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
Посилання
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Morklyanyk B. V. The Heat Pumps Foundation Design Calculation Aspects. Academic Journal of Science. 2013. Vol. 02, Nо. 01. Р. 283–288.
- 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.
- 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.