Решения

Обогрев грунта под морозильными камерами

heaving.jpgСогласно СНиП 2.11.02-87 «здания холодильников с отрицательными температурами в помещениях, возводимые во всех строительно-климатических районах, за исключением зон распространения вечномерзлых грунтов, должны проектироваться с учетом необходимости предотвращения промерзания грунтов, являющихся основанием фундаментов и полов... 

Системы защиты грунтов от промерзания должны предусматриваться под помещениями с отрицательными температурами, а также под примыкающими к ним коридорами, вестибюлями, лифтовыми шахтами.»

При работе стационарных промышленных холодильных установок (холодильная или морозильная камера, склад-холодильник, каток с искусственным льдом, и т. д.) в морозильной камере постоянно поддерживается низкая температура, и конструкция пола под её воздействием постепенно промерзает. Даже при наличии хорошей теплоизоляции фундамента этот процесс невозможно остановить, и с течением времени начинается промерзание грунта под полом морозильной камеры. Содержащаяся в грунте влага замерзает и происходит вспучивание грунта, способное привести к разрушению пола в морозильной камере и выходу из строя всего сооружения.


Предотвратить промерзание грунта под морозильной камерой можно путем подогрева нижней части основания камеры. Применение систем на основе нагревательного кабеля позволяет оптимальным образом справиться с решением этой задачи.

Электрический нагревательный кабель резистивного типа устанавливается в конструкцию пола камеры и создает тепловой экран, препятствующий проникновению холода в грунт под камерой. Только в отличие от обычного «тёплого пола» нагревательный кабель располагается под слоем теплоизоляции. Кроме того, для предотвращения обледенения полов коридоров и других помещений, примыкающих к входам в морозильные камеры, рекомендуется установить систему кабельного обогрева участков пола перед входами.

reshenie20.jpg


Cистема обогрева холодильных камер

  • создает тепловой барьер, препятствующий промерзанию и пучению грунта, находящегося непосредственно под полом холодильной камеры;
  • обеспечивает возможность монтажа полов холодильных камер непосредственно на грунт без обустройства вентилируемого подполья;
  • предотвращает разрушения полов холодильных камер и фундаментов, несущих конструкции здания холодильной камеры, в том числе опорных колонн.

Безусловным преимуществом кабельных систем предотвращения промерзания грунта под промышленными холодильниками по сравнению с другими видами обогрева является не только сверхнадежность и экономичность, но и минимальный объем технического обслуживания. Кабели размещаются между фундаментом и холодной поверхностью, образуя надежную термическую защиту. При необходимости прогревать большие площади применяется разделение на зоны.


Преимущества

Одним из важных вопросов при проектировании и обустройстве системы электрообогрева полов холодильных камер является обеспечение повышенных сроков эксплуатации нагревательных кабелей, их ремонтопригодность, а также сохранение работоспособности системы даже при выходе из строя по различным причинам одной или нескольких секций.

Для этого в систему управления заложен принцип селективности. Система управления позволяет отключить неисправную секцию, а нагрузку перераспределить на систему резервирования.

Раскладка нагревательного кабеля может происходить с учетом простого или двойного резервирования, позволяющего сохранить требуемый тепловой поток и не допустить промерзание участков грунта под полом холодильной камеры.

Однако, применение бронированных нагревательных кабелей НБМК, которые обладают устойчивостью к тепловым перегрузкам и повышенной механической прочностью, и на практике доказавших свою надёжность и долговечность в работе, в сочетании с методом трифилярной раскладки кабеля (нагревательные секции укладываются по три параллельно) позволяют подчас отказаться от использования резервного контура. На практике мы применяем оба указанных варианта.

Если внутри камеры имеются опорные колонны, которые проходят сквозь теплоизоляцию пола, то в этих местах образуются мостики холода, поскольку тепловые потери через неизолированные бетонные и стальные конструкции особенно высоки. Наши проектировщики предложили уникальное решение по обогреву колонн на основе «гирлянды» из саморегулирующегося нагревательного кабеля и электрического провода.


Устройство и состав системы обогрева холодильных камер

Для обогрева полов холодильных камер используются бронированные нагревательные секции марки ТСОЭ с номинальной линейной мощностью 4-9 Вт/м. Они изготавливаются на основе резистивного одножильного нагревательного кабеля НБМК с проволочной броней и оболочкой из компаунда. Секция состоит собственно из нагревательного кабеля, который с двух сторон посредством специальных соединительных муфт оснащается монтажными концами необходимой длины для ввода их в распределительную коробку. Срок службы нагревательных секций на основе подобного кабеля — не менее 25 лет. Шкаф управления устанавливается на стене в сухом отапливаемом помещении, температура в помещении должна быть в диапазоне от +5 до +50 °С.

Подсистема обогрева
Подсистема питания и обогрева
Распределительная и информационная сеть
  1. Нагревательные секции
  2. Крепежные и защитные элементы
  1. Терморегуляторы
  2. Датчики температуры
  3. Шкафы управления с пусковыми автоматами, УЗО, реле времени
  1. Силовая кабельная сеть
  2. Информационная кабельная сеть
  3. Распределительные и соединительные коробки
  4. Защитные трубы, короба, лотки, крепежные элементы

Технические характеристики

Установленная мощность системы на 1м²

 

± 15 Вт

Напряжение питания

 

220-380 В

Установленная мощность нагревательного кабеля

 

4-9 Вт/ пог. м   

Наличие системы резервирования

 

Да

Срок службы нагревательных секций

 

до 25 лет


Определение необходимой мощности системы

Для предотвращения промерзания грунта под морозильной камерой достаточно поддерживать температуру в слое, в котором уложен нагревательный кабель, в диапазоне от +3 до +5°С.

Необходимая мощность системы обогрева определяется таким образом, чтобы компенсировать тепловые потери через основание камеры. Для расчета тепловых потерь нужно знать толщину и коэффициент теплопроводности теплоизоляции и других слоев конструкции пола, а также температуру воздуха в помещении.

Расчет теплового потока N = F x t / R, где:
F (м²) - площадь панели =1м²;
R (м² гр./ Вт)- термическое сопротивление пола и изоляции;
t - разность температур.

Термическое сопротивление теплопередачи R= 1/ a1 + d / λ + 1/ a2, где:
λ -коэффициент теплопроводности теплоизоляции и других слоев конструкции пола;
d-толщина слоя;
a1.. an – коэффициент теплопроводности каждого из слоев [Вт/м² гр].

Тепловой поток из холодильной камеры в грунт N принимается с запасом 10-20 %.

Как правило, мощность обогрева таких систем находится в диапазоне от 15 до 20 Вт/м².


Управление системой обогрева

Основным элементом автоматической системы управления обогревом является электронный регулятор температуры, установленный в шкафу управления, и работающие совместно с ним два датчика температуры поверхности.

Каждый из каналов регулятора предназначен для управления обогревом соответствующей системы обогрева пола камеры. Управление обогревом производится по температуре пола камеры. С помощью датчика температуры регулятор измеряет температуру пола камеры и в зависимости от текущей температуры включает или отключает обогрев. Если температура пола камеры входит в рабочий диапазон (от +5 °С и ниже), то происходит включение обогрева.

При температуре пола камеры выше +5 °С регулятор температуры автоматически отключает систему обогрева. Система обогрева (находясь в рабочем диапазоне температур) предусматривает возможность включения обогрева в ручном режиме. Полностью автоматизированное управление электрообогревом позволяет исключить вмешательство человека в работу системы.

Для обеспечения безопасности в системе предусмотрены меры защиты от поражения электрическим током при прямом и косвенном прикосновениях (система заземления TN-С-S, а также устройства защитного отключения с током утечки 30 мА).