Устройство для температурной стабилизации оснований сооружений

Полезная модель относится к области строительства на мерзлых и слабых грунтах, и может быть использована при строительстве жилых и промышленных зданий, при укреплении фундаментов сооружений, находящихся в аварийном состоянии.
Известна система для температурной стабилизации оснований сооружений на вечномерзлых грунтах [патент РФ №2416002, МПК E02D 3/115 (2006.01), 2014]. Система состоит из испарителей, выполненных в виде труб, уложенных в горизонтальной плоскости равномерно по всей площади отсыпки грунта основания. Испарители трубопроводами подачи и отвода теплоносителя связаны с конденсатором, выполненным в виде аппарата воздушного охлаждения с естественным обдувом его оребренной части окружающим воздухом.
Недостатком известной системы температурной стабилизации мерзлого грунта является низкая эффективность замораживания оснований сооружений, а также усложненность системы стабилизации, что обусловлено особенностями конструкции системы. Также к недостаткам системы можно отнести отсутствие ремонтоспособности.
Известно, принятое за прототип, сезонное охлаждающее устройство для стабилизации оснований сооружений на мерзлых грунтах, состоящее из конденсатора и размещенных в отсыпке грунта основания произвольном числе испарителей, связанных с конденсатором трубопроводами подачи и отвода теплоносителя [патент РФ №181403, МПК E02D 3/115 (2006.01), 2018]. Подземные участки трубопроводов подачи и отвода теплоносителя дополнительно выполнены наклонными, при этом наклонный участок трубопровода подачи теплоносителя в испарители расположен ниже уровня испарителей, а уровень трубопровода отвода теплоносителя выше уровня испарителей.
Кроме того, уровень трубопроводов отвода теплоносителя из испарителей установлен в конденсаторе выше возможного наивысшего уровня жидкого теплоносителя.
Недостатками устройства являются невозможность замены и ремонта под зданиями (сооружениями) труб испарителя, пришедших в аварийное состояние, а также установка их под строящиеся или построенные сооружения, которые нуждаются в укреплении фундаментов.
Техническими задачами полезной модели являются возможность установки испарителей под строящиеся и эксплуатируемые здания (сооружения) на мерзлых грунтах, возможность выполнять ремонт и замену отдельных труб испарителей без демонтажа всего устройства, при сохранении его высокой промораживающей способности.
Для решения поставленной задачи устройство для температурной стабилизации оснований сооружений на мерзлых грунтах, состоит из конденсатора и размещенных в отсыпке грунта основания произвольном числе испарителей (один или более одного), связанных с конденсатором трубопроводом подачи и отвода теплоносителя. Трубопровод подачи и отвода теплоносителя образуют замкнутый через конденсатор контур. Конденсатор в полезной модели видоизменен, в нем установлена дополнительная секция с ультразвуковым измерителем уровня жидкости.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Отличительная особенность предлагаемой полезной модели - возможность ремонта и замены труб испарителей, обеспечивает укрепление фундаментов эксплуатируемых зданий и сооружений в аварийном состоянии.
Проведенный патентный поиск показал, что устройство соответствует критерию «новизна».
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично показано устройство для температурной стабилизации оснований сооружений, а на фиг. 2 - показан конденсатор охлаждающего устройства.
Устройство для температурной стабилизации оснований сооружений на мерзлых грунтах представляет собой установленный на вышке конденсатор 1, трубопровод подачи теплоносителя, выполненный в виде вертикальной трубы 2, переходящей в горизонтальную 3, и наклонный трубопровод 4 отвода теплоносителя. Расположенные в основании сооружения 5 под поверхностью земли испарители 6 присоединены к наклонному трубопроводу 4.
Трубопровод подачи (трубы 2 и 3) и трубопровод 4 отвода теплоносителя образуют замкнутый через конденсатор 1 контур (1, 2, 3,4).
От конденсатора 1 жидкий теплоноситель (двуокись углерода, аммиак или другой хладагент) по трубам 2, 3 поступает в трубопровод 4, из которого он стекает в испарители 6. Забравший тепло хладагент (теплоноситель) в виде пузырьков газа движется вверх под действием силы Архимеда и поступает в трубопровод 4, далее двухфазная смесь теплоносителя поступает в конденсатор 1.
Газообразный теплоноситель конденсируется в конденсаторе, после чего жидкая фаза хладагента поступает в испарители, в которых происходит его испарение, охлаждающее окружающий его грунт. Цикл многократно повторяется.
Конденсатор, испарители и трубопровод в устройстве для температурной стабилизации могут быть выполнены из бесшовных труб, что позволяет ему выдерживать большие рабочие давления. Объем конденсатора в два раза превышает объем испарителей, а это дает ему возможность работать в критической ситуации, когда вся жидкость попадает в конденсатор. Окончание трубы подачи 7 теплоносителя в конденсатор 1 должно находиться выше уровня отвода жидкости 8 в конденсаторе. В конденсаторе установлена дополнительная секция с ультразвуковым измерителем уровня жидкости 9.
Устройство для температурной стабилизации оснований сооружений может использоваться при строительстве на вечномерзлых грунтах жилых и промышленных зданий, а также позволяет производить укрепление фундаментов зданий и сооружений, находящихся в аварийном состоянии.