Устройство для аккумуляции холода в грунте

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛЯЦИИ ХОЛОДА В ГРУНТЕ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Чернюк Владимир Петрович Сташевская Надежда Александровна Семенюк Сергей Михайлович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) 1. Устройство для аккумуляции холода в грунте, включающее частично заглубленную в грунт и закрытую с обоих торцов металлическую трубу, заполненную хладоносителем и снабженную в донной части холодоаккумулирующим материалом, например глинистым грунтом, влажностью 10-45 , отличающееся тем, что в полости металлической трубы от донной части и выше поверхности грунта расположена дополнительная открытая с обоих концов пластмассовая труба с отверстиями в стенках, заглубленная ниже отверстий в холодоаккумулирующий материал. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что радиусы пластмассовойи металлическойтруб связаны соотношением 0,7. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что хладоносителем является керосин.(56) 1. Гапеев С.И. Укрепление мерзлых оснований охлаждением. - Л. Стройиздат, 1984. С. 21-24 (аналог). 2. А.с. СССР 630337, МПК 02 3/12, 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 термосвай и устройств для аккумуляции холода в грунте. Известно устройство для аккумуляции холода в грунте, включающее частично заглубленную в грунт и закрытую с обоих торцов металлическую трубу, заполненную хладоносителем, чаще всего керосином 1. Недостатками данного устройства являются низкая холодопроизводительность зимой из-за слабой циркуляции керосина в корпусе, перемешивания холодного и теплого потоков хладоносителя, а также растепляемость грунта летом. При этом конструкция способна воспринимать вдавливающие вертикальные нагрузки и поэтому ее еще называют термосваей. Наиболее близким техническим решением по сущности и достигаемому результату является устройство для аккумуляции холода в основании сооружений, содержащее частично заглубленную в грунт и закрытую с обоих торцов металлическую трубу, заполненную хладоносителем и снабженную в донной части холодоаккумулирующим материалом,например глинистым грунтом, влажностью 10-452. 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 хладоносителя значительная растепляемость грунта летом и невысокая холодопроизводительность зимой из-за использования в качестве хладоносителя воздуха, циркулирующего в устройстве неработоспособность зимой при отсутствии ветра невозможность воспринятия вертикальной и горизонтальной нагрузок также невысокая холодопроизводительность зимой, так как устройство представляет однотрубную холодильную установку (а предпочтительно двухтрубную). Задачами предлагаемого устройства являются упрощение конструкции, повышение холодопроизводительности 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, содержащем частично заглубленную в грунт и закрытую с обоих торцов металлическую трубу, заполненную хладоносителем и снабженную в донной части холодоаккумулирующим материалом, например глинистым грунтом, влажностью 10-45 , в полости металлической трубы от донной части и выше поверхности грунта расположена дополнительная открытая с обоих концов пластмассовая труба с отверстиями в стенках,заглубленная ниже отверстий в холодоаккумулирующий материал. Радиусы пластмассовойи металлическойтруб связаны соотношением 0,7. Кроме того, хладоносителем является керосин. Сопоставительный с прототипом анализ показывает, что заявляемое устройство имеет следующие отличия 1. В полости металлической трубы от донной части и выше поверхности грунта расположена дополнительная открытая с обоих концов пластмассовая труба с отверстиями в стенках. 2. Труба заглублена ниже отверстий в холодоаккумулирующий материал. 3. Радиусы пластмассовойи металлическойтруб связаны соотношением 0,7. 4. Хладоносителем является керосин. 2 28642006.06.30 Указанные отличительные признаки являются новыми, существенными и достаточными для реализации поставленных задач упрощения конструкции, повышения холодопроизводительности и эффективности работы зимой, уменьшения растепляющего воздействия на грунт летом, возможности превращения конструкции в двухтрубную охлаждающую установку. Работоспособность устройства (зимой) достигается за счет естественной конвекции(циркуляции) хладоносителя в корпусе под действием разности температур наружного воздуха и грунта по контуру - зазор между металлической и пластмассовой трубами, отверстия в пластмассовой трубе, полость пластмассовой трубы, полость металлической трубы. При этом также охлаждается холодоаккумулирующий материал, который аккумулирует холод и охлаждает грунт как зимой, так и летом. Зимой установка работает как двухтрубная (высокопроизводительная, да еще с внутренней пластмассовой трубой), летом свою работу установка автоматически прекращает. 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 устройства поясняется чертежом, где изображена предлагаемая конструкция в разрезе. Обозначения 1 - металлическая труба 2 - хладоноситель (керосин) 3 - холодоаккумулирующий материал 4 - пластмассовая труба 5 - отверстия. Устройство содержит частично заглубленную в грунт и закрытую с обоих торцов металлическую трубу 1, заполненную хладоносителем - керосином 2 и снабженную в донной части холодоаккумулирующим материалом 3 (лучше всего глинистый грунт влажностью 10-45 ). В полости металлической трубы 1 от донной части и выше поверхности грунта расположена дополнительная открытая с обоих концов пластмассовая труба 4 с отверстиями 5 в стенках. Труба 4 заглубляется ниже отверстий 5 в холодоаккумулирующий материал 3. Установка изготавливается так, чтобы поток хладоносителя 2 в трубах 1, 4 был равен. Для этого необходимо, чтобы радиусыипластмассовой 4 и металлической 1 труб были связаны соотношением 0,7. Установка работает следующим образом. Зимой, при наступлении отрицательных температур наружного воздуха, керосин 2, охлаждаясь в надземной части металлической трубы 1, по кольцевому зазору между металлической трубой 1 и пластмассовой трубой 4 опускается вниз в подземную часть устройства, охлаждая холодоаккумулирующий материал 3 и окружающий грунт. Далее через отверстия 5 керосин 2 поступает в пластмассовую трубу 4, где опять же охлаждает холодоаккумулирующий материал 3, аккумулируя в нем холод на лето. Поднимаясь по пластмассовой трубе 4 вверх, керосин 2 опять попадает в надземную часть металлической трубы 1. Далее цикл охлаждения-нагревания хладоносителя 1 повторяется. Летом установка свою работу автоматически прекращает, так как более теплый и легкий хладоноситель 2 остается в верхней части устройства, а грунт охлаждает аккумулирующий холод материал 3. Установка зимой работает как двухтрубная конструкция, при этом пластмассовая труба препятствует смешиванию потоков нагретого и холодного хладоносителя и теплопередаче между ними. Конструкция устройства намного проще подобного рода известных. На поверхности земли собирают корпус устройства, заполняют холодоаккумулирующим материалом, керосином, устанавливают пластмассовую трубу, закупоривают корпус, бурят скважину и в нее устанавливают устройство. Противопоставленная конструкция намного сложнее, менее холодопроизводительна зимой и эффективна. В качестве хладоносителя выступает холодный воздух и в случае отсутствия ветровых нагрузок конструкция работать практически не будет. Летом температура воздуха плюсовая, значит грунт будет растепляться. 3 28642006.06.30 Предлагаемая конструкция холодопроизводительна и способна воспринимать любые виды нагрузок - вертикальные, горизонтальные, комбинированные. Устройство может быть изготовлено в любых, и даже кустарных, условиях. Конкретный размер экономического эффекта трудно поддается денежному исчислению, однако он очевиден. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4