Обогрев тротуаров, сходов и производственных площадей
Очистка зимой от снега тротуаров, сходов и производственных площадей – трудоемкая и непроизводительная работа. Особенно большие затраты труда и порчу покрытий вызывает удаление наледи. Большое значение имеет подогрев наружных производственных площадей промышленных открытых и полуоткрытых установок: их быстрая очистка от снега обеспечит бесперебойность технологических процессов.
За рубежом в последние 15 лет значительное распространение получили установки, плавящие снег непосредственно на тротуарах и удаляющие образующуюся при этом воду в канализацию или водостоки. При этом уборка снега полностью механизируется; установка в любое время быстро может быть пущена в ход; снег не приходится сгребать в сугробы, мешающие движению; стоимость удаления снега оказывается ниже, чем при удалении его вручную.
В США такими установками оборудуют не только тротуары, но и городские магистрали, проезды, мосты, школьные дворы, места транспортных пересечений, аэропорты, площади перед складами и станциями метро, открытые стоянки автотранспорта, дебаркадеры и т. д. В качестве теплоносителя в таких установках обычно применяют антифриз (водный раствор этиленгликоля).
В Советском Союзе исследование и внедрение подогреваемых тротуаров проводились в 1957–1963 годах Московским инженерно-строительным институтом им. В. В. Куйбышева, причем были использованы не только зарубежные решения, но и оригинальные схемы с теплоносителями воздухом и теплофикационной водой.
В 1961 году начал работать первый подогреваемый воздухом тротуар длиной около 100 м (Москва, Петровские линии), а в 1962 году – тротуар, подогреваемый антифризом (Москва, Кузнецкий мост). Испытания этих тротуаров подтвердили зарубежные данные о значительных технико-экономических достоинствах этого способа удаления снега.
В дальнейшем внедрение подогреваемых тротуаров продолжил институт «Мосинжпроект», разработавший в 1962–1966 годах значительное число разнообразных установок с теплоносителями – антифризом, воздухом и водой.
В настоящее время отечественные заводы вырабатывают антифриз марки «40», замерзающий при температуре –40 °С.
Принципиальная схема установки, снабжаемой теплом от городских тепловых сетей, с теплоносителем антифризом изображена на рис. 1. Вода из подающего теплопровода теплосети поступает в междутрубное пространство располагаемых в подвале водоподогревателей 1, а затем в обратный трубопровод теплосети.
Антифриз циркулирует в трубах подогревателя. Нагревшись, он поступает в змеевики (или регистры) 2, заделанные в конструкции тротуара. Подающий трубопровод – общий для всех регистров, а обратные трубопроводы – раздельные.
Для равномерного поступления антифриза во все регистры применяют схему с попутным движением его в подающей и обратной магистралях. С той же целью в конце каждого обратного трубопровода устанавливают проходной кран, а перед краном вваривают гильзы для термометров. При накладке системы по показаниям этих термометров регулируют расход теплоносителя по отдельным регистрам.
Циркуляцию антифриза в установке обеспечивает центробежный насос 3.
В здании, примыкающем к тротуару, вблизи от наружной стены, на высоте не менее 0,3 м от оси наиболее высоко расположенного регистра устанавливают проточный расширительный бак 4 для излишков антифриза, получающихся в результате расширения его объема при нагреве в водоподогревателях, и удаляемого из установки воздуха. Из бака воздух по трубке поступает в тепловой узел помещения.
Регистры и обратные трубопроводы должны иметь уклон в сторону находящейся вблизи насоса спускной пробки 5. Змеевики (или регистры) и обратные трубопроводы укладывают на железобетонные опоры, отстоящие друг от друга на расстоянии 2 м, и после этого тщательно выверяют их уклон. Грунт под опорами, во избежание их осадки, предварительно уплотняют.
Вода, образовавшаяся при плавлении снега, через водоприемную решетку, расположенную в самом низком месте подогреваемой площади, поступает в канализацию или водосток.
Для увеличения теплопроводности конструкции подогреваемую площадь целесообразно проектировать из тяжелого и жесткого бетона (объемный вес 2,2–2,3 т/м3).
С целью уменьшения потерь тепла в грунт толщину укладываемого под конструкцию щебня принимают не менее 10 см.
При проектировании подогреваемой конструкции следует предусматривать в покрытии температурные швы, заполняемые упругими гидроизоляционными материалами. В США такие швы обычно делают толщиной 6 мм (через каждые 5–6 м), 9 мм (через 6–9 м) или 12 мм (через каждые 9–15 м).
Применение в качестве теплоносителя воды допустимо лишь при условии подключения установки непосредственно к городской теплосети, что устраняет опасность замерзания воды в трубопроводах и змеевиках.
Возможны три схемы работы установки с теплоносителем водой.
1. Если обратная вода из системы отопления здания, примыкающего к тротуару, не поступает в водонагреватели горячего водо-снабжения, то установка может в течение всей зимы работать на этой обратной воде, имеющей при наружной температуре 0 °С температуру 40–50 °С.
Такие установки следует рассчитывать на перепад температур воды 10–15 °С.
Столь малый температурный перепад и низкая температура теплоносителя ограничивают возможность применения этого варианта установки: при расчетном перепаде температур в теплосети 150–70 °С и перепаде температур в установке 10 °С потери тепла в восемь или более раз больше расхода тепла в установке.
2. В установку поступает вода не из системы отопления, а непосредственно из обратной магистрали городской теплосети.
Обратная вода во время снегопада поступает в змеевики установки через открытые задвижки 1 и 2. В периоды между снегопадами задвижку 3 закрывают, но через диафрагму 4 на обводной линии в установку продолжает поступать вода в количестве 15–25 % от расчетного, что необходимо во избежание замораживания трубопроводов. Применение в подобной установке регистров недопустимо.
Опорожнение установки (при необходимости ремонта труб) производят в следующей последовательности: закрывают задвижки 1 и 2, открывают вентили 5, пускают в трубопроводы сжатый воздух (из баллона) и поочередно опорожняют змеевики.
3. Если обратная вода имеет низкую температуру в течение всего отопительного периода, то установка должна работать на горячей воде теплосети. При этом, во избежание разрушения подогреваемой конструкции, должна быть предусмотрена возможность снижения температуры горячей воды путем подмешивания к ней обратной воды в таком количестве, при котором температура смеси будет не выше предельно допустимой величины 90 °С.
Подогревающие конструкции при теплоносителе воде те же, что и при применении антифриза.
Принципиальная схема установки с воздушным подогревом изображена на рис. 3. Подогретый воздух поступает в находящиеся под тротуаром каналы: сначала в подающие А, а затем в обратные Б. Охлажденный в каналах воздух вентилятором нагнетается в калориферы и нагретый вновь поступает в каналы.
