Согласно п. 5.27 СП 109.13330.2012 «Холодильники. Актуализированная редакция СНиП 2.11.02-87», в зданиях промышленных холодильников с отрицательными температурами необходимо предпринять меры, чтобы исключить промерзание грунтов, которые выступают основанием для фундамента и полов. Это важное условие профилактики морозного пучения грунтов. Оно возникает при работе стационарных промышленных холодильных установок, в том числе:
• ледовыми катками;
• холодильных или морозильных камер;
• складов-холодильников.
Чтобы предотвратить промерзание грунта, важно создать барьер на пути холода, в чем и помогает система обогрева полов. С первого взгляда они напоминают систему «теплый пол», но при более подробном рассмотрении становится понятно, что принцип их работы несколько отличается. В случае с холодильными камерами греющий кабель закладывают под теплоизоляцией. Это нужно, чтобы обеспечить теплосъем в большей степени в направлении грунта. Теплые же полы, наоборот, укладывают над утеплителем, чтобы тепло шло в помещение.
Из-за постоянной низкой температуры фундамент и конструкция пола промерзают даже при условии обустройства качественной теплоизоляции. Если не отсекать потоки холода, идущие вниз, то они дойдут и до грунта. В нем всегда есть влага, которая под действием холода замерзает. Поскольку лед по объему больше воды, промерзание приводит к вспучиванию грунта, а это опасно полным разрушением фундамента или пола морозильной камеры. В результате все сооружение может стать непригодным для эксплуатации.
Для предотвращения промерзания грунта под морозильными камерами применяются различные способы, но наиболее востребованным из-за простоты монтажа и экономичности является все-таки электрообогрев. Его нужно устраивать:
• под помещениями с отрицательными температурами;
• коридорами, которые к ним примыкают;
• вестибюлями;
• лифтовыми шахтами.
Согласно п. 5.28 СП 109.13330.2012, проектируя фундамент зданий холодильников, необходимо учитывать расчетную глубину сезонного промерзания грунтов по контуру объекта. Ее определяют по среднегодовой температуре воздуха того района, где будет вестись строительство сооружения. Значения температуры приводятся в таблице 2 п. 5.28 СП 109.13330.2012.
| Среднегодовая температура воздуха района строительства, °C | Расчетная глубина промерзания, м |
| Ниже 0 | H" |
| От 0 до 3 | 1.1 H" |
| От 3 до 5 | 1.2 H" |
| Более 5 | 1.3 H" |
H" в таблице обозначает нормативную глубину сезонного промерзания, которую принимают по СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений».
Электрическая система обогрева полов морозильных камер включает:
• Греющий кабель, укладываемый непосредственно в цементно-песчаную или бетонную стяжку.
• Систему управления в виде электронного регулятора, который устанавливают в шкафу управления.
• 2 датчика, измеряющие температуру пола камеры (в зависимости от нее включается/отключается обогрев).
Некоторые системы управления позволяют включать обогрев и в ручном режиме. Автоматически это происходит, когда температура пола камеры входит в рабочий диапазон (ниже +5 °C).
Подогрев пола в морозильных и холодильных камерах осуществляют, используя резистивный греющий кабель. Еще он известен как кабель постоянной мощности. Может быть одно- и двухжильными. Одножильные кабели необходимо подключать с двух концов (ноль и фаза). Подключение двухжильных осуществляется с одной стороны, с другой для соединения жил устанавливают концевую муфту.
Для удобства монтажа резистивный нагревательный кабель поставляют в виде готовых секций. Это объясняется и тем, что самостоятельная заделка достаточно сложна. Прочие требования и особенности греющего кабеля для обогрева холодильных камер:
• Большая длина секций. Обусловлена тем, что площади морозильных и холодильных камер достаточно внушительные. В связи с этим в линейке часто представлены секции длиной свыше 100 м.
• Номинальная линейная мощность 4-9 Вт/м.
• Полимерная или минеральная изоляция.
• Стойкость к механическим повреждениям в виде оплетки и 2-3 слоев изоляции.
В современных условиях для обогрева грунта морозильной камеры используют бронированные нагревательные кабели постоянной мощности НСКТ. Для удобства он поставляется в двух формах:
• Надежные секции, смуфтированные с установочными проводами и уже готовые к монтажу по проекту.
• В мерном виде на барабанах, которые обеспечивают возможность самостоятельно изготовить секции уже при выполнении работ непосредственно на объекте. Такой вариант несколько упрощает процесс монтажа системы обогрева полов в морозильных камерах.
Нагревательная секция в системе обогрева грунта холодильных камер представляет собой одножильный кабель с установочными проводами и соединительными муфтами, которые установлены с обеих сторон. С помощью муфт осуществляют механическое и электрическое подключение проводов с нагревательным кабелем.
• Линейная мощность 30 Вт/м.
• Питание – 220-240 В.
• Диапазон температур для монтажа – от -30 до +90 °C.
• Рабочая температура на оболочке – до 90 °C.
• Сплошная изоляция из полиэтилена.
• Большой выбор длины секций – от 7,0 до 199 м.
• Диаметр поперечного сечения – 6,0-7,0 мм.
• Минимальный допустимый радиус однократного изгиба – 35 мм.
• Степень защиты – IP67.
• Степень горючести – не способствует распространению пламени.
• Срок службы – 25 лет.
• Гарантия – 5 лет для обогрева открытых площадей.
Нагревательные секции МНТ представлены двухжильным резистивным греющим кабелем фиксированной длины и мощности, которые могут иметь значения, представленные в таблице.
Поскольку двухжильный кабель запитывается только с одной стороны, это облегчает процесс монтажа системы обогрева полов в холодильной камере. Электропитание подается с одного конца, поэтому упрощается расположение и подключение конструкции к терморегулятору. С одной стороны кабель оборудован концевой муфтой, а с другой – соединительной муфтой и установочным проводом.
На картинке можно видеть особенности маркировки электрического нагревательного кабеля МНТ. Из обозначения можно узнать всю информацию, необходимую для выбора установочного провода.
• Линейное тепловыделение 30 Вт/м.
• Питание – 220-240 В.
• Диапазон температур для монтажа – от -30 до +90 °C.
• Рабочая температура на оболочке – до 90 °C.
• Изоляция из фторполимера, которая выдерживает температуры до 200 °C.
• Смуфтирование с установочными проводами.
• Большой выбор длины секций – от 7,5 до 160 м.
• Диаметр поперечного сечения – 5,5-7,0 мм.
• Минимальный допустимый радиус однократного изгиба – 35 мм.
• Степень защиты – IP67.
• Степень горючести – не способствует распространению пламени.
• Срок службы – 25 лет.
Подробные требования к монтажу системы обогрева грунта под морозильными камерами приводятся в проектно-конструкторской документации, которую заказывают для обустройства системы подогрева в холодильной камере. Ниже перечислены требования, рекомендованные к соблюдению для действия гарантии. Так, при монтаже секций необходимо выполнить следующее:
• Убедиться в соответствии марки секции напряжению сети, к которой будет подключаться система обогрева.
• Фиксировать кабель в бетонной стяжке специальными крепежными элементами.
• Произвести монтаж системы обогрева пола холодильных камер без повреждений оболочки кабеля.
• Исключить пересечение и соприкосновение нитей нагревательного кабеля между собой (соблюсти минимальное расстояние между ними в 35 мм).
• Произвести заземление в соответствии с ПУЭ и СНиП.
• Проверить и занести в Протокол измерений электрическое сопротивление изоляции и нагревательных жил (необходимо сделать это до и после монтажа, а при использовании в стяжке – после ее заливки).
• Исключить трещины и пустоты в бетонной стяжке. Еще в ней не должно быть элементов древесины, утеплителя и прочих материалов с низким коэффициентом теплопроводности.
Секции, укладываемые непосредственно в стяжки, можно включать только после того, как бетон наберет нормальную прочность. Для затвердевания раствора требуется 28 дней (согласно СП 63.13330.2012).
Система обогрева морозильных камер включает не только нагревательный кабель. Для его эксплуатации также необходим регулятор температуры. Компания «Теплолюкс» для этих целей рекомендует 2 вида регуляторов. Регулятор температуры РТ-300. Электронное устройство, позволяющее поддерживать температуру в шкафах управления. Оснащен индикацией нагрева и наличия питания, а также энергонезависимой памятью. Она позволяет при отключенном питании сохранять заданные параметры в течение любого времени.
Крепление осуществляется на перфорированную алюминиевую DIN-рейку. Поддержание заданной температуры осуществляется без дополнительной настройки. Когда в работе системы обогрева нет необходимости, ее можно легко отключить кнопкой включения-выключения на регуляторе.
Электронный регулятор температуры РТМ-2000. Еще одна модель регулятора с энергонезависимой памятью. Отличается универсальным многофункциональным программным обеспечением – позволяет контролировать 4 независимых канала.
Кроме многофункциональности регулятор РТМ-2000 обладает еще несколькими преимуществами, среди которых:
• Возможность установки датчиков температуры на большом удалении – до 1000 м.
• Очень высокая точность измерения температуры.
• Диапазон регулирования от -100 до 600 °C.
• Удобный и практичный ЖК-дисплей.
• Простое крепление на DIN-рейку.
• Сохранение параметров в энергонезависимой памяти.
• Абсолютная защищенность каналов измерения от помех.
Для систем обогрева под морозильными камерами особенно удобен алгоритм управления «Измеритель», который позволяет измерять и производить индикацию сразу 8 температурных каналов. Не менее значим режим «Таймер» для управления четырьмя независимыми каналами процентом мощности по периоду времени.
Система управления необходима для увеличения ремонтопригодности греющего кабеля. С помощью нее при выходе из строя одной или нескольких секций можно продолжить использовать электрообгрев. Система управления обогревом холодильных камер основана на принципе селективности. При отключении неисправной секции нагрузка перераспределяется на систему резервирования.
Примером подобных устройств служат системы управления ConTrace. Они позволяют осуществлять анализ, контроль и управления электрообогревом. В линейке систем ConTrace представлены несколько модулей.
Модуль удаленного измерения температур ConTrace AS. Предназначен для установки в шкафах управления. Предусматривает до 8 каналов измерения температуры и 16 последовательно подключаемых модулей. Имеет искробезопасную электрическую цепь, а при масштабировании системы может включать до 128 измерительных каналов.
Модуль можно располагать от регистрирующего устройства на достаточно большом расстоянии – до 1200 м. В комплекте с модулем (3) поставляются установочные кронштейны (1) и присоединительные винты (2), а также провода питания (4) и заземления (5).
Модуль коммутации питания и интерфейса ConTrace IPS. Позволяет организовать сеть RS-485 для 247 модулей AS, а также MS, AS-xxx-Ex. Устройство имеет функции автоматического переключения питания с основного на резервный, индикации и сигнализации об аварийных ситуациях. Модуль обладает небольшим энергопотреблением – 3 Вт. Срок службы прибора – не менее 10 лет.
Модули контроля и управления ConTrace MS. Каждый из модулей является полноценным контроллером с возможностью построения многоканальной системы управления. Устройства могут работать с различными температурными датчиками, обеспечивают плавное и дискретное управление нагрузкой. Еще одна удобная функция – счетчик времени наработки греющего кабеля. Также модули позволяют контролировать состояние в период простоя.
Блок удаленного измерения температур ConTrace AS-xxx-Ex. Специальный блок для эксплуатации в полевых условиях и во взрывоопасных зонах. Последовательно можно подключить до 16 блоков, а при масштабировании системы возможно обеспечить до 128 измерительных каналов. От шкафа управления блок может находиться на расстоянии до 1200 м.
Чтобы исключить промерзание грунта, система обогрева полов морозильных камер должна поддерживать температуру в диапазоне от +3 до +5 °C. С учетом этого рассчитывается необходимая мощность подогрева и длина кабеля. Они должны полностью компенсировать тепловые потери через напольное перекрытие.
Чтобы определить мощность системы и длину кабеля, потребуются температура воздуха в помещении, толщина и коэффициент теплопроводности всех слоев конструкции пола, в том числе утеплителя. Первым делом необходимо определить суммарный тепловой поток:
где S – площадь обогрева, кв.м., ΔT – разность температур между температурой в камере и требуемой температурой грунта, °C, R – термическое сопротивление пола камеры и изоляции, кв.м. • °C/Вт.
Полное термическое сопротивление вычисляют по формуле:
где α – коэффициент теплопередачи от воздуха в камере к бетонному полу, 8,7 Вт/кв.м. • °C; δб – толщина бетона над слоем утеплителя, м; λб – коэффициент теплопроводности железобетона, Вт/кв.м. • °C; δиз – толщина изоляции, м; λиз – коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/кв.м • °C.
После вычисления значение теплового потока увеличивают на 10-20%, чтобы обеспечить запас. Мощность системы обогрева пола в морозильных камерах Qуд, составляет, как правило, 15-20 Вт/кв.м. В качестве примера можно взять холодильное помещение для замораживания пельменей и полуфабрикатов площадью S = 100 кв.м. с температурой внутри -30 °C. Тогда мощность секции должна быть равна:
Если взять секции МНТ из двухжильного кабеля с их линейной мощностью Pл = 30 Вт/м, то для указанного примера потребуется такая длина провода L:
В случае применения секций НСКТ с линейной мощностью 30 Вт/м потребуется такая же длина греющего кабеля.
Электрический обогрев пола морозильных и холодильных камер позволяет решить сразу несколько задач. Он исключает промерзание грунта, а также его последующее пучение. С системой подогрева пол можно монтировать прямо на грунт, не устраивая подвального помещения или вентилируемого подполья. Это экономит трудовые, финансовые и временные ресурсы. Уже при эксплуатации подогрев решает проблему возможного разрушения конструкции пола, фундаментов или прочих несущих элементов здания, например, колонн.
Ввиду простоты монтажа, а также невысокой стоимости электрический обогрев в холодильных камерах является наиболее предпочтительным способом решения вопроса промерзания грунта. Для таких объектов есть специальные кабели (одно-, двухжильные) и системы управления, которые могут регулировать работу системы даже без вмешательства человека.
