УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕСТЕСТВЕННОГО АККУМУЛИРОВАНИЯ ХОЛОДА В ГРУНТОВОМ МАССИВЕ
DEVICE FOR NATURAL ACCUMULATION OF COLD IN SOIL MASS

Область техники
Изобретение относится к области накопления и поддержания запасов естественного холода в полуограниченном грунтовом массиве.
Уровень техники
Близким по технической сущности является устройство для замораживания верхнего слоя грунта по авторскому свидетельству СССР на изобретение №1763571, которое опубликовано 23.09.1992 г., по МПК E02D 3/115, включающее перекрытие с опорами, препятствующее попаданию на поверхность грунта солнечной радиации и снега, создающего теплоизолирующий слой, с входными и выпускными вентиляционными отверстиями.
К недостаткам вышеописанного устройства можно отнести повышенное влияние суточных и сезонных колебаний температуры наружного воздуха на теплообмен между ним и верхним слоем грунта, что при определенных условиях приводит к нерациональному использованию накапливаемых запасов холода.
Наиболее близким по технической сущности является холодильник-аккумулятор зимнего холода по патенту РФ на изобретение №2344251, который опубликован 20.01.2009 г., по МПК Е04Н 5/10, F25D 3/02 включающий заглубленную в землю подземную часть с системой естественной вентиляции и массив грунта.
К недостаткам вышеописанного устройства можно отнести повышенные трудозатраты на теплогидроизоляцию массива грунта - аккумулятора зимнего холода.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретений является создание аккумулятора зимнего холода в полуограниченном массиве грунта, прилегающего к сооружению с тепловыделениями, путем обеспечения условий промерзания расчетного объема грунта на нормативную глубину в различных климатических районах с достаточным количеством дней в году с отрицательными по Цельсию значениями температуры воздуха и для рационального использования накапливаемых запасов холода.
Технические результаты изобретения - исключение трудозатрат на теплогидроизоляцию грунтового массива - аккумулятора зимнего холода, прилегающего к сооружению с тепловыделениями, и снижение влияния суточных и сезонных колебаний температуры наружного воздуха на интенсивность теплового потока от окружающей среды к грунтовому массиву при превышении температуры наружного воздуха над температурой поверхности грунтового массива.
Технические результаты достигаются тем, что устройство для естественного аккумулирования холода в грунтовом массиве, прилегающем к сооружению с тепловыделениями, выполнено с навесом, ограничивающим полуограниченный грунтовый массив от воздуха над навесом, с теплоизоляцией, ограничивающей теплообмен между окружающей средой и грунтовым массивом при превышении температуры наружного воздуха над температурой поверхности грунтового массива, и опорами из материала с низкой теплопроводностью, с системой подачи воздуха под навес и удаления воздуха из под навеса, с системой воздухораспределения под навесом, с, по меньшей мере, одним датчиком температуры грунта, одним датчиком температуры воздуха под навесом, по меньшей мере, одним датчиком температуры наружного воздуха, по меньшей мере, с исполнительным механизмом задействования систем подачи воздуха под навес и удаления воздуха из под навеса и воздухораспределения в зависимости от показаний датчиков температуры.
Технические результаты достигаются также тем, что система подачи воздуха под навес и удаления воздуха из под навеса естественная или искусственная или смешанная.
Технические результаты достигаются также тем, что система подачи воздуха под навес и удаления воздуха из под навеса приточная или вытяжная или приточно-вытяжная.
Технические результаты достигаются также тем, что система подачи воздуха под навес и удаления воздуха из под навеса содержит, по меньшей мере, двухпозиционные «открыто-закрыто» клапаны.
Под термином «клапан» в заявляемом техническом решении следует понимать устройства, предназначенные для открытия, закрытия или регулирования потока воздуха, в том числе, варианты исполнения таких устройств в виде заслонок, задвижек, штуцеров и тому подобное.
Технические результаты достигаются также тем, что система воздухораспределения канальная или канальная перфорированная, опоры из материала с низкой теплопроводностью образуют каналы и выполнены с возможностью изменения аэродинамического сопротивления в каналах и/или перфорированных отверстиях в опорах.
Технические результаты достигаются также тем, что опоры из материала с низкой теплопроводностью со стороны поверхности грунта соединены друг с другом стержнями или листом с перфорированными отверстиями в листе.
Технические результаты достигаются также тем, что навес выполнен эквидистантным или неэквидистантным контуру по поверхности грунта, окружающего сооружение с тепловыделениями.
Технические результаты достигаются также тем, что исполнительный механизм задействования системы подачи воздуха под навес и удаления воздуха из под навеса и воздухораспределения в зависимости от показаний датчиков температуры выполнен с возможностью закрытия клапанов при превышении температуры окружающего воздуха по сравнению с температурой поверхности массива полуограниченного грунта или температуры воздуха под навесом и/или выключения, по меньшей мере одного вентилятора, в случае выполнения искусственной системы подачи воздуха под навес и удаления воздуха из под навеса, при превышении температуры окружающего воздуха по сравнению с температурой поверхности полуограниченного массива грунта или температуры воздуха под навесом и возможностью открытия клапанов при превышении температуры поверхности полуограниченного массива грунта или температуры воздуха под навесом по сравнению с температурой наружного воздуха и/или включения вентиляторов, в случае выполнения искусственной системы подачи воздуха под навес и удаления воздуха из под навеса, при превышении температуры поверхности полуограниченного массива грунта или температуры воздуха под навесом по сравнению с температурой наружного воздуха.
Осуществление изобретения
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 предоставлен вид сверху устройства для естественного аккумулирования холода в грунтовом массиве, прилегающем к сооружению с тепловыделениями.
На фиг. 2 разрез вида с бока устройства для естественного аккумулирования холода в грунтовом массиве, прилегающем к сооружению с тепловыделениями.
Устройство для естественного аккумулирования холода в грунтовом массиве 1, прилегающем к сооружению с тепловыделениями 2, выполнено с навесом 3, ограничивающим массив грунта 1 от воздуха над навесом 3 и солнечной радиации, с теплоизоляцией 4, ограничивающей теплообмен между окружающей средой и грунтовым массивом 1, и опорами 5 из материала с низкой теплопроводностью, с системой подачи воздуха 6 под навес 3 и удаления воздуха из под навеса 3, с системой воздухораспределения 7 под навесом 3. Устройство также содержит датчик температуры поверхности грунта 8, датчик температуры наружного воздуха 9, датчик 10 температуры воздуха под навесом 3, исполнительный механизм задействования систем подачи и удаления воздуха 6 и воздухораспределения 7 в зависимости от показателей датчиков температуры 8, 9 и 10. Боковая поверхность навеса 3, ограничивающая его по периметру, также может иметь теплоизоляцию 4.
Система подачи и удаления воздуха 6 может быть естественной или искусственной или смешанной.
Система подачи и удаления воздуха 6 может быть приточной или вытяжной или приточно-вытяжной.
Система подачи воздуха и удаления воздуха 6 содержит клапаны 11 и выполнена таким образом, что при образовании снежного покрова в окрестности сооружения 2 обеспечивает беспрепятственную из-за снежного покрова подачу наружного воздуха в каналы 12 и, после охлаждения грунта 1, удаление воздуха из каналов 12.
Система воздухораспределения 7 может быть канальной или канальной перфорированной, опоры 5 могут быть выполнены из материала с низкой теплопроводностью и могут образовывать каналы 12, также система воздухораспределения 7 может быть выполнена с возможностью изменения аэродинамического сопротивления в каналах 12 и/или перфорированных отверстиях 13 в опорах 5.
Опоры 5 могут быть выполнены из материала с низкой теплопроводностью и со стороны поверхности грунта 1 могут быть соединены друг с другом стержнями 14 или листами 15 с перфорированными отверстиями 16 в листе 15.
Навес 3 может быть выполнен эквидистантным или неэквидистантным контуру по поверхности грунтового массива сооружения 2. В случае, представленном на фиг. 1 - граница сооружения 2 выполнена в виде многогранника, а граница контура навеса 3 в плане - в виде окружности, и характеризуется как неэквидистантная.
Исполнительный механизм задействования систем подачи и удаления воздуха 6 и воздухораспределения 7 в зависимости от показаний датчиков температуры 8, 9 и 10 может быть выполнен с возможностью закрытия клапанов 11 при превышении температуры окружающего воздуха по сравнению с температурой поверхности массива грунта 1 или температуры воздуха под навесом 3 и/или выключения вентилятора (вентиляторов) 17, в случае выполнения искусственной системы подачи и удаления воздуха 6, при превышении температуры окружающего воздуха по сравнению с температурой поверхности грунтового массива 1 или температуры воздуха под навесом 3, и возможностью открытия клапанов 11 при превышении температуры поверхности грунтового массива 1 или температуры воздуха под навесом 3 по сравнению с температурой окружающего воздуха и/или включения вентилятора/вентиляторов 17, в случае выполнения искусственной системы подачи воздуха под навес и удаления воздуха из под навеса, при превышении температуры поверхности грунтового массива 1 или температуры воздуха под навесом 3 по сравнению с температурой окружающего воздуха.
Устройство для естественного аккумулирования холода в грунтовом массиве 1 работает следующим образом.
При суточных и сезонных колебаниях температуры окружающего воздуха в случае превышения температуры поверхности грунтового массива 1 или температуры воздуха под навесом 3, по сравнению с температурой окружающего воздуха, исполнительный механизм задействования систем подачи и удаления воздуха 6 и воздухораспределения 7 открывает клапаны 11 и, в случае выполнения искусственной системы подачи воздуха под навес 3 и удаления воздуха из под навеса 3, включает вентилятор (вентиляторы) 17. При этом холодный воздух попадает в каналы 12 и охлаждает массив грунта 1.
При суточных и сезонных колебаниях температуры окружающего воздуха в случае превышения температуры окружающего воздуха по сравнению с температурой поверхности грунтового массива 1 исполнительный механизм задействования систем подачи и удаления воздуха 6 и воздухораспределения 7 закрывает клапаны 11 и, в случае выполнения искусственной системы подачи воздуха под навес 3 и удаления воздуха из под навеса 3, выключает вентилятор (вентиляторы) 17. При этом воздух в каналах 12 и теплоизоляция 4 препятствуют теплообмену между окружающей средой и грунтовым массивом 1. При образовании на навесе 3 слоя снега, последний также уменьшает тепловой поток от окружающей среды к грунтовому массиву 1. Кроме того, теплоизоляция 4 препятствует нагреву грунта 1 солнечным излучением.
Все элементы устройства для естественного аккумулирования холода в грунтовом массиве могут быть выполнены из известных материалов с использованием известных технологий.