Общая концепция подогрева грунта под холодильными камерами

 

При проектировании, строительстве и эксплуатации низкотемпературных холодильных камер (ХК) необходимо учитывать одну специфическую особенность (в отличие от обычных складских терминалов) — промерзание грунта. Замерзая, вода превращается в лёд, который занимает больший объём, что приводит к вспучиванию («frost heave») грунта. В результате возможны повреждения фундамента, перекос всей многотонной конструкции здания камеры. Рекомендации СНиП 2.03.13-88 относительно устройства полов в условиях промерзаемого пучинистого грунта сводятся к:

  • понижению уровня грунтовых вод ниже глубины промерзания основания не менее чем на 0,8 м;
  • выполнению по основанию теплоизоляционного слоя расчётной толщины из неорганических влагостойких материалов со средней плотностью не более 1,2 т/куб.м;
  • замене пучинистого грунта при засыпке котлованов в зоне промерзания основания практически непучинистым грунтом.

При эксплуатации ХК эти меры оказываются недостаточными для обеспечения устойчивости здания. Для того, чтобы избежать пучения грунта, необходимо поддерживать его температуру не ниже +2...+3 ºС. В зависимости от площади камеры применяется либо электрический обогрев, либо воздушный (делается вентилируемое подполье), либо незамерзающей жидкостью, циркулирующей по встроенным в пол трубам. Наибольшее применение находит кабельная электрическая система обогрева (КЭСО), для которой эксплуатационные расходы минимальны, а высокая надёжность работы маломощного нагревательного кабеля в бетоне повышается за счёт установки дублирующей системы. Предусматривается автоматическое включение резервных нагревательных секций при отказе основных.

Монтаж КЭСО компании DEVI несложен: маломощный нагревательный кабель с погонной мощностью 10 Вт/м крепится при помощи специальной монтажной ленты DEVIfast™ или притягивается пластиковыми стяжными хомутами к стальной армирующей решётке. Система управляется электронным терморегулятором DEVIreg™ 330. Терморезистивный датчик позволяет поддерживать температуру грунта с точностью 0,4 ºС. Особенно важен электрообогрев опорных колонн, которые являются мостиками холода. В этом случае достаточна удельная мощность прогрева 100...150 Вт/м2. Нагревательный кабель DEVIflex™ 18T крепится непосредственно к колонне на уровне фундамента в камере до высоты 1...1,5 м от пола, оштукатуривается либо проклеивается алюминиевым скотчем и покрывается теплоизоляцией.

Расчёт параметров КСО сводится к определению величины теплового потока от нагревательного кабеля, которая требуется для поддержания температуры грунта у основания фундамента на уровне +2...+3 ºС.

Параметры, необходимые для расчёта требуемой мощности обогрева:

  • температура ХК, её площадь,
  • толщина и теплопроводность материала теплоизоляции пола.

Формула расчёта удельных теплопотерь:

Q = λ • (Tосн — Tкам) / H, где

Q — теплопотери, Вт/м2, λ — коэффициент теплопроводности теплоизоляции Вт/(м•К), Тосн — температура основания камеры, ºС, Ткам — температура воздуха внутри камеры, ºС, Н — толщина теплоизоляции, м.

Мощность КЭСО должна превышать теплопотери с коэффициентом запаса 1,4, поскольку возможны дополнительные потери, связанные с качеством монтажа, материала, повышенной влажностью, а также с возможным пониженным напряжением сети.

Пример: Коэффициент теплопроводности λ (0 ºС) = 0,043 Вт/(м•К) (пенополистирол), (Tосн — Tкам) = 40 ºС, Н = 0,15 м. Толщина теплоизоляции Н обычно лежит в пределах 100...200 мм и выбирается, исходя из гидрогеологических условий, температуры в камере Tкам и регламентируемой полезной нагрузки на пол (обычно 2500 кг/м2). Удельная установленная мощность составит 1,4 • 0,043 • 40 / 0,15 = 16 Вт/м2. Обычно удельные теплопотери лежат в пределах 10...25 Вт/м2.

Дистрибьюторы DEVI успешно применяют в КЭСО грунта ХК надёжные одножильные DEVIbasic™ 10S и двухжильные резистивные нагревательные кабели DEVIflex™ 10T с малой теплоотдачей (10 Вт/м). Максимальное расстояние между соседними линиями кабеля, при котором не происходит образование мостиков холода и промерзание грунта в зоне между витками, обычно составляет 35...40 см.

В заключение отметим высокую надёжность КЭСО, основанных на применении кабелей DEVIflex™ и терморегуляторов DEVIreg™ компании DEVI, о чём свидетельствует 25-летний опыт эксплуатации этих систем в холодильных терминалах на территории России и 77-летний опыт работы компании на мировом рынке. Продукция DEVI проходит обязательный жёсткий выходной контроль. Производственное оборудование компании сертифицировано Международной Организацией по Стандартизации на соответствие стандарту ISO 9001.