Varm jorden op om vinteren. Opvarmning af inaktive materialer om vinteren. Hvad er de forskellige måder at varme jorden op på?

Når en sektion af jord er forbundet til et elektrisk kredsløb ved hjælp af katoder, kan en varmestrøm på 120, 220 og 380 V føres gennem det.

Jordens elektriske ledningsevne afhænger af dens fugtighed (fig. 3, a), fugtens tilstand og temperatur, koncentrationerne af opløsninger af salte og syrer i jorden (fig. 3, b), strukturen og temperaturen af ​​jorden. jorden (fig. 3, c) osv. .

Kompleksiteten af ​​jordstrukturen, der forekommer i den fysiske fænomener og ændringer forbundet med kraftprocesser, komplicerer det teoretiske aspekt af elektrisk opvarmning af jorden betydeligt, som stadig er i udviklingsstadiet.

Ris. 1. Installation af vandrette (streng)elektroder på frossen jord tilbagefyldt med savsmuld
1 - frossen jord; 2 - vandrette (jet) elektroder med en diameter på 12-16 mm; 3 - ledninger, der leverer strøm; 4 - savsmuld fugtet med en saltopløsning; 5 - topisolering (tagpap, træplader, måtter osv.)

Ris. 2. Installation af lodrette (stav) elektroder i frossen jord tilbagefyldt med savsmuld
1 - lodrette elektroder; 2 - ledninger, der leverer strøm; 3 - savsmuld fugtet med en saltopløsning, 4 - topisolering (tjærepapir, træplader, måtter osv.)

Optøning af jorden udføres ved hjælp af vandrette (stang) og lodrette (stang og dybe) elektroder. Ved optøning med vandrette elektroder (fig. 1) dækkes overfladen af ​​det opvarmede jordområde med et 15-25 cm lag fugtet med en vandig opløsning af salt (natriumchlorid, calcium, kobbersulfat osv.), hvis formål kun er at drive strøm og varme øverste lag frossen jord, da sidstnævnte, selv ved en spænding på 380 V, praktisk talt ikke tillader strøm at passere igennem.

Med vandrette elektroder overføres varme i første omgang kun til jorden fra det opvarmede lag af savsmuld. Kun det øverste, tynde lag jord, der støder op til elektroderne, indgår i det elektriske kredsløb og fungerer som en modstand, hvori der genereres varme.

Afstanden mellem rækker af elektroder forbundet i forskellige faser er 40-50 cm ved en spænding på 220 V og 70-80 cm ved en spænding på 380 V. Det er tilrådeligt at bruge vandrette elektroder ved opvarmning af frosne baser og små (op til 0,5-0,7 m) frysedybder, samt i tilfælde, hvor lodrette (stav) elektroder ikke kan bruges på grund af jordens lave elektriske ledningsevne eller umuligheden at køre dem i jorden.

Ved optøning med lodrette stavelektroder tjener vådt savsmuld først som en stimulans til at varme det øverste jordlag op, som ved optøning indgår i det elektriske kredsløb, hvorefter savsmuldet kun reducerer varmetabet i den optøede jord. I stedet for savsmuld kan stimulansen være saltopløsninger hældt i riller i jorden, udstanset med en mejsel mellem alle elektroder til en dybde på 6 cm.

Når man dækker overfladen af ​​den opvarmede jord med et lag tørt savsmuld, som praksis viser, giver det gode resultater at lave sådanne riller.
Brugen af ​​lodrette elektroder er mere effektiv, når dybden af ​​frossen jord er mere end 0,7 m, samt når det er umuligt at sikre korrekt kontakt mellem de vandrette elektroder og jorden. I hårde (ler- og sandede jorder med et fugtindhold på mere end 15-20%), drives elektroder til en dybde på 20-25 cm, og nedsænkes derefter dybere efterhånden som jorden tø op (ca. hver 4.-5. time).

Afstanden mellem elektroderne indstilles fra 40 til 70 cm afhængig af jordens spænding, beskaffenhed og temperatur. Ved optøning til en dybde på 1,5 m anbefales det at have to sæt elektroder - korte og lange; Når jorden optøs til dybden af ​​de korte elektroder, erstattes de af lange. Opvarmning af jord til en dybde på 2 m eller mere bør ske i flere trin, lag for lag, med periodisk fjernelse af optøede lag, når strømmen er slukket. For at spare energi og maksimere strømforbruget, bør du stræbe efter at sikre, at den gennemsnitlige jordtemperatur ved slutningen af ​​optøningen ikke overstiger +5° og maksimalt +20°, og opvarmning skal udføres i sektioner, med periodisk sluk for nuværende.

Ris. 3. Skift resistivitet jord afhængig
a - på fugtindholdet i rød lerjord, b - på NaCi-indhold c lerjord ved 30% af dens fugtighed (efter vægt), 8 - fra jordtemperaturen ved en luftfugtighed på 18,6%

Installationen til optøning af jorden består af paneler og soffitter (4-5 til hver omstillingsbord) for at forbinde elektroderne til netværket.

Ved brug af dybe elektroder optøs frossen jord fra bunden og op til overfladen. For at gøre dette drives runde stålelektroder med en diameter på 12-19 mm (afhængig af deres længde og jordens hårdhed) i et skakternet mønster gennem hele tykkelsen af ​​det frosne lag 15-20 cm ind i den optøede jord. I begyndelsen af ​​optøning opvarmer en elektrisk strøm, der går gennem den optøede jord, den og optøer den del af det frosne lag, der ligger direkte ved siden af. Varmestrømmen, der gradvist øges i tykkelse fra bund til top, opvarmer således konsekvent den frosne jord, og næsten al den varme, der genereres af strømmen, bruges til at optø det frosne lag.
Denne metode til afrimning giver udover at reducere varmetabet en række andre fordele.

Som bekendt kan gravemaskiner udvikle frossen jordskorpe op til 25-40 cm tyk uden foreløbig løsning, hvilket gør det muligt at reducere dybden af ​​optøet jord tilsvarende. Da de øverste lag af jord normalt er de mest komplekse og energikrævende, reducerer minedrift i uoptøet tilstand energiforbruget og fremskynder arbejdet.

Brugen af ​​højere spænding gør det muligt at øge afstanden mellem elektroderne. Sidstnævnte ved en spænding på 220 V er taget til at være 0,5 m, og ved 380 V er det allerede 0,7 m.
Den nedre ende af elektroden skærpes, og i den øvre ende bores et gennemgående hul med en diameter på 3-4 mm, gennem hvilket der føres en bar kobbertråd på 25-30 cm lang; den ene ende af ledningen er svejset til elektroden, og den anden er forbundet til det elektriske netværk, efterfulgt af skiftende faser.

Hvis det er svært at drive elektroder, bores først brønde med en diameter, der er 1-2 mm mindre end den accepterede elektrodediameter.
Ifølge eksperimentelle data optøs ler med et fugtindhold på 18 % ved en frysedybde på 1,5 m og en strømspænding på 220 V på omkring 16 timer.
Det opvarmede område er markeret med et transportabelt hegn og multipliceret med advarselssignaler med et kategorisk forbud mod adgang til det.
Når du bruger en hvilken som helst metode til opvarmning af jorden, er det nødvendigt nøje at følge reglerne i den særlige "Instruktioner for brug af elektrisk opvarmning i byggeriet."

Afrimning ved strøm høj frekvens. Frossen jord er permeabel for højfrekvente strømme, og dens opvarmning sker på grund af den varme, der genereres i jorden, når den placeres og skiftevis elektrisk felt høj frekvens.
Højfrekvensgeneratoren består af en step-up transformer, en ensretter, generatorrør, kondensatorer og et oscillerende kredsløb. Den mobile enhed er monteret i en trailer og får strøm fra et 220-380 V netværk eller fra et mobilt kraftværk.
Denne metode er mulig med en lille mængde arbejde, udvikling af skyttegrave og især med akut arbejde, når tidspunktet for deres implementering er en afgørende faktor.

Jordarbejder i vinterperiode kompliceret af behovet indledende forberedelse jord. Brugen af ​​hammerhammere eller anden mekanisk handling er ikke altid berettiget, og nogle gange er det simpelthen umuligt. Der er mulighed for at beskadige underjordisk kommunikation eller forårsage skade på nærliggende bygninger. Derfor udbredt termiske metoder indvirkning.

Traditionelle typer opvarmning af frossen jord

Mange teknologier er udviklet baseret på forskellige principper termiske effekter. Hver af dem har fordele og ulemper.

Refleks ovn

Hurtig, bekvem og mobil metode er velegnet til arbejde i byområder. Fungerer som varmegenerator nichrome ledning 3,5 mm tyk. Retningen af ​​termisk stråling korrigeres af en reflektor lavet af forkromet plade med en tykkelse på ca. 1 mm.


Selve reflektoren er beskyttet af et metalhus. Mellem væggene af to metaller er der airbag, som spiller rollen som termisk beskyttelse. Brændeovnen fungerer fra et 127/220/380V netværk og er i stand til at opvarme 1,5 m2 jord. Til opvarmning kubikmeter jord kræver omkring 50 kW/time elektrisk energi og 10 timers tid. Væsentlige mangler ved metoden:

1. stor sandsynlighed for nederlag elektrisk stød fremmede. Indhegning og sikkerhed er påkrævet, mens installationen er i drift;
2. lille dækningsområde;
3. et energiforsyningssystem med en kapacitet på omkring 20 kW/time er nødvendigt for at drive et kompleks af tre enheder.

Elektroder

De er lavet af rund- eller båndstål, drevet ned i jorden og tilsluttet en strømkilde. Jordens overflade er dækket med savsmuld og gennemblødt i saltvandsopløsning. Dette lag tjener både som en leder og som isolering.


Elforbruget til optøning af en kubikmeter jord er 40-60 kW, og processen tager 24-30 timer. Blandt ulemperne ved metoden skal det bemærkes:

1. høj sandsynlighed for elektrisk stød til uautoriserede personer;
2. kræver en konstant forsyning af elektricitet;
3. afrimning af jorden tager meget lang tid;

Åben ild

Metoden er baseret på forbrænding af væske el fast brændsel V speciel enhed bestående af åbne tanke. Designet sikrer, at den første boks fungerer som et forbrændingskammer, og den sidste er udstyret med et udstødningsrør. Brugere bemærker ulemperne ved teknologien:

1. betydelige tab af termisk energi;
2. Du skal først afslutte et sæt forberedende arbejde;
3. skadelige emissioner og behovet for konstant overvågning.

Kemisk metode

For at afrime jorden ved hjælp af kemiske reagenser bores huller i jorden. Natriumchlorid hældes derefter i hullerne for at opløse isen. Hele processen varer fra seks til otte dage. Ulemper ved den kemiske metode:

1. afrimning tager lang tid;
2. behovet for arrangement af gruber;
3. processens miljøvenlighed rejser mange spørgsmål;
4. materialer kan ikke genbruges.

Dampnåle

Egentlig kan et rør på to meter og op til 50 mm i diameter næppe kaldes en nål. Vanddamp tilføres gennem det i jorden. For at installere nålene skal du først bore huller til en dybde på mindst 70% af højden af ​​optøningslaget. Efter tilslutning til dampforsyningssystemet lukkes brøndene selv med hætter og dækkes med et lag af termisk isolerende materiale.


De vigtigste ulemper ved metoden er:

1. behov for træning;
2. behovet for en dampgenerator;
3. dannelse og yderligere frysning af kondensat;
4. omhyggelig kontrol over processen er påkrævet.

Varm kølevæske

Jorden opvarmes af det varme mineral (100-200 grader Celsius), der dækker jordens overflade. Der bruges ofte vejaffald - defekt asfalt eller betonspåner. Optøningstiden er mindst 20-30 timer. Blandt manglerne denne metode det bør noteres:

1. afhængighed af en underleverandør;
2. varmetab under levering af kølevæske;
3. behovet for at rense kølevæsken efter at jorden fryser;
4. lang optøningsperiode.

Rørformede elektriske varmelegemer

Teknologien involverer overførsel af termisk energi ved kontaktmetode. Arbejdselementerne er elektriske nåle. Det er meterlange rør med en diameter på 50-60 mm. El installeret indvendigt varmeelementer.
Varmeelementerne er placeret vandret i jorden og forbundet til kredsløbet i serie. Ulemper denne metode er:

1. behovet for konstant overvågning;
2. mulighed for elektrisk stød;
3. lille optøningsområde;
4. behov for forberedende arbejde.

Opvarmning af jorden med termoelektromatiske enheder

Et glimrende alternativ til eksisterende metoder til opvarmning af jorden er at opvarme den ved hjælp af termater. De sikrer ensartet opvarmning af jorden i hele dens dybde og opretholder automatisk den indstillede temperatur.
Udstyret er fremstillet på basis af varmeafgivende film. De produceres i forskellige størrelser og konfigurationer. Paneltykkelsen er ca. 10 mm. Den opererer fra et enfaset netværk og kan generere temperaturer op til 70 0C. Direkte handling infrarød stråling bestemmer enhedens høje effektivitet.


Fordele ved at bruge FlexiHit termoelektromater.

Hovedformålet med opvarmning af beton er at vedligeholde de rigtige forhold fjernelse af fugt ved udførelse af arbejde om vinteren eller i begrænsede perioder. Princippet for driften af ​​teknologien er at opretholde en forhøjet temperatur inde i eller omkring opløsningens tykkelse (inden for 50-60 ° C), implementeringsmetoder afhænger af strukturernes type og størrelse, blandingens styrke, budget og betingelser ydre miljø. For præstation ønsket effekt opvarmning skal være ensartet og økonomisk gennemførlig, topscore observeres, når de kombineres.

Oversigt over opvarmningsmetoder

1. Elektroder.

En enkel og pålidelig metode til elektrisk opvarmning, som består i at placere forstærkning eller valsetråd 0,8-1 cm tyk i en våd opløsning, der danner en enkelt leder med den. Varmefrigivelse sker jævnt, stødzonen når halvdelen af ​​afstanden fra en elektrode til en anden. Det anbefalede interval mellem dem varierer fra 0,6 til 1 m. For at starte kredsløbet er enderne forbundet til en strømforsyning med en reduceret spænding fra 60 til 127 V; at overskride dette område er kun muligt, når du betoner uarmerede systemer.

Anvendelsesomfanget omfatter strukturer med ethvert volumen, men den maksimale effekt opnås ved opvarmning af vægge og søjler. Elforbruget i dette tilfælde er betydeligt - 1 elektrode kræver mindst 45 A, antallet af stænger forbundet til step-down transformeren er begrænset. Efterhånden som opløsningen tørrer, stiger den påførte spænding og omkostningerne. Ved hældning af armerede betonprodukter kræver teknologien til opvarmning med elektroder aftale med specialister (et design for deres placering udarbejdes, undtagen kontakt med metalramme). Ved afslutningen af ​​processen forbliver stængerne inde, og genbrug er udelukket.

2. Udlægning af ledninger.

Essensen af ​​metoden ligger i placeringen i tykkelsen af ​​opløsningen elektrisk ledning(i modsætning til elektroder - isoleret), opvarmet ved at passere strøm og ensartet frigivelse af varme. En af følgende typer bruges som arbejdsemner:

• PNSV – polyvinylchlorid-isoleret stålkabel.
• Selvregulerende sektionsvarianter: KDBS eller VET.

Brugen af ​​ledninger anses for at være den mest effektive, når det er nødvendigt at fylde gulve eller fundamenter om vinteren; de transformerer elektrisk energi til varme og sikre dens ensartede fordeling.

PNSV er billigere; om nødvendigt lægges den over hele strukturens område (længden er kun begrænset af kraften fra nedtrapningstransformatoren); til disse formål er et tværsnit fra 1,2 til 3 mm egnet. Funktioner ved varmeteknologien omfatter behovet for at bruge installationsledninger med en aluminiumskerne på åbne arealer. Egnede egenskaber har et automatisk genlukningskabel. PNSV 1.2-skemaet udelukker overlapninger; det anbefalede trin mellem tilstødende ringe og linjer er 15 cm.

Selvregulerende sektioner (KDBS eller VET) er effektive til opvarmning om vinteren uden mulighed for at bruge en transformer eller levere 380 V. Deres isolering er bedre end PNSV, men de er dyrere. Trådlægningsskemaet ligner generelt det foregående, men dets længde er begrænset, det vælges under hensyntagen til strukturens dimensioner, og det kan ikke skæres. Når du tilføjer en strømstyringsenhed til den, udføres opvarmning mere jævnt og økonomisk. Generelt anses begge muligheder for at være effektive ved udstøbning om vinteren; de eneste ulemper omfatter installationens kompleksitet og umuligheden af ​​genbrug.

3. Varmepistoler.

Essensen af ​​teknologien er at øge lufttemperaturen ved hjælp af el, gas, diesel og andre varmeapparater. Elementerne, der behandles, er dækket af kulden med en presenning; ved at skabe et sådant telt kan du opnå indendørsforhold fra +35 til 70 °C. Opvarmning udføres fra en ekstern kilde, som nemt kan overføres til et andet sted uden behov for ledningsforbrug eller specialudstyr. På grund af vanskeligheden ved at dække store genstande og kun påvirke de ydre lag, bruges denne metode oftere til små mængder beton, eller når der er et kraftigt temperaturfald. Energiforbrug i sammenligning med elektroder eller PNSV er acceptabelt, når det er aktiveret dieselpistoler Opvarmning er mulig i faciliteter uden strømforsyning.

4. Termomåtter.

Funktionsprincippet for denne teknologi er baseret på at dække den frisk hældte opløsning med polyethylen og infrarøde filmark i en fugtbestandig skal. Termiske måtter er forbundet til et almindeligt netværk, energiforbruget varierer mellem 400-800 W/m2, når grænsen når +55 ° C slukkes de, hvilket reducerer omkostningerne til elektrisk opvarmning af beton. Den maksimale effekt af brugen opnås om vinteren, også når den kombineres med kemiske tilsætningsstoffer.

Risikoen for fugtfrysning inde i betonprodukterne er elimineret efter 12 timer, processen er fuldstændig autonom. I modsætning til PNSV ledninger kommer termater uden problemer i kontakt med fri luft og fugt, ud over betonkonstruktioner de bruges med succes til at opvarme jorden.

På ordentlig pleje(ingen overlapninger, bøjer strengt langs anviste linjer, beskyttelse med polyethylen) IR-film tåler mindst 1 år aktiv udnyttelse. Men på trods af alle fordelene er teknologien dårligt egnet til opvarmning af massive monolitter; effekten af ​​måtterne er lokal.

5. Varmeforskalling.

Funktionsprincippet ligner det foregående: mellem to ark fugtbestandig krydsfiner der placeres infrarød film eller asbestisolerede ledninger, som genererer varme, når de tilsluttes netværket. Denne metode giver opvarmning om vinteren til en dybde på op til 60 mm; takket være lokal eksponering er risikoen for revner eller overbelastning elimineret. I analogi med måtter har disse varmeelementer termisk beskyttelse (bimetalliske sensorer med auto-retur). Anvendelsesomfanget omfatter strukturer med enhver hældning; de bedste resultater observeres, når man hælder monolitiske genstande, herunder dem med begrænset konstruktionstid, men teknologien kan ikke kaldes enkel. Ved betonstøbning af fundamentet hældes en opløsning med en temperatur på mindst +15 °C i varmeforskallingen, jorden skal forvarmes.

6. Induktionsmetode.

Driftsprincippet er baseret på generering af termisk energi under påvirkning af hvirvelstrømme; metoden er velegnet til søjler, bjælker, understøtninger og andre aflange elementer. Induktionsviklingen placeres oven på metalforskallingen og skaber et elektromagnetisk felt, som igen påvirker rammens armeringsstænger. Opvarmning af beton udføres jævnt og effektivt med gennemsnitligt energiforbrug. Også velegnet til indledende klargøring af forskallingsplader om vinteren.

7. Dampning.

En industriel version, for at implementere denne metode, kræves en dobbeltvægget forskalling, som ikke kun kan modstå massen af ​​opløsningen, men også levere varm damp til overfladen. Kvaliteten af ​​behandlingen er mere end høj; i modsætning til andre metoder giver dampning de bedst egnede betingelser for cementhydrering, nemlig et fugtigt, varmt miljø. Men på grund af dens kompleksitet bruges denne teknik sjældent.

Sammenligning af fordele og begrænsninger ved varmeteknologier

Salg med levering af varmt sand i Moskva for at varme jorden eller jorden op om vinteren.

Betaling ved bankoverførsel inklusive moms. Forudbetaling 100%.

Levering dagen efter betaling. Rejsetiden for en dumper med varmt sand er fra 1 til 3 timer. Levering i Moskva udføres i den første halvdel af dagen.

Egenskaber:

• GOST 8736-93, TU 400-24-161-89
• Klasse: II
• Størrelse modul: fra 1,5 Mk til 2,8 Mk
• Filtreringskoefficient: fra 2 m/dag til 9,5 m/dag
• Indhold af støv og lerpartikler: op til 10 %
• Lerindhold i klumper: op til 5 %
• Farve: brun, gul, lysegul, brun, lysebrun
• Geologiske aflejringer: Moskva-regionen, Vladimir-regionen, Kaluga-regionen.
• Bulk massefylde: 1,5 g/cm3. (t/m3)

Oprindelse: sandbrud.

Anvendelsesområde: til opvarmning af det øverste jordlag om vinteren ved lægning og reparation af varmenet mv.

Ekstraktionsmetode: mine på sandbrud åben metode, opnås ved opvarmning i industriovne til en temperatur på 180 til 250 grader Celsius.

Yderligere oplysninger om varmt sand i byggeriet:

Om vinteren tjener varmt sand som et uundværligt materiale til opvarmning af jorden eller enhver anden topjord ved minusgrader, når man lægger forskellige kommunikationer under jorden. Ved brug af varmt sand opnås effekten af ​​opvarmet jord, og det bliver mere bekvemt for arbejde, især da der er stor sandsynlighed for skade på forudlagt kommunikation, for eksempel varmenetværk osv.

Varmt sand er et sæsonbestemt produkt; det er kun relevant i minusgrader. Under produktionen når den en gennemsnitstemperatur på 220 grader celsius, og som følge heraf fordamper al fugt fra den, og den stikker helt igennem. Selvom denne sandkvalitet snarere er en kvalitetsindikator for fremstilling af tørre blandinger, kan den ikke påføres varmt sand eller forbedre dens ydeevne for højere varmeoverførsel. Dette er snarere et resultat af opvarmning ved høje temperaturer. Varmt sand er et kvalitetsprodukt, for udover at råvaren til det er af høj kvalitet stenbrudssand 2 klasser, den er stadig opvarmet og tørret og overholder TU 400-24-161-89.

Ved bestilling af varmt sand i en mængde på 10 m3 ændres dets temperatur på leveringstidspunktet til brugsgenstanden praktisk talt ikke, og det bevarer sine højkvalitetsegenskaber. Som udgangspunkt benyttes praksis med at levere og anvende varmt sand på tærsklen til arbejdsdagen for eksempel om aftenen den dag, hvorefter arbejdet udføres. Ti timer er nok til at varme det øverste jordlag op og forberede det til videre arbejde, og sandet fryser ikke i denne periode.