Термосвая

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Чернюк Владимир Петрович Сташевская Надежда Александровна Пчлин Вячеслав Николаевич Чернюк Михаил Владимирович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Термосвая, включающая частично погруженный в грунт и заполненный хладоагентом трубчатый корпус с холодоаккумулирующим в донной части корпуса веществом, отличающаяся тем, что в полости корпуса через хладоагент и холодоаккумулирующее вещество пропущен змеевик, один конец которого выведен в надземную часть, а второй - в подземную часть корпуса с хладоагентом, причем в качестве хладоагента использован керосин, а в качестве холодоаккумулирующего вещества - жидкость, например солевой раствор 2, вода или пластичный раствор глины.(56) 1. Гапеев С.И. Укрепление мерзлых оснований охлаждением. - Л. Стройиздат, 1984. С. 21-24 (аналог). 2. А.с. СССР 765456, МПК 02 3/12, 28.07.78, 1980 (аналог). 3. А.с. СССР 630337 , МПК 02 3/12, БИ 40, 1978 (прототип). Полезная модель относится к области строительства в районах со значительными отрицательными температурами наружного воздуха в условиях распространения вечно-, пластично-,и сезонномерзлых грунтов, высокотемпературных, слабых и водонасыщенных оснований и касается выполнения термосвай и устройств для аккумуляции холода в грунте. Известна термосвая (охлаждающая установка, термотруба, устройство для замораживания грунта и т.д.), содержащая частично погруженный в грунт и заполненный хладоагентом (керосином) трубчатый корпус 1. Недостатками данной термосваи являются низкая холодопроизводительность зимой из-за слабой циркуляции керосина в корпусе, перемешивания холодного и теплого потоков хладоагента, а также растепляемость грунта основания летом. При этом конструкция способна воспринимать вдавливающие вертикальные нагрузки и поэтому называется термосваей. Известна также термосвая, содержащая частично погруженный в грунт и заполненный хладоагентом трубчатый корпус с поперечными звездообразными ребрами 2. Недостатком этой термосваи является также низкая холодопроизводительность зимой и растепляемость грунта летом по тем же причинам. Однако, эта термосвая способна воспринимать как вертикальные (вдавливающие), так и горизонтальные нагрузки. Наиболее близким техническим решением к заявляемой конструкции является устройство для аккумуляции холода в основании сооружений, содержащее частично погруженный в грунт и заполненный хладоагентом трубчатый корпус с холодоаккумулирующим в донной части корпуса веществом 3. Недостатками этого устройства являются сложность конструкции из-за наличия сложной крышки и труб, особенно в верхней и донной частях, наличия каналов и отверстий для циркуляции хладоагента значительная растепляемость грунта летом из-за использования в качестве хладоагента воздуха, циркулирующего в устройстве неработоспособность зимой при отсутствии ветра невозможность восприятия вертикальной и горизонтальных нагрузок. Задачами предлагаемого устройства являются упрощение конструкции, повышение хладопроизводительности и эффективности работы зимой, уменьшение растепляющего воздействия на грунт летом, возможность работы на любые виды нагрузок. Поставленные задачи решаются тем, что в известном устройстве для аккумуляции холода в грунте, включающем частично погруженный в грунт и заполненный хладоагентом трубчатый корпус с холодоаккумулирующим в донной части корпуса веществом, в полости корпуса через хладоагент и холодоаккумулирующее вещество пропущен змеевик, один конец которого выведен в надземную часть, а второй - в подземную часть корпуса с хладоагентом, причем в качестве хладоагента использован керосин, а в качестве холодоаккумулирующего вещества - жидкость, например, солевой раствор 2, вода или пластичный раствор глины. Сопоставительный с прототипом анализ показывает, что заявляемое устройство имеет следующие отличия 1. В полости корпуса установлен змеевик. 2. Змеевик пропущен через хладоагент и холодоаккумулирующее вещество. 3. Один конец змеевика выведен в надземную часть, а второй - в подземную часть корпуса с хладоагентом. 2 24962006.02.28 4. В качестве хладоагента использован керосин. 5. В качестве холодоаккумулирующего вещества применена жидкость - солевой раствор 2, вода или пластичный раствор глины. Указанные отличительные признаки являются новыми, существенными и достаточными для реализации поставленных задач упрощения конструкции, повышения холодопроизводительности и эффективности работы зимой, снижения растепляющего воздействия на грунт летом, возможности воспринимать любые виды нагрузок. Работоспособность устройства (зимой) достигается за счет естественной конвекции керосина в корпусе под действием разности температур наружного воздуха и грунта. При этом, посредством змеевика, также охлаждается и холодоаккумукулирующее вещество,которое аккумулирует холод и охлаждает грунт как зимой, так и летом. Летом обратная естественная циркуляция керосина практически исключается. Таким образом, разработка отвечает всем требованиям для признания ее полезной моделью. Сравнение заявляемого объекта с другими техническими решениями в данной отрасли строительства не позволило выявить в них признаки, дискредитирующие новизну технического решения. Сущность объекта поясняется чертежом, где изображена предлагаемая термосвая в разрезе. Обозначения 1 - хладоагент 2 - трубчатый корпус 3 - холодоаккумулирующее вещество 4 - змеевик 5, 6 - верхний и нижний концы змеевика 4. Термосвая содержит частично погруженный в грунт и заполненный хладоагентом(керосином) 1 трубчатый корпус 2 с холодоаккумулирующим в донной части корпуса 2 веществом 3, в качестве которого могут служить теплоемкие и теплопроводные жидкости - незамерзающий солевой раствор 2, замерзающая вода или пластичный раствор глины. Удельные теплоемкости этих веществ солевой раствор 2 4,2 кДж/кгград вода - 4,19 кДж/кгград лед - 2,1 кДж/кгград раствор глины 4 кДж/кгград, против 0,5-1 кДж/кгград для всех остальных твердых веществ для дерева и деревянных изделий - 2,3 кДж/кгград, керосина - 2,1 кДж/кгград. В полости корпуса 2 через хладоагент (керосин) 1 и холодоаккумулирующее вещество 3 пропущен змеевик 4, один конец 5 которого выведен в надземную часть, а второй 6 - в подземную часть корпуса 2 с керосином 1. Устройство работает следующим образом. Зимой, при наступлении отрицательных температур наружного воздуха, керосин 1, охлаждаясь в надземной части корпуса 2, опускается вниз в подземную часть корпуса 2, где через нижний конец 6 с раструбом попадает в змеевик 4, охлаждая холодоаккумулирующее вещество 3 и аккумулируя в нем холод. Далее керосин 1 (уже нагретый) по змеевику 4 через верхний конец 5 поступает в надземную часть корпуса 2. Описанный цикл работы термосваи производится непрерывно,вплоть до наступления положительных температур наружного воздуха. При этом керосин 1 и холодоаккумулирующее вещество 3 замораживают грунт, плюс вещество 3 аккумулирует холод в себе для дополнительного летнего замораживания грунта. Летом термосвая свою работу автоматически прекращает, так как нагретый и более легкий хладоагент (керосин) 1 остается в наружной части корпуса 2. Конструкция термосваи намного проще подобного рода известных. На поверхности земли трубчатый корпус заполняют холодоаккумулирующим веществом, керосином, устанавливают змеевик, закупоривают корпус, бурят скважину и в нее устанавливают термосваю. В противопоставленной конструкции операции те же, но сложнее корпус, наличие отверстий, ниш, сложнее донная часть корпуса. В качестве хладоагента выступает воздух и в случае отсутствия ветровых побуждений конструкция практически не работает. Летом температура воздуха плюсовая, значит грунт будет растепляться. 24962006.02.28 Предлагаемая конструкция термосваи способна воспринимать любые виды нагрузок вертикальные, горизонтальные, комбинированные. Устройство может быть изготовлено в кустарных условиях, в любой слесарной или механической мастерской. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.