RU2787067C1

RU2787067C1 - Device for heating ground base and ground base including it

Info

Publication number: RU2787067C1
Application number: RU2022102724A
Authority: RU
Inventors: Цихао ЮЙ; Вэньцян ЧЖАН; Цзиньчан ВАН
Original assignee: Северно-Западный институт экологии и природных ресурсов Академии наук Китая
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2022-02-04
Publication date: 2022-12-28

Abstract

FIELD: renewable energy.

SUBSTANCE: invention relates to renewable energy. A device for heating the ground base and a heat-collecting ground base, which belong to the field of engineering for the prevention and elimination of malfunctions of engineering structures in areas of seasonal freezing. In this device, a solar heat sink, a heat collecting pipe, a direct pump and a return pump are connected in series from inlet to outlet through a circulation pipe to form a circulation loop that fills the circulating working medium. The solar heat sink is installed outside the subgrade. The heat collecting pipe is inserted into the ground base. The direct pump forces the circulating working medium to circulate in the forward direction in the circulation circuit. The return pump causes the circulating working medium to flow in the reverse direction in the circulation circuit so that the circulating working medium in the solar heat sink disappears.

EFFECT: ensuring balanced and uniform heating of the subgrade, and as a result, engineering failures such as frost heaving and uneven subgrade waviness in seasonally frozen areas are effectively prevented, and the stability and sealing performance of the device are prevented from being affected when the circulating working medium reaches boiling point in summer, by adjusting the positions of the circulating working medium.

9 cl, 7 dwg

Description

Область техники настоящего изобретения TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

[0001] Настоящее изобретение относится к области техники предотвращения и устранения неисправностей инженерных конструкций на территориях сезонного промерзания и, в частности, к устройству для нагревания грунтового основания и к грунтовому основанию, содержащему это устройство. [0001] The present invention relates to the field of engineering for the prevention and elimination of malfunctions of engineering structures in areas of seasonal freezing and, in particular, to a device for heating a subgrade and to a subgrade containing this device.

Уровень техники настоящего изобретенияState of the art of the present invention

[0002] Площадь территории сезонного промерзания грунта в КНР составляет приблизительно 5,137 миллионов квадратных километров, что составляет 53,5% площади территории государства. Состояние сезонного промерзания грунта зависит от времени года, и такой грунт замерзает в зимнее время и полностью оттаивает в летнее время. Когда слой сезонного промерзания и слой сезонного оттаивания оттаивают в летнее время, вследствие неравномерного распределения ледяных слоев и ледяных линз, важная причина, по которой разнообразные строения деформируются и разрушаются, представляет собой дифференциальное оседание образовавшихся слоев грунта. Характеристики пучения при замерзании и разрушения при оттаивании грунта сезонного промерзания оказывают значительное воздействие на инженерные конструкции. Таким образом, в инженерных конструкциях или проектах на территории сезонного промерзания грунта необходимо обращать особое внимание на воздействие сезонного промерзания грунта на инженерные конструкции и соответствующие профилактические меры. Что касается грунтового основания, формы неисправностей грунтового основания представляют собой, главным образом, пучение при замерзании, оседание при оттаивании, перекачивание ила и т. п. [0002] The area of the territory of the seasonal freezing of the soil in the PRC is approximately 5.137 million square kilometers, which is 53.5% of the area of the state. The state of seasonal freezing of soil depends on the season, and such soil freezes in winter and thaws completely in summer. When the seasonal freezing layer and the seasonal thawing layer thaw in summer, due to the uneven distribution of ice layers and ice lenses, an important reason why various structures deform and collapse is the differential subsidence of the resulting soil layers. The characteristics of heaving during freezing and destruction during thawing of seasonal freezing soil have a significant impact on engineering structures. Thus, in engineering structures or projects in the area of seasonal ground freezing, it is necessary to pay special attention to the impact of seasonal ground freezing on engineering structures and appropriate preventive measures. As for the subgrade, the subgrade failure modes are mainly frost heave, thaw subsidence, sludge pumping, etc.

[0003] Участок Синин-Голмуд Цинхай-Тибетской железной дороги находится в северо-восточной части Цинхай-Тибетского нагорья, и железнодорожные линии пересекают береговые равнины, аллювиальные долины и ледяные платформы на севере озера Цинхай, где средняя высота над уровнем моря составляет 3220 м, и среднегодовая сумма осадков составляет 376 мм, причем осадки распределены неравномерно, и основная масса их выпадает в июле-сентябре, среднегодовая температура составляет -0,6°C, и средняя температура в наиболее холодном месяце (январе) составляет -20,6°C. На участке Синин-Голмуд Цинхай-Тибетской железной дороги железной дороги наблюдается холодная погода, и при низкой температуре усиливается замораживающая способность, причем глубина промерзания является значительной, и максимальная глубина промерзания может достигать 1,8 м, что является типичным для территории сезонного промерзания. Соответственно, оказываются относительно серьезными инженерные неисправности, такие как пучение при замерзании и оседание при оттаивании грунтового основания, причинами которых являются замерзание и оттаивание.[0003] The Xining-Golmud section of the Qinghai-Tibet Railway is located in the northeastern part of the Qinghai-Tibet Plateau, and the railway lines cross the coastal plains, alluvial valleys and ice platforms in the north of Qinghai Lake, where the average altitude is 3220 m, and the average annual amount of precipitation is 376 mm, and the precipitation is unevenly distributed, and the bulk of it falls in July-September, the average annual temperature is -0.6 ° C, and the average temperature in the coldest month (January) is -20.6 ° C . In the Xining-Golmud section of the Qinghai-Tibet Railway, cold weather occurs, and at low temperature, the freezing ability increases, and the freezing depth is significant, and the maximum freezing depth can reach 1.8 m, which is typical for the seasonal freezing area. Accordingly, engineering faults such as freeze heave and thaw subgrade sag caused by freezing and thawing are relatively serious.

[0004] В последнее время, вследствие непрерывного увеличения осадков на Цинхай-Тибетском нагорье, увеличивается количество грунтовых вод и повышается уровень грунтовых вод, а также становится более интенсивным изменение климата и окружающей среды, происходит дальнейшее увеличение инженерных неисправностей при замерзании и оттаивании на этой территории, в результате чего производится значительное воздействие на долгосрочную устойчивость грунтового основания. Несмотря на предшествующее исследование неисправностей грунтового основания под инженерными конструкциями на территориях сезонного промерзания, это исследование сосредоточено, главным образом, на таких вопросах, как влияние и воздействие микропучения при замерзании грунтового основания инженерных конструкций в условиях эксплуатации оборудования или высокоскоростных железных дорог в таких районах, как северо-восточный и северо-западный. Однако до настоящего времени отсутствует исследование характеристик развития и закономерностей распределения неисправностей инженерных конструкций в особых условиях замерзания и оттаивания, таких как высокий уровень воды, крупнозернистый заполнитель и сильное замерзание и оттаивание на участке Синин-Голмуд Цинхай-Тибетской железной дороги. Применение таких способов, как замена грунтового основания, оборудование дренажной системы строений для уменьшения содержания воды в грунтовом основании, способ теплоизоляции с применением стабилизации грунта неорганическим связующим веществом, искусственное засоление грунтового основания, химическое цементирование и водонепроницаемая завеса в общих областях, оказывается затруднительным для выполнения фактических инженерных требований в таких областях вследствие ограничений инженерных условий, таких как нормальное движение поездов без прерывания строительства, а также трещин в положениях размещения и чрезвычайной сложности общей герметизации в нижней части грунтового основания, находящейся под воздействием замерзания и оттаивания грунта. Поскольку предшествующее исследование инженерных мер для устранения таких инженерных неисправностей является недостаточным, инженерные проблемы воздействуют на устойчивость и безопасность эксплуатации грунтового основания в течение продолжительного времени. [0004] Recently, due to the continuous increase in precipitation in the Qinghai-Tibet Plateau, the increase in the amount of groundwater and the rise in groundwater levels, and the climate and environmental change become more intense, there is a further increase in engineering failures during freezing and thawing in this area resulting in a significant impact on the long-term stability of the subgrade. Despite previous research into subgrade failures under engineering structures in seasonally frozen areas, this study is mainly focused on issues such as the impact and impact of microheaves during freezing of engineering subgrades under equipment or high-speed rail operating conditions in areas such as northeast and northwest. However, up to now, there has been no study of the development characteristics and patterns of failure distribution of engineering structures under special freezing and thawing conditions such as high water level, coarse aggregate, and severe freezing and thawing in the Xining-Golmud section of the Qinghai-Tibet Railway. The use of methods such as replacement of the subgrade, equipping the drainage system of buildings to reduce the water content of the subgrade, thermal insulation method using soil stabilization with an inorganic binder, artificial salinization of the subgrade, chemical grouting, and watertight curtain in common areas, proves difficult to perform the actual engineering requirements in such areas due to the limitations of engineering conditions such as normal train traffic without interruption of construction, as well as cracks in placement positions and the extreme difficulty of overall sealing in the lower part of the subgrade under the influence of freezing and thawing of the soil. Since the previous study of engineering measures to eliminate such engineering failures is insufficient, engineering problems affect the stability and safety of operation of the subgrade over an extended period of time.

Краткое раскрытие настоящего изобретения Brief summary of the present invention

[0005] Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить устройство для нагревания грунтового основания и грунтовое основание, содержащее это устройство, которые способны обеспечивать сбалансированное и равномерное нагревание грунтового основания и в результате этого эффективно предотвращать инженерные неисправности, такие как пучение при замерзании и неровная волнистость грунтового основания на территориях сезонного промерзания, а также предотвращать воздействие на устойчивость и герметизационные эксплуатационные характеристики устройства, когда циркулирующая рабочая среда достигает температуры кипения в летнее время, посредством регулирования положений циркулирующей рабочей среды. [0005] It is an object of the present invention to provide a subgrade heating apparatus and a subgrade comprising the same, which are capable of providing balanced and uniform heating of the subgrade and thereby effectively prevent engineering failures such as frost heave and uneven waviness of the subgrade in areas of seasonal freezing, as well as to prevent the impact on the stability and sealing performance of the device when the circulating working medium reaches the boiling point in summer, by adjusting the positions of the circulating working medium.

[0006] Вариант осуществления настоящего изобретения может быть реализован следующим образом.[0006] An embodiment of the present invention can be implemented as follows.

[0007] Согласно первому аспекту настоящее изобретение предложено устройство для нагревания грунтового основания, содержащее солнечный теплопоглотитель, циркуляционную трубу, теплосборную трубу, прямой насос и обратный насос, причем солнечный теплопоглотитель, теплосборная труба, прямой насос и обратный насос последовательно соединены от впуска к выпуску через циркуляционную трубу с образованием циркуляционного контура, который заполняет циркулирующая рабочая среда, солнечный теплопоглотитель установлен снаружи грунтового основания, теплосборная труба вставлена в грунтовое основание, прямой насос заставляет циркулирующую рабочую среду циркулировать в прямом направлении в циркуляционном контуре, и при этом обратный насос заставляет циркулирующую рабочую среду течь в обратном направлении в циркуляционном контуре, таким образом, что циркулирующая рабочая среда в солнечном теплопоглотителе исчезает. [0007] According to a first aspect, the present invention provides a subgrade heating apparatus, comprising a solar heat sink, a circulation pipe, a heat collection pipe, a forward pump, and a return pump, wherein the solar heat sink, the heat collection pipe, the direct pump, and the return pump are connected in series from an inlet to an outlet through the circulation pipe to form a circulation circuit that fills the circulating working medium, the solar heat sink is installed outside the subgrade, the heat collecting pipe is inserted into the subgrade, the direct pump makes the circulating working medium circulate in the forward direction in the circulating circuit, while the reverse pump makes the circulating working medium flow in the opposite direction in the circulation circuit, so that the circulating working medium in the solar heat sink disappears.

[0008] Таким образом, когда устройство находится в процессе эксплуатации, циркулирующая рабочая среда циркулирует в циркуляционной трубе и приводится в действие давлением, производимым при работе прямого насоса, и тепло, поглощенное солнечным теплопоглотителем, передается теплосборной трубе посредством циркулирующей рабочей среды и нагревает грунт вокруг теплосборной трубы в результате непрерывного высвобождения тепла теплосборной трубы внутри грунтового основания, таким образом, что грунтовое основание всегда находится в процессе чистого поглощения тепла и непрерывного накопления внутреннего тепла, и в результате этого достигается состояния, в котором внутри грунтового основания собирается тепло, и всегда поддерживается положительная температура, и решаются задачи предотвращения и устранения инженерных неисправностей, таких как замерзание материала грунтового основания и пучение при замерзании грунтового основания. [0009] Когда устройство прекращает работу, например, в летнее время, прямой насос прекращает работу. Сначала, под действием силы тяжести, циркулирующая рабочая среда протекает обратно внутрь теплосборной трубы через циркуляционную трубу, и уровень жидкой циркулирующей рабочей среды в солнечном теплопоглотителе начинает уменьшаться до высоты уровня жидкости в устройстве. После этого обратный насос дополнительно выпускает циркулирующую рабочую среду, которая находится в солнечном теплопоглотителе, таким образом, что циркулирующая рабочая среда протекает обратно в теплосборную трубу, и в результате этого предотвращается резкое повышение давления во всем устройстве, вызываемое кипением и испарением циркулирующей рабочей среды в условиях высокой температуры солнечного теплопоглотителя в дневное летнее время, и обеспечиваются герметизационные эксплуатационные характеристики, целостность, и безопасность всего устройства. [0008] Thus, when the device is in operation, the circulating working medium circulates in the circulation pipe and is driven by the pressure generated by the operation of the direct pump, and the heat absorbed by the solar heat sink is transferred to the heat collecting pipe through the circulating working medium and heats the ground around of the heat collecting pipe as a result of the continuous release of heat of the heat collecting pipe inside the subgrade, so that the subgrade is always in the process of pure heat absorption and continuous accumulation of internal heat, and as a result, a state is reached in which heat is collected inside the subgrade and is always maintained positive temperature, and the problems of preventing and eliminating engineering failures, such as freezing of the subgrade material and heaving during freezing of the subgrade, are solved. [0009] When the device stops working, for example, in the summer, the direct pump stops working. First, under the action of gravity, the circulating working medium flows back into the inside of the heat collecting pipe through the circulation pipe, and the level of the liquid circulating working medium in the solar heat sink begins to decrease to the height of the liquid level in the device. After that, the return pump further discharges the circulating working medium which is in the solar heat sink, so that the circulating working medium flows back into the heat collection pipe, and as a result, the pressure increase in the entire device caused by boiling and evaporation of the circulating working medium under conditions of high temperature of the solar heat sink during the daytime summer time, and the sealing performance, integrity, and safety of the entire device is ensured.

[0010] Согласно необязательным вариантам осуществления циркуляционная труба содержит прямую циркуляционную трубу и невозвратную циркуляционную трубу, солнечный теплопоглотитель и теплосборную трубу, и при этом теплосборная труба и прямой насос соединены посредством прямой циркуляционной трубы, невозвратная циркуляционная труба присоединена к одному концу солнечного теплопоглотителя вблизи прямого насоса, и обратный насос установлен на невозвратной циркуляционной трубе. [0010] According to optional embodiments, the circulation pipe comprises a direct circulation pipe and a non-return circulation pipe, a solar heat sink and a heat collection pipe, and wherein the heat collection pipe and the direct pump are connected by a direct circulation pipe, the non-return circulation pipe is connected to one end of the solar heat sink near the direct pump , and the return pump is installed on the non-return circulation pipe.

[0011] Согласно необязательным вариантам осуществления невозвратная циркуляционная труба представляет собой n-образную трубу и содержит первую вертикальную трубу, поперечную трубу и вторую вертикальную трубу, которые соединены последовательно, при это первая вертикальная труба присоединена к солнечному теплопоглотителю, вторая вертикальная труба присоединена к прямому насосу, и обратный насос установлен на второй вертикальной трубе. [0012] Согласно необязательным вариантам осуществления, если высота поперечной трубы составляет L1, и высота уровня жидкости после выхода циркулирующей рабочей среды из солнечного теплопоглотителя составляет L2, то L1≥L2.[0011] According to optional embodiments, the non-return circulation pipe is an n-shaped pipe and includes a first vertical pipe, a transverse pipe and a second vertical pipe, which are connected in series, with the first vertical pipe connected to a solar heat sink, the second vertical pipe connected to a direct pump , and the return pump is installed on the second vertical pipe. [0012] According to optional embodiments, if the height of the transverse pipe is L1 and the height of the liquid level after the exit of the circulating working medium from the solar heat sink is L2, then L1≥L2.

[0013] Таким образом, высота поперечной трубы составляет не менее чем высота уровня жидкости циркулирующей рабочей среды, и в результате этого предотвращается обратное вытекание циркулирующей рабочей среды в теплосборную трубу и втекание в солнечный теплопоглотитель через поперечную трубу. [0014] Согласно необязательным вариантам осуществления если высота обратного насоса составляет L3, то L2≥L3. [0015] Таким образом, обратный насос находится ниже высоты уровня жидкости циркулирующей рабочей среды в любом случае, и в результате этого предотвращается заполнение обоих концов обратного насоса циркулирующей рабочей средой в любое время, предотвращается бездействие обратного насоса, повышается устойчивость, и увеличивается продолжительность эксплуатации обратного насоса. [0013] Thus, the height of the transverse pipe is not less than the liquid level height of the circulating working medium, and as a result, the circulating working medium is prevented from flowing back into the heat collecting pipe and flowing into the solar heat sink through the transverse pipe. [0014] In optional embodiments, if the return pump height is L3, then L2≥L3. [0015] In this way, the return pump is below the liquid level height of the circulating working medium in any case, and as a result, both ends of the return pump are prevented from being filled with the circulating working medium at any time, the inactivity of the return pump is prevented, stability is increased, and the service life of the return pump is increased. pump.

[0016] Согласно необязательным вариантам осуществления высота центра тяжести солнечного теплопоглотителя, высота центра тяжести теплосборной трубы и высота центра тяжести прямого насоса последовательно снижаются. [0016] According to optional embodiments, the height of the center of gravity of the solar heat sink, the height of the center of gravity of the heat collection pipe, and the height of the center of gravity of the direct pump are successively reduced.

[0017] Таким образом, когда устройство прекращает работу, циркулирующая рабочая среда в солнечном теплопоглотителе вытекает из солнечного теплопоглотителя, насколько это возможно под действием силы тяжести, и содержится в теплосборной трубе. [0017] Thus, when the device stops operation, the circulating working medium in the solar heat sink flows out of the solar heat sink as far as possible by gravity and is contained in the heat collecting pipe.

[0018] Согласно необязательным вариантам осуществления солнечный теплопоглотитель содержит поглощающую солнечное тепло панель, а также верхнюю магистральную трубу, нижнюю магистральную трубу и рядную трубу, установленные под поглощающей солнечное тепло панелью, причем верхняя магистральная труба и нижняя магистральная труба соединены к обоим концам циркуляционной трубы, и оба конца рядных труб присоединены к верхней магистральной трубе и к нижней магистральной трубе.[0018] According to optional embodiments, the solar heat sink comprises a solar heat absorbing panel, as well as an upper trunk pipe, a lower trunk pipe, and an in-line pipe installed under the solar heat absorbing panel, wherein the upper trunk pipe and the lower trunk pipe are connected to both ends of the circulation pipe, and both ends of the in-line pipes are connected to the upper main pipe and to the lower main pipe.

[0019] Согласно необязательным вариантам осуществления устройство для нагревания грунтового основания дополнительно содержит контроллер, с которым прямой насос и обратный насос находятся в электрическом соединении, и контроллер выполнен с возможностью управления таким образом, что обратный насос прекращает работу, и прямой насос заставляет циркулирующую рабочую среду циркулировать в прямом направлении в циркуляционном контуре, а также выполнен с возможностью управления таким образом, что обратный насос работает в течение второго периода времени, когда прямой насос прекращает работу после истечения первого периода времени, таким образом, что циркулирующая рабочая среда в солнечном теплопоглотителе исчезает. [0019] According to optional embodiments, the subgrade heating apparatus further comprises a controller with which the forward pump and the return pump are in electrical connection, and the controller is configured to control such that the return pump stops working and the direct pump causes the working fluid to circulate circulate in the forward direction in the circulation circuit, and is also configured to control so that the return pump operates during the second period of time, when the direct pump stops working after the expiration of the first period of time, so that the circulating working medium in the solar heat sink disappears.

[0020] Согласно второму аспекту настоящее изобретение предложено грунтовое основание, содержащее грунтовое основание и устройство для нагревания грунтового основания согласно любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором солнечный теплопоглотитель установлен снаружи грунтового основания, и теплосборная труба вставлена внутри грунтового основания. [0020] According to a second aspect, the present invention provides a subgrade comprising a subgrade and a subgrade heating device according to any of the preceding embodiments, wherein a solar heat sink is installed outside the subgrade and a heat collection pipe is inserted inside the subgrade.

[0021] Согласно необязательным вариантам осуществления грунтовое основание дополнительно содержит слой теплоизоляционного материала, расположенный на склоне грунтового основания. [0021] According to optional embodiments, the subgrade further comprises a layer of thermal insulation material located on the slope of the subgrade.

[0022] Таким образом, в условиях отсутствия солнечного излучения в ночное время, устройство полностью прекращает работу, и в то же время слой теплоизоляционного материала на наружной стороне грунтового основания эффективно предотвращает значительные потери тепла внутри грунтового основания.[0022] Thus, in the absence of solar radiation at night, the device completely stops working, and at the same time, the layer of thermal insulation material on the outside of the subgrade effectively prevents significant heat loss inside the subgrade.

Краткое описание фигурBrief description of the figures

[0023] Чтобы четко разъяснить техническое решение согласно варианту осуществления настоящего изобретения, далее в настоящем документе просто представлены желательные сопровождающие фигуры согласно варианту осуществления. Необходимо понимать, что далее в настоящем документе фигуры только иллюстрируют некоторые примеры настоящего изобретения, в результате чего их не следует рассматривать в качестве определения его объема. Как понимают обычные специалисты в данной области техники, без необходимости осуществления творческой работы, на основании указанных фигур также могут быть получены другие соответствующие фигуры. [0023] In order to clearly explain the technical solution according to the embodiment of the present invention, hereinafter, the desirable accompanying figures according to the embodiment are simply presented. It is to be understood that the figures hereinafter only illustrate certain examples of the present invention and should therefore not be construed as defining its scope. As is understood by those of ordinary skill in the art, without the need for creative work, other corresponding figures can also be obtained from these figures.

[0024] На фиг. 1 представлена конструкционная диаграмма грунтового основания, предложенного согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. [0024] FIG. 1 is a structural diagram of a subgrade proposed in accordance with one embodiment of the present invention.

[0025] На фиг. 2 представлена конструкционная диаграмма устройства для нагревания грунтового основания, предложенного согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. [0025] FIG. 2 is a structural diagram of a subgrade heating apparatus according to one embodiment of the present invention.

[0026] На фиг. 3 представлена конструкционная диаграмма теплосборной трубы, проиллюстрированной на фиг. 2. [0026] FIG. 3 is a structural diagram of the heat collecting pipe illustrated in FIG. 2.

[0027] На фиг. 4 представлена диаграмма состояния, в котором прямой насос в устройстве для нагревания грунтового основания находится в процессе эксплуатации.[0027] In FIG. 4 is a state diagram in which the direct pump in the subgrade heating device is in operation.

[0028] На фиг. 5 представлена диаграмма состояния, в котором прямой насос в устройстве для нагревания грунтового основания прекращает работу. [0028] In FIG. 5 is a state diagram in which the direct pump in the subgrade heating device stops working.

[0029] На фиг. 6 представлена диаграмма состояния, в котором обратный насос в устройстве для нагревания грунтового основания находится в процессе эксплуатации. [0029] FIG. 6 is a state diagram in which the return pump in the subgrade heating apparatus is in operation.

[0030] На фиг. 7 представлена диаграмма состояния, в котором устройство для нагревания грунтового основания прекращает работу.[0030] FIG. 7 is a state diagram in which the subgrade heating device stops working.

Подробное раскрытие предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретенияDetailed Disclosure of the Preferred Embodiment of the Present Invention

[0031] Чтобы сделать более понятными задачи, технические решения и преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения, далее в настоящем документе техническое решение согласно вариантам осуществления настоящего изобретения четко и полностью описано со ссылкой на фигуры в вариантах осуществления настоящего изобретения. Очевидно, что описанные варианты осуществления представляют собой некоторые из вариантов осуществления настоящего изобретения, но не все варианты осуществления. Как правило, компоненты согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, которые описаны и проиллюстрированы на фигурах, могут быть расположены и спроектированы в разнообразных конфигурациях. [0031] In order to better understand the objectives, technical solutions and advantages of the embodiments of the present invention, hereinafter, the technical solution according to the embodiments of the present invention is clearly and completely described with reference to the figures in the embodiments of the present invention. Obviously, the described embodiments are some of the embodiments of the present invention, but not all embodiments. In general, the components according to the embodiments of the present invention that are described and illustrated in the figures may be arranged and designed in a variety of configurations.

[0032] Таким образом, подробные описания вариантов осуществления настоящего изобретения, которые представлены на фигурах, приведены не в целях ограничения объема правовой охраны настоящего изобретения, но представляют собой лишь выбранные варианты осуществления настоящего изобретения. На основании вариантов осуществления настоящего изобретения, при условии неосуществления творческой работы, все другие варианты осуществления, получаемые обычными специалистами в данной области техники, принадлежат к объему правовой охраны настоящего изобретения. [0032] Thus, the detailed descriptions of the embodiments of the present invention, which are presented in the figures, are not for the purpose of limiting the scope of the present invention, but are only selected embodiments of the present invention. Based on the embodiments of the present invention, provided no creative work is carried out, all other embodiments obtainable by those of ordinary skill in the art fall within the protection scope of the present invention.

[0033] Следует отметить, что аналогичные условные номера и буквы представляют аналогичные предметы на фигурах, в результате чего после того, как один предмет определен на одной фигуре, становится необязательным приведение дополнительного определения и разъяснения на последующих фигурах.[0033] It should be noted that like reference numbers and letters represent like items in the figures, with the result that once one item is defined in one figure, it becomes unnecessary to provide further definition and explanation in subsequent figures.

[0034] Следует отметить, что если в описании настоящего изобретения ориентации или относительные положения, обозначенные терминами «вверх», «вниз», «внутрь» и «наружу», представляют собой ориентации или относительные положения, которые проиллюстрированы на основании фигур, или обычно присутствующие ориентации или относительные положения в случае применения изделий согласно настоящему изобретению, причем они представлены исключительно для того, чтобы упрощать описание настоящее изобретение, и в упрощенном описании не предусмотрено и не предложено, что устройства или элементы должны иметь конкретную ориентацию и быть сконструированными для эксплуатации в конкретной ориентации, в результате чего настоящее изобретение не ограничено таким описанием. [0034] It should be noted that if, in the description of the present invention, the orientations or relative positions indicated by the terms "up", "down", "in" and "out" are orientations or relative positions that are illustrated based on the figures, or usually orientations or relative positions present when using the articles of the present invention, which are presented solely to facilitate the description of the present invention, and the simplified description does not provide or suggest that the devices or elements must have a particular orientation and be designed to operate in particular orientation, whereby the present invention is not limited to such description.

[0035] Кроме того, если присутствуют термины «первый» и «второй», они представлены исключительно в целях различия, но не означают и не предполагают относительную важность. [0035] In addition, if the terms "first" and "second" are present, they are presented solely for the purpose of distinction, but do not mean or imply relative importance.

[0036] Следует отметить, что в случае отсутствия противоречия признаки согласно вариантам осуществления настоящего изобретения могут быть объединены друг с другом. [0036] It should be noted that, in the absence of conflict, features according to embodiments of the present invention may be combined with each other.

[0037] Вариант осуществления настоящего изобретения предложен исключительно для решения основной научной задачи пучения при замерзании грунтового основания, исходя из выражения «температура грунтового основания», включая три обязательных фактора «вода», «грунт» и «температура», чтобы получить пучение при замерзании грунтового основания и в результате этого достижение целей регулирования температуры и предотвращения пучения при замерзании грунтового основания с применением устройства, предложенного согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. [0037] An embodiment of the present invention is proposed solely to solve the basic scientific problem of subgrade frost heave, based on the expression "subgrade temperature", including the three mandatory factors "water", "soil" and "temperature" to obtain frost heave subgrade and thereby achieve the goals of temperature control and prevention of heaving when the subgrade freezes using the device proposed according to embodiments of the present invention.

[0038] Как представлено на фиг. 1, согласно данному варианту осуществления предложено грунтовое основание 1, содержащее грунтовое основание 2, слой теплоизоляционного материала 3 и устройства 5 для нагревания грунтового основания, причем устройства 5 для нагревания грунтового основания установлены на одной стороне солнечного склона или на одной стороне теневого склона грунтового основания 2 с одинаковыми интервалами. [0038] As shown in FIG. 1, according to this embodiment, a subgrade 1 is provided, comprising a subgrade 2, a layer of heat-insulating material 3, and a subgrade heating device 5, the subgrade heating devices 5 being installed on one side of the sun slope or on one side of the shady slope of the subgrade 2 at the same intervals.

[0039] Слой теплоизоляционного материала 3, который расположен на склоне грунтового основания 2, может покрывать весь склон грунтового основания 2, причем он прикреплен с применением анкерного стержня 4. Согласно другим вариантам осуществления слой теплоизоляционного материала 3 также может быть уплотнен и прикреплен посредством нанесения тонкого слоя грунта или другого материала на наружную поверхность слоя теплоизоляционного материала 3. В качестве слоя теплоизоляционного материала 3 может быть выбран теплоизоляционный материал, представляющий собой строительную минеральную вату или интегрированную теплоизоляционную плиту. В частности, солнечный склон и теневой склон грунтового основания 2 может содержать слой теплоизоляционного материала 3, и в результате этого предотвращается потеря тепла внутри грунтового основания 2, а также эффективно обеспечивается сохранение тепла внутри грунтового основания 2 в процессе изменения в дневное и ночное время. [0039] The layer of thermal insulation material 3, which is located on the slope of the subgrade 2, may cover the entire slope of the subgrade 2, and it is attached using an anchor rod 4. According to other embodiments, the layer of thermal insulation material 3 can also be compacted and attached by applying a thin a layer of soil or other material on the outer surface of the layer of thermal insulation material 3. As the layer of thermal insulation material 3, a thermal insulation material can be selected, which is building mineral wool or an integrated thermal insulation board. In particular, the sun slope and the shadow slope of the subgrade 2 may include a layer of heat insulating material 3, and as a result, heat loss inside the subgrade 2 is prevented, and heat is effectively maintained inside the subgrade 2 during daytime and nighttime changes.

[0040] Как представлено на фиг. 1 и 2, устройство 5 для нагревания грунтового основания содержит солнечный теплопоглотитель 6, циркуляционную трубу 7, теплосборную трубу 10, прямой насос 14 и обратный насос 15, причем солнечный теплопоглотитель 6, теплосборная труба 10, прямой насос 14 и обратный насос 15 последовательно соединены от впуска к выпуску через циркуляционную трубу 7 с образованием циркуляционного контура, который наполняет циркулирующая рабочая среда 16 (представленная на фиг. 3). Циркулирующая рабочая среда 16 представляет собой незамерзающую охлаждающую жидкость, жидкость омывателя ветрового стекла или другую жидкость в условиях температуры -30°C, и она имеет хорошую текучесть. Циркуляционная труба 7 представляет собой металлическую трубу или неметаллическую трубу, которая проявляет устойчивость в условиях природного солнечного излучения и старения.[0040] As shown in FIG. 1 and 2, the ground heating device 5 comprises a solar heat sink 6, a circulation pipe 7, a heat collection pipe 10, a forward pump 14 and a return pump 15, wherein the solar heat sink 6, the heat collection pipe 10, the direct pump 14 and the return pump 15 are connected in series from inlet to outlet through the circulation pipe 7 with the formation of a circulation circuit, which fills the circulating working medium 16 (shown in Fig. 3). The circulating working medium 16 is a non-freezing coolant, windshield washer fluid, or other liquid under a temperature condition of -30°C, and it has good fluidity. The circulation pipe 7 is a metal pipe or a non-metal pipe that is resistant to natural solar radiation and aging.

[0041] Солнечный теплопоглотитель 6 может быть расположен в области природной поверхности вблизи подножия солнечного склона грунтового основания 2, а также он может быть расположен в области природной поверхности теневого склона грунтового основания 2, где солнечное излучение может воздействовать в зимнее время, и солнечный теплопоглотитель 6 выполнен с возможностью поглощения солнечной энергии и нагревания циркулирующей рабочей среды 16. [0041] The solar heat sink 6 may be located in a natural surface region near the foot of the sun slope of the subgrade 2, and it may also be located in the natural surface area of the shady slope of the subgrade 2 where solar radiation may be exposed in winter, and the solar heat sink 6 configured to absorb solar energy and heat the circulating working medium 16.

[0042] Теплосборная труба 10 вставлена в грунтовое основание 2 и передает тепло циркулирующей рабочей среды 16 внутрь грунтового основания 2, таким образом, что грунтовое основание 2 всегда находится в процессе чистого поглощения тепла и непрерывного накопления внутреннего тепла, и в результате этого достигается состояние, в котором внутри грунтового основания 2 собирается тепло, и всегда поддерживается положительная температура, а также решаются задачи предотвращения и устранения инженерных неисправностей, таких как замерзание материала грунтового основания и пучение при замерзании грунтового основания. [0042] The heat collecting pipe 10 is inserted into the subgrade 2 and transfers the heat of the circulating working medium 16 to the interior of the subgrade 2, so that the subgrade 2 is always in the process of pure heat absorption and continuous internal heat storage, and as a result, a state is reached, in which heat is collected inside the subgrade 2, and a positive temperature is always maintained, and the problems of preventing and eliminating engineering malfunctions, such as freezing of the subgrade material and heaving when the subgrade freezes, are solved.

[0043] Теплосборная труба 10 вставлена в грунтовое основание 2 в пределах диапазона от полуфута до фута склона грунтового основания 2, и направление вставки является перпендикулярным по отношению к продольному направлению грунтового основания 2. Длина теплосборной трубы 10 может быть определена в зависимости от фактических условий площадок. На одном склоне грунтового основания 2 интервал между двумя соседними теплосборными трубами 10 может составлять от 1 м до 5 м. Угол между теплосборной трубой 10 и горизонтальной плоскостью находится в пределах диапазона от -30° до 30°. Согласно данному варианту осуществления угол подъема теплосборной трубы 10 в продольном направлении изнутри наружу грунтового основания предпочтительно составляет от 0° до 30°, в частности, от 5° до 10°. Другими словами, как представлено на фиг. 1, теплосборная труба 10 проходит вдоль направления x и имеет угол подъема вдоль направления y в диапазоне от 0° до 30°, таким образом, что высота теплосборной трубы 10 занимает среднее или нижнее положение в грунтовом основании 2, и теплосборная труба 10 пересекает большинство областей ширины грунтового основания 2. Таким образом, оказывается целесообразной установка теплосборной трубы 10 в грунтовое основание 2, причем глубина отверстий является небольшой, число отверстий также является небольшой, исходная инженерная конструкция грунтового основания 2 не изменяется, и в результате этого обеспечивается устойчивость исходного грунтового основания 2, отсутствует воздействие на нормальное движение поездов в процессе строительства, и эффективно решаются проблемы инженерной конструкции при выполнении условий движения поездов. [0043] The heat collecting pipe 10 is inserted into the subgrade 2 within a range of half a foot to a foot of the slope of the subgrade 2, and the insertion direction is perpendicular to the longitudinal direction of the subgrade 2. The length of the heat collecting pipe 10 may be determined depending on the actual site conditions. . On one slope of the subgrade 2, the spacing between two adjacent heat collecting pipes 10 may be from 1 m to 5 m. The angle between the heat collecting pipe 10 and the horizontal plane is within the range of -30° to 30°. According to this embodiment, the elevation angle of the heat collecting pipe 10 in the longitudinal direction from the inside to the outside of the subgrade is preferably 0° to 30°, in particular 5° to 10°. In other words, as shown in FIG. 1, the heat collecting pipe 10 extends along the x direction and has an elevation angle along the y direction in the range of 0° to 30°, so that the height of the heat collecting pipe 10 is in the middle or lower position in the subgrade 2, and the heat collecting pipe 10 crosses most areas. the width of the subgrade 2. Thus, it is expedient to install the heat collecting pipe 10 in the subgrade 2, and the depth of the holes is small, the number of holes is also small, the original engineering structure of the subgrade 2 does not change, and as a result, the stability of the original subgrade 2 is ensured. , there is no impact on the normal movement of trains during the construction process, and the problems of engineering design are effectively solved while meeting the conditions of train movement.

[0044] Высота центра тяжести солнечного теплопоглотителя 6, высота центра тяжести теплосборной трубы 10 и высота центра тяжести прямого насоса 14 последовательно снижаются. Таким образом, когда устройство прекращает работу, циркулирующая рабочая среда 16 в солнечном теплопоглотителе 6 вытекает из солнечного теплопоглотителя 6, насколько это возможно под действием силы тяжести, и содержится в теплосборной трубе 10. [0044] The height of the center of gravity of the solar heat sink 6, the height of the center of gravity of the heat collection pipe 10, and the height of the center of gravity of the direct pump 14 are successively reduced. Thus, when the device stops working, the circulating working medium 16 in the solar heat sink 6 flows out of the solar heat sink 6 as much as possible under the action of gravity and is contained in the heat collecting pipe 10.

[0045] Как представлено на фиг. 3, теплосборная труба 10 содержит наружную трубу 11, жидкостную впускную трубу 12, присоединенную к наружной стороне наружной трубы 11 и одному концу циркуляционной трубы 7, и жидкостную выпускную трубу 13 в нижней части наружной трубы 11, которая имеет один конец, вставленный внутрь наружной трубы 11 и содержащий отверстие присоединенное к наружной трубе 11, и другой конец, выходящий из наружной трубы 11 и присоединенный к другому концу циркуляционной трубы 7. Таким образом, высвобождающий тепло проточный канал циркулирующей рабочей среды 16 образуется между наружной трубой 11 и жидкостной выпускной трубой 13, и циркулирующая рабочая среда 16 рассеивает тепло в высвобождающем тепло проточном канале. Высвобождающий тепло проточный канал имеет большую длину, и теплопередающая среда представляет собой только стенки трубы наружной трубы 11, в результате чего эффективность теплопередачи является высокой. Конструкция жидкостной впускной трубы 12 и жидкостная выпускная труба 13 позволяет циркулирующей рабочей среде 16 заполнять теплосборную трубу 10, таким образом, что больший достаточный теплообмен осуществляется между циркулирующей рабочей средой 16 и стенками трубы, и в результате этого улучшается эффективность нагревания грунтового основания от теплосборной трубы 10.[0045] As shown in FIG. 3, the heat collecting pipe 10 includes an outer pipe 11, a liquid inlet pipe 12 connected to the outside of the outer pipe 11 and one end of the circulation pipe 7, and a liquid outlet pipe 13 at the bottom of the outer pipe 11, which has one end inserted into the inside of the outer pipe. 11 and containing an opening connected to the outer pipe 11, and the other end extending from the outer pipe 11 and connected to the other end of the circulation pipe 7. Thus, a heat-releasing flow channel of the circulating working medium 16 is formed between the outer pipe 11 and the liquid outlet pipe 13, and the circulating working medium 16 dissipates heat in the heat releasing flow path. The heat-releasing flow passage is long and the heat transfer medium is only the pipe wall of the outer pipe 11, whereby the heat transfer efficiency is high. The design of the liquid inlet pipe 12 and the liquid outlet pipe 13 allows the circulating working medium 16 to fill the heat collecting pipe 10, so that more sufficient heat exchange is carried out between the circulating working medium 16 and the pipe walls, and as a result, the heating efficiency of the subgrade from the heat collecting pipe 10 is improved. .

[0046] Как представлено на фиг. 4, стрелки на фиг. 4 представляют направление потока циркулирующей рабочей среды 16, и солнечный теплопоглотитель 6 содержит поглощающую солнечное тепло панель 61, верхнюю магистральную трубу 62, нижнюю магистральную трубу 63 и рядную трубу 64, установленную под поглощающей солнечное тепло панелью 61. [0046] As shown in FIG. 4, the arrows in FIG. 4 represent the flow direction of the circulating working medium 16, and the solar heat sink 6 includes a solar heat absorbing panel 61, an upper main pipe 62, a lower main pipe 63, and an in-line pipe 64 installed under the solar heat absorbing panel 61.

[0047] Поглощающая солнечное тепло панель 61 изготовлена, главным образом, из металлического или неметаллического теплопоглощающего материала и имеет небольшую толщину, причем конкретная толщина может составлять от 1 мм до 3 мм. Верхняя магистральная труба 62 и нижняя магистральная труба 63 соединены к обоим концам циркуляционной трубы 7, рядные трубы 64 представляют собой металлические трубы и имеют круглое поперечное сечение, и оба конца рядных труб 64 присоединены к верхней магистральной трубе 62 и к нижней магистральной трубе 63. [0047] The solar heat absorbing panel 61 is mainly made of a metallic or non-metallic heat absorbing material and has a small thickness, and the specific thickness may be 1 mm to 3 mm. The upper main pipe 62 and the lower main pipe 63 are connected to both ends of the circulation pipe 7, the in-line pipes 64 are metal pipes and have a circular cross section, and both ends of the in-line pipes 64 are connected to the upper main pipe 62 and to the lower main pipe 63.

[0048] Циркуляционная труба 7 содержит прямую циркуляционную трубу 8 и невозвратную циркуляционную трубу 9, солнечный теплопоглотитель 6 и теплосборную трубу 10, причем теплосборная труба 10 и прямой насос 14 соединены посредством прямой циркуляционной трубы 8, и при этом невозвратная циркуляционная труба 9 присоединена к одному концу солнечного теплопоглотителя 6 вблизи прямого насоса 14. [0048] The circulation pipe 7 comprises a direct circulation pipe 8 and a non-return circulation pipe 9, a solar heat sink 6 and a heat collection pipe 10, wherein the heat collection pipe 10 and the direct pump 14 are connected by a direct circulation pipe 8, and the non-return circulation pipe 9 is connected to one end of the solar heat sink 6 near the direct pump 14.

[0049] Невозвратная циркуляционная труба 9 представляет собой n- образную трубу и содержит первую вертикальную трубу 91, поперечную трубу 92 и вторую вертикальную трубу 93, которые соединены последовательно, причем первая вертикальная труба 91 присоединена к солнечному теплопоглотителю 6, вторая вертикальная труба 93 присоединена к прямому насосу 14, и обратный насос 15 установлен на второй вертикальной трубе 93.[0049] The non-return circulation pipe 9 is an n-shaped pipe and includes a first vertical pipe 91, a transverse pipe 92 and a second vertical pipe 93, which are connected in series, the first vertical pipe 91 is connected to the solar heat sink 6, the second vertical pipe 93 is connected to direct pump 14, and the return pump 15 is installed on the second vertical pipe 93.

[0050] Если высота поперечной трубы 92 составляет L1, высота уровня жидкости после выхода циркулирующей рабочей среды 16 из солнечного теплопоглотителя 6 составляет L2, и высота обратного насоса 15 составляет L3, то L1≥L2≥L3. Таким образом, высота поперечной трубы 92 составляет не менее чем высота уровня жидкости циркулирующей рабочей среды 16, и в результате этого предотвращается обратное течение циркулирующей рабочей среды 16 в теплосборную трубу 10 в солнечный теплопоглотитель 6 через поперечную трубу 92. Обратный насос 15 в любом случае находится ниже высоты уровня жидкости циркулирующей рабочей среды 16, и в результате этого в любое время предотвращается заполнение обоих концов обратного насоса 15 циркулирующей рабочей средой 16, предотвращается бездействие обратного насоса 15, повышается устойчивость, и увеличивается продолжительность эксплуатации обратного насоса 15. [0050] If the height of the cross pipe 92 is L1, the height of the liquid level after the exit of the circulating working medium 16 from the solar heat sink 6 is L2, and the height of the return pump 15 is L3, then L1≧L2≧L3. Thus, the height of the transverse pipe 92 is not less than the height of the liquid level of the circulating working medium 16, and as a result, the reverse flow of the circulating working medium 16 into the heat collecting pipe 10 into the solar heat sink 6 through the transverse pipe 92 is prevented. below the height of the liquid level of the circulating working medium 16, and as a result, both ends of the return pump 15 are prevented from filling with the circulating working medium 16 at any time, the inactivity of the return pump 15 is prevented, stability is increased, and the service life of the return pump 15 is increased.

[0051] Устройство 5 для нагревания грунтового основания дополнительно содержит контроллер (не проиллюстрированный), с которым прямой насос 14 и обратный насос 15 находятся в электрическом соединении, и при этом контроллер выполненный с возможностью управления таким образом, что обратный насос 15 прекращает работу, и прямой насос 14 заставляет циркулирующую рабочую среду 16 циркулировать в прямом направлении в циркуляционном контуре, а также он выполнен с возможностью управления таким образом, что обратный насос 15 работает в течение второго периода времени, когда прямой насос 14 прекращает работу после истечения первого периода времени, таким образом, что циркулирующая рабочая среда 16 в солнечном теплопоглотителе 6 исчезает. Первый период времени может составлять от 3 минут до 5 минут, и второй период времени может составлять от 1 минуты до 3 минут.[0051] The subgrade heating device 5 further comprises a controller (not illustrated) with which the forward pump 14 and the return pump 15 are in electrical connection, and wherein the controller is configured to control such that the return pump 15 stops working, and the direct pump 14 causes the circulating working medium 16 to circulate in the forward direction in the circulation circuit, and it is also configured to be controlled so that the return pump 15 operates for a second period of time, when the direct pump 14 stops working after the expiration of the first period of time, such so that the circulating working medium 16 in the solar heat sink 6 disappears. The first time period may be from 3 minutes to 5 minutes, and the second time period may be from 1 minute to 3 minutes.

[0052] Принцип работы устройства для нагревания грунтового основания и его грунтового основания, которые предложены согласно данному варианту осуществления, заключается в следующем. [0052] The operating principle of the subgrade heating device and subgrade thereof provided in this embodiment is as follows.

[0053] Как представлено на фиг. 4, когда устройство находится в процессе эксплуатации, циркулирующая рабочая среда 16 циркулирует в циркуляционной трубе 7 и приводится в действие давлением, производимым при работе прямого насоса 14, и тепло, поглощенное солнечным теплопоглотителем 6, передается теплосборной трубе 10 посредством циркулирующей рабочей среды 16, и нагревает грунт вокруг теплосборной трубы 10 в результате непрерывного высвобождения тепла теплосборной трубы 10 внутри грунтового основания, таким образом, что грунтовое основание всегда находится в процессе чистого поглощения тепла и непрерывного накопления внутреннего тепла, и в результате этого достигая состояния, в котором внутри грунтового основания собирается тепло, и всегда поддерживается положительная температура, и решаются задачи предотвращения и устранения инженерных неисправностей, таких как замерзание материала грунтового основания и пучение при замерзании грунтового основания. [0053] As shown in FIG. 4, when the device is in use, the circulating working medium 16 circulates in the circulating pipe 7 and is driven by the pressure generated by the operation of the direct pump 14, and the heat absorbed by the solar heat sink 6 is transferred to the heat collecting pipe 10 through the circulating working medium 16, and heats the ground around the heat collecting pipe 10 as a result of the continuous release of heat from the heat collecting pipe 10 inside the subgrade, so that the subgrade is always in the process of pure heat absorption and continuous accumulation of internal heat, and thereby reaching a state in which the inside of the subgrade collects warm, and a positive temperature is always maintained, and the problems of preventing and correcting engineering failures, such as freezing of the subgrade material and heaving when the subgrade freezes, are solved.

[0054] Как представлено на фиг. 5, в летнее время, прямой насос 14 прекращает работу. Сначала, под действием силы тяжести, циркулирующая рабочая среда 16 протекает обратно внутрь теплосборной трубы 10 через циркуляционную трубу 7, и уровень жидкой циркулирующей рабочей среды 16 в солнечном теплопоглотителе 6 начинает уменьшаться до высоты уровня жидкости в устройстве. После этого, как представлено на фиг. 6, обратный насос 15 начинает работать, чтобы дополнительно удалять циркулирующую рабочую среду 16, которая находится в солнечном теплопоглотителе 6, таким образом, что циркулирующая рабочая среда 16 протекает обратно в теплосборную трубу 10, и после того, как обратный насос 15 прекращает работу, как представлено на фиг. 7, высота L2 уровня жидкости циркулирующей рабочей среды 16 является выше, чем обратный насос 15, и не превышает высоту L1 поперечной трубы 92, и в результате этого предотвращается резкое повышение давления во всем устройстве, вызываемое кипением и испарением циркулирующей рабочей среды 16 в условиях высокой температуры солнечного теплопоглотителя 6 в дневное летнее время, и обеспечиваются герметизационные эксплуатационные характеристики, целостность и безопасность всего устройства. [0054] As shown in FIG. 5, in the summer, the direct pump 14 stops working. First, under the action of gravity, the circulating working medium 16 flows back inside the heat collecting pipe 10 through the circulating pipe 7, and the level of the liquid circulating working medium 16 in the solar heat sink 6 begins to decrease to the height of the liquid level in the device. Thereafter, as shown in FIG. 6, the return pump 15 starts to operate to further remove the circulating working medium 16 which is in the solar heat sink 6, so that the circulating working medium 16 flows back into the heat collecting pipe 10, and after the return pump 15 stops running, as shown in Fig. 7, the height L2 of the liquid level of the circulating working medium 16 is higher than the return pump 15 and does not exceed the height L1 of the transverse pipe 92, and as a result, a sudden increase in pressure in the entire apparatus caused by boiling and evaporation of the circulating working medium 16 under high pressure conditions is prevented. the temperature of the solar heat sink 6 during the summer daytime, and the sealing performance, integrity and safety of the entire device is ensured.

[0055] Устройство для нагревания грунтового основания и его грунтовое основание, которые предложены согласно данному варианту осуществления, производят следующие полезные эффекты: [0055] The subgrade heating device and subgrade thereof provided in this embodiment produce the following beneficial effects:

[0056] 1. Тепло, поглощенное солнечным теплопоглотителем, 6 передается теплосборной трубе 10 посредством циркулирующей рабочей среды 16 и нагревает грунт вокруг теплосборной трубы 10 в процессе непрерывного высвобождения тепла теплосборной трубы 10 внутри грунтового основания, таким образом, что грунтовое основание всегда находится в процессе чистого поглощения тепла и непрерывного накопления внутреннего тепла, и в результате этого достигается состояния, в котором внутри грунтового основания собирается тепло, и всегда поддерживается положительная температура, а также решаются задачи предотвращения и устранения инженерных неисправностей, таких как замерзание материала грунтового основания и пучение при замерзании грунтового основания.[0056] 1. The heat absorbed by the solar heat sink 6 is transferred to the heat collection pipe 10 by the circulating working medium 16 and heats the ground around the heat collection pipe 10 in the process of continuously releasing heat from the heat collection pipe 10 inside the subgrade, so that the subgrade is always in process. pure heat absorption and continuous accumulation of internal heat, and as a result, a state is achieved in which heat is collected inside the subgrade and a positive temperature is always maintained, and the problems of preventing and eliminating engineering faults such as freezing of the subgrade material and frost heaving are solved ground base.

[0057] 2. Циркулирующая рабочая среда 16 может быть выпущена из солнечного теплопоглотителя 6 посредством установки обратного насоса 15, и в результате этого предотвращаются проблемы герметизационных эксплуатационных характеристик и целостности устройства, которой угрожает увеличение давления в устройстве, вызываемое кипением и испарением циркулирующей рабочей среды 16, повышается устойчивость устройства при нагревании грунтового основания на территориях сезонного промерзания, и улучшается предотвращение и устранение пучения при замерзании грунтового основания. [0057] 2. The circulating working medium 16 can be discharged from the solar heat sink 6 by installing a return pump 15, and as a result, problems of sealing performance and device integrity are prevented, which are threatened by an increase in pressure in the device caused by boiling and evaporation of the circulating working medium 16 , increases the stability of the device when the ground base is heated in the areas of seasonal freezing, and the prevention and elimination of heaving when the ground base freezes is improved.

[0058] В приведенном выше описании представлены подробно лишь варианты осуществления настоящего изобретения, но этим не ограничивается объем правовой охраны настоящего изобретения. Любое легко понятное для специалистов в данной области техники изменение или замещение в пределах области техники, описанной настоящим изобретением, находится в пределах объема правовой охраны настоящего изобретения. Таким образом, объем правовой охраны настоящего изобретения определен объемом, который защищен прилагаемой формулой изобретения.[0058] In the above description, only embodiments of the present invention are described in detail, but the scope of legal protection of the present invention is not limited to this. Any change or substitution easily understood by those skilled in the art within the scope of the art described by the present invention is within the scope of the present invention. Thus, the scope of legal protection of the present invention is defined by the scope, which is protected by the appended claims.

Claims

1. A device for heating the ground base, containing a solar heat sink (6), a circulation pipe (7), a heat collection pipe (10), a direct pump (14) and a return pump (15), moreover, a solar heat sink (6), a heat collection pipe (10 ), a direct pump (14) and a return pump (15) are connected in series from inlet to outlet through a circulation pipe (7) to form a circulation circuit that fills the circulating working medium (16), while the solar heat sink (6) is installed outside the subgrade (2), the heat collecting pipe (10) is inserted into the ground base (2), and,

when the device is in use, the direct pump (14) causes the circulating working medium (16) to circulate in the forward direction in the circulation circuit, and

while the height of the center of gravity of the solar heat sink (6), the height of the center of gravity of the heat collection pipe (10) and the height of the center of gravity of the direct pump (14) are successively reduced, so that when the device stops working, the circulating working medium (16) in the solar heat sink (6 ) flows out of the solar heat sink (6) as far as possible by gravity and is contained in the heat collection pipe (10), and

the return pump (15) causes the circulating working medium (16) to flow in the reverse direction in the circulation circuit so that the circulating working medium (16) in the solar heat sink (6) disappears.

2. The device according to claim. 1, in which the circulation pipe (7) contains a direct circulation pipe (8) and a non-return circulation pipe (9), a solar heat sink (6) and a heat collection pipe (10), and at the same time the heat collection pipe (10) and the direct pump (14) are connected by a direct circulation pipe (8), the non-return circulation pipe (9) is connected to one end of the solar heat sink (6) near the direct pump (14), and the return pump (15) is installed on the non-return circulation pipe (9) .

3. The device according to claim 2, in which the non-return circulation pipe (9) is an n-shaped pipe and contains a first vertical pipe (91), a transverse pipe (92) and a second vertical pipe (93), which are connected in series, and the first the vertical pipe (91) is connected to the solar heat sink (6), the second vertical pipe (93) is connected to the forward pump (14), and the return pump (15) is mounted on the second vertical pipe (93).

4. Apparatus according to claim 3, wherein if the height of the transverse pipe (92) is L1, and the height of the liquid level after the circulating working medium exits the solar heat sink (6) (16) is L2, then L1≥L2.

5. Device according to claim 4, wherein if the height of the return pump (15) is L3, then L2≥L3.

6. The device according to any one of paragraphs. 1-5, in which the solar heat sink (6) comprises a solar heat absorbing panel (61), wherein the upper main pipe (62), the lower main pipe (63) and the row pipe (64) are installed under the solar heat absorbing panel (61), wherein the upper main pipe (62) and the lower main pipe (63) are connected to both ends of the circulation pipe (7), and both ends of the in-line pipes (64) are connected to the upper main pipe (62) and the lower main pipe (63).

7. The device according to any one of paragraphs. 1-5, wherein the device for heating the subgrade further comprises a controller with which the direct pump (14) and the return pump (15) are in electrical connection, and the controller is configured to control such that the return pump (15) stops working, and the direct pump (14) causes the circulating working medium (16) to circulate in the forward direction in the circulation circuit, and is also configured to be controlled so that the return pump (15) operates for a second period of time when the direct pump (14) stops operation after the expiration of the first period of time, as a result of which the circulating working medium (16) in the solar heat sink (6) disappears.

8. Ground base containing ground base (2) and a device for heating the ground base according to any one of paragraphs. 1-7, in which the solar heat sink (6) is installed outside the subgrade (2), and the heat collection pipe (10) is inserted inside the subgrade (2).

9. The subgrade according to claim 8, wherein the subgrade additionally comprises a layer of heat-insulating material (3) located on the slope of the subgrade (2).