaporating sections of the heat pipes of the first circuit is carried out by means of a profile of a material having high thermal conductivity. 2. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что конденсаторные секции первого контура расположены вертикально и объединены в пучок, размещенный на площадке обслуживания конструкции.2. The design according to p. 1, characterized in that the capacitor sections of the primary circuit are arranged vertically and are combined in a bundle located at the construction service site. 3. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена тепловым насосом, испарительная секция которого находится в тепловом контакте с трубами транспортных зон первого контура.3. The design according to claim 1, characterized in that it is equipped with a heat pump, the evaporation section of which is in thermal contact with the pipes of the transport zones of the primary circuit. 4. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что стыковка транспортных, испарительных и конденсаторных секций тепловых труб осуществляется посредством гибкого соединения.
Figure 00000001
4. The design according to p. 1, characterized in that the docking of the transport, evaporation and condenser sections of the heat pipes is carried out by means of a flexible connection.
Figure 00000001
RU2014150935/03U 2014-12-16 2014-12-16 CONSTRUCTION FOR THERMOSTATING SOILS UNDER BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS RU155180U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150935/03U RU155180U1 (en) 2014-12-16 2014-12-16 CONSTRUCTION FOR THERMOSTATING SOILS UNDER BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150935/03U RU155180U1 (en) 2014-12-16 2014-12-16 CONSTRUCTION FOR THERMOSTATING SOILS UNDER BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU155180U1 true RU155180U1 (en) 2015-09-27

Family

ID=54251110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014150935/03U RU155180U1 (en) 2014-12-16 2014-12-16 CONSTRUCTION FOR THERMOSTATING SOILS UNDER BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU155180U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU170482U1 (en) * 2016-08-05 2017-04-26 Анатолий Дмитриевич Лобанов TWO PHASE THERMOSIPHONE
RU2627793C1 (en) * 2016-04-27 2017-08-11 Виктор Иванович Гвоздик Method of installing heat stabilizers in ventilated underground of operated buildings

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627793C1 (en) * 2016-04-27 2017-08-11 Виктор Иванович Гвоздик Method of installing heat stabilizers in ventilated underground of operated buildings
RU170482U1 (en) * 2016-08-05 2017-04-26 Анатолий Дмитриевич Лобанов TWO PHASE THERMOSIPHONE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8567482B2 (en) Heat tube device utilizing cold energy and application thereof
US20170299279A1 (en) Arrangement and method for storing thermal energy
US7617697B2 (en) In-ground geothermal heat pump system
US8931276B2 (en) Hybrid renewable energy system having underground heat storage apparatus
RU2416002C1 (en) System for temperature stabilisation of structures foundation on permafrost soils
US20080016894A1 (en) Advanced Direct Exchange Geothermal Heating/Cooling System Design
US20120144829A1 (en) Direct exchange geothermal refrigerant power advanced generating system
RU2519012C2 (en) Method and device for year-round cooling, freezing of ground at foundation base and for heat supply of structure on permafrost ground in cryolytic zone
CN103590293A (en) Method for maintaining thermal stability of permafrost foundation subgrade by using solar refrigeration device
RU155180U1 (en) CONSTRUCTION FOR THERMOSTATING SOILS UNDER BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS
Hu et al. Development of a novel vapor compression refrigeration system (VCRS) for permafrost cooling
CA3110361A1 (en) Hybrid thermosiphon system
RU141110U1 (en) SYSTEM OF TEMPERATURE STABILIZATION OF SOILS OF BASES OF BUILDINGS AND STRUCTURES
Yarmak Jr et al. Thermosyphon design for a changing arctic
US11555658B2 (en) Methods and systems to convert passive cooling to active cooling
RU2683059C1 (en) Method of extraction and use of geothermal heat for cooling soils around subway tunnels
RU51636U1 (en) DEVICE FOR COMPENSATION OF THERMAL INFLUENCE OF THE STRUCTURE FOUNDATION ON THE PERMANENT FROZEN SOIL
RU2250302C1 (en) Heated pile
RU2621912C2 (en) Method of cooling underground structures in masses of permafrost rocks and device for its implementation
RU147446U1 (en) SEASONAL ACTING UNIT FOR COOLING ETERNAL-FROZEN SOILS OF BASES OF ENGINEERING STRUCTURES
RU2789556C1 (en) Method for preventing coalescence of thaw halos around wells in permafrost formations
RU33955U1 (en) The cooled base of structures
NL2030007B1 (en) Geothermal heat exchange system
Usenkov Utilization of bathygenic heat of the earth for heating and hot water supply in living houses
RU2816611C1 (en) Soil thermal stabilizer with underground version of condenser part