В промышленном и гражданском строительстве широкое распространение получили стационарные холодильные установки. Они представляют собой помещения, в которых поддерживается низкие, чаще всего отрицательные, температуры. Например, катки, склады-холодильники и морозильные камеры. В процессе их эксплуатации может происходить постепенное промерзание грунта. Причём не только в самих холодильниках, но и в примыкающих коридорах и помещениях.
Воздействие отрицательных температур на основание здания приводит к его разрушению. Промерзание грунта является причиной вспучивания полов и выдавливания фундаментов. При проектировании подобных сооружений в обязательно порядке предусматривается теплоизоляция полов. Однако такое техническое решение не всегда способно справится со своей функцией. Даже самые совершенные изоляционные материалы не способны полностью предотвратить теплообмен между полом морозильной камеры и основанием здания.
Действующие нормы и правила, которые регламентируют проектирование зданий холодильников, предусматривают необходимость исключать промерзание грунтов. Исключение делается только для сооружений, возводимых в зонах вечной мерзлоты. Во всех остальных случаях должны применяться технические решения, предотвращающие негативное воздействие отрицательных температур.
Способы решения проблемы промерзания грунта
Традиционно задача подогрева пола решалась прокладкой труб с горячей водой. Сверху на них укладывался слой теплоизоляционного материала. После чего заливалась стяжка и наконец, приходил черёд финишного покрытия. Недостатком такого технического решения является сложность регулировки количества подводимого тепла. Надёжность таких систем также оставляет желать лучшего. Даже кратковременное снижение расхода может привести к замерзанию. Чтобы восстановить работу подогрева, приходится на длительное время отключать морозильное оборудование. Решить данную проблему возможно многократным дублированием контуров или использованием в качестве теплоносителя антифриз. Однако оба этих варианта подразумевают значительное удорожание.
Следует отметить низкую ремонтопригодность систем подогрева. В процессе эксплуатации может происходить снижение проходимости труб из-за отложений на стенках или разгерметизация. В этом случае восстановление работоспособности потребует не только значительных материальных затрат, но и времени. Сам по себе вывод из эксплуатации промышленного холодильного оборудования при отсутствии резерва влечёт за собой убытки.
Современное решение проблемы промерзания грунта основано на использовании греющего кабеля. Такие системы для морозильных камер устраиваются по принципу тёплых полов. Отличие состоит в том, что сверху располагается слой термоизоляции. Это связано с совершенно иными задачами обогрева. Подвод тепла осуществляется не с целью поддержания температуры в помещении, а для компенсации оттока тепла через изоляционные материалы.
На этапе проектирования предусматривается обогрев не только в самом холодильнике, но и по его периметру. В примыкающих коридорах и помещениях вдоль пол вдоль стен также подогревается. Таким образом, площадь, занимаемая кабельной системой, несколько больше площади морозильной камеры.
Преимущества кабельного обогрева грунта
В первую очередь следует отметить экономичность обогрева с помощью кабеля. Установка датчиков температуры в грунт, позволяет в автоматическом режиме регулировать мощность системы. При этом потребление электроэнергии компрессором самой морозильной камеры также снижается, поскольку ему не требуется компенсировать избыточную мощность подогрева.
При использовании труб с водой в случае их разгерметизации могло происходить подмывание грунта и разрушение конструкции пола. Этого недостатка лишены кабельные системы. К тому же, при необходимости они могут быть временно отключены без каких-либо последствий. В то время как перебои в подаче воды для выполнения ремонтных работ или технического обслуживания неприемлемо. Например, замена прокладки на линии питания, сопряжена с риском замерзания теплоносителя.
Для электрического обогрева применяются промышленные кабели повышенной надёжности. Однако целесообразно осуществлять двукратное или трёхкратное дублирование термоэлементов. Причём разбивая их на большое количество контуров. Это связано с тем, что во время ремонтов или реконструкций строители нередко повреждают кабеля. Например, для крепления стеллажей или оборудования может потребоваться просверлить отверстие под анкер. Дублирование позволяет сохранить работоспособность подогрева даже при частичном выходе из строя её элементов.
Дополнительные контуры могут использоваться как дублирующие, либо резервные. В первом случае все кабели задействованы постоянно, но работают циклично или на меньшей мощности. Во втором случае, часть контуров не задействована и включается в работу только при необходимости. Подключение резервного оборудования может осуществлять как обслуживающий персонал, так и автоматика.
Кабельные системы отличает не только их надёжность, но и большой срок службы. При использовании качественных материалов, он составляет не менее 25 лет. Что соизмеримо со сроком эксплуатации самой морозильной камеры.
Удельная мощность обогрева
При проектировании кабельной системы для расчёта минимальной мощности проводится теплотехнический расчёт. Исходными данными для него служат толщина и материал изоляции, а также разность температур. Для грунта принимается значение +3°C. Следует учитывать, что опорные колонны и бетонные постаменты под технологическое оборудование обладают высокой теплопроводностью. Если в холодильнике имеются конструктивные элементы, которые могут выступать в роли мостиков холода, то для них также необходимо организовывать обогрев и теплоизоляцию. Практика показывает, что в большинстве случаев расчётная мощность обогрева составляет от 15 до 20 Ватт на метр квадратный.
Управление работой системы
Шкаф управления располагается за пределами холодильника. Его нормальная работа гарантируется в диапазоне температур от пяти до пятидесяти градусов тепла. Если помещение не отапливаемое, то необходимо обеспечить обогрев щитка в холодное время года. Это удобно организовать с помощью греющего кабеля и термостата. Безопасность обеспечивается установкой устройств защитного отключения. При появлении утечки, автоматика разорвёт электрическую цепь. Сам шкаф, экранирующая обмотка греющего кабеля и другие элементы системы заземляются.
Различные участки пола могут остывать неравномерно. В каждой зоне устанавливается два датчика температуры для обеспечения надёжности системы. Регулятор температуры расположенный в шкафу управления включает и отключает питание отдельных зон, ориентируясь на информацию от датчиков. Как правило, температура пола ниже изоляции поддерживается в диапазоне от +3°C до +5°C. Конструктивно всегда предусматривается возможность принудительного отключения обогрева в ручном режиме.
Функции кабельных систем обогрева
- Защита полов и фундаментов морозильных камер от разрушения вследствие промерзания грунта.
- Упрощение и удешевления конструкции морозильных камер. Отпадает необходимость обустройства воздушного зазора под полом камеры.
- Создание теплового барьера для компенсации теплообмена через утеплитель.
Технические характеристики
- Погонная мощность кабеля: 4-9 Вт/м.
- Мощность системы: 15-20 Вт/м2.
- Напряжение питания: 220 или 380 В.
- Срок службы: 25 лет.
- Дублирование контуров: двукратное или трёхкратное.
Проектирование и монтаж обогрева полов морозильных камер
Несмотря на то, что задача обогрева полов морозильных камер является типовой, существует множество вариантов её решения на этапе проектирования и монтажа. Инженеры в своей работе опираются на особенности конструкции помещения, данные теплотехнического расчёта, пожелания заказчика, бюджет проекта и опыт решения аналогичных задач. При одних и тех же исходных данных могут применяться различные технические решения. Именно грамотное проектирование является решающим фактором надёжности и эффективности работы систем обогрева.
