Системы снеготаяния

Материал из Циклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Пешеходная дорожка, ведущая к станции Хакодате с включенным отоплением. Контраст с выпавшим снегом нагляден (остров Хоккайдо, Япония, январь 2013 год)
Система снеготаяния на участке (Андрей Андриянов) [9:09]

Системы снеготаяния (в более широком контексте известны как «системы антиобледенения») — способы обогрева мест передвижения пешеходов, велосипедов, автомобилей, иного транспорта (а также отопления отводов талых вод, водостоков, кровель, крыш) для предотвращения заторов, вероятных травм и трат на механическую или химическую очистку снега и льда в регионах его сезонного накопления в зимнее время.

Содержание

[править] Общая информация

Обогрев может быть как полный, так и частичный — например только машинной колеи, центральной части тротуара (в США — 3 фута — 0,91 м). Очистка снега таянием даже во время метели повышает безопасность движения и устраняет необходимость проведения работ по техническому обслуживанию тротуаров и трасс в зимнее время, включая сгребание и вспашку снега, посыпку противогололёдной солью или песком. Системы снеготаяния продляют срок службы бетона, асфальта или плитки, исключив вредное воздействие на дорожные покрытия химических реагентов, а также физический ущерб от транспортных средств механической очистки или повреждений от использования ручных инструментов для дробления льда (ломы, металлические скребки). Также становится не нужным вывоз больших объёмов снега, собранного в кучи на обочинах дорог и значительно затрудняющего движение и коммуникацию в городе.

Системы снеготаяния имеют два основных типа, согласно источнику тепла: электрические (производящие тепло благодаря сопротивлению токопроводящих материалов) и жидкостные (горячие водопроводы, с использованием энергии гидротермальных источников либо котельных). Электрические системы таяния снега требуют меньшего технического обслуживания, чем жидкостные системы, поскольку в них мало движущихся частей и нет проблем коррозии и оседания на стенках труб минералов (известкования). Однако они дороже при изготовлении и монтаже. Существуют также воздушные системы снеготаяния — наиболее экономичные, зависящие от регулярного поступления нагретого воздуха, подаваемого в систему трубок вентилятором. Главный недостаток такого решения — ограниченный радиус действия такого обогрева в 60-70 метров.

Большинство новых систем снеготаяния работают в сочетании с автоматическим устройством активации, которое включает систему, когда датчики фиксируют осадки и понижение температуры до точки замерзания воды, и выключает её, когда температура поднимается выше нуля либо отсутствуют осадки. Таким образом снижаются потери энергии.

[править] Расходы на эксплуатацию

Эксплуатационные расходы зависят от используемых материалов, протяжённости обогреваемых трасс, количества дней со снегом в регионе, используемого источника энергии (электричество, природный газ, пропан и т. д.) «Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха» (ASHRAE), к примеру, разработало собственные стандарты по оптимальному соотношению цена/качество для США. Американские системы снеготаяния рассчитаны на производство 70-170 БТЕ (БТЕ — «британская тепловая единица», 1БТЕ ≈ 252 калории или 1,055 кДж по росстандартам) на квадратный фут в час в зависимости от поправок по регионам. По метрической системе расчёта это 11,356 кДж на квадратный метр площади либо 3,154 Вт•ч. Время таяния снега с поверхности варьируется в зависимости от состояния погоды и разогрева системы.

[править] Электрические системы снеготаяния

Электрические системы таяния снега состоят из трёх основных компонентов: нагревательного кабеля, блока управления и устройства активации.

Нагревательный кабель представляет собой 1-2 проводника с защитным покрытием и/или изоляцией. Многие кабели рассчитаны на температуру до 105 °C.

При установке электрических систем снеготаяния на старых путях не обязательно полностью снимать дорожное покрытие — существуют механизмы нарезки канавок в асфальте или бетоне для прокладки кабелей, что в комплексе со специальным герметиком-уплотнителем позволяет монтировать такие системы без перестилания всего дорожного полотна.

[править] Жидкостные системы снеготаяния

Теплоотдача труб диаметром 25 мм, заделанных в тротуары различных конструкций

Простейшие жидкостные системы снеготаяния снабжаются теплом от прямого (но не выше допустимого порога в 90 °C) или обратного (50-60 °C) трубопровода городских тепловых сетей, после чего охлаждённая вода вновь сливается в обратную магистраль теплосети. Более сложные, но экономные, имеют сеть трубок, запитанную от отдельного отопительного котла.

Нагревательный элемент в жидкостной системе представляет собой трубку с замкнутым контуром или модульную сеть термопанелей, изготовленных из гибкого полимера или синтетического каучука, в которых циркулирует смесь горячей воды и пропиленгликоля (антифриз). Жидкость нагревают до температуры от 16 до 60 °C.

Эффективность жидкостной системы обогрева дорожного полотна зависит от правильного монтажа и расположения труб. Рекомендуется прокладывать трубы по спирали или серпантину, чтобы равномерно распределять тепло. Спецификация для расстояния между трубами варьируется, типичный промежуток составляет 15-20 сантиметров. Другим ключевым фактором является толщина слоя насыпки от поверхности.

Строительство автомагистрали с подогревом, Япония, 2016 год

Трубопроводы, которые отливаются сразу в бетонные плиты, создают неравномерный нагрев, вызывая напряжения в плите. Использование высокотемпературной жидкости, поступающей в очень холодную плиту, приводит к образованию трещин, из-за внутреннего напряжения, и к возможному отслоению поверхности бетона. Небольшое расстояние между трубопроводами и контролируемое медленное повышение температуры способны уменьшить негативные эффекты такой системы. Другой метод заключается в поддержании минимальной температуры плиты выше нуля в течение всего зимнего сезона.

Альтернативой системам на основе труб являются предварительно изолированные модульные теплообменные панели из полиэтилена высокой плотности (HDPE), которые также хорошо подходят для обогрева крыш и обладают превосходным совмещением с любым типом настилов, включая деревянный и ПВХ.

Основание под жидкостные системы снеготаяния должно быть хорошо уплотнено, чтобы не повредить нагревательные трубки, которые для прочности крепятся к арматурной сетке либо к скобам с теплоизоляцией снизу в случае укладки непосредственно поверх твёрдой коренной породы, чтобы не расходовать тепло впустую.

Модульные системы жидкостных теплообменных панелей обеспечивают полный и равномерный теплообмен со всей полезной площадью участка обогрева. Полное покрытие дороги  позволяет использовать низкотемпературную жидкость, которая снижает эксплуатационные расходы и тепловое воздействие на структуру дорожного покрытия, тем самым уменьшая износ дороги из-за сильного перепада температур на границе холода и тепла.

Модульные системы таяния снега могут также использоваться летом для сбора солнечной тепловой энергии с дорожного покрытия, идущей затем на обогрев воды для бытовых либо промышленных целей. Их же можно применять для охлаждения пространства вокруг открытого бассейна, где ходят босиком, на оборудованных крышах зданий возле столиков или кафе в разгар зноя.

[править] Переносные снегоплавильные маты

Для удобства и безопасности жильцов домов, гостиниц, рабочих или клиентов торгово-развлекательных центров муниципалитетами или бизнесменами могут быть использованы мобильные решения по термоуборке льда и снега — так называемые снегоплавильные маты. Они подключаются к водонепроницаемой электрической розетке и прокладываются на лестницах, переходах, пандусах, остановках общественного транспорта, на площадках у супермаркета, возле погрузочных доков.

Эти маты состоят из двух слоёв противоскользящей резины с промежуточным нагревательным элементом и могут растопить снег и лёд в течение нескольких часов или даже минут (в зависимости от уровня тепла и уровня выпавших осадков), включаясь и выключаясь в ручном режиме по текущим погодным условиям.

[править] Перспективы систем снеготаяния для других видов транспорта

Из раздела тротуарной урбанистики интерес к системам снеготаяния перешёл в иные области транспортного хозяйства, где поддержание свободных от снега и льда путей жизненно важно.

Так, в авиации использование систем снеготаяния является перспективным для поддержания в незамерзающем виде взлётно-посадочных полос, а также перронов аэропортов. Подобная система, например, хорошо себя зарекомендовала в аэропорту швейцарского Цюриха. Однако системы снеготаяния в современных аэропортах устанавливаются редко, поскольку большая площадь обогреваемой зоны требует высоких инвестиционных затрат на монтаж.

На железных дорогах используются системы снеготаяния вокруг движущихся частей стрелочных переводов рельсовых путей для защиты их от опасного обледенения. В Германии к 2011 году такими системами было оснащено 72 % всех стрелочных переводов, 90 % систем устроены электрическими. Кроме того железнодорожные пути оснащены системой снеготаяния на мостах. 

[править] Распространение

Среди стран, успешно внедривших подобные системы в свою городскую инфраструктуру, выделяются: прежде всего Япония, где тротуары и проезды с подогревом закладываются во всех городах северного острова Хоккайдо (при том, что централизованное отопление в домах отсутствует), Исландия (использование геотермальных вод),  Финляндия, Норвегия, Канада, США.

Из популярных мест, где системы снеготаяния смонтированы и показали себя в деле, можно отметить следующие пункты:

  • Центральная магистраль и общественные тротуары в Осло, Норвегия.
  • Общественные тротуары в Рейкьявике и Акурейри, Исландия.
  • Дороги Хельсинки, Финляндия.
  • Тротуар у входа в здание «Национального научно-исследовательского совета Канады», город Саскатун провинции Саскачеван.
  • Дорожки усадьбы Апдаун-Корт, в графстве Суррей, Англия.
  • Высотные пути горнолыжного курорта Швейцер-Маунт в штате Айдахо, США.
  • Улицы и тротуары Холланда (известен как  Тюльпан-сити) в штате Мичиган, США.
  • Общественный тротуар в пригороде Чикаго Ок-парк в штате Иллинойс, США.
  • Подъездные пути к дому Билла Гейтса в штате Вашингтон, США.

В СССР исследование и внедрение систем снеготаяния для тротуаров проводились в 1957—1963 годах Московским инженерно-строительным институтом им. В. В. Куйбышева, причём был задействован не только зарубежный опыт, но в том числе оригинальные разработки, показавшие свою перспективность. В 1961 году была пущена термовоздушная система снеготаяния на тротуаре Петровской линии Москвы протяжённостью около 100 метров. В 1962 году обогрев антифризом получил московский тротуар на Кузнецком мосту. Позже внедрением подогреваемых тротуаров занимался институт «Мосинжпроект», среди разработок которого появилось множество систем, использующих в качестве теплоносителя воду, воздух, антифриз (1962—1963 гг.) Советскими заводами был налажен выпуск антифриза марки «40», не замерзающего до температуры −40 °С.

В современной России (на 2008 год) подогрев городских тротуаров имелся у здания Правительства Москвы на улице Тверская, 13, и рядом с Манежем.

[править] См. также

[править] Ссылки


Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты