ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРНИХ КОЛИВАНЬ НА ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТІВ ПІД ЧАС РОБОТИ КОЛЕКТОРІВ ТЕПЛОВИХ НАСОСІВ

ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРНИХ КОЛИВАНЬ НА ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТІВ ПІД ЧАС РОБОТИ КОЛЕКТОРІВ ТЕПЛОВИХ НАСОСІВ

Б. Моркляник, д. т. н.
Б. Брездень, аспірант
Національний університет “Львівська політехніка”

https://doi.org/10.31734/architecture2018.19.033

Анотація

Проведені експериментальні і теоретичні дослідження впливу циклічного замерзання-розмерзання ґрунтів основи на їх міцнісні і деформаційні характеристики з позиції забезпечення надійності основ і фундаментів будівель та споруд, на несучу здатність поодинокої висячої палі за методикою ДБН. Подано матеріали експериментальних досліджень процесу тріщиноутворення в конструкціях із композитного матеріалу (бетону з полімерною вставкою). Показано, що в діапазоні температур -2…+40 С має місце інтенсивне тріщиноутворення. Зроблено висновок про те, що за проектування суміщених фундаментів теплових насосів, в яких розташовані пластикові теплообмінники, необхідно враховувати, що зумовлено відмінністю в коефіцієнтах теплового розширення додаткових напружень.

Досліджено вплив роботи теплового насоса на міцність і деформативність ґрунту основи і фундамент будівлі. При проектуванні колекторів теплових насосів необхідно ретельно досліджувати фізико-механічні характеристики основи ґрунту. Циклічне замерзання-розмерзання ґрунту зменшує його опір зрізу від 4 (для піску) до 35 % (для глини). Для розрахунків можна використати емпіричні залежності, похибка розрахунків не перевищує 4%. Циклічне замерзання-розмерзання ґрунту зменшує кут внутрішнього тертя ґрунту і його питоме зчеплення. Найбільший вплив замерзання-розмерзання ґрунту має на питоме зчеплення суглинку. Досліджено, що циклічне замерзання-розмерзання ґрунту зменшує модуль деформації ґрунту, при цьому осідання ґрунту збільшуються. Найбільший вплив замерзання-розмерзання ґрунту має на модуль деформації суглинку.

Ключові слова

тепловий насос, циклічне замерзання-розмерзання, колектор

Повний текст

pdf

Посилання

  1. Васильев Г. П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли: дис. … д-ра техн. наук: 05.23.03. Москва, 2006. 432 с.
  2. Клепанда А. С. Опыт разработки и внедре¬ния тепловых насосов в Украине, анализ существую¬щих проблем. Электронный журнал ЭСКО. Города и здания. 2014. URL: http://www.journal.esco.co.ua/cities/ 2014_6_7/art140.pdf.
  3. Моркляник Б. В., Фартушний А. С., Шаповал В. Г. Вплив колекторів теплових насосів на міцнісні та несучі характеристики основ та фундаментів при знакоперемінних температурах. Сучасні ресурсо-енергозберігаючі технології гірничого виробництва. Кременчук: КрНУ, 2013. Вип. 2 (12). С. 188–195.
  4. Моркляник Б. В. Вплив роботи колекторів теплових насосів на геомеханічну систему «ґрунтовий масив-надфундаментна споруда». Залізобетон минулого і майбутнього: матеріали Всеукр. міжвуз. наук. семі¬нару, Львів, 14–15 трав. 2015 р. Львів, 2015. С. 49–53.
  5. Моркляник Б. В. Закономерности изменения тепловой энергии в грунтовой основе при работе вертикального или плоского коллектора теплового на¬соса. Вісник Кременчуцького національного універ¬ситету імені Михайла Остроградського. Кременчук: КрНУ, 2015. Вип. 3(92). Ч. 1. C. 85–90.
  6. Моркляник Б. В. Закономерности сезонного распределения тепловых полей в грунтовом основании. Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського. Кременчук: КНУ, 2015. № 2 (91). С. 149–153.
  7. Моркляник Б. В. Закономірності дефор¬мування геомеханічної системи «фундамент-грунтовий масив» в зоні дії колектора теплового насоса: дис. … д-ра техн. наук: 05.15.09. Львів, 2015. 349 с.
  8. Моркляник Б. В., Фартушний А. С., Шаповал В. Г. Методика розрахунку температурних полів, обумовлених теплообміном між чотирма U-подібними колекторами теплового насоса необмеженої довжини та ґрунтовими основами. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: зб. наук. пр. Рівне, 2014. Вип. 28. С. 436–441.
  9. Моркляник Б. В., Фартушний А. С., Рабочая Т. В. Моделювання деформацій основи, спричи¬нених роботою ґрунтових теплових насосів. Сучасні ресурсо¬енергозберігаючі технології гірничого вироб-ництва. Кременчук: КРНУ, 2014. Вип. 2 (14). С. 180–186.
  10. Моркляник Б. В., Шаповал В. Г., Фар¬тушный А. С. Особенности расчета и проектирования оснований тепловых насосов. Будівельні конструкції. Київ, 2013. Вип. 77. С. 265–269.
  11. Моркляник Б. В., Фартушный А. С., Шаповал В. Г. Температурное поле в основании плос¬кого коллектора теплового насоса конечных размеров. Перспективы развития горного дела и подземного строительства: материалы V Междунар. науч.-техн. конф.: Энергетика. Экология. Человек (конференция молодых ученых – аспирантов и магистрантов). Киев, 2015. С. 53–57.
  12. Моркляник Б. В., Фартушный А. С., Ша¬повал В. Г. Тепловые поля в грунтовом основании, образованные в ходе теплообмена между основанием и четырьмя U-образными коллекторами теплового насоса неограниченной длины. Перспективы развития горного дела и подземного строительства: материалы V Междунар. науч.-техн. конф.: Энергетика. Экология. Человек (конференция молодых ученых – аспирантов и магистрантов). Киев, 2013. С. 49–53.
  13. Олейникова Е. Н. Исследование и опти¬мизация теплонасосных установок в структуре схем ПГУ-ТЭЦ: дис. … канд. техн. наук: 05.14.14. Москва, 2015. 164 с.
  14. Morklyanyk B., Fartushnyy A. Simulation of the Impact of Work of Heat Pumps on the Frost Heaving of the Base Soil. Econtechmod: аn International Quarterly Journal on economics of technology and modeling processes. Lublin; Rzeszow, 2015. Vol. 04, No. 2. P. 71–74.
  15. Morklyanyk B. V. The Heat Pumps Foundation Design Calculation Aspects. Academic Journal of Science. 2013. Vol. 02, Nо. 01. Р. 283–288.
  16. Protsenko P., Morklyanyk B. Identification of additional strain of foundations during the work of the heating pumps. 5-th International Conference of Young Scientists GAC-2013. Lviv, 2013. C. 156–157.
  17. Protsenko P., Morklyanyk B. The impact of heating pumps on soil foundation. 5-th International Conference of Young Scientists GAC-2013. Lviv, 2013. C. 154–155.