RU2405889C1 - Устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы - Google Patents
Устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2405889C1 RU2405889C1 RU2009114953/03A RU2009114953A RU2405889C1 RU 2405889 C1 RU2405889 C1 RU 2405889C1 RU 2009114953/03 A RU2009114953/03 A RU 2009114953/03A RU 2009114953 A RU2009114953 A RU 2009114953A RU 2405889 C1 RU2405889 C1 RU 2405889C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shelf
- thermoelectric modules
- year
- underground
- aboveground
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительства, а именно к устройствам для охлаждения и замораживания грунта, используемым при строительстве сооружений, возводимых в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. Технический результат - повышение эффективности работы устройства и расширение области использования. Устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы для аккумуляции холода в основании сооружений включает подземную и надземную части трубчатого герметичного корпуса, заполненного хладагентом, подземная часть которого является испарителем, а надземная - конденсатором, который снабжен полкой, имеющей расположенные на ее поверхности термоэлектрические модули в виде батареи элементов Пельтье. Устройство снабжено тепловой трубой, один конец которой имеет полку, присоединенную к горячей поверхности термоэлектрических модулей. Другой конец, являющийся зоной конденсации, имеет ребристую поверхность, причем ось зоны конденсации имеет угол φ наклона к горизонту. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области строительства, а именно к устройствам для охлаждения и замораживания грунта, используемым при строительстве сооружений, возводимых в районах распространения многолетнемерзлых грунтов.
Известно устройство для аккумуляции холода в основании сооружений, включающее частично размещенный в грунте и заполненный хладагентом герметичный трубчатый корпус, подземная часть которого является испарителем, а надземная - конденсатором, снабженным термоэлектрическим модулем, расположенным на продольной полке трубчатого корпуса. Наличие термоэлектрического модуля на полке корпуса позволяет исключить отепляющее воздействие устройства на замороженный грунт в теплый период года (патент РФ №2145989, оп. 27.02.2000, МПК7 C1 E02D 3/115). Данное техническое решение направлено на решение задачи круглогодичного замораживания грунта, используемого в качестве основания зданий и сооружений, возводимых в районах распространения многолетнемерзлых грунтов.
Недостатком этого устройства является большая высота конденсатора, не позволяющая использовать это устройство в проветриваемом подполье с низкой высотой, т.к. меньшие размеры конденсатора не обеспечивают необходимую теплопередачу от грунта к воздуху.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является стабилизатор для пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы, в котором конденсатор снабжен П-образным стаканом, изготовленным из теплопроводного материала, внутренняя поверхность которого имеет конфигурацию, соответствующую конфигурации наружной поверхности конденсатора, установленным на верхнюю часть конденсатора, а термоэлектрические модули расположены на наружной поверхности П-образного стакана. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении эффективности работы и расширении области применения (патент РФ №2231595, оп. 27.06.2004, МПК7 C1 E02D 3/115).
Недостатком этого устройства является недостаточно высокая эффективность теплопередачи от термоэлектрических модулей к поверхности конденсатора и охлаждающему воздуху.
Настоящие изобретение представлено двумя вариантами исполнения устройства для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы
Техническим результатом, обеспечиваемым каждым из вариантов исполнения, является повышение эффективности работы устройства и расширение области использования.
Технический результат достигается за счет того, что в первом варианте устройства для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы для аккумуляции холода в основании сооружений, включающем подземную и надземную части трубчатого герметичного корпуса, заполненного хладагентом, подземная часть которого является испарителем, а надземная - конденсатором, который снабжен полкой, имеющей расположенные на ее поверхности термоэлектрические модули в виде батареи элементов Пельтье, согласно изобретению устройство снабжено тепловой трубой, один конец которой, зона испарения, имеет полку, присоединенную к горячей поверхности термоэлектрических модулей, а другой конец, зона конденсации, имеет ребристую поверхность, причем ось зоны конденсации имеет угол φ наклона к горизонту от 0 до 90°.
Во втором варианте устройства для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы для аккумуляции холода в основании сооружений, включающем подземную и надземную части трубчатого герметичного корпуса, заполненного хладагентом, подземная часть которого является испарителем, а надземная - конденсатором, который снабжен полкой, имеющей расположенные на ее поверхности термоэлектрические модули в виде батареи элементов Пельтье, согласно изобретению устройство снабжено тепловой трубой, один конец которой, зона испарения, имеет полку, присоединенную к горячей поверхности термоэлектрических модулей, а другой конец, зона конденсации, имеет полку, на которой размещены радиаторы с установленными на них вентиляторами, причем ось зоны конденсации имеет угол φ наклона к горизонту от 0 до 90°.
Вышеуказанные преимущества заявленной конструкции устройства достигаются за счет того, что тепло от горячей поверхности термоэлектрических модулей к ребристой поверхности в первом варианте исполнения или к радиаторам, с установленными на них вентиляторами во втором варианте исполнения, передается присоединенной к ним тепловой трубой. Тепловая труба позволяет трансформировать высокую плотность теплового потока, поступающего в зону испарения за счет теплопередачи от горячей поверхности термоэлектрических модулей (коэффициент теплоотдачи до 5000 Вт/м2·К), и передавать тепловой поток в зону конденсации, где тепловой поток с меньшей плотностью поступает на ребристую поверхность воздушного охлаждения и рассеивается в окружающую среду (коэффициент теплоотдачи порядка 20-30 Вт/м2·К).
Благодаря заявленной совокупности существенных признаков достигается повышение эффективности работы устройства за счет улучшения теплопередачи от горячей поверхности термоэлектрических модулей к окружающему воздуху.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство с вертикально расположенной зоной конденсации тепловой трубы, причем зона конденсации имеет ребристую поверхность для обеспечения воздушного охлаждения с помощью свободной конвекции; на фиг.2 изображено устройство с тепловой трубой, зона конденсации которой расположена под углом φ к горизонту; на фиг.3 изображено устройство с горизонтально расположенной зоной конденсации тепловой трубы, снабженной радиаторами, с установленными на них вентиляторами.
На фиг.1 изображено устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы, содержащее подземную 1 и надземную 2 части трубчатого герметичного корпуса, заполненного хладагентом. Подземная часть 1 является испарителем, а надземная часть 2 - конденсатором. Конденсатор снабжен полкой 3, на которую устанавливаются холодной стороной термоэлектрические модули 4 в виде батареи элементов Пельтье. К горячей стороне термоэлектрических модулей подсоединяется полкой 5 зона испарения тепловой трубы 6, зона конденсации которой имеет ребра 7 и расположена вертикально, что соответствует значению угла φ, равному 90°.
На фиг.2 изображено устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы, содержащее подземную 1 и надземную 2 части трубчатого герметичного корпуса, заполненного хладагентом. Подземная часть 1 является испарителем, а надземная часть 2 - конденсатором. Конденсатор снабжен полкой 3, на которую устанавливаются холодной стороной термоэлектрические модули 4 в виде батареи элементов Пельтье. К горячей стороне термоэлектрических модулей подсоединяется полкой 5 зона испарения тепловой трубы 6, зона конденсации которой имеет ребра 7 и расположена под углом φ к горизонтальной плоскости.
На фиг.3 изображено устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы, содержащее подземную 1 и надземную 2 части трубчатого герметичного корпуса, заполненного хладагентом. Подземная часть 1 является испарителем, а надземная часть 2 - конденсатором. Конденсатор снабжен полкой 3, на которую устанавливаются холодной стороной термоэлектрические модули 4 в виде батареи элементов Пельтье. К горячей стороне термоэлектрических модулей подсоединяется полкой 5 зона испарения тепловой трубы 6, зона конденсации которой расположена горизонтально, что соответствует значению угла φ, равному 0°, и снабжена полкой 8, на которой расположены радиаторы 9, с установленными на них вентиляторами 10.
Устройство работает следующим образом.
В теплый период года, когда среднесуточная температура воздуха станет выше температуры грунта, включают термоэлектрические модули 4, и понижение температуры на поверхности полок 3 конденсатора 2 обеспечивает работу испарительно-конденсационного цикла хладагента и понижение температуры испарителя 1 и прилегающих к нему слоев грунта. Тепло, выделяющееся на горячей поверхности термоэлектрических модулей 4, передается из зоны испарения тепловой трубы 6 в зону конденсации тепловой трубы и с нее рассеивается в окружающую среду свободной конвекцией с ребер 7 (в первом варианте исполнения устройства) или с помощью вентиляторов 10, устанавливаемых на радиаторах 9 (во втором варианте исполнения устройства).
В холодный период года, когда среднесуточная температура воздуха ниже температуры грунта, термоэлектрические модули 4 отключают. Тепловой поток от испарителя 1 передается через конденсатор 2 и неработающие термоэлектрические модули 4, имеющие высокую теплопроводность, на тепловую трубу 6, а с нее рассеивается в окружающую среду с ребер 7 (в первом варианте исполнения устройства) или с помощью вентиляторов 10, устанавливаемых на радиаторах 9 (во втором варианте исполнения устройства).
За счет трансформации теплового потока, которая достигается использованием тепловой трубы, тепловой поток с площадок термоэлектрических модулей передается с минимальным термическим сопротивлением на поверхность воздушного охлаждения.
В результате испытаний опытных образцов установлено, что термическое сопротивление устройства стабилизации грунтов в теплый период года составляет 0,10÷0,15 К/Вт, в холодный период при неработающих термоэлектрических модулях - 0,15÷0,20 К/Вт, что позволяет получать и поддерживать замороженное состояние грунта при круглогодичном режиме эксплуатации.
Тепловая труба, присоединяемая к термоэлектрическим модулям, имеет разное исполнение зоны конденсации:
При использовании устройства на открытом пространстве целесообразно вертикальное расположение зоны конденсации тепловой трубы, для которого значение угла φ равно 90°.
При использовании устройства в условиях проветриваемого подполья и низкой высоты конденсатора замораживающего устройства зону конденсации тепловой трубы располагают в горизонтальном или наклонном положении.
Для уменьшения габаритов устройства при сохранении его эффективности зону конденсации тепловой трубы выполняют с применением радиаторов, охлаждаемых с помощью вентиляторов.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства позволяет повысить эффективность его работы за счет применения тепловой трубы при передаче тепла от горячей поверхности термоэлектрических модулей к окружающему воздуху и расширить область его использования за счет расположения тепловой трубы под требуемым углом наклона к горизонту.
Claims (3)
1. Устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы для аккумуляции холода в основании сооружений, включающее подземную и надземную части трубчатого герметичного корпуса, заполненного хладагентом, подземная часть которого является испарителем, а надземная - конденсатором, снабженным полкой, имеющей расположенные на ее поверхности термоэлектрические модули в виде батареи элементов Пельтье, отличающееся тем, что устройство снабжено тепловой трубой, один конец которой, имеющий полку, присоединен к горячей поверхности термоэлектрических модулей, а другой конец, являющийся зоной конденсации, имеет ребристую поверхность, причем ось зоны конденсации расположена под углом φ наклона к горизонту.
2. Устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы для аккумуляции холода в основании сооружений, включающее подземную и надземную части трубчатого герметичного корпуса, заполненного хладагентом, подземная часть которого является испарителем, а надземная - конденсатором, снабженным плоской полкой, имеющей расположенные на ее поверхности термоэлектрические модули в виде батареи элементов Пельтье, отличающееся тем, что устройство снабжено тепловой трубой, один конец которой имеет полку и присоединен к горячей поверхности термоэлектрических модулей, а другой конец, являющийся зоной конденсации, имеет полку, на которой размещены радиаторы с установленными на них вентиляторами, причем ось зоны конденсации имеет угол φ наклона к горизонту.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что угол φ равен от 0 до 90°.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009114953/03A RU2405889C1 (ru) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | Устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009114953/03A RU2405889C1 (ru) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | Устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009114953A RU2009114953A (ru) | 2010-10-27 |
| RU2405889C1 true RU2405889C1 (ru) | 2010-12-10 |
Family
ID=44041908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009114953/03A RU2405889C1 (ru) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | Устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2405889C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2515931C1 (ru) * | 2012-11-28 | 2014-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Фундаментстройаркос" | Способ улавливания аммиака узла заправки термостабилизаторов вечномерзлых грунтов |
| RU2527969C1 (ru) * | 2013-04-08 | 2014-09-10 | Открытое Акционерное Общество "Фундаментпроект" | Охлаждающее устройство для глубинной температурной стабилизации грунтов, оснований зданий и сооружений |
| RU189197U1 (ru) * | 2018-12-10 | 2019-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт геотехники и инженерных изысканий в строительстве" | Устройство для испытаний грунта |
| RU2794616C1 (ru) * | 2022-11-02 | 2023-04-24 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Устройство для стабилизации мерзлых грунтов |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118009548B (zh) * | 2024-02-22 | 2024-08-27 | 中铁西北科学研究院有限公司 | 一种用于多年冻土区铁路冻土路基的太阳能热棒 |
-
2009
- 2009-04-22 RU RU2009114953/03A patent/RU2405889C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2515931C1 (ru) * | 2012-11-28 | 2014-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Фундаментстройаркос" | Способ улавливания аммиака узла заправки термостабилизаторов вечномерзлых грунтов |
| RU2527969C1 (ru) * | 2013-04-08 | 2014-09-10 | Открытое Акционерное Общество "Фундаментпроект" | Охлаждающее устройство для глубинной температурной стабилизации грунтов, оснований зданий и сооружений |
| RU189197U1 (ru) * | 2018-12-10 | 2019-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт геотехники и инженерных изысканий в строительстве" | Устройство для испытаний грунта |
| RU2794616C1 (ru) * | 2022-11-02 | 2023-04-24 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Устройство для стабилизации мерзлых грунтов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009114953A (ru) | 2010-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2405889C1 (ru) | Устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы | |
| CN104329871B (zh) | 半导体制冷冰箱及其冷端换热装置 | |
| JP2008002741A (ja) | 冷凍装置 | |
| CN104534781B (zh) | 冷端换热装置及半导体制冷冰箱 | |
| CN104567175B (zh) | 半导体制冷冰箱 | |
| CN104329828B (zh) | 半导体制冷冰箱及其热端换热装置 | |
| KR20160046714A (ko) | 제상 장치 및 이를 구비하는 냉장고 | |
| JP2011220633A (ja) | データセンタの冷却装置 | |
| US20110067437A1 (en) | Air Source Heat Exchange System and Method Utilizing Temperature Gradient and Water | |
| JP2006343078A (ja) | 冷蔵庫 | |
| CN104329868B (zh) | 半导体制冷冰箱及其冷端换热装置 | |
| CN104534727A (zh) | 热端换热装置及半导体制冷冰箱 | |
| RU120974U1 (ru) | Устройство для замораживания грунта | |
| US10687635B2 (en) | Heat transfer apparatus | |
| KR101014371B1 (ko) | 히트 파이프 | |
| CN104329866B (zh) | 半导体制冷冰箱及其冷端换热装置 | |
| LT2010005A (lt) | Šalčio modulis ir jo panaudojimo būdasšalčio modulis ir jo panaudojimo būdas | |
| RU2231595C1 (ru) | Стабилизатор для пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы | |
| KR101463122B1 (ko) | 밀폐형 축열조가 구비된 빙축열 이용 냉난방장치 | |
| RU150973U1 (ru) | Термостабилизатор грунта круглогодичного действия (варианты) | |
| CN104870914B (zh) | 包括隔离器的冰箱 | |
| CA2692229A1 (en) | Thermoeletric 2-phase gravity condenser & methods of improving existing heat pipe systems | |
| RU2470114C2 (ru) | Термосвая для опор моста | |
| JP2014102031A (ja) | 蓄冷装置 | |
| CN200941022Y (zh) | 高效无源制冷导热棒 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120423 |