ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕЕ СООРУЖЕНИЕ Российский патент 1997 года по МПК E04B1/76 E04H5/10 

Изобретение относится к области строительства складских помещений и может быть использовано при строительстве и реконструкции преимущественно овощехранилищ путем аккумулирования холода (энергии) под зданием.

Известно устройство для хранения растительного сырья [1] Это устройство состоит из камеры с теплоизоляцией и ледника, причем в леднике выполнены каналы для прохода воздуха, соединенные с камерой посредством воздуховодов.

Недостатком этой конструкции является ее сложность и недостаточная стабильность поддерживаемой температуры.

Наиболее близким аналогом является теплоизолирующее сооружение [2] Теплоизолирующее устройство включает встроенную тепловую абсорбционную установку, теплоизолирующее ограждение, генератор, установленный в подвальном помещении в слое грунта, имеющего температуру выше температуры испарения парожидкостного агента, конденсатор, полости которого образованы отдельными трубами, расположенными у наружной поверхности ограждения, а сообщающиеся с ними полости установленными по внутренней поверхности ограждения полыми панелями, трубы конденсатора в верхней части сообщены с полостями панелей, а в нижней с приемным коллектором, соединенным с абсорбером, который посредством соединительного коллектора с запорным вентилем сообщается с генератором, соединенным с нижней частью полых панелей при помощи соединительного коллектора.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, а также невозможность сохранения заданной температуры.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и обеспечение сохранения относительно низкой заданной температуры в складском помещении в теплый период.

Поставленная цель достигается тем, что теплоизолирующее сооружение содержит помещение с ограждением и теплоизоляцией и теплообменники, расположенные в грунте под помещениями, причем сооружение выполнено со складскими помещениями, а теплообменники заполнены хладагентом, имеют выход на поверхность земли и расположены равномерно под складскими помещениями в центре зоны промерзания грунта, причем глубина промерзания грунта определена из соотношений

где n требуемое время действия системы теплообменников, ч;
Q_пот удельные тепловые поступления через покрытие, м³/ч;
S_покр площадь покрытия, м²;
G_в среднее значение воздухообмена в складском помещении, м³/ч;
ΔJ_в средняя разность между теплосодержанием поступающего и уходящего воздуха, кдж/кг;
S_пола площадь пола помещения, охлаждаемого системой, м²;
C_гр теплоемкость грунта с учетом теплоты, затрачиваемой на замерзание влаги в грунте, кдж/м³•^oK; и
C_гр=C_н•t_н+C_м•t_м+r
где C_н объемная теплоемкость грунта до замерзания, кдж/м³•^oK;
C_м объемная теплоемкость замороженного грунта, кдж/м³•^oK;
t_н, t_м соответственно температура грунта до охлаждения и средняя температура замороженного слоя грунта, ^oС;
r удельная теплота фазового перехода грунта, кдж/м³•^oK;
K коэффициент запаса.

Кроме того, выходы теплообменников на поверхность земли могут быть выполнены оребренными или трубчатыми и заполнены хладагентом, причем сооружение может быть снабжено воздуховодом или системой приточных воздуховодов, расположенных в зоне промерзания грунта под складским помещением, а также аккумулятором энергии холода из капсул с веществом, аккумулирующим холод.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 вид сверху; на фиг. З схема охлаждения теплоизолирующего сооружения при помощи вентилятора и воздуховодов охлаждения воздуха; на фиг. 4 схема расположения вентиляторов и воздуховодов в плане.

Устройство состоит из камеры (собственно складского помещения) 1, оборудованного теплоизоляцией 2.

В качестве теплоизоляционного материала может быть использован пенополиуретан, минеральная вата и др.

В центре глубины промерзания h, рассчитываемой из соотношения

прокладывают трубы 3, заполненные хладагентом, имеющие выход на земную поверхность 4, который может быть выполнен оребренным. Оребрение 5 позволит в холодное время активнее аккумулировать холод. В грунте, в зоне его охлаждения, может быть выполнен аккумулятор холода 6.

Для создания зоны промерзания под складским помещением в грунте прокладывают трубы теплообменники и заполняют их хладагентом антифризом. В качестве хладагентов антифризов могут быть использованы, например, тосол, этиленгликоль, керосин, фреоны, глицерин и т.д.

В зимнее время хладагент аккумулирует холод, а в летнее время, при повышении температуры воздуха хладагент поддерживает пониженную температуру грунта под складским помещением.

Таким образом, теплообменник обеспечивает замораживание грунта на нужную глубину (т.е. на необходимый период). Саккумулированный в зимнее время холод (энергия) в теплый период расходуется на охлаждение воздуха в складском помещении.

Охлаждение воздуха в складском помещении может осуществляться за счет нагнетания его вентилятором 7 (фиг. 3) через воздуховоды 8 (фиг. А), расположенные в зоне замерзшего грунта. Затем охлажденный воздух через распределитель воздуха 9 поступает в складское помещение.

Для увеличения энергетической (тепловой) емкости аккумулятора холода 6, иногда, исходя из конкретных условий, целесообразно увеличить аккумулятор холода 6, удалив часть грунта под складским помещением, и заменить его капсулами, наполненными веществом, аккумулирующим холод за счет фазового преобразования жидких веществ.

В качестве примера конкретного исполнения рассчитаем глубину промораживания грунта для складского помещения с размерами 12 х 24 х 6 м (высота кровли 2 м). (Расчет произведен в МКГС).

Требуется обеспечить запас холода на один месяц, т.е. n 720 часов.

Климатические данные заданного района определяют по СНиП 2.01.01.82 "Строительная климатология и геофизика". Расчетная температура наружного воздуха в переходный период составит t_н 100^oC, относительная влажность Y 80% ΔJ 3,5 ккал/кг.

Теплопоступления через покрытие за счет теплопередачи и солнечной радиации определяются по стандартным методикам по СНиП 2.04.05-84 "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха" в зависимости от конструктивных особенностей устройства и качества теплоизоляции. Для примера принимаем средние удельные теплопоступления через покрытие в рассчитываемый период g 80 ккал/м²•ч. Объемную теплоемкость грунта до замерзания принимаем 670 ккал/м³град, объемную теплоемкость замороженного грунта 480 ккал/м³. Температуру грунта до охлаждения принимаем t_н +8^oC, а среднюю температуру замороженного грунта t_м -5^oC. Удельная теплота фазового перехода грунта составит 30000 ккал/м³.

Коэффициент запаса примем К 1,5 кдж/м³. Воздухообмен в помещении примем равным 0,5 объема в час. Тогда необходимая глубина промороженного слоя составит:
.

Применение предлагаемого способа позволит с небольшими затратами обеспечить заданную температуру в складском помещении (исходя из условий хранения).

Устройство может быть использовано при строительстве и реконструкции складских помещений, преимущественно овощехранилищ. Технический результат - упрощение конструкции и обеспечение сохранения относительно низкой температуры в складском помещении в теплый период. Теплообменники равномерно расположены в грунте под складским помещением в центре глубины промерзания. Теплообменники имеют выход на земную поверхность и заполнены хладагентом. Глубина промерзания грунта под складским помещением определена из соответствующего соотношения. Выход из теплообменника выполнен оребренным или трубчатым, заполненным хладагентом. В зоне промерзания грунта под складским помещением сформирован воздухопровод и может быть выполнен аккумулятор холода. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Теплоизолирующее сооружение, включающее помещения с ограждением и теплоизоляцией и теплообменники, расположенные в грунте под помещениями, отличающееся тем, что сооружение выполнено со складскими помещениями, а теплообменники заполнены хладагентом, имеют выход на поверхность земли и расположены равномерно под складскими помещениями в центре зоны промерзания грунта, причем глубина промерзания грунта определена из соотношений

где n требуемое время действия системы теплообменников, ч;
Q_пот удельные тепловые поступления через покрытие, м³/ч;
S_покр площадь покрытия, м²;
G_в среднее значение воздухообмена в складском помещении, м³/ч;
ΔJ_в - средняя разность между теплосодержанием поступающего и уходящего воздуха, кДж/кг;
S_пола площадь пола помещения, охлаждаемого системой, м²;
C_гр теплоемкость грунта с учетом теплоты, затрачиваемой на замерзание влаги в грунте, кДж/м³ • К;
C_гр C_н • t_н + С_м • t_н + r,
где С_н объемная теплоемкость грунта до вмерзания, кДж/м³ • К;
С_м объемная теплоемкость грунта до замерзания, кДж/м³ • К;
t_н, t_м соответственно температура грунта до охлаждения и средняя температура замороженного слоя грунта, ^oС;
r удельная теплота фазового перехода грунта, кДж/м³;
K коэффициент запаса. 2. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что выходы теплообменников на поверхность земли выполнены оребренными или трубчатыми и заполнены хладагентом. 3. Сооружение по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что сооружение снабжено воздуховодом или системой приточных воздуховодов, расположенных в зоне промерзания грунта под складским помещением. 4. Сооружение по пп. 1 3, отличающееся тем, что сооружение снабжено аккумулятором энергии холода из капсул с веществом, аккумулирующим холод.