RU163882U1 - Устройство для термостабилизации мёрзлого грунта - Google Patents
Устройство для термостабилизации мёрзлого грунта Download PDFInfo
- Publication number
- RU163882U1 RU163882U1 RU2016104150/03U RU2016104150U RU163882U1 RU 163882 U1 RU163882 U1 RU 163882U1 RU 2016104150/03 U RU2016104150/03 U RU 2016104150/03U RU 2016104150 U RU2016104150 U RU 2016104150U RU 163882 U1 RU163882 U1 RU 163882U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- accumulating
- cold
- frozen soil
- tank
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
1. Устройство для термостабизилизации мёрзлого грунта, содержащее блок трубчатых шпунтовых свай, снабжённых сезонно-охлаждающим устройством, выполненным в виде циркуляционной трубы, размещённой во внутренней полости шпунтовой сваи соосно или со смещением относительно оси трубчатой шпунтовой сваи, отличающееся тем, что в нём дополнительно устроены две ёмкости - одна теплоизолированная с теплоаккумулирующим, а другая теплообменник с хладоаккумулирующим материалами, через которые пропущены трубы, образующие замкнутый контур для подачи жидкого хладоносителя на блок шпунтовых свай, заглублённых в мёрзлый грунт, при этом ёмкости с теплоаккумулирующим и хладоаккумулирующим материалами соединены друг с другом охлаждающими элементами, выполненными по схеме абсорбционной холодильной машины, в которой зона испарения хладагента зафиксирована в ёмкости с теплоаккумулирующим материалом, а зона его абсорбции установлена в ёмкости с хладоаккумулирующим материалом.2. Устройство для термостабилизации мёрзлого грунта по п. 1, отличающееся тем, что в теплоизолированной ёмкости с теплоаккумулирующим материалом расположен дополнительный нагреватель, установленный перед системой зеркал, отражающих на него солнечную радиацию, а ёмкость с хладоаккумулирующим материалом заглублена в мёрзлый грунт.
Description
Полезная модель относится к области теплотехники, в частности к сезонно-действующим охлаждающим устройствам, известным как термостабилизаторы грунтов и может найти применение для сохранения мерзлого состояния грунтов для сооружений различного назначения, построенных по первому принципу строительства, который заключается в сохранении вечномерзлого состояния грунтов, а также для выполнения строительных работ на железных и автомобильных дорогах, или при строительстве зданий и сооружений, эксплуатируемых в условиях Крайнего Севера.
Известно устройство для температурной термостабилизации многолетнемерзлых грунтов, содержащее термостабилизатор на основе двухфазного термосифона, включающего надземную конденсаторную часть и подземные транспортную и испарительные части, размещенные в гильзе с хладагентом, представляющей собой полый цилиндрический корпус с дном и герметизирующим элементом на верхнем конце с отверстием для установки термостабилизатора, герметизирующий элемент представляет собой разъемное сальниковое уплотнение, которое состоит из опорного кольца, установленного на выполненную в гильзе круговую ступеньку, нажимного кольца и уплотнительных колец из терморасширенного графита, зажатых между ними (патент РФ №2556591, МПК: E02D 3/115, опубл. 10.07.2015 г.).
Известна термосвая для сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, состоящая из металлического или железобетонного ствола с опорной площадкой, заглушкой нижнего торца и герметичной тепловой трубой, заполненной двухфазным низкокипящим теплоносителем, имеющей расположенные друг над другом зоны испарения, транспортирования и конденсации, в которой тепловая труба размещена внутри ствола, а зоны испарения и конденсации имеют тепловой контакт с трубчатым стволом через теплопроводящие элементы, зона транспортирования теплоизолирована от металлической трубы сваи, и теплопроводящие элементы выполнены в виде колец с центральным отверстием под тепловую трубу (патент ПМ №139080 МПК: E02D 3/115, опубл. 10.04.2014 г.).
Недостатком обоих аналогов является прекращение охлаждения грунта в летнее время, вызванное прекращением конденсации хладагента при положительных температурах атмосферного воздуха.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является подпорная стенка, преимущественно, для причальных сооружений на многолетнемерзлых грунтах, содержащая блок трубчатых шпунтовых свай, снабженных вертикальным сезонно-охлаждающим устройством, выполненным в виде воздушно-циркуляционной трубы, размещенной во внутренней полости шпунтовой сваи соосно или со смещением относительно оси трубчатой сваи. При этом воздушно-циркуляционная труба сообщена в верхней части с помощью перекрываемого отверстия, а нижняя часть трубы приближена вплотную к мерзлому грунту основания (патент РФ №2502845, МПК: Е02В 3/06, опубл. 27.12.2013 г.).
Недостатком данного устройства является то, что оно охлаждает грунт только в зимний период, когда температура воздуха на продолжительное время становится отрицательной, при которой обеспечивается естественная вентиляция грунта и который дополнительно охлаждается поступающим через открытый канал морозным воздухом. Летом же, при температурах воздуха, превышающих температуру мерзлого грунта, сообщение грунта с атмосферой прекращается установкой заглушки на патрубок воздушно-циркуляционной трубы.
Указанные недостатки устраняются в предлагаемом устройстве, предназначенном для термостабилизации мерзлого грунта в регионах страны, где летний период, характеризуется положительными, выше 0°C, среднесуточными температурами воздуха и большим числом солнечных дней в году.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение мерзлого состояния грунтов в сооружениях, построенных по первому принципу строительства, в течение теплых периодов года.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для термостабизилизации мерзлого грунта, содержащем блок трубчатых шпунтовых свай, снабженных сезонно-охлаждающим устройством, выполненным в виде циркуляционной трубы, размещенной во внутренней полости шпунтовой сваи соосно или со смещением относительно оси трубчатой шпунтовой сваи, дополнительно устроены две емкости - одна теплоизолированная с теплоаккумулирующим, а другая теплообменник с хладоаккумулирующим материалами, через которые пропущены трубы, образующие замкнутый контур для подачи жидкого хладоносителя на блок шпунтовых свай, заглубленных в мерзлый грунт, при этом емкости с теплоаккумулирующим и хладоаккумулирующим материалами соединены друг с другом охлаждающими элементами, выполненными по схеме абсорбционной холодильной машины, в которой зона испарения хладагента зафиксирована в емкости с теплоаккумулирующим материалом, а зона его абсорбции установлена в емкости с хладоаккумулирующим материалом.
Кроме того, заявляемое техническое решение имеет факультативный признак, характеризующий его частный случай, а именно:
- в теплоизолированной емкости с теплоаккумулирующим материалом расположен дополнительный нагреватель, установленный перед системой зеркал, отражающих на него солнечную радиацию, а емкость с хладоаккумулирующим материалом заглублена в мерзлый грунт.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.
На фиг. 1 показана схема устройства для термостабилизации мерзлого грунта.
На фиг. 2 - схема трубчатой шпунтовой сваи.
Устройство для термостабизилизации мерзлого грунта содержит блок трубчатых шпунтовых свай 1, например винтовых, заглушенных в нижней своей части, и заглубленных в охлаждаемый мерзлый грунт 2. Охлаждение трубчатых шпунтовых свай 1 обеспечивается протеканием через них жидкого хладоносителя - маловязкой жидкости, например, керосина, имеющего отрицательную температуру. Подвод жидкого хладоносителя к трубчатым шпунтовым сваям 1 и отвод его от них осуществляется через разводку труб 3, образующую вместе с трубчатыми шпунтовыми сваями 1 замкнутый циркуляционный контур «а-b-c-d-e-g-h». На участке «а-b» контура трубы 3 проходят через теплоизолированную емкость 4, заполненную теплоаккумулирующим материалом, например, жидким церезином, имеющим температуру плавления превышающую +80°C.
На участке «d-е» контура труба 3 с жидким хладоносителем проходит через теплообменник 5 - емкость, заполненную хладоаккумулирующим материалом, например, эвтектическим водным раствором хлористого кальция (CaCl2), который имеет отрицательную, ниже минус 50°C температуру замерзания.
Трубы 3 соединены с входным коллектором 6, на котором разветвляются на отдельные секции. Каждая из секций соединена с группой последовательно соединенных друг с другом охлаждаемых трубчатых шпунтовых свай 1.
Каждая из трубчатых шпунтовых свай 1 выполнена по схеме «труба в трубе», содержит наружную трубу 7 и внутреннюю трубу 8 меньшего диаметра, расположенную соосно или со смещением относительно наружной трубы 7.
Наружная труба 7 заглушена по верхнему и нижнему торцам и имеет входной патрубок 9 для подачи жидкого хладоносителя. Внутренняя труба 8 имеет выходной патрубок 10 для выхода жидкого хладоносителя. Соединение входного патрубка 9 и выходного патрубка 10 с трубами 3, сходящимися в выходном коллекторе 11 позволяет включить все трубчатые шпунтовые сваи 1 в схему контура циркуляции хладоносителя.
Лопасти 12 трубчатых шпунтовых свай 1, например, винтовых, обеспечивающие их заглубление в грунт 2 одновременно выполняют роль теплоотдающих ребер, улучшающих теплообмен сваи 1 с мерзлым грунтом 2.
Теплоизолированная емкость 4 с теплоаккумулирующим материалом- и теплообменник 5 с хладоаккумулирующим материалом имеют тепловое соединение друг с другом посредством блока охлаждающих элементов 13, позволяющих поддерживать отрицательную температуру хладоаккумулирующего материала.
Каждый из охлаждающих элементов 13 может быть выполнен по схеме абсорбционной или пароэжекторной холодильных машин, которые генерируют холод без движущихся механических элементов и работают автономно без привлечения обслуживающего персонала. Например, выполнение охлаждающего элемента 13 может быть выполнено по схеме известной бромисто-литиевой абсорбционной холодильной машины. (А.В. Бараненко, Н.Н. Бухарин, В.И. Пекарев, Л.С. Тимофеевский: Под общ. ред. Л.С. Тимофеевского. - Холодильные машины - СПб.; Политехника, 1997 г., С. 992).
Источником первичной энергии является теплота солнечной радиации, отражаемая системой зеркал 14 на теплоизолированную емкость 4, и поглощаемой теплоаккумулирующим материалом.
Вспомогательным, необходимым только для запуска процессов теплообмена, элементом в заявляемом устройстве является нагревательный элемент 15, получающий теплоту от источника 16, работающего, например, на твердом топливе.
Заявляемое устройство для термостабилизации мерзлого грунта предназначено для охлаждения грунта на площади не менее 2000-3000 м2, что обеспечивается одновременным применением 300-500 трубчатых шпунтовых свай 1.
Принцип работы устройства сводится к следующему.
С наступлением весеннего времени производится первичный разогрев теплоаккумулирующего материала в теплоизолированной емкости 4 (зарядка теплового аккумулятора). Разогрев осуществляется с помощью нагревательного элемента 15 от источника 16, одновременно теплоаккумулирующий материал разогревается и дополнительным нагревателем, установленным перед системой солнечной радиации, отражаемой системой зеркал 14, направляющих излучение на теплоизолированную емкость 4, заполненную теплоаккумулирующим материалом.
После разогрева теплоаккумулирующего материала до достижения его фазового перехода в нагревателе нет необходимости, он служит только для запуска процессов теплообмена в заявляемом устройстве. Теплоемкость теплоаккумулирующего материала в емкости 4 должна быть достаточно большой, чтобы он находился в расплавленном состоянии, имея высокую температуру в течение трех-четырех дней на случай отсутствия солнечной радиации.
Пока теплоаккумулирующий материал в теплоизолированной емкости 4 находится при высокой температуре в расплавленном состоянии, все охлаждающие элементы 13 непрерывно генерируют холод, непрерывно поддерживая отрицательную температуру хладоаккумулирующего материала в теплообменнике 5. Одновременно в циркуляционном контуре «а-b-c-d-e-g-h» включающем и трубчатые шпунтовые сваи 1 возникает естественная конвекция жидкого хладоносителя.
Жидкий хладоноситель в трубах 3 после прохождения через теплообменник 5 с хладоаккумулирующим материалом, на участке «d-е» циркуляционного контура сам приобретает отрицательную температуру. Пройдя через входной коллектор 6, он распределяется через входные патрубки 9 по трубчатым шпунтовым сваям 1, непрерывно поддерживая их отрицательную температуру мерзлого грунта 2 посредством теплоотдачи по лопастям 12 от циркуляции жидкого хладоносителя в трубчатых шпунтовых сваях 1 по наружным и внутренним трубам 7, 8, и выходит через выходные патрубки 10.
После прохождения трубчатых шпунтовых свай 1 жидкий хладоноситель возвращается через выходной коллектор 11 к теплоизолированной емкости 4 с теплоаккумулирующим материалом, и цикл его движения самотеком по контуру «а-b-c-d-e-g-h» повторяется.
На участке «е-g-h» циркуляционного контура трубы 3 подачи жидкого хладоносителя заглублены в охлаждаемый мерзлый грунт 2, что вызывает его охлаждение по всей линии их пролегания.
Достигаемый положительный эффект сводится к круглогодичному поддержанию грунтов в вечномерзлом состоянии, при котором грунт обладает высокими прочностными характеристиками, что позволяет возводить на них различные инженерные объекты и сооружения и предотвращает образование таликов в основаниях гидротехнических и транспортных сооружениях.
Claims (2)
1. Устройство для термостабизилизации мёрзлого грунта, содержащее блок трубчатых шпунтовых свай, снабжённых сезонно-охлаждающим устройством, выполненным в виде циркуляционной трубы, размещённой во внутренней полости шпунтовой сваи соосно или со смещением относительно оси трубчатой шпунтовой сваи, отличающееся тем, что в нём дополнительно устроены две ёмкости - одна теплоизолированная с теплоаккумулирующим, а другая теплообменник с хладоаккумулирующим материалами, через которые пропущены трубы, образующие замкнутый контур для подачи жидкого хладоносителя на блок шпунтовых свай, заглублённых в мёрзлый грунт, при этом ёмкости с теплоаккумулирующим и хладоаккумулирующим материалами соединены друг с другом охлаждающими элементами, выполненными по схеме абсорбционной холодильной машины, в которой зона испарения хладагента зафиксирована в ёмкости с теплоаккумулирующим материалом, а зона его абсорбции установлена в ёмкости с хладоаккумулирующим материалом.
2. Устройство для термостабилизации мёрзлого грунта по п. 1, отличающееся тем, что в теплоизолированной ёмкости с теплоаккумулирующим материалом расположен дополнительный нагреватель, установленный перед системой зеркал, отражающих на него солнечную радиацию, а ёмкость с хладоаккумулирующим материалом заглублена в мёрзлый грунт.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016104150/03U RU163882U1 (ru) | 2016-02-09 | 2016-02-09 | Устройство для термостабилизации мёрзлого грунта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016104150/03U RU163882U1 (ru) | 2016-02-09 | 2016-02-09 | Устройство для термостабилизации мёрзлого грунта |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU163882U1 true RU163882U1 (ru) | 2016-08-10 |
Family
ID=56613653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016104150/03U RU163882U1 (ru) | 2016-02-09 | 2016-02-09 | Устройство для термостабилизации мёрзлого грунта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU163882U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786189C1 (ru) * | 2022-07-27 | 2022-12-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Способ термостабилизации грунта вокруг свай |
-
2016
- 2016-02-09 RU RU2016104150/03U patent/RU163882U1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786189C1 (ru) * | 2022-07-27 | 2022-12-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Способ термостабилизации грунта вокруг свай |
RU2786186C1 (ru) * | 2022-07-27 | 2022-12-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Устройство для термостабилизации грунта вокруг свай |
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 | |
CN101696829A (zh) | 地热能远距离传热储能的方法、其装置及应用 | |
ES2955239T3 (es) | Sistema de recuperación de energía geotérmica con estructura de escalera que utiliza conducto de calor asistida por gravedad sin efecto de acumulación de líquido | |
CN111486055B (zh) | 温控离合风力驱动装置及单向导冷桩 | |
CN109853518B (zh) | 一种适用冻土区的太阳能喷射式制冷装置及保护冻土方法 | |
RU2651276C1 (ru) | Устройство для обогрева почвы | |
Velraj | Sensible heat storage for solar heating and cooling systems | |
RU163882U1 (ru) | Устройство для термостабилизации мёрзлого грунта | |
CN101604776B (zh) | 高寒环境的蓄电池无源恒温装置 | |
CN206531418U (zh) | 一种柱形水合盐相变材料稳定过冷蓄能装置及蓄能系统 | |
RU2626922C2 (ru) | Аккумулятор тепловой энергии | |
JP2003307353A (ja) | 不凍液循環式地中熱利用装置 | |
CN110714474A (zh) | 桩基结构及用其进行快速回冻和自动致冷的方法 | |
RU155180U1 (ru) | Конструкция для термостатирования грунтов под зданиями и сооружениями | |
RU2384671C1 (ru) | Свайная опора для сооружений, возводимых на вечномерзлом грунте | |
RU83779U1 (ru) | Охлаждаемое основание сооружений | |
RU141110U1 (ru) | Система температурной стабилизации грунтов оснований зданий и сооружений | |
RU2384672C1 (ru) | Охлаждаемая свайная опора для сооружений, возводимых на вечномерзлом грунте | |
RU147446U1 (ru) | Сезоннодействующая установка для охлаждения вечномерзлых грунтов оснований инженерных сооружений | |
RU2470114C2 (ru) | Термосвая для опор моста | |
JP4289849B2 (ja) | 熱交換杭 | |
LT6891B (lt) | Geoterminė elektrinė | |
Moiseev et al. | Year-round thermal stabilization of permafrost soils during road construction in the northern climatic zone of Russia | |
RU91723U1 (ru) | Устройство для охлаждения вечномерзлых грунтов |