01.01.2010

Обогрев грунта под холодильными камерами

В.В. Шишов, главный инженер Группы компаний "Фармина", А.С.Луцько, инженер технической поддержки ООО "Данфосс"
(журнал "Холодильная техника" №9, 2008 г.)

При проектировании, строительстве и эксплуатации низкотемпературных холодильных камер (ХК) необходимо учитывать одну специфическую особенность (в отличие от обычных складских терминалов) – промерзание грунта. Вода, превратившись при замерзании в лёд, занимает больший объём, что приводит к вспучиванию ("frost heave") грунта. В результате возможны повреждения фундамента, перекос всей многотонной конструкции здания камеры. При устройстве полов в условиях промерзаемого пучинистого грунта СНиП 2.03.13-88 рекомендует:

  • понижению уровня грунтовых вод ниже глубины промерзания основания не менее чем на 0,8 м;
  • прокладку по основанию теплоизоляционного слоя расчётной толщины из неорганических влагостойких материалов со средней плотностью не более 1,2 т/м3;
  • замену пучинистого грунта при засыпке котлованов в зоне промерзания основания практически непучинистым грунтом.

Для обеспечения устойчивости строительных конструкций ХК эти меры оказываются недостаточными. Чтобы избежать пучения грунта его температура должна быть не ниже 2...3°С. В зависимости от площади камеры применяется обогрев либо электро, либо воздушный (делается вентилируемое подполье), либо незамерзающей жидкостью, циркулирующей по встроенным в пол трубам. Наибольшее распространение получила кабельная система обогрева (КСО), отличающаяся минимальными эксплуатационными расходами. Высокая надёжность работы маломощного нагревательного кабеля в бетоне достигается установкой дублирующей системы: предусматривается автоматическое включение резервных нагревательных секций при отказе основных.

 

Монтаж КСО компании DEVI несложен: нагревательный кабель крепится на специальной монтажной ленте Devifast™ или пластиковыми стяжными хомутами на стальной армирующей решётке. Система управляется электронным терморегулятором Devireg™330. Терморезистивный датчик позволяет поддерживать температуру грунта с точностью 0,4°С. Особенно важен электрообогрев опорных колонн, являющихся мостиками холода.. В этом случае удельная мощность прогрева должна быть 100...150 Вт/м2. Нагревательный кабель DTIE-17 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, необходимой для поддержания температуры грунта у основания фундамента на уровне 2...3°С.

Параметры для расчёта требуемой мощности обогрева:

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

Удельные теплопотери через пол ХК:

Q = λ (tосн – tкам) / H, где

Q – удельные теплопотери, Вт/м2, λ – коэффициент теплопроводности теплоизоляции Вт/(м*К), tосн – температура основания камеры, °С, tкам – температура воздуха внутри камеры, °С, Н – толщина теплоизоляции, м. Обычно удельные теплопотери лежат в пределах 10...25 Вт/м2.

 

Удельная мощность КСО должна превышать удельные 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 расчета КСО.

 

Исходные данные: коэффициент теплопроводности пенополистирола при 0°С λ = 0,043 Вт/(м*К), (tосн – tкам) = 40°С, Н = 0,15 м. Толщина теплоизоляции Н, как правило, составляет 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 КСО составит 1,4 * 0,043 * 40 / 0,15 = 16 Вт/м2.

***

Дистрибьюторы компании DEVI (member of Danfoss Group, Дания) успешно применяют в кабельных системах обогрева КСО грунта ХК надёжные резистивные нагревательные кабели Deviflex™ DTIP-10, DTIE-10, DSOT и DTCE малой мощности (10 Вт/м). Максимальное расстояние между соседними линиями кабеля, при котором не образуются мостики холода и грунт в зоне между витками не промерзает, обычно составляет 35...40 см.

Среди выполненных в 2006 - 2007 гг. в России проектов систем защиты грунта от промерзания с помощью КСО DEVI:

  • ХК агрохолдинга "Приосколье" (исполнитель: Фармина, г. Москва). Площадь установки S = 6830 м2, общая мощность N = 132 кВт.
  • ХК консервного завода "Саранский" (исполнитель: ООО "Партнер ДЕВИ", г. Нижний Новгород), S = 120 м2, N = 4,6 кВт.
  • Холодильный терминал ЗАО "Нижегородский купец" (исполнитель: ООО "Партнер ДЕВИ", г. Нижний Новгород), S = 614 м2, N = 30 кВт.
  • Холодильный склад ЗАО "Шахунский молокозавод" (исполнитель: ООО "Партнер ДЕВИ", г. Нижний Новгород), S = 505 м2, N = 25 кВт.
  • ХК для хранения мороженого г. Долгопрудный (исполнитель: ООО "Простор-Л", г. Королев), S = 1000 м2, N = 25 кВт.
  • Складской терминал "Технопарк Родники" (исполнитель: ЗАО "Объем", ЗАО "Стройиндустрия ПСК", г. Москва), S = 5000 м2, N = 120 кВт.


В заключение отметим высокую надёжность КСО, основанных на применении кабелей Deviflex™ и терморегуляторов Devireg™ компании DEVI, о чём свидетельствует 13-летний опыт эксплуатации этих систем в холодильных терминалах на территории России и 66-летний опыт работы компании на мировом рынке. Продукция DEVI производится в г.Вайле Дания и проходит обязательный жёсткий выходной контроль. Производственное оборудование компании сертифицировано Международной организацией по cтандартизации на соответствие стандарту ISO 9001