УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТАЯНИЯ СНЕГА

Полезная модель относится к стационарным устройствам для сбора и таяния снега, удаляемого с городских территорий, и может быть использована в городском хозяйстве.
Известно устройство снеготаятельного средства по патенту США №5235762, опублик. 1993 г.
Устройство содержит ванну для приема и плавления снежной массы, устройство нагрева расположенной в ванне воды продуктами сгорания жидкого или газообразного топлива, насос для забора воды из ванны и подачи ее через сопла для полива снежной массы и приспособление для удаления воды из ванны.
Недостатком данного устройства является высокая энергоемкость, а также его низкая экологичность, обусловленная выбросом в атмосферу продуктов горения топлива, что делает невозможным использование устройства вблизи жилых домов.
Известна также стационарная снеготаятельная установка по патенту СССР №1081267, опублик. 22.03.84, принятая за прототип.
Устройство-прототип содержит снегоплавильную емкость в виде загрузочного бункера с камерой таяния, расположенный под бункером и сообщенный с ним посредством отверстия в днище бункера грязеотстойник и установленный в камере таяния многоярусный трубчатый нагреватель с регулировочной аппаратурой.
Недостатками устройства-прототипа являются сложность извлечения из бункера негабаритных включений, возможность засорения пространства между трубами нагревателя различными загрязнениями при таянии снега, высокая энергоемкость установки.
В заявляемой полезной модели решается задача создания экономичного, экологичного, бесшумного устройства для приема и таяния снега, которое можно было бы использовать вблизи жилых домов.
Достигаемый технический результат от использования полезной модели заключается в экономии электроэнергии, улучшении экологической обстановки.
Для решения поставленной задачи в устройстве, содержащем емкость для приема и таяния снега, систему теплоснабжения и очистное сооружение, согласно полезной модели, система теплоснабжения выполнена с возможностью сбора тепла от различных источников тепла низкого потенциала; емкость для приема и таяния снега выполнена в виде наземной обогреваемой площадки, с трех сторон которой выполнено прочное водонепроницаемое ограждение, состоящее из задней и двух боковых стен; вдоль всей длины площадки, параллельно боковым стенам ограждения, выполнен бетонированный канал для слива воды, разделяющий площадку на два участка, каждый из которых имеет бетонное покрытие выполненное с возможностью нагрева от греющих труб, уложенных в бетонном покрытии участков площадки, причем поверхность каждого из участков обогреваемой площадки выполнена с уклоном в сторону канала для слива воды, а также с уклоном в сторону задней стены ограждения площадки; при этом, канал для слива воды выполнен с уклоном в сторону задней стены площадки, где соединен отводящим трубопроводом с очистным сооружением; сверху канал для слива воды снабжен съемными защитными решетками, а дно канала для слива воды выполнено с возможностью нагрева от греющих труб, уложенных в бетонном покрытии дна канала; при этом, греющие трубы с помощью системы теплоносящих трубопроводов соединены с теплонасосной системой теплоснабжения.
Причем для сбора тепла от различных источников тепла низкого потенциала используется теплонасосная система теплоснабжения. Дополнительно, у фасада обогреваемой площадки выполнен пологий въезд с твердым покрытием. Для нагрева поверхности участков площадки и дна канала для слива воды выполнена конструкция, содержащая слой основания из гравия или шлака, теплоизоляцию и размещенные в бетонном покрытии греющие трубы, уложенные «змейкой» и закрепленные к армированной сетке.
Пример реализации полезной модели поясняется с помощью следующих чертежей:
- на фиг.1 изображен вид сверху на устройство для приема и таяния снега;
- на фиг.2 изображена обогреваемая площадка в поперечном разрезе (вид А-А).
- на фиг.3 изображена обогреваемая площадка в продольном разрезе вдоль оси канала (вид Б-Б).
На фиг.1-3 обозначено:
1 - емкость для приема и таяния снега (обогреваемая площадка);
2 - теплонасосная система теплоснабжения;
3 - отводящий трубопровод;
4 - очистное сооружение;
5 - система теплоносящих трубопроводов;
6 - въезд на площадку;
7, 19 - выравнивающие слои бетона;
8, 18 - греющие трубы;
9 - канал для слива воды;
10, 20 - теплоизоляция;
11 - секция съемных защитных решеток;
12, 21 - слои основания (гравия или шлака);
13 - задняя стена ограждения;
14 - боковые стены ограждения;
15, 22 - армированные сетки;
16 - бетонное покрытие участков площадки;
17 - бетонное покрытие дна канала;
23 - боковые стенки канала.
Заявляемое устройство содержит емкость для приема и таяния снега, выполненную в виде наземной открытой обогреваемой площадки 1, теплонасосную систему теплоснабжения 2 и очистное сооружение 4.
Для удобства эксплуатации длина и ширина обогреваемой площадки 1 выбираются небольшими (например, 30×34 м). С трех сторон обогреваемой площадки 1 выполнено прочное водонепроницаемое ограждение, состоящее из задней 13 и двух боковых 14 стен, выполненных из кирпича и/или бетона высотой 1,5÷1,7 м, а у фасада площадки выполнен пологий въезд 6 с твердым покрытием (например асфальтобетонным или цементобетонным).
Вдоль всей длины обогреваемой площадки 1, от въезда 6 до задней стены 13 ограждения, параллельно боковым стенам 14 ограждения, выполнен бетонированный канал 9 для слива воды, который делит площадку на два одинаковых участка.
Сверху канала 9, выполнена секция съемных защитных решеток 11, каждая из которых имеет длину порядка 2 м и размер ячеек 50×50 мм.
Канал 9 выполнен с уклоном 3÷4° в сторону задней стены 13 ограждения, где выход канала 9 через отводящий трубопровод 3 соединен с очистным сооружением 4. Ширина канала 9 между его боковыми стенками 23 порядка 1 м, толщина выполненных из бетона боковых стенок 23 канала 9 порядка 80×100 мм.
Каждый из участков обогреваемой площадки, расположенных по обе стороны от канала 9, имеет следующую конструкцию.
На глубине грунта 0,3÷0,4 м, срезанном и уплотненном под углом α~ 3°÷4° в сторону канала 9, и под углом β~ 3°÷4° в сторону задней стены 13 ограждения, насыпан, разровнен и уплотнен слой основания (гравия или шлака) 12 толщиной 0,15÷0,2 м.
Сверху на поверхности основания 12 размещена теплоизоляция 10 (например, из пенополистирола толщиной 50 мм) [2], на которую уложен выравнивающий слой бетона 7 толщиной порядка 20÷25 мм, на котором размещена армированная сетка 15, к которой закреплены греющие трубы 8, уложенные «змейкой», с горизонтальным шагом между осями труб 8 порядка L~180÷200 мм, чтобы обеспечить одинаковый теплообмен.
нap
В рассматриваемом устройстве могут быть использованы трубы из модифицированного поперечно сшитого полиэтилена (трубы РЕХ), с наружным диаметром порядка D~20÷26 мм.
1
Сверху конструкция из закрепленных на сетке 15 труб 8 залита слоем бетона для получения ровного бетонного покрытия 16, которое является поверхностью участка обогреваемой площадки 1. При этом, толщина бетонного покрытия 16 над трубами 8 одинаковая по всей площади участка и составляет порядка H~60÷80 мм.
Таким образом, каждый из участков обогреваемой площадки 1 имеет гладкое бетонное покрытие 16, выполненное с возможностью нагрева от греющих труб 8, уложенных в бетонном покрытии 16 каждого из участков площадки, выполненных с наклоном 3÷4° в сторону канала 9, и кроме того, с наклоном 3÷4° в сторону задней стены 13 ограждения площадки.
Для подогрева дна канала 9 и реализации возможности слива воды в очистное сооружение 4 используется следующая конструкция.
нар
Между боковыми стенками 23 канала 9, на глубине N~0,6÷0,8 м грунта, срезанного и уплотненного под углом 3°÷4° в сторону задней стены 13 ограждения, по всей длине канала 9 насыпан, разровнен и уплотнен слой основания (гравия или шлака) 12 толщиной 0,1÷0,15 м, на котором размещена теплоизоляция 20 толщиной 50 мм (например, из пенополистирола) [2], на которую уложен выравнивающий слой бетона 19 толщиной порядка 20÷25 мм, на котором размещена армированная сетка 22, к которой закреплены греющие трубы 18, уложенные «змейкой» вдоль всей длины канала 9, с горизонтальным шагом между осями труб порядка L~180÷200 мм. Так же, как и для обогрева поверхности площадки, для обогрева дна канала 9 могут быть использованы трубы РЕХ с наружным диаметром порядка D~20÷26 мм.
2
Сверху выполненная конструкция из закрепленных на сетке 22 труб 18 залита слоем бетона для получения ровного бетонного покрытия 17, которое является дном канала 9. При этом, толщина бетонного покрытия 17 над трубами 18 одинаковая по всей длине канала и составляет порядка H~35÷50 мм.
Таким образом, канал 9 для слива воды, выполненный с наклоном 3÷4° в сторону задней стены 13 ограждения площадки, имеет бетонированные стенки 23 и бетонированное дно 17, выполненное с возможностью нагрева от греющих труб 18, уложенных в бетонное покрытие дна канала 9.
При этом, греющие трубы 8 и 18 с помощью системы теплоносящих трубопроводов 5 соединены с теплонасосной системой теплоснабжения 2.
Энергосберегающая теплонасосная система теплоснабжения 2 предназначена для полного обеспечения потребностей в теплоте обогреваемой площадки 1, и отключается тогда, когда потребности в обогреве нет.
Примеры выполнения теплонасосных станций, использующих низкопотенциальные источники теплоты, широко известны [1, 3]. В зависимости от условий, можно выбрать и реализовать подходящую станцию (на чертежах не показано), включающую, например, пульт управления, теплонасосную установку, теплообменное оборудование, циркуляционные насосы, насосы системы низкопотенциального источника теплоты, систему распределительных трубопроводов, с установленной запорно-регулирующей аппаратурой и устройствами контрольно-измерительных приборов.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Снег со льдом, привозимый автосамосвалами, высыпается на бетонное покрытие 16 участков обогреваемой площадки 1 последовательно, начиная от задней стены 13 ограждения, так что образуется единый снежный покров. Имеющийся вдоль фасада площадки пологий въезд 6 служит для удобства заезда и выезда автомашин.
Бетонное покрытие 16 участков площадки 1 нагревается за счет уложенных в бетонную конструкцию труб 8. Снег начинает таять, и образующаяся вода стекает в канал 9, далее по каналу 9 течет до задней стены 13 ограждения площадки, где через отводящий трубопровод 3 попадает в очистное сооружение 4. Для предотвращения попадания крупных предметов в канал 9, он закрыт сверху с помощью секции съемных защитных решеток 11, сняв которые, канал 9 при необходимости легко можно прочистить от мелкого мусора и песка, попавшего от таяния. Мусор, привозимый со снегом, после таяния снега очищается щеткой с поверхности обогреваемой площадки 1 и складируется за ее пределами. По мере накопления мусора, он загружается в автомашины и затем вывозится на полигоны утилизации бытовых отходов (свалки).
Функционирование предлагаемого устройства отличается от аналогов тем, что нет выбросов вредных веществ в атмосферу из-за сгорания топлива. Устройство можно размещать во дворе жилых домов, так как нет шума от работы, а в отсутствие снега площадку можно использовать в качестве автостоянки. Кроме того, не требуется больших диаметров канализационных коллекторов и дождеприемников, так как вода при таянии снега стекает постепенно.
В качестве энергосберегающей технологии используется практически любой доступный в данном конкретном месте низкопотенциальный источник теплоты (наружный воздух, грунт, подземные и поверхностные воды, тепло тепловых сетей (как прямое, так и обратное), канализационные стоки и т.п.
Таким образом, применение полезной модели позволяет достигнуть технический результат - экономию электроэнергии, улучшение экологической обстановки, за счет использования энергосберегающей технологии.
Устройство реализуется на базе устройств и строительных материалов, известных из технической литературы.
Источники информации
1. Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии. М:2001. - 66 с.
2. СТО 218.3.001 - 2006 Проектирование и устройство теплоизолирующих слоев из экструдированного пенополистерола «Styrofoam» на автомобильных дорогах России. М:2006. - 77 с.
3. Васильев Г.П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли: монография/ Г.П.Васильев. - М.: Издательский дом «Граница», 2006. - 176 с.