WO2022075889A1 - Method for thermally stabilizing permafrost soils - Google Patents

Method for thermally stabilizing permafrost soils Download PDF

Info

Publication number
WO2022075889A1
WO2022075889A1 PCT/RU2021/050325 RU2021050325W WO2022075889A1 WO 2022075889 A1 WO2022075889 A1 WO 2022075889A1 RU 2021050325 W RU2021050325 W RU 2021050325W WO 2022075889 A1 WO2022075889 A1 WO 2022075889A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
soil
heat
solar radiation
depth
pesi
Prior art date
Application number
PCT/RU2021/050325
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Елизавета Сергеевна ШАРАБОРОВА
Егор Юрьевич ЛОКТИОНОВ
Таисия Васильевна ШЕПИТЬКО
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Пермафрост"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Пермафрост" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Пермафрост"
Priority to CN202180055775.7A priority Critical patent/CN116635590A/en
Publication of WO2022075889A1 publication Critical patent/WO2022075889A1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/11Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil by thermal, electrical or electro-chemical means
    • E02D3/115Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil by thermal, electrical or electro-chemical means by freezing

Definitions

  • the invention relates to the field of construction, namely to devices for thermal stabilization by creating a cooled surface layer using refrigeration machines, blocking the penetration of heat deep into the soil, solar energy converters (photovoltaic and thermal) to power these refrigeration machines and screening the soil from the effects of solar radiation and liquid atmospheric precipitation (minimizing the supply of external heat).
  • a known analogue is the installation of screens on the slopes of the road embankment (patent CN 202 850 037 U, IPC E01F 7/02), where the proposed screens help to reduce the absorption of heat by the soil due to the reflection and absorption of solar radiation and redirection away from the construction of streams of liquid atmospheric precipitation.
  • Thermosiphons are widely used for thermal stabilization of soils, the principle of operation of which is based on freezing the soil in the cold season to such a state that it will not thaw in the warm season.
  • An analogue of such a device is known - a gravitational heat pipe (patent RU 2 387 937 C1, IPC F28D 15/02, published 27.04.2010).
  • Thermosyphons are widely used for thermal stabilization of soils. The principle of operation is based on freezing the soil in the cold season to such a state that it will not thaw in the warm season.
  • An analogue is known - a plant for freezing soil based on a vortex cooler (patent RU 2 109 878 C1, MIC E02D 3/115, published 27.04.1998). It differs from the previous analogue in the principle of obtaining cold air, therefore it can also be used in the warm season. At the same time, the disadvantages associated with the need for an external energy source and excessive freezing of the soil remain.
  • the main analogue is known - a system for freezing soils using a refrigeration machine (patent RU 2 435 904 C2, MIK E02D 3/115, published 27.08.2009, Bull. No. 34). Refrigeration units can effectively prevent soil defrosting, but their use is economically justified only in emergency cases, because. require the delivery of power plants and fuel for them.
  • the disadvantages of this particular solution include the fact that wells for ground probes are vertical, which is not always advisable. The vertical location of the wells leads to the freezing of large volumes of soil, while, in fact, it is only necessary to remove heat from the surface, from where it enters the soil.
  • a common disadvantage of convective systems is the ability to work only in the cold season and freezing of the soil, when in fact only heat removal from the near-surface layer is required, and active systems - an additional need for external power supply, while, as a rule, with insufficient energy efficiency when cooling excess soil volume.
  • SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26)
  • the method proposed by the authors combines screening of the soil from the supply of heat from the environment, the use of solar energy to power the refrigeration machine (CM), with the aim of greater energy efficiency - minimizing the need for cooling capacity by creating a near-surface barrier layer instead of freezing the soil thickness.
  • CM refrigeration machine
  • the elements of the proposed method can also be used in areas with already existing thermal stabilization systems (most often, thermosyphons) - reducing the thermal load on the soil and feeding the cold water, allowing the use of seasonal cooling devices in the warm season.
  • the objective of the invention is to eliminate the disadvantages of analogues, namely: insufficient reduction of heat flow into the soil; the absence or need to use external energy resources for heat removal in the warm season; heat removal from the depth of the soil, while the upper layers are defrosted first.
  • the improvement is achieved through an integrated approach to solving the problem, namely a combination of: shielding solar radiation and precipitation with solar radiation energy converters (PESI - photovoltaic, thermoelectric, thermal); intensification of convective heat removal during the cold season by reducing the height of the snow cover under the PESI; active heat removal using HM; fully or partially autonomous power supply of HM with energy generated by PESI; removal of heat not from a large volume of soil at depth, but from the near-surface layer, which blocks the penetration of heat (both from the environment and from artificial structures) into the soil, and this layer can be created both due to soil probes and spraying above the surface cooled gas soil or artificial snow instead of gas; if there are seasonal cooling devices in the cooled soil, cold storage can also be used to cool them in the warm season.
  • the effect of using the proposed method is achieved by reducing unwanted heat in the soil and intensifying heat removal from it.
  • the accumulation of electrical, thermal energy, liquid refrigerant can also be used to ensure continuous and uniform operation of the CM.
  • the presence of a PESI screen near the ground surface reduces convective heat transfer in summer, and also minimizes snow accumulation under it, which contributes to better freezing of the near-surface soil layer in winter.
  • soil probes are horizontal, located at a depth not exceeding the depth of natural thawing of the soil.
  • Ground probes that already exist on the ground can also be used, even if they go below the depth of natural thawing of the ground.
  • a gas not heavier than air (including air) cooled to a temperature not higher than 0°C or artificial snow can be used, injected into the gap between the PESI and the protected surface.
  • PESI can be located on an area larger than the heat-stabilized area to provide the required power.
  • FIG. 1 shows a diagram of heat flows in natural conditions and during the implementation of the proposed method.
  • Figure 2 shows the calculated distribution of soil temperature in depth under natural conditions and when implementing the proposed method.
  • Fig. 1 (on the right) solar radiation flux 1 affects PESI 2
  • convective heat flux 3 from the atmosphere (in some cases, the heat flux from an artificial structure is added to it) is converted into conductive heat flux 4 to ground thermal probes 5 and is carried out by heat flux 6 into the cold HM circuit 7, driven by the energy S generated from PESI, providing the removal of the utilized heat flow 9, and the height of the snow cover 10 and the depth of natural thawing of the soil 11 form the boundaries of the placement of PESI 2 and soil probes 5.
  • FIG. 1 shows the heat fluxes from solar radiation 1 and convection 3 affecting the soil (in some cases, the heat flux from an artificial structure is added to them), forming a conductive heat flux 4 in the soil, which, being uncompensated, leads to defrosting of the soil and loss of its bearing capacity.
  • PESI is installed above the surface of the thermally stabilized soil area at a height not less than the local depth of the snow cover. Variants are possible both with one- or two-axis orientation of PESY to the sun (for example, according to patent RU 2 716 361 C1 (MIC F24S 30/00), published on 2020-03-11), and without it.
  • the installation option is chosen from the condition of ensuring maximum shielding of the heat-stabilized area from direct solar radiation and the conversion of its energy. It is expedient to organize the runoff of atmospheric precipitation from the surface of the PESI outside the thermally stabilized area. Thus, measures of passive protection of the thermally stabilized area from the influx of heat from the atmosphere are implemented.
  • PESI can be either photovoltaic (for example, according to patent RU 2 287 207 C1 (MIC H01L 31/048), published 2006-11-10), thermoelectric or combined thermo-photovoltaic (for example, according to patent RU 128396 U1 (MIC H01L 27 /142), published 2013-05-20), and in combination with thermal (vacuum solar collectors (for example, according to patent RU 165800 U1 (MIC F24J 2/05; F24J 2/20; F24J 2/48), published 2016 -11-10), including with concentrators (for example, according to patent RU 179500 U1 (MIC F24J 2/05; F24J 2/06; F24J 2/32), published 2018-05-16), flat collectors (for example, according to patent RU 195335 U1 (MIC F24S 10/70), published 2020-01-23)) - in the case of using absorption HM (for example, according to patent RU 2 224 189 C2 (IPC F25B 15/04; F25B 15/
  • the cold circuit of the HM (regardless of the principle of its operation) is located within the thermally stabilized area parallel to the soil surface (most often, horizontally) at a depth determined by calculation based on local conditions and technical requirements, as a rule, in the range from 10 to 50 cm.
  • the lower the depth of the ground probes the greater the heat flux they have, and the greater should be the cooling capacity of the system.
  • thermal insulation can be additionally laid on top of shallow ground probes.
  • the greater the depth of the ground probes the greater the depth of soil thawing.
  • the location of ground probes below the depth of natural thawing is impractical.
  • the use of shallow ground probes is especially important for rocky underlying soils.
  • ground probes even shallow ones, is impossible, technically difficult, or it is necessary to preserve the surface ice mass
  • cooled gas not heavier than air or artificial snow can be used, injected into the gap between the PESI and the surface to be protected, creating an above-surface barrier layer.
  • soil probes already existing on the ground for example, thermosiphons
  • the heat from the HM hot loop is discharged by one or more of the following methods: to the atmosphere due to natural or forced convection; into the ground or into a reservoir outside the thermally stabilized area; disposed of for the needs of heat supply; used in the second cascade of XM.
  • the performance of the HM will be matched with the output power of the PESI. In some cases, to ensure greater uniformity of the operation of the HM, the accumulation of electrical and thermal energy is used;
  • SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26) storage of refrigerant so that it condenses during colder nights to improve the performance factor of the XM.
  • Ground probes with a diameter of 25 mm are placed parallel to the surface of the thawed soil at a depth of 20 cm with a step of 20 cm using a cable layer. Cooling of the coolant based on a solution of propylene glycol in water in the ground circuit is carried out from minus 4°C to minus 10°C using a vapor compression heat pump (COP 4.0) with heat discharge into the atmosphere.
  • COP 4.0 vapor compression heat pump
  • the calculated value of the heat transfer coefficient for ground probes is 45.7 W/(m 2 K).
  • the heat pump is powered by photovoltaic modules (solar panels) with an efficiency of 15%, located at a height of 50 cm above the ground surface, after matching the electrical parameters (conversion of direct current to alternating current by an inverter).
  • a barrier layer can be created above the ground surface.
  • soil probes are not used; at the outlet of the heat pump, air cooled to a temperature of minus 10 °C is obtained, which is then blown into the gap between the solar panels and the soil surface through air ducts laid along the soil surface.
  • this method may not be effective.
  • artificial snow generators are used, spraying it instead of cooled air in the gap between the soil surface and solar panels.
  • SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26) a heat-insulating layer that reduces convective heat transfer to the ground.
  • snow is less sensitive to the movement of air masses than cooled air.
  • To create artificial snow both water from local reservoirs and streams, and precipitation collected from solar panels and other surfaces of structures can be taken. Collected precipitation generally requires less water treatment than naturally occurring water, but the amount of collected precipitation may not be sufficient to produce artificial snow in the amount provided by solar energy.
  • a serpentine heat exchanger is located on the condensation (above-ground) part of the thermosiphon, which allows it to be cooled in the warm season, thus extending the period of use of the SOU.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of building, and more particularly to devices for carrying out thermal stabilization by means of freezing the soil using refrigerating machines and also solar energy converters for powering said refrigerating machines, as well as by shielding the soil against the effect of solar radiation and atmospheric precipitation (minimizing the supply of external heat). In the claimed method, underground probes are arranged parallel to the surface of the soil at a depth less than the natural thaw depth of the soil, thus creating a near-surface barrier layer that prevents the deep penetration of heat from the environment. Unlike natural conditions, in which an increase in the intensity of solar radiation leads to more intensive thawing, the proposed method results in more heat being dissipated from the soil. The technical result of the invention is that of preventing the thawing of permafrost soil without the need for an external energy supply in the context of climate warming.

Description

Способ термостабилизации многолетнемерзлых грунтов Method for thermal stabilization of permafrost soils
Область техники Technical field
Изобретение относится к области строительства, а именно к устройствам для термостабилизации посредством создания с использованием холодильных машин охлажденного приповерхностного слоя, запирающего проникновение тепла вглубь грунта, преобразователей солнечной энергии (фотоэлектрических и тепловых) для питания этих холодильных машин и экранирования грунта от воздействия солнечного излучения и жидких атмосферных осадков (минимизации подвода внешнего тепла). The invention relates to the field of construction, namely to devices for thermal stabilization by creating a cooled surface layer using refrigeration machines, blocking the penetration of heat deep into the soil, solar energy converters (photovoltaic and thermal) to power these refrigeration machines and screening the soil from the effects of solar radiation and liquid atmospheric precipitation (minimizing the supply of external heat).
Уровень техники State of the art
Способы термостабилизации многолетнемерзлых грунтов можно разделить на следующие основные группы: Methods for thermal stabilization of permafrost soils can be divided into the following main groups:
1) пассивные (экранирование солнечного излучения и жидких атмосферных осадков);1) passive (shielding of solar radiation and liquid precipitation);
2) сезоннодействующие устройства (СОУ - термосифоны, тепловые трубы, воздуховоды для выноса тепла); 2) seasonal devices (SOU - thermosyphons, heat pipes, air ducts for heat removal);
3) активные (холодильные машины для отвода тепла). 3) active (refrigerators for heat removal).
Известен аналог - установка экранов на откосах дорожной насыпи (патент CN 202 850 037 U, МПК E01F 7/02), где предлагаемые экраны способствуют уменьшению поглощения тепла грунтом за счет отражения и поглощения солнечной радиации и перенаправления в сторону от сооружения потоков жидких атмосферных осадков. A known analogue is the installation of screens on the slopes of the road embankment (patent CN 202 850 037 U, IPC E01F 7/02), where the proposed screens help to reduce the absorption of heat by the soil due to the reflection and absorption of solar radiation and redirection away from the construction of streams of liquid atmospheric precipitation.
Недостатком является то, что остается не скомпенсированным тепловой поток за счет естественной конвекции, который может превышать экранируемую часть. Такие экраны дают максимальный эффект именно в той области (Тибет), для которой они предложены. Для областей с вечномерзлыми грунтами в России характерен менее существенный вклад солнечного излучения в растепление грунтов. The disadvantage is that the heat flux due to natural convection remains uncompensated, which can exceed the shielded part. Such screens give the maximum effect in the area (Tibet) for which they are proposed. For areas with permafrost soils in Russia, a less significant contribution of solar radiation to soil thawing is typical.
Широко используются для термостабилизации грунтов термосифоны, принцип действия которых основан на замораживании грунта в холодное время года до такого состояния, что в теплое время не произойдет его размораживания. Известен аналог такого устройства - гравитационная тепловая труба (патент RU 2 387 937 С1, МПК F28D 15/02, опубликовано 27.04.2010). Термосифоны широко используются для термостабилизации грунтов. Принцип действия основан на замораживании грунта в холодное время года до такого состояния, что в теплое время не произойдет его размораживания. Thermosiphons are widely used for thermal stabilization of soils, the principle of operation of which is based on freezing the soil in the cold season to such a state that it will not thaw in the warm season. An analogue of such a device is known - a gravitational heat pipe (patent RU 2 387 937 C1, IPC F28D 15/02, published 27.04.2010). Thermosyphons are widely used for thermal stabilization of soils. The principle of operation is based on freezing the soil in the cold season to such a state that it will not thaw in the warm season.
1 one
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) Недостатки такого способа проявились теперь в связи с потеплением климата в Арктике и Субарктике, когда реальные условия эксплуатации стали существенно отличаться от расчетных: в течение более мягких и коротких зим уже не запасается достаточного количества холода для предотвращения оттаивания грунта в течение более длинного и теплого лета. Поскольку эти устройства рассчитаны на использование природного источника холода, их применение в сочетании с холодильными машинами, к которому в критических случаях вынуждены прибегать, является крайне неэффективным, т.к. замораживается грунт на глубине, а грунт на поверхности остается талым. Кроме того, термосифоны создают неравномерное поле температур, что в современных условиях начинает приводить к возникновению оттаявших узких участков между ними, через которые ускоряются фильтрационные процессы, в конечном итоге способствующие потере несущей способности и проседанию грунта. SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26) The disadvantages of this method have now become apparent in connection with the warming of the climate in the Arctic and Subarctic, when the actual operating conditions began to differ significantly from the calculated ones: during milder and shorter winters, there is no longer enough cold stored to prevent thawing of the soil during a longer and warmer summer. Since these devices are designed to use a natural source of cold, their use in combination with refrigeration machines, which they have to resort to in critical cases, is extremely inefficient, because. the soil at depth is frozen, and the soil at the surface remains thawed. In addition, thermosyphons create an uneven temperature field, which in modern conditions begins to lead to the appearance of thawed narrow sections between them, through which filtration processes are accelerated, ultimately contributing to the loss of bearing capacity and subsidence of the soil.
Известен аналог - устройство для охлаждения грунта, использующее принцип принудительной конвекции (патент RU 2 110 647 С1, МПК E02D 3/115, E02D 19/14, опубликовано 10.05.1998). Это СОУ, обладающее всеми недостатками термосифонов и при этом требующее внешнего энергоснабжения. Known analogue - a device for cooling the soil, using the principle of forced convection (patent RU 2 110 647 C1, IPC E02D 3/115, E02D 19/14, published 10.05.1998). This is a SDA that has all the shortcomings of thermosiphons and at the same time requires an external power supply.
Известен аналог - установка для замораживания грунта на основе вихревого охладителя (патент RU 2 109 878 С1, МИК E02D 3/115, опубликовано 27.04.1998). Отличается от предыдущего аналога принципом получения холодного воздуха, поэтому может быть использован и в теплое время года. При этом недостатки, связанные с потребностью во внешнем источнике энергии и избыточным замораживанием толщи грунта остаются. An analogue is known - a plant for freezing soil based on a vortex cooler (patent RU 2 109 878 C1, MIC E02D 3/115, published 27.04.1998). It differs from the previous analogue in the principle of obtaining cold air, therefore it can also be used in the warm season. At the same time, the disadvantages associated with the need for an external energy source and excessive freezing of the soil remain.
Известен основной аналог- Система замораживания грунтов с использованием холодильной машины (патент RU 2 435 904 С2, МИК E02D 3/115, опубликовано 27.08.2009, Бюл. № 34). Холодильные установки могут эффективно предотвращать размораживание грунтов, но их использование экономически оправдано лишь в экстренных случаях, т.к. требуют подвоза энергоустановок и горючего для них. К недостаткам данного конкретного решения можно отнести то, что скважины для грунтовых зондов выполняются вертикальными, что не всегда целесообразно. Вертикальное расположение скважин приводит к замораживанию больших объемов грунта, в то время как, по сути, необходимо лишь отводить тепло от поверхности, откуда оно и поступает в грунт. The main analogue is known - a system for freezing soils using a refrigeration machine (patent RU 2 435 904 C2, MIK E02D 3/115, published 27.08.2009, Bull. No. 34). Refrigeration units can effectively prevent soil defrosting, but their use is economically justified only in emergency cases, because. require the delivery of power plants and fuel for them. The disadvantages of this particular solution include the fact that wells for ground probes are vertical, which is not always advisable. The vertical location of the wells leads to the freezing of large volumes of soil, while, in fact, it is only necessary to remove heat from the surface, from where it enters the soil.
Таким образом, общим недостатком конвективных систем является возможность работы лишь в холодное время года и замораживание толщи грунта, когда на самом деле требуется отвод тепла лишь от приповерхностного слоя, а активных систем - дополнительная потребность во внешнем электроснабжении, при этом, как правило, с недостаточной энергоэффективностью при охлаждении избыточного объема грунта. Thus, a common disadvantage of convective systems is the ability to work only in the cold season and freezing of the soil, when in fact only heat removal from the near-surface layer is required, and active systems - an additional need for external power supply, while, as a rule, with insufficient energy efficiency when cooling excess soil volume.
2 2
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) Предлагаемый авторами способ сочетает в себе экранирование грунта от подвода тепла из окружающей среды, использование солнечной энергии для энергоснабжения холодильной машины (ХМ), с целью большей энергоэффективности - минимизацию потребности в холодопроизводительности за счет создания приповерхностного запирающего слоя вместо замораживания толщи грунта. В отличие от естественных условий, когда увеличение интенсивности солнечного излучения (в том числе на склонах и откосах южной экспозиции) приводит к более интенсивному оттаиванию грунта, при реализации предлагаемого способа, от грунта наоборот отводится больше тепла. Элементы предлагаемого способа могут быть использованы также на участках с уже существующими системами термостабилизации (чаще всего, термосифонами) - уменьшая тепловую нагрузку на грунт и питая ХМ, позволяя использовать сезонные охлаждающие устройства и в теплое время года. SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26) The method proposed by the authors combines screening of the soil from the supply of heat from the environment, the use of solar energy to power the refrigeration machine (CM), with the aim of greater energy efficiency - minimizing the need for cooling capacity by creating a near-surface barrier layer instead of freezing the soil thickness. Unlike natural conditions, when an increase in the intensity of solar radiation (including on the slopes and slopes of southern exposure) leads to more intense thawing of the soil, when implementing the proposed method, more heat is removed from the soil. The elements of the proposed method can also be used in areas with already existing thermal stabilization systems (most often, thermosyphons) - reducing the thermal load on the soil and feeding the cold water, allowing the use of seasonal cooling devices in the warm season.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Задачей предлагаемого изобретения является устранение недостатков аналогов, а именно: недостаточного уменьшения теплового потока в грунт; отсутствия или необходимости использования внешних энергетических ресурсов для теплоотвода в теплое время года; теплоотвода из глубины грунта, в то время как размораживаются в первую очередь верхние слои. При использовании предлагаемого способа улучшение достигается за счет комплексного подхода к решению проблемы, а именно сочетания: экранирования солнечной радиации и атмосферных осадков преобразователями энергии солнечного излучения (ПЭСИ - фотоэлектрическими, термоэлектрическими, тепловыми); интенсификации конвективного теплоотвода в холодное время года за счет уменьшения высоты снежного покрова под ПЭСИ; активного теплоотвода с использованием ХМ; полностью или частично автономного питания ХМ энергией, вырабатываемой ПЭСИ; отвода тепла не из большого объема грунта на глубине, а из приповерхностного слоя, запирающего проникновение тепла (как из окружающей среды, так и от искусственных сооружений) в толщу грунта, причем этот слой может создаваться как за счет грунтовых зондов, так и распыления над поверхностью грунта охлажденного газа или вместо газа -искусственного снега; при наличии в охлаждаемом грунте сезонных охлаждающих устройств, ХМ также может быть использована для их охлаждения в теплое время года. Таким образом, эффект от использования предлагаемого способа достигается за счет уменьшения нежелательного поступления тепла в грунт и интенсификации теплоотвода из него. The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of analogues, namely: insufficient reduction of heat flow into the soil; the absence or need to use external energy resources for heat removal in the warm season; heat removal from the depth of the soil, while the upper layers are defrosted first. When using the proposed method, the improvement is achieved through an integrated approach to solving the problem, namely a combination of: shielding solar radiation and precipitation with solar radiation energy converters (PESI - photovoltaic, thermoelectric, thermal); intensification of convective heat removal during the cold season by reducing the height of the snow cover under the PESI; active heat removal using HM; fully or partially autonomous power supply of HM with energy generated by PESI; removal of heat not from a large volume of soil at depth, but from the near-surface layer, which blocks the penetration of heat (both from the environment and from artificial structures) into the soil, and this layer can be created both due to soil probes and spraying above the surface cooled gas soil or artificial snow instead of gas; if there are seasonal cooling devices in the cooled soil, cold storage can also be used to cool them in the warm season. Thus, the effect of using the proposed method is achieved by reducing unwanted heat in the soil and intensifying heat removal from it.
3 3
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) При отсутствии прямой солнечной радиации, когда тепловой поток извне минимален, по предлагаемому способу реализуется пассивный режим, а при ясной погоде реализуется активный режим с положительной обратной связью: с ростом интенсивности солнечного излучения увеличивается производительность ХМ. Такая связь также устраняет проблемы для склонов и откосов южной экспозиции, на которые в естественных условиях увеличивается поток солнечного излучения. Вертикальные поверхности сооружений, при расположении ПЭСИ на них, во многих случаях обеспечат большую пиковую мощность, чем с горизонтальных поверхностей, так как на широтах севернее 60-й параллели солнце поднимается выше 45 градусов над горизонтом в течение очень небольшого времени. Тепловая инерция грунта позволяет в значительной мере сглаживать неравномерность поступления энергии от солнца. Однако, в некоторых случаях, может применяться и аккумулирование электрической, тепловой энергии, жидкого хладагента для обеспечения непрерывной и равномерной работы ХМ. Наличие вблизи поверхности грунта экрана из ПЭСИ уменьшает конвективный теплообмен летом, а также минимизирует снегонакопление под ним, что способствует лучшему промораживанию приповерхностного слоя грунта зимой. SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26) In the absence of direct solar radiation, when the heat flow from the outside is minimal, the proposed method implements a passive mode, and in clear weather, an active mode with positive feedback is implemented: with an increase in the intensity of solar radiation, the productivity of the cold storage machine increases. Such a connection also eliminates problems for south-facing slopes and escarpments, on which solar radiation flux increases under natural conditions. Vertical surfaces of structures, when placed on them, will in many cases provide more peak power than from horizontal surfaces, since at latitudes north of the 60th parallel, the sun rises above 45 degrees above the horizon for a very short time. The thermal inertia of the soil makes it possible to significantly smooth out the uneven energy supply from the sun. However, in some cases, the accumulation of electrical, thermal energy, liquid refrigerant can also be used to ensure continuous and uniform operation of the CM. The presence of a PESI screen near the ground surface reduces convective heat transfer in summer, and also minimizes snow accumulation under it, which contributes to better freezing of the near-surface soil layer in winter.
Поскольку, прежде всего, требуется предотвратить проникновение тепла вглубь грунта, грунтовые зонды, как правило горизонтальные, располагают на глубине не более глубины естественного оттаивания грунта. Уже существующие на местности грунтовые зонды также могут быть использованы, даже если они уходят ниже глубины естественного оттаивания грунта. В некоторых случаях, например, при необходимости сохранения поверхностных ледяных массивов, вместо грунтовых зондов может быть использован охлажденный до температуры не выше 0°С газ не тяжелее воздуха (в том числе воздух) или искусственный снег, инжектируемые в зазор между ПЭСИ и защищаемой поверхностью. ПЭСИ могут располагаться на площади большей, чем термостабилизируемый участок, для обеспечения требуемой мощности. Since, first of all, it is required to prevent the penetration of heat deep into the soil, soil probes, as a rule, are horizontal, located at a depth not exceeding the depth of natural thawing of the soil. Ground probes that already exist on the ground can also be used, even if they go below the depth of natural thawing of the ground. In some cases, for example, if it is necessary to preserve surface ice massifs, instead of ground probes, a gas not heavier than air (including air) cooled to a temperature not higher than 0°C or artificial snow can be used, injected into the gap between the PESI and the protected surface. PESI can be located on an area larger than the heat-stabilized area to provide the required power.
Перечень фигур List of figures
На фиг. 1 представлена схема тепловых потоков в естественных условиях и при реализации предлагаемого способа. In FIG. 1 shows a diagram of heat flows in natural conditions and during the implementation of the proposed method.
На фиг 2 представлены расчетные распределения температуры грунта по глубине в естественных условиях и при реализации предлагаемого способа. Figure 2 shows the calculated distribution of soil temperature in depth under natural conditions and when implementing the proposed method.
4 4
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) Осуществление изобретения SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26) Implementation of the invention
На схеме тепловых потоков при реализации предлагаемого способа фиг. 1 (справа) поток солнечного излучения 1 воздействует на ПЭСИ 2, конвективный тепловой поток 3 из атмосферы (в некоторых случаях к нему добавляется тепловой поток от искусственного сооружения) преобразуется в кондуктивный тепловой поток 4 к грунтовым тепловым зондам 5 и выносится тепловым потоком 6 в холодный контур ХМ 7, приводимой в действие генерируемой от ПЭСИ энергией S, обеспечивая вынос утилизируемого теплового потока 9, а высота снежного покрова 10 и глубина естественного оттаивания грунта 11 формируют границы размещения ПЭСИ 2 и грунтовых зондов 5. На схеме тепловых потоков без реализации предлагаемого способа фиг. 1 (слева) показаны воздействующие на грунт тепловые потоки от солнечного излучения 1 и конвекции 3 (в некоторых случаях к ним добавляется тепловой поток от искусственного сооружения), формирующие кондуктивный тепловой поток 4 в грунте, который, будучи некомпенсированным, приводит к размораживанию грунта и потере его несущей способности. In the diagram of heat flows during the implementation of the proposed method, Fig. 1 (on the right) solar radiation flux 1 affects PESI 2, convective heat flux 3 from the atmosphere (in some cases, the heat flux from an artificial structure is added to it) is converted into conductive heat flux 4 to ground thermal probes 5 and is carried out by heat flux 6 into the cold HM circuit 7, driven by the energy S generated from PESI, providing the removal of the utilized heat flow 9, and the height of the snow cover 10 and the depth of natural thawing of the soil 11 form the boundaries of the placement of PESI 2 and soil probes 5. In the diagram of heat flows without implementing the proposed method, Fig. . 1 (left) shows the heat fluxes from solar radiation 1 and convection 3 affecting the soil (in some cases, the heat flux from an artificial structure is added to them), forming a conductive heat flux 4 in the soil, which, being uncompensated, leads to defrosting of the soil and loss of its bearing capacity.
ПЭСИ устанавливают над поверхностью термостабилизируемого участка грунта на высоте не менее локальной глубины снежного покрова. Возможны варианты как с одно- или двухосевой ориентацией ПЭСИ на солнце (например, по патенту RU 2 716 361 С1 (МИК F24S 30/00), опубликован 2020-03-11), так и без таковой. Вариант установки выбирают из условия обеспечения максимального экранирование термостабилизируемой площади от прямого солнечного излучения и преобразования его энергии. Целесообразна организация стока атмосферных осадков с поверхности ПЭСИ за пределы термостабилизируемого участка. Таким образом, реализуют меры пассивной защиты термостабилизируемого участка от поступления тепла из атмосферы. ПЭСИ могут быть как только фотоэлектрические (например, по патенту RU 2 287 207 С1 (МИК H01L 31/048), опубликован 2006-11-10), термоэлектрические или комбинированные термо-фотоэлектрические (например, по патенту RU 128396 U1 (МИК H01L 27/142), опубликован 2013-05-20), так и в сочетании с тепловыми (вакуумными солнечными коллекторами (например, по патенту RU 165800 U1 (МИК F24J 2/05; F24J 2/20; F24J 2/48), опубликован 2016-11-10), в том числе с концентраторами (например, по патенту RU 179500 U1 (МИК F24J 2/05; F24J 2/06; F24J 2/32), опубликован 2018-05-16), плоскими коллекторами (например, по патенту RU 195335 U1 (МИК F24S 10/70), опубликован 2020-01-23)) - в случае использования абсорбционной ХМ (например, по патенту RU 2 224 189 С2 (МПК F25B 15/04; F25B 15/00; F25B 15/10; F25B 33/00), опубликован 2004-02-20). PESI is installed above the surface of the thermally stabilized soil area at a height not less than the local depth of the snow cover. Variants are possible both with one- or two-axis orientation of PESY to the sun (for example, according to patent RU 2 716 361 C1 (MIC F24S 30/00), published on 2020-03-11), and without it. The installation option is chosen from the condition of ensuring maximum shielding of the heat-stabilized area from direct solar radiation and the conversion of its energy. It is expedient to organize the runoff of atmospheric precipitation from the surface of the PESI outside the thermally stabilized area. Thus, measures of passive protection of the thermally stabilized area from the influx of heat from the atmosphere are implemented. PESI can be either photovoltaic (for example, according to patent RU 2 287 207 C1 (MIC H01L 31/048), published 2006-11-10), thermoelectric or combined thermo-photovoltaic (for example, according to patent RU 128396 U1 (MIC H01L 27 /142), published 2013-05-20), and in combination with thermal (vacuum solar collectors (for example, according to patent RU 165800 U1 (MIC F24J 2/05; F24J 2/20; F24J 2/48), published 2016 -11-10), including with concentrators (for example, according to patent RU 179500 U1 (MIC F24J 2/05; F24J 2/06; F24J 2/32), published 2018-05-16), flat collectors (for example, according to patent RU 195335 U1 (MIC F24S 10/70), published 2020-01-23)) - in the case of using absorption HM (for example, according to patent RU 2 224 189 C2 (IPC F25B 15/04; F25B 15/00; F25B 15/10; F25B 33/00), published 2004-02-20).
5 5
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) Низкий коэффициент производительности (КОП) абсорбционных ХМ относительно парокомпрессионных (примерно 2,0 против 4,0) компенсируется более высоким КПД теплового преобразования энергии солнечного излучения, чем фотоэлектрического (0,6 против 0,2). В результате получают произведение КОП и КПД в 1,5 раза выше: 1,2 против 0,8 (ориентировочные значения для промышленных образцов). Также стоит отметить, что с ростом температуры окружающей среды КПД фотоэлектрических преобразователей в большинстве случаев падает, а тепловых - возрастает. Однако некоторые фотоэлектрические преобразователи хорошо преобразуют диффузную солнечную радиацию, которая не преобразуется в тепловых, что необходимо учитывать при реализации способа на конкретной местности. SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26) The low coefficient of performance (COP) of absorption CMs relative to vapor compression ones (about 2.0 versus 4.0) is compensated by a higher efficiency of thermal conversion of solar radiation energy than photovoltaic (0.6 versus 0.2). As a result, the product of COP and efficiency is 1.5 times higher: 1.2 versus 0.8 (guide values for industrial designs). It is also worth noting that with an increase in the ambient temperature, the efficiency of photoelectric converters in most cases decreases, while thermal ones increase. However, some photovoltaic converters are good at converting diffuse solar radiation, which is not converted into thermal radiation, which must be taken into account when implementing the method in a particular area.
Холодный контур ХМ (независимо от принципа ее действия) располагают в пределах термостабилизируемого участка параллельно поверхности грунта (чаще всего, горизонтально) на глубине, определяемой расчетом, исходя из местных условий и технических требований, как правило, в пределах от 10 до 50 см. Чем меньше глубина залегания грунтовых зондов, тем больший тепловой поток на них приходится и тем большей должна быть холодильная мощность системы. Для уменьшения объема земляных работ поверх грунтовых зондов мелкого залегания может дополнительно укладываться теплоизоляция. Чем глубина залегания грунтовых зондов больше, тем больше и глубина оттаивания грунта. Расположение грунтовых зондов ниже глубины естественного оттаивания нецелесообразно. Использование грунтовых зондов мелкого залегания особенно актуально для скальных подстилающих грунтов. В случае если применение грунтовых зондов даже мелкого залегания невозможно, технически сложно или необходимо сохранить поверхностный ледяной массив, вместо грунтовых зондов может быть использован охлажденный газ не тяжелее воздуха или искусственный снег, инжектируемые в зазор между ПЭСИ и защищаемой поверхностью, создавая надповерхностный запирающий слой. Если на площадке для реализации предлагаемого способа уже предпринимались меры по термостабилизации грунта, для минимизации затрат целесообразно сначала рассмотреть возможности использования уже существующих на местности грунтовых зондов (например, термосифонов) вместо или совместно с созданием приповерхностного запирающего слоя. The cold circuit of the HM (regardless of the principle of its operation) is located within the thermally stabilized area parallel to the soil surface (most often, horizontally) at a depth determined by calculation based on local conditions and technical requirements, as a rule, in the range from 10 to 50 cm. the lower the depth of the ground probes, the greater the heat flux they have, and the greater should be the cooling capacity of the system. To reduce the volume of earthworks, thermal insulation can be additionally laid on top of shallow ground probes. The greater the depth of the ground probes, the greater the depth of soil thawing. The location of ground probes below the depth of natural thawing is impractical. The use of shallow ground probes is especially important for rocky underlying soils. If the use of ground probes, even shallow ones, is impossible, technically difficult, or it is necessary to preserve the surface ice mass, instead of ground probes, cooled gas not heavier than air or artificial snow can be used, injected into the gap between the PESI and the surface to be protected, creating an above-surface barrier layer. If at the site for the implementation of the proposed method measures have already been taken to thermally stabilize the soil, in order to minimize costs, it is advisable to first consider the possibility of using soil probes already existing on the ground (for example, thermosiphons) instead of or together with the creation of a near-surface barrier layer.
Тепло из горячего контура ХМ сбрасывают одним или несколькими из следующих способов: в атмосферу за счет естественной или принудительной конвекции; в грунт или в водоем за пределами термостабилизируемого участка; утилизируют для нужд теплоснабжения; используют во втором каскаде ХМ. Производительность ХМ согласуют с выходной мощностью ПЭСИ. Для обеспечения большей равномерности работы ХМ в некоторых случаях применяют аккумулирование электрической и тепловой энергии; The heat from the HM hot loop is discharged by one or more of the following methods: to the atmosphere due to natural or forced convection; into the ground or into a reservoir outside the thermally stabilized area; disposed of for the needs of heat supply; used in the second cascade of XM. The performance of the HM will be matched with the output power of the PESI. In some cases, to ensure greater uniformity of the operation of the HM, the accumulation of electrical and thermal energy is used;
6 6
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) накопление хладагента, чтобы его конденсация происходила в более холодное ночное время для повышения коэффициента производительности ХМ. SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26) storage of refrigerant so that it condenses during colder nights to improve the performance factor of the XM.
Пример реализации Implementation example
Грунтовые зонды диаметром 25 мм располагают параллельно поверхности оттаявшего грунта на глубине 20 см с шагом 20 см с использованием кабелеукладчика. Охлаждение теплоносителя на основе раствора пропиленгликоля в воде в грунтовом контуре осуществляют от минус 4°С до минус 10°С с использованием парокомпрессионного теплового насоса (КОП 4,0) со сбросом тепла в атмосферу. Расчетное значение коэффициента теплопередачи для грунтовых зондов составляет 45,7 Вт/(м2К). Питание теплового насоса осуществляют от фотоэлектрических модулей (солнечных батарей) с КПД 15%, расположенных на высоте 50 см над уровнем поверхности грунта, после согласования электрических параметров (преобразования постоянного тока в переменный инвертором). Расчет установившихся температур в грунте в результате применения предлагаемого способа в условиях города Якутска приведен на фиг. 2: 12 - естественные условия, январь; 13 - естественные условия, июль; 14 - предлагаемый способ, январь; 15 - предлагаемый способ, июль. Результаты этого расчета показывают, что использование предлагаемого способа позволяет сохранять грунт в мерзлом состоянии в течение всего года без внешнего энергоснабжения, в том числе видно снижение температуры на малых глубинах зимой из-за минимизации снежного покрова под ПЭСИ. Оценка стоимости данной реализации предлагаемого способа на единицу площади термостабилизируемой поверхности показывает, что она сопоставима с применением термосифонов. Ground probes with a diameter of 25 mm are placed parallel to the surface of the thawed soil at a depth of 20 cm with a step of 20 cm using a cable layer. Cooling of the coolant based on a solution of propylene glycol in water in the ground circuit is carried out from minus 4°C to minus 10°C using a vapor compression heat pump (COP 4.0) with heat discharge into the atmosphere. The calculated value of the heat transfer coefficient for ground probes is 45.7 W/(m 2 K). The heat pump is powered by photovoltaic modules (solar panels) with an efficiency of 15%, located at a height of 50 cm above the ground surface, after matching the electrical parameters (conversion of direct current to alternating current by an inverter). The calculation of steady-state temperatures in the soil as a result of applying the proposed method in the conditions of the city of Yakutsk is shown in Fig. 2:12 - natural conditions, January; 13 - natural conditions, July; 14 - the proposed method, January; 15 - the proposed method, July. The results of this calculation show that the use of the proposed method makes it possible to keep the soil in a frozen state throughout the year without external energy supply, including a decrease in temperature at shallow depths in winter due to minimization of snow cover under PESI. Estimation of the cost of this implementation of the proposed method per unit area of the heat-stabilized surface shows that it is comparable to the use of thermosyphons.
Если работы по монтажу грунтовых зондов затруднены (например, скальный или крупнообломочный грунт), невозможны или нецелесообразны (например, необходимо сохранить поверхностный лед), запирающий слой может быть создан над поверхностью грунта. Например, для термостабилизации ледника, в отличие от предыдущего примера грунтовые зонды не используют, на выходе из теплового насоса получают охлажденный до температуры минус 10 °C воздух, который затем вдувают в зазор между солнечными батареями и поверхностью грунта через проложенные по поверхности грунта воздуховоды. Для ветреных районов, на склонах и в других условиях, связанных с интенсивным переносом воздушных масс, этот способ может оказаться неэффективным. Тогда для создания более эффективного запирающего слоя используют генераторы искусственного снега, распыляющие его вместо охлажденного воздуха в зазоре между поверхностью грунта и солнечными батареями. Таким образом, кроме более интенсивного по сравнению с охлажденным воздухом теплоотвода при плавлении снега, также создается If the installation of ground probes is difficult (for example, rocky or coarse-grained soil), impossible or impractical (for example, it is necessary to preserve surface ice), a barrier layer can be created above the ground surface. For example, for thermal stabilization of a glacier, in contrast to the previous example, soil probes are not used; at the outlet of the heat pump, air cooled to a temperature of minus 10 °C is obtained, which is then blown into the gap between the solar panels and the soil surface through air ducts laid along the soil surface. For windy areas, on slopes and in other conditions associated with intensive air mass transfer, this method may not be effective. Then, to create a more effective barrier layer, artificial snow generators are used, spraying it instead of cooled air in the gap between the soil surface and solar panels. Thus, in addition to a more intense heat removal compared to cooled air during snow melting, it also creates
7 7
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) теплоизоляционный слой, уменьшающий конвективный теплоперенос в грунт. При этом снег менее чувствителен к движению воздушных масс, чем охлажденный воздух. Для создания искусственного снега может быть взята как вода из местных водоемов и водотоков, так и атмосферные осадки, собранные с солнечных батарей и других поверхностей сооружений. Обычно собранные осадки требуют меньшей водоподготовки по сравнению с водой из естественных источников, но количество собранных осадков может оказаться недостаточным для производства искусственного снега в количестве, обеспечиваемом энергией, получаемой от солнечных батарей. SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26) a heat-insulating layer that reduces convective heat transfer to the ground. At the same time, snow is less sensitive to the movement of air masses than cooled air. To create artificial snow, both water from local reservoirs and streams, and precipitation collected from solar panels and other surfaces of structures can be taken. Collected precipitation generally requires less water treatment than naturally occurring water, but the amount of collected precipitation may not be sufficient to produce artificial snow in the amount provided by solar energy.
В случае если в грунте уже находятся СОУ, ХМ может быть использована для их охлаждения в теплое время года. Например, на конденсационной (надземной) части термосифона располагают змеевиковый теплообменник, позволяющий охлаждать ее в теплое время года, таким образом, продлевая период использования СОУ. При этом в теплое время года целесообразно обеспечить теплоизоляцию надземной части СОУ для уменьшения потерь холодопроизводительности. If there are already SOAs in the ground, cold storage can be used to cool them during the warm season. For example, a serpentine heat exchanger is located on the condensation (above-ground) part of the thermosiphon, which allows it to be cooled in the warm season, thus extending the period of use of the SOU. At the same time, in the warm season, it is advisable to provide thermal insulation of the above-ground part of the SOU to reduce the loss of cooling capacity.
8 eight
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26)

Claims

Формула изобретения Способ термостабилизации многолетнемерзлых грунтов, включающий экранирование грунта от солнечной радиации и атмосферных осадков путем установки над поверхностью термостабилизируемого участка грунта на высоте не менее локальной глубины снежного покрова преобразователей энергии солнечного излучения (ПЭСИ), создание запирающего проникновение тепла в грунт слоя охлаждением приповерхностного слоя грунта с использованием холодильной машины, питание которой полностью или частично осуществляют энергией, вырабатываемой ПЭСИ, путем отвода тепла грунтовыми зондами, расположенными в слое грунта не более глубины естественного оттаивания, или распыления в зазор между поверхностью грунта и ПЭСИ охлажденного газа или искусственного снега. The method of thermal stabilization of permafrost soils, including shielding the soil from solar radiation and atmospheric precipitation by installing solar radiation energy converters (SEC) above the surface of a thermally stabilized section of soil at a height not less than the local depth of the snow cover, creating a layer blocking the penetration of heat into the soil by cooling the near-surface soil layer using a refrigeration machine, which is fully or partially powered by the energy generated by PESI, by removing heat from ground probes located in the soil layer no deeper than the depth of natural thawing, or by spraying chilled gas or artificial snow into the gap between the soil surface and PESI.
9 nine
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26)
PCT/RU2021/050325 2020-10-07 2021-10-04 Method for thermally stabilizing permafrost soils WO2022075889A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180055775.7A CN116635590A (en) 2020-10-07 2021-10-04 Method for thermally stabilizing permafrost

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133039 2020-10-07
RU2020133039A RU2748086C1 (en) 2020-10-07 2020-10-07 Method of thermal stabilization of permafrost soils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022075889A1 true WO2022075889A1 (en) 2022-04-14

Family

ID=75919718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2021/050325 WO2022075889A1 (en) 2020-10-07 2021-10-04 Method for thermally stabilizing permafrost soils

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN116635590A (en)
RU (1) RU2748086C1 (en)
WO (1) WO2022075889A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61134417A (en) * 1984-11-30 1986-06-21 Showa Alum Corp Long heat conveying device suitable for soil freezing
RU2435904C2 (en) * 2008-02-19 2011-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский военный институт ракетных войск имени Главного маршала артиллерии М.И. Неделина" Министерство обороны Российской Федерации System of soils freezing
CN107419719A (en) * 2017-07-31 2017-12-01 中铁西北科学研究院有限公司 A kind of solar wind-energy driving refrigeration safeguards the heat-staple method of frozen soil foundation
CN207685815U (en) * 2017-11-24 2018-08-03 北京交通大学 Compression-type refrigerating system for preventing Permafrost Degeneration

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2110647C1 (en) * 1996-09-02 1998-05-10 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт транспортного строительства" Ground cooling device
CN202850037U (en) * 2012-10-22 2013-04-03 中铁西北科学研究院有限公司 Device used for protecting permafrost region roadbed slop
CN204125812U (en) * 2014-10-13 2015-01-28 胡田飞 A kind of thawing apparatus of initiatively heating preventing and treating seasonal frozen soil region roadbed frost damage disease
RU2655857C1 (en) * 2017-07-18 2018-05-29 Илья Рило Cooling thermosyphon for site thermal stabilization of soils (options)
CN109853557A (en) * 2019-01-31 2019-06-07 宁夏大学 A kind of cooling anchor rod system and its construction method certainly
RU2716361C1 (en) * 2019-06-25 2020-03-11 Алексей Владимирович Панченко Method of orientation of solar energy receiving device on the sun and its conversion into other types of energy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61134417A (en) * 1984-11-30 1986-06-21 Showa Alum Corp Long heat conveying device suitable for soil freezing
RU2435904C2 (en) * 2008-02-19 2011-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский военный институт ракетных войск имени Главного маршала артиллерии М.И. Неделина" Министерство обороны Российской Федерации System of soils freezing
CN107419719A (en) * 2017-07-31 2017-12-01 中铁西北科学研究院有限公司 A kind of solar wind-energy driving refrigeration safeguards the heat-staple method of frozen soil foundation
CN207685815U (en) * 2017-11-24 2018-08-03 北京交通大学 Compression-type refrigerating system for preventing Permafrost Degeneration

Also Published As

Publication number Publication date
RU2748086C1 (en) 2021-05-19
CN116635590A (en) 2023-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130299123A1 (en) Geothermal System
US20090308566A1 (en) System for collecting and delivering solar and geothermal heat energy with thermoelectric generator
CN107724377A (en) For preventing and treating the compression-type refrigerating system of Permafrost Degeneration
CN101578487B (en) System for accumulation and supply of heat energy with modular heating and cooling apparatus
Hu et al. Design and experimental study of a solar compression refrigeration apparatus (SCRA) for embankment engineering in permafrost regions
Hu et al. Development of a novel vapor compression refrigeration system (VCRS) for permafrost cooling
CN216378977U (en) Frozen soil roadbed protective structure
EP2342968B1 (en) Solar greenhouse with energy recovery system
RU2748086C1 (en) Method of thermal stabilization of permafrost soils
JP5389565B2 (en) Geothermal air conditioning system
JP2689400B2 (en) Solar heat storage type road surface snow melting device
RU2779706C1 (en) Soil thermal stabilization method due to year-round regulation of heat transfer
RU51636U1 (en) DEVICE FOR COMPENSATION OF THERMAL INFLUENCE OF THE STRUCTURE FOUNDATION ON THE PERMANENT FROZEN SOIL
RU2621912C2 (en) Method of cooling underground structures in masses of permafrost rocks and device for its implementation
RU2789556C1 (en) Method for preventing coalescence of thaw halos around wells in permafrost formations
Wagner et al. Artificial ground freezing using solar-powered thermosyphons
RU155180U1 (en) CONSTRUCTION FOR THERMOSTATING SOILS UNDER BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS
Plotnikov et al. Methods of cooling the foundations of buildings constructed according to the principle of maintaining the soil in a permafrost state (town of Mirnyi)
Loktionov et al. Prospective Sites for Solar-Powered Permafrost Stabilization Systems Integration in Russian Railways
JPH04189906A (en) Snow melting device of solar heat storage type for road surface
Reda et al. Experimental investigation of temperature and condensation control of photovoltaic panels
RU179729U1 (en) DEVICE FOR REGULATING HEAT TRANSFER
CN211601191U (en) Ground source heat pump device for preventing and treating frost heaving of roadbed in seasonal frozen soil area
RU2231595C1 (en) Stabilizer for plastic-frozen ground used with the purpose of performing the whole-year works
JP2008031813A (en) Underground heat storage method and device for solar heat

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21878104

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202180055775.7

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21878104

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1