Технологическая карта прогрева бетона электродами: Технологическая карта прогрева бетона в зимнее время проводами и электродами

Содержание

Технологическая карта бетонирование в зимнее время

Необходимость прогрева бетона в зимнее время появляется довольно часто. Несмотря на то, что обычно ремонтно-строительные работы проводят в теплое время года без нарушения технологического процесса, часто остановка производства стоит очень дорого и поэтому актуально использование разнообразных методов прогрева.

Согласно нормативам и правилам, заливать обычный бетон при минусовой температуре нельзя, так как смесь не застывает нормально, теряет большую часть прочности, становится причиной разрушений и деформаций. Для того, чтобы соблюсти график выполнения работ и обеспечить их высокое качество, бетон прогревают кабелями и трансформатором, индукционным и инфракрасным методами, применяют сварочные аппараты и противоморозные добавки.

До начала работ обязательно создается технологическая карта на прогрев любым выбранным методом, в которой указываются все основные положения, условия, этапы работ. Опытные мастера утверждают, что наилучшего результата можно добиться при использовании одновременно противоморозных добавок и одного из методов прогрева.

С одной стороны, специальные присадки помогают смеси быстрее застывать, устраняют пузыри воздуха, делают ее более прочной, с другой же – прогрев должен осуществляться под контролем и с заведомо установленными показателями, чтобы не допустить замерзания бетона и его перегрева. Для этих целей рекомендовано использовать специальные регуляторы, контроллеры либо же обращаться к профессионалам.

Технологическая карта и способы прогрева бетона

На прогрев бетона в зимнее время технологическая карта составляется обязательно. Чтобы все работы были выполнены качественно, эффективно и безопасно, важно четкое соблюдение технологии, нормативов. Найти примеры документа можно в сети, но для каждого конкретного объекта составляется индивидуальный план на прогрев.

Технологическая карта составляется с использованием СНиП, ЕНиР и ГЭСН, включает важные справочные данные касательно того, какая температура должна быть, какой метод прогрева выбран, указываются необходимые устройства и инструменты, весь процесс и т.д.

Главные разделы любой технологической карты:

  • Сфера применения способа прогрева
  • Технология, организация и этапы выполнения работ
  • Расчет трудозатрат
  • Основные требования к качеству работ
  • График осуществления всех задач
  • Необходимые материальные ресурсы
  • Охрана труда и обеспечение безопасности
  • Все важные технико-экономические показатели
  • Схемы укладки, подключения проводов, электродов, длина нагревательных элементов, контроль временного/температурного режимов и т.д.

Все данные должны сопровождаться рисунками, схемами. Актуальны таблицы, расчеты для типовых конструкций, использующиеся для реализации индивидуального плана.

Прогревать сварочным аппаратом

Данный способ предполагает выполнение прогрева с использованием кусков арматуры, лампы накаливания, термометра для измерения температуры. Куски арматуры устанавливаются параллельно цепи, с прямыми и примыкающими проводами, а между ними монтируют лампу накаливания, которая измеряет напряжение.

Для измерения температуры используют градусник. Обычно по времени данный процесс занимает много – около 2 месяцев. На весь период прогревания бетона конструкция должна быть надежно защищена от воздействия воды и холода. Как правило, обогрев сварочным аппаратом применяют в случае необходимости прогрева небольших объемов бетона и при условии хорошей погоды.

Инфракрасный метод

Данный метод базируется на использовании тепловой энергии, которая преобразуется из излучения прибора, что функционирует в инфракрасном диапазоне. Этот тип прогрева осуществляется за счет электромагнитных колебаний, где скорость распространения волны равна 2.98 х 108 м/с, а длина волны равна 0.76-1000 мкм. В роли генератора часто выступают трубки, сделанные из металла и кварца.

Основная особенность данной технологии – возможность запитать прибор энергией от обыкновенного переменного тока. Инфракрасный обогрев предполагает возможность менять мощность – все зависит от нужного температурного режима.

За счет лучей энергия доходит до более глубоких слоев бетона, процесс реализуется постепенно и плавно. Высокие показатели мощности запрещены и не эффективны, так как верхний слой бетона прогреется, а нижний останется холодным, что станет причиной распространения деформаций, разрушений и т.д. Метод чаще всего применяется для прогрева тонких слоев конструкции и подготовки раствора с целью ускорения времени адгезии.

Индукционный метод

Технология индукционного прогрева используется для ускорения набора железобетоном нужного показателя прочности при минусовых температурах. Применение технологии подходит лишь для армированных конструкций – всех тех, что содержат внутри металлические элементы (они выступят в роли сердечника).

Технология базируется на таком принципе электродинамики, как магнитная индукция. Вокруг залитого элемента (часто для колонн, к примеру) петлями размещают изолированный кабель, который выступает в роли индуктора. Количество мотков и сечение провода определяют методом расчета. Переменный ток пускают по кабелю, в конструкции появляется электромагнитное поле, прогревающее внутренние элементы армирования, от которых тепло идет на бетон.

Сердечником может выступить и металлическая опалубка – тогда прогревают снаружи. Такой способ довольно редко используют, так как в подобных условиях большую эффективность демонстрирует греющая опалубка.

Все открытые части бетона должны быть укрыты теплоизолирующими материалами, чтобы снизить теплопотери. Когда смесь достигает расчетной температуры, используют метод термоса либо изометрическое выдерживание посредством периодического отключения питания. Электропрогрев бетона по данной технологии предполагает расход на уровне 120-150 кВт-ч/м3 бетона.

Основные преимущества индукционного прогрева:

  • Сравнительно невысокая цена
  • Равномерность прогрева
  • Независимость от электропроводящих характеристик бетона
  • Возможность предварительно обогревать опалубку, арматуру без дополнительного оборудования

Из недостатков метода стоит упомянуть такие, как необходимость выполнения больших объемов индивидуальных расчетов, а также ограниченное использование в плане конструкций (обычно это трубы, балки, колонны и т.д.). Для индукционного прогрева бетона понадобятся: трансформатор КТПТО-80, кабель (КРПТ 1х25, 3х50, 3х25 + 1х16).

Применение трансформаторов

Трансформаторы применяются для прогрева бетона довольно часто. В большинстве случаев это ТМОБ, КТПТО-80, ТСДЗ-80 и другие.

Главные преимущества данного метода:

  • Повышение производительности труда за счет отсутствия простоя
  • Возможность проводить работы в любое время года
  • Соблюдение сроков строительства
  • Рациональное применение оборудования и транспорта
  • Повышение прочности бетона и соответствие готовой конструкции всем требованиям и нормам
  • Отсутствие дополнительных затрат на присадки, пластификаторы и т.д.

Прогрев бетона с использованием трансформатора может осуществляться двумя методами: проводом ПНСВ или электродами. Установка преобразовывает электроэнергию в тепло, за счет дополнительных средств передает его в бетонную массу. Смесь нагревается до +80 градусов, но интенсивность подачи тепла можно регулировать.

Нагрев требует определенного времени, обязательно контролируется и регулируется – за основу может быть взята таблица с расчетами или нормативные документы. При выборе одного из двух способов обязательно учитывают требование в равномерном распределении по бетону тепловой энергии.

Если планируется использовать электроды, то прогревочный трансформатор подключают к ним. Это могут быть поверхностные (нашивные, полосовые, пластичные) или внутренние (стержневые, струнные) электроды. Допускается применение исключительно переменного тока. Больше всего подходят для этой цели трансформаторы типа КТПТО.

Прогрев электродами актуален для небольших объектов. При применении металлического каркаса на электроды подают до 127 В, если сетки нет, показатель увеличивают до 220 В, 380 В.

Использование кабеля

Для прогрева бетона применяют провода ПНСВ разного производства толщиной 1.2-3 миллиметра. Жилы проводов делают из стали, вокруг есть специальная изоляция. Провод раскладывают по периметру объекта, кабель крепят к арматуре. Каркас позволяет исключить возможность соприкосновения проводника с землей или опалубкой. Для таких работ применяют сухие или масляные трансформаторы.

Прогрев кабелем не требует слишком больших затрат электроэнергии, дорогостоящего дополнительного оснащения.

Как проходит процесс:

  • Кабель устанавливается на бетонное основание до заливки.
  • Все надежно фиксируется крепежными деталями.
  • Кабель проверяется на предмет наличия повреждений (их быть не должно).
  • Подключение кабеля к низковольтному электрическому шкафу.

Противоморозные добавки

Разные добавки позволяют работать с бетоном при температуре до -25 градусов, делая его способным противостоять агрессивным воздействиям. В состав добавок вводятся компоненты, призванные сделать бетон способным сохранить свои физико-механические свойства в условиях пониженной температуры. Разнообразие добавок, представленных на рынке сегодня, огромно.

Основные типы противоморозных добавок в бетон:

  1. Антифризы – не дают воде в растворе кристаллизироваться, делают бетон пластичным, способствуют лучшей гидратации цемента при твердении. Особенно важно использовать антифриз в качестве пластификатора при работе с большими объемами бетона, которые заливаются в сложную опалубку.
  2. Тепловыделители – сульфатные добавки, которые прогревают бетон, не позволяя кристаллизироваться воде. Эти добавки применяют осторожно, так как они в структуре бетона создают прочные связи, способные повлиять на качество конструкции в итоге.
  3. Ускорители гидратации цемента – влияют на процесс внутри застывающего монолита, что сокращает время твердения и ускоряет набор прочности.

С учетом того, что добавки не влияют решающим образом на прохождение длительных процессов, первичный набор прочности с ними доходит до 30%, а потом важно создать термос, утеплив конструкцию.

СНиП

Строительство и монтаж в условиях пониженной температуры (как и в любых других) регламентируются установленными правилами и нормами. Прогрев бетонных конструкций осуществляется в соответствии с такими документами: СНиП 3.06.04-91 («Мосты и трубы») и СНиП 3.03.01-87 («Несущие и ограждающие конструкции»).

E. Паропрогрев в капиллярной опалубке

При назначении режима прогрева конструкций с модулем поверхности менее 6 следует отказываться от изотермического периода. В этом случае бетон разогревают до предельно допустимой температуры и дальнейшее выдерживание конструкции осуществляют способом термоса. Утепление должно быть рассчитано, таким образом, чтобы все части конструкции, имеющие различную массивность, остывали в одинаковых условиях.

Если разность температуры наружного воздуха и бетона превышает 30° С, открытые поверхности конструкции после распалубки необходимо укрыть слоем утеплителя, брезентом или полиэтиленовой пленкой, чтобы избежать значительных температурных Напряжений и потерь влаги в бетоне.

Паровые рубашки колонн и стен при прогреве бетона насыщенным паром необходимо разделить на отсеки высотой 3 м. Пар следует подавать в каждый отсек отдельно и прогрев конструкций осуществлять равномерно.

Пар в рубашки прогонов, балок, ригелей и арок следует вводить через 2—3 м по их длине, а в паровые рубашки плит — оборудовать один ввод на каждые 5—8 м2 поверхности.

Паропрогрев в капиллярной опалубке (с каналами для пропуски пара, расположенными в толще самой опалубки) допускается только при выдерживании бетона колонн и стен.

Расчет времени

Прогрев бетона начинается с выбора оптимальной схемы с учетом требований строительной площадки, региона (Москва требует одних мер, Сочи или Норильск – совершенно иных), возможностей и т.д.


Основные факторы, которые учитываются в расчетах времени и температуры:

  • Среднегодовой прогноз погоды зимой в регионе, взятый за предыдущие пару лет, а также прогнозируемая отметка средней температуры воздуха в течение данного зимнего периода.
  • Расчет модуля рабочей прогреваемой поверхности, определение термосной выдержки раствора.
  • Расчет средней температуры конструкции на протяжении срока ее охлаждения.
  • Учет информации про температуру готовой бетонной смеси, ее изотермические свойства (предоставляет завод-изготовитель раствора).
  • Определение тепловых потерь в процессе транспортировки смеси, разгрузки.
  • Определение температуры смеси с начала укладки (учитывается отдача тепла на прогрев арматуры, опалубки).
  • Расчет времени охлаждения раствора (в соответствии с нормативными требованиями прочности).

Все эти данные используются при прогнозировании времени затвердевания бетона, для учета тепловых потерь в процессе заливки, излучения тепла с поверхности. Но все это довольно приблизительно, поэтому в процессе прогрева нужно тщательно контролировать температуру каждые полчаса-час при нагревании и раз в 12 часов при остывании. Если режим нарушен, нужно повышать или отключать ток, регулируя параметры.

В технологической карте должен быть отмечен график нагрева с указанием оптимальных значений и всех важных расчетов, выполненных в соответствии со СНиПами и правилами.

Прогрев бетона – чрезвычайно важное мероприятие при выполнении ремонтно-строительных работ в зимнее время. Без реализации указанных методов бетон просто не наберет нормативную прочность, поставив под сомнение прочность, надежность и долговечность всей конструкции.

A. Инфракрасный нагрев

Во всех случаях необходимо обеспечивать строгий контроль за колебаниями температуры, которая не должна превышать расчетную более чем на +5° С. После окончания прогрева надо следить за скоростью остывания бетона, которая не должна быть более 5 град/ч для конструкций с модулем поверхности от 6 до 10, 12 град/ч — при модуле более 10 и 15 град/ч — для густо-армированных конструкций с модулем поверхности более 10. При больших скоростях остывания необходимо дополнительно утеплять опалубку или периодически включать ток.
Выдерживание бетона при низкой положительной температуре ( + 5° С) с целью повышения его качества организуется при индукционном прогреве следующим образом: для поддержания необходимой температуры в течение времени выдерживания (2— 3 ч) включают индуктор периодически через каждый час на 15— 20 мин.

Инфракрасный нагрев. В технологии зимнего бетонирования все более широкое применение находит инфракрасный нагрев.

В условиях строительной площадки предпочтительны металлические и кварцевые трубчатые электрические излучатели. Вместе с тем имеются удачные примеры применения газовых горелок инфракрасного излучения, которые отличаются долговечностью, высокой плотностью и равномерностью облучения, экономичностью.

Как происходит строительство зимой?

Из-за физических свойств различных строительных материалов, низких температур, выпадения осадков строительство в зимний период требует соблюдения определенных технологий, правил и мер, необходимых для достижения требуемого качества работ.

Все строительные объекты не обходятся без применения бетонных составов. Их используют практически на всех этапах работы. Это и:

  • Бетонирование фундамента.
  • Изготовление монолитных опор.
  • Монтаж межэтажных перекрытий и т. д.

Каким же образом применяется бетон зимой без потери возложенных на него функций и свойств? Ответ очень прост – необходимо соблюдение условий нагрева бетонного раствора, и поддержание плюсовой температуры, пока он не наберет расчетную прочность.

Минусовая температура и устройство фундамента

Спорить с погодными явлениями бессмысленно, к ним нужно грамотно приспосабливаться. Потому и возникла мысль о разработке методов устройства ж/б фундаментов в наших непростых климатических условиях, возможных для реализации в холодный период.

Отметим, что применение их увеличит бюджет строительства, потому в большинстве ситуаций рекомендовано прибегать к более рациональным вариантам устройства фундаментов. Например, использовать буронабивной способ или провести строительство из пенобетонных блоков заводского производства.

В распоряжении тех, кого не устраивают альтернативные способы, есть несколько проверенных удачной практикой методик. Их назначение заключается в доведении бетона до состояния критической прочности перед замораживанием.

По типу воздействия их условно можно разделить на три группы:

  • Обеспечение внешнего ухода за залитой в опалубку бетонной массой до стадии набора критической прочности.
  • Повышение температуры внутри бетонной массы до момента достаточного твердения. Выполняется посредством электропрогрева.
  • Введение в бетонный раствор модификаторов, понижающих точку замораживания воды или активизирующий процессы.

На выбор метода зимнего бетонирования влияет внушительное количество факторов, таких как имеющиеся на площадке источники электропитания, прогноз синоптиков на период твердения, возможность привести разогретый раствор. Исходя из местной конкретики, выбирается наилучший вариант. Самой экономичной из перечисленных позиций считается третья, т.е. заливка бетона при минусовой температуре без прогрева, предопределяющая внесение модификаторов в состав.

Электропрогрев бетона сварочным трансформатором. Технология прогрева бетона электродами


— Термоматы — Прогрев бетона термоматами

Технология производства ЖБИ за прошедшие годы хорошо отлажена и применяется на заводах железобетонных изделий и строительных объектах. Раньше перед специалистами не редко стояли задачи о повышении качества ЖБИ, теперь же наличие на рынке качественного цемента и различных технологий по изготовлению напряженного бетона, вибропрессованию, центрифугированию позволяют не особенно ломать над этим голову, достаточно соблюдать уже наработанные технологии и иметь соответствующее оборудование.

Сегодня встают вопросы:

  • Как ускорить твердение бетона?
  • Как снизить себестоимость производства бетона?
  • Как изготовить нестандартные ЖБИ?

Какими методами производится прогрев бетона в зимнее время

Сталкиваясь с необходимостью выполнять бетонирование в сложных климатических условиях, строители осуществляют мероприятия по поддержанию температуры смеси, соответствующей требованиям технологии. Бетон, содержащий воду, твердеет в стандартных условиях в течение четырех недель. Как правильно поступить? Ведь влага при отрицательной температуре кристаллизуется, увеличиваясь в объеме, и может вызвать образование трещин.

Для обеспечения благоприятной температуры применяются следующие методы:

  • электроразогрев, для обеспечения которого используется ПНСВ провод. Кабель укладывается внутри конструкции и бетонируется;
  • электрический обогрев с использованием трансформатора для сварки. На провод для прогрева бетона подается напряжение через стальные стержни;
  • опалубочный нагрев бетонного массива. Щитовые элементы сборной опалубки содержат электрические нагреватели;


Заливка бетона в зимнее время при температуре ниже нуля требует обеспечения определенных температурных условий, при которых раствор сможет нормально твердеть

  • нагрев инфракрасными лучами. Направленное на бетонный массив излучение в инфракрасном спектре повышает его температуру;
  • предварительное повышение температуры раствора. Он разогревается до бетонирования, сохраняя при заливке и застывании требуемую температуру;
  • сооружение специальных конструкций шатрового типа. Они перекрываются полиэтиленом или брезентом и нагреваются с помощью тепловой пушки.

Для выбора оптимального способа разогрева следует произвести расчеты и проанализировать все нюансы. Необходимо учесть возможный уровень затрат и только после этого отдать предпочтение конкретному методу. Рассмотрим специфику каждого способа.

Общая информация

В процессе осуществления строительных и ремонтных работ в условиях низких температур для ускорения отвердения бетонного раствора следует использовать прогрев бетона. Он может быть осуществлен с использованием самого различного оборудования: матов, греющих щитов, электродов, которые выполнены из арматурной стали, специальных электродов для стен, перекрытий.

Нужно иметь специальные навыки, что бы производить процедуру прогревания бетона.

Для того чтобы применять метод бетонного прогрева, человек должен обладать специальными навыками. В случае если будет выполнена неправильная установка греющего оборудования, есть шанс того, что будет происходить пересушивание раствора в зонах приложения электродов. В процессе использования подобной методики следует учитывать, что прочность бетона в результате нагрева не превысит 50% от Rзд, потому как при высыхании материала строительный ток, а вместе с ним и прогрев бетона, прекращается.

Применение электропрогрева с экономической точки зрения оправдано практически в любых условиях даже несмотря на то, что имеется достаточно высокая стоимость щитов для прогрева бетона и повышение расхода арматурной стали.

Бетон набирает прочность за 28 дней.

Основное значение при расчете сроков твердения будет иметь марка бетона. Это характеристика, которая определяет прочность раствора на сжатие. Она измеряется в килограммах на сантиметры.

Значения прочности, которое заявлено маркой, бетон может достигнуть за 28 дней при нормальных условиях. В случае если повысить температуру материала, этот срок способен значительно сократиться. Если бетонный раствор замерзнет, процесс твердения остановится, возобновляясь только лишь после оттаивания. В случае если раствор из бетона до момента критического понижения температуры не успеет набрать 70% прочности, соответствие его марки считается утраченным.

Подключаем провод для прогрева бетона ПНСВ

Применяя кабель прогревочный для бетона можно добиться положительной температуры смеси в зимние месяцы. Методика выполнения работ несложная. Следует уложить в конструкцию, подлежащую бетонированию, кабель с маркировкой ПНСВ и подать на него напряжение питания от источника электрической энергии.

Указанному способу обогрева часто отдают предпочтение благодаря серьезным достоинствам:

  • повышенной эффективности. Правильно уложенный обогревающий кабель, который выбран расчетным путем, может поддерживать температуру, необходимую для застывания значительного объема бетона;


Как правило, электропитание ПНСВ кабелей осуществляют через подстанции, обладающие несколькими ступенями пониженного напряжения

  • экономичности. Расход электрической энергии приемлемый. Это позволяет вложиться в смету строительных мероприятий и не допустить перерасхода денежных средств;
  • сохранению бетонной структуры. При подключении провода к источнику электрической энергии исключено растрескивание бетонного массива и образование в нем воздушных пор;
  • универсальности. Технология электрического разогрева может применяться для цельных строительных конструкций, которые изготавливаются из обычного или армированного бетона.

Наряду с неоспоримыми преимуществами, технология имеет и слабые места:

  • нуждается в выполнении подготовительных работ, в процессе которых производится укладка провода. Гибкий кабель для прогрева бетона требует соблюдения аккуратности при размещении в армированной конструкции и укладывается согласно чертежу;
  • требует применения понижающего трансформатора. Технические характеристики оборудования для уменьшения питающего напряжения должны позволять произвести плавную регулировку нагрева бетонной смеси в требуемом диапазоне.

Применяется провод специальной конструкции, который состоит из следующих элементов:

  • токопроводящей жилы;
  • защитной изоляции.

Подбор кабеля осуществляется после выполнения расчетов с учетом следующих параметров:

  • напряжения на выходе трансформатора;
  • сечения токопроводящей части;
  • суммарной длины уложенного кабеля.


Температура конструкции не должна опускаться ниже технологически обусловленного минимума
При выполнении работ соблюдайте следующие рекомендации:

  • производите укладку провода на очищенной поверхности, избегая его повреждений;
  • равномерно формируйте петли кабеля, не допуская перегибов.

Покупая ПНСВ провод, проверьте соответствие продукции сертификату. Репутация изготовителя кабеля играет немаловажную роль. Технология применения провода для разогрева бетонной смеси имеет много общего с методом формирования обогреваемого пола.

Влияние замораживания

Бетонные работы в зимнее время выполняются при температуре от 0 до +5 градусов.

При проведении бетонных работ зимние условия не определяются календарным временем. Считается, что наступают они тогда, когда средняя температура за сутки опускается до +5 °C, причем в течение суток должно происходить снижение температуры не более чем до 0 °C. В случае если температура стала отрицательной, вода, которая не вступила в реакцию с цементом, превратится в лед, который в качестве твердого вещества не будет участвовать в химических процессах. Следствием подобного превращения станет прекращение процесса гидратации цемента, который отвечает за твердение.

Вместе с этим в растворе будут возникать силы внутреннего давления, которые связаны с увеличением воды в объеме при замерзании ориентировочно на 9%. Если бетонная структура еще не окрепнет, она не будет способна сопротивляться подобным силам, вследствие чего разрушится. В процессе дальнейшего размораживания лед способен снова превратиться в воду, что поспособствует возобновлению процесса гидратации. Однако разрушенные связи в структуре бетона до конца не восстанавливаются.

В процессе замерзания будет происходить отжимание цементного молочка от арматурной поверхности. Все это способно значительно снизить прочность будущих конструкций, сцепление арматуры и бетона, уменьшить плотность строительного раствора, следовательно, долговечность строения.

Как производится прогрев бетона сварочным аппаратом

Технические характеристики сварочного трансформатора позволяют использовать его для разогрева бетонной смеси. Устройство регулирует ток, который подается на электроды.

Оборудование применяется при изготовлении зимой следующих конструктивных элементов зданий:

  • опорных колонн;
  • капитальных стен;
  • различных ограждений.

Питающее напряжение подается на следующие токопроводящие элементы:

  • арматурные стержни;
  • проволоку сечением 0,6–0,8 см;
  • стальные пластины.


Пожалуй, самым распространенным методом прогрева является пропускание через бетон электрического тока при помощи электродов
Технология выполнения работ:

  1. Воткните электроды в жидкую смесь.
  2. Подайте напряжение и отрегулируйте силу тока.

При разогреве вертикальных конструкций малой площади можно использовать один токопроводящий стержень. При этом напряжение от трансформатора подается на арматурный каркас и стальной пруток, вставленный в раствор.

Для обеспечения эффективности прогрева соблюдайте следующие рекомендации:

  • погрузите электроды с интервалом 0,8–1 м;
  • плавно регулируйте ток, обеспечивая требуемую температуру.

Преимущества технологии:

  • легкость осуществления;
  • возможность применения на различных объектах;
  • быстрый монтаж и подключение.

К недостаткам относится:

  • увеличенное потребление электрической энергии;
  • расходы, связанные с невозможностью вторичного применения электродов.

При выполнении работ важно соблюдать требования техники безопасности.


При помощи таких электродов можно прогревать конструкции любых форм, даже самых сложных

Разновидности и особенности кабелей КДБС и ВЕТ

Основной недостаток описанных выше термопроводов – необходимость дополнительного оборудования, позволяющего регулировать мощность тепловыделения путем изменения напряжения. Значительно упростить задачу можно применяя двужильные секционные саморегулирующие термокабели, а именно финский ВЕТ или отечественный КДБС. Они не требуют для подогрева дополнительного оборудования и подключаются напрямую к сети 220 вольт. Устройство прогревочного кабеля представлено ниже.

Обозначение:

  • А – Выходы нагревательных жил.
  • В – Установочный кабель, служащий для подключения КДБС к сети 220в, для этой цели можно использовать любой соединительный провод, например АПВ.
  • С – Муфта, для подключения нагревательной секции.
  • D – Концевая изоляторная муфта.
  • Е – Нагревательная секция фиксированной длины.

Конструктивно кабель ВЕТ практически не отличается от рассмотренного выше отечественного аналога, что касается основных технических характеристик, то они приведены в сравнительной таблице ниже.

Таблица сравнительных характеристик кабелей ВЕТ и КДБС

Что касается маркировки, то отечественные изделия данного типа кодируются в следующем виде: ХХКДБС YY, где ХХ – характеристика линейной мощности, а YY – длина секции. В качестве примера можно привести маркировку 40КДБС 10, которая указывает мощность 40 Вт на метр, а сама секция десятиметровой длины.

Электропрогрев бетона с помощью специальной опалубки

Для обеспечения положительной температуры твердеющей бетонной смеси строители также используют сборную опалубку щитовой конструкции. Ее особенность – оснащение унифицированных щитов быстросъемными электронагревателями.

Достоинства применения:

  • ускоренный демонтаж электрообогревателей. Конструкция обеспечивает легкий доступ для замены и обслуживания;
  • универсальность. Опалубка собрана из отдельных элементов со стандартными размерами и может применяться многократно;
  • эффективность. Опалубка позволяет разогревать увеличенный объем бетона при температуре до -20 градусов;
  • повышенный КПД использования. Увеличенная рентабельность и небольшой уровень затрат характерны для этого метода;
  • быстрая сборка конструкции. Ускоренная сборка элементов опалубки позволяет сократить продолжительность монтажа.

Одновременно с преимуществами, имеются слабые стороны:

  • увеличенная цена опалубки;
  • невозможность использования при криволинейной форме объекта.

Щиты с обогревателями применяются при возведении крупных объектов.


Установка обогревающей системы осуществляется непосредственно перед заливкой раствора в опалубку

Монтаж секционного обогревочного кабеля

Поскольку такие нагреватели для бетона поставляются не в бухтах, а готовыми секциями, снимается вопрос с обрезкой. Все что необходимо для сбора установки для зимнего бетонирования это рассчитать мощность сегмента исходя из того сколько кубов бетона в конструкции, после чего выбрать кабель соответствующей длины.

Начнем с краткого руководства по расчетам и небольших рекомендаций по монтажу:

  • В инструкции к технологии ТМО бетона указывается, что на обогрев кубометра смеси требуется от 500 до 1500 Вт (зависит от температуру воздуха). Расход электроэнергии можно существенно снизить, если применить несколько несложных технических приемов:
  1. Использовать специальные присадки для смеси, позволяющие понизить точку замерзания раствора.
  2. Утеплить опалубку.
  • Если производится заливка балки или перекрытия, расчет обогревочного кабеля производится из 4 погонных метров на 1 м 2 площади поверхности. При возведении объемных элементов, таких как двутавровые бетонные балки, электрообогрев укладывают ярусами, с расстоянием между ними не более 40,0 см.
  • Защита кабеля позволяет приматывать его к арматуре.
  • Расстояние от поверхности конструкции до уложенного внутри электрообогревателя должно быть как минимум 20,0 см.
  • Чтобы бетонная смесь прогревалась равномерно, нагреватели должны быть уложены на одинаковом расстоянии.
  • Между разными контурами должно быть не менее 40,0 мм.
  • Запрещено пересечение греющих проводников.

Инфракрасный прогрев бетона

Инфракрасные лучи позволяют выполнить направленный разогрев бетонного массива до заданной температуры. Сила излучения и глубина нагрева изменяются в зависимости от расстояния между инфракрасным обогревателем и поверхностью бетонного массива.

Методика разогрева с помощью термоматов:

  1. В бетонную смесь добавляются присадки для ускоренного застывания.
  2. Специальные инфракрасные маты укладываются на поверхность массива.
  3. Подключается питающий кабель и подается электрическое напряжение.

Технология позволяет осуществлять разогрев бетонных конструкций, находящихся в горизонтальном положении.

Достоинства этого способа:

  • небольшое энергопотребление;
  • легкость реализации;
  • контроль интенсивности нагрева;
  • возможность разогрева бетона через щиты опалубки.

Слабые стороны:

  • ускоренное испарение влаги из бетонной смеси, которая нуждается в дополнительной защите от высыхания;
  • повышенный объем расходов, связанный покупкой термоматов для разогрева увеличенного пространства.

Несмотря на имеющиеся недостатки, инфракрасный метод востребован в строительной отрасли.


Особенно часто применяют данный метод при выполнении стяжки в зимнее время

Использование предварительно разогретого раствора

Метод разогрева бетонной смеси до выполнения работ по бетонированию – наиболее простой. Технологический алгоритм предусматривает следующие операции:

  • нагрев бетонного раствора на стадии смешивания компонентов;
  • заливку нагретой смеси непосредственно на участке работ.

Для практической реализации данной технологии производят специальные расчеты, направленные на определение рабочей температуры.

При этом учитывают:

  • количество заливаемого бетона;
  • время на транспортировку и заливку;
  • температуру окружающей среды.

При отклонениях в расчетах осуществляют дополнительный нагрев любым из известных методов.

Технологическая карта на электродный прогрев конструкций из монолитного бетона

Способы установки электродов в конструкцию

Технология прогрева подразумевает погружение электродов в залитую смесь с шагом в 60-100 см. Точное расстояние определяется геометрическими особенностями конструкции и погодой в местности.

Чтобы избежать отрицательного воздействия на материал, важно придерживаться равномерного размещения элементов и руководствоваться такими нормами:

  1. Минимальная дистанция между рабочими деталями — 200-400 мм.
  2. Дистанция между электродом и каркасными стержнями — 50-150 мм.
  3. Расстояние до технологического шва — от 100 мм.
  4. Расстояние до опалубки от крайнего ряда — от 30 мм.

Если конструкция прогреваемого объекта препятствует соблюдению таких требований, электроды можно покрыть изоляционной трубкой из эбонита. После завершения работ по заливке необходимо укутать участок рубероидом, полиэтиленовой пленкой или другим теплоизолятором. Отсутствие хорошего утепления приведет к низкой эффективности электропрогрева бетона.

Виды используемых электродов

При прогреве бетона задействуют 3 разновидности электродов. Они разработаны для разных условий и отличаются как конструктивными особенностями, так и принципом действия. Так, стержневые модели создаются на базе армированных деталей диаметром 8-12 мм.

Их подключение производится после предварительного расчета оптимального шага. Последняя секция присоединяется на расстоянии до 3 см от опалубки. Это позволит полностью прогреть края стены или колонны.

Принцип работы пластинчатых моделей немного отличается. Их нужно крепить в разных частях опалубки, чтобы получить мощное электрическое поле для получения оптимальных температурных показателей при прогреве.

Струнная разновидность востребована при прогреве колонн.

Схема подключения электродов

Схема соединения электродов напрямую зависит от их типа и принципа работы. Если выбраны пластины, 1 фазу нужно подключить к первому электроду, а вторую — к противоположному. Этот метод называется параллельным. Стержневые элементы подразумевают подключение первого и последнего электрода в ряду.

Что касается понижающих трансформаторов, то их использование не всегда оправдывает себя. Однако, чтобы предотвратить пересушивание раствора, лучше позаботиться о наличии такого узла.

Электропрогревание бетона зимой

Самым распространенным методом, который сберегает тепло искусственным методом, является прогревание раствора при помощи электродов. Метод основывается на пропускании электрического тока сквозь бетонный раствор, за счет чего выделяется тепло. Чтобы подвести ток к бетонной смеси, впору использовать различные типы электродов, которые имеют индивидуальную схему подключения. Из-за того, что постоянный ток провоцирует электролиз воды в растворе, в период прогревания может применяться однофазный и трехфазный переменный ток.

Типы электродов, которые используются для прогревания:

  1. Стержневой электрод. Делается он из арматуры и размещается в бетонном растворе с расчетным шагом. Край необходимо располагать в 3-х сантиметрах от опалубки. С помощью таких электродов можно прогреть самую сложную конструкцию.
  2. Пластинчатый электрод. Такие пластины крепятся на внутреннюю сторону опалубки и за счет подключения противоположных друг другу электродов, создается электрополе, под воздействием которого бетонная смесь будет подогреваться до нужной температуры и держаться требуемое время.
  3. Струнный электрод. Данный тип обычно применяют при прогревании бетонных колонн.
  4. Полосовой электрод. Такие полосы можно крепить к требуемым сторонам конструкции.

Следующий довольно распространенный метод прогревания – это нагревательный провод. Эта технология на сегодняшний день наиболее применяема крупными строительными фирмами, как отечественными, так и зарубежными. Заметим, что довольно многие объекты в Москве при строительстве прогревались с помощью именно этого метода.

Данный метод заключается в креплении нагревательного провода, требуемой длины к арматурному каркасу до укладки массы в опалубку. Этот способ подразумевает использование провода ПНСВ, его стержень стальной оцинкованный, диаметр которого 1,2 мм. Выделяемое тепло от такого провода, при прохождении по нему электричества, распределяется равномерно по бетонной смеси, и позволяет прогревать ее до 40 градусов. Провода питаются электричеством при помощи специальных подстанций, которые имеют несколько ступеней пониженного напряжения. Одна подобная подстанция способна подогревать до 3 кубических метров бетона. Для того чтобы прогревать 1 кубический метр бетона, требуется около 60 метров провода. Данный метод позволяет прогревать бетонные конструкции любой сложности при температуре до -30 градусов.

На сегодняшний день большие строительные компании используют одновременно несколько типов подогрева. Необходимость такого комбинирования зависит от многих факторов, главными среди которых считают:

  • размер строительного объекта;
  • требуемая прочность бетона;
  • погодные условия;
  • наличие энергоресурса на стройплощадках.

Способ прогревания опалубки подразумевает ее конструирование с элементами нагрева, которые закладываются в нее изначально. Данный метод схож с методом прогрева пластинами, только прогревание идет не от внутренней стороны опалубки, а от ее внутрянки или наружной стороны.

Используется данный метод в зимнее время не очень часто из-за его сложности. Заливая фундамент, опалубка не может соприкасаться со всей бетонной конструкцией, поэтому идет подогрев только части бетонной массы.

Индукционный метод используют крайне редко. Обычно его применяют в балках, прогонах, ригелях. Принцип данного метода в том, что вокруг металлической арматуры обматывается изолированный провод, который создает индукцию и разогревает сам металлический стержень.

Электропрогревание бетонного сооружения используется в зимний период за счет того, что ИК-лучи способны прогревать всю поверхность непрозрачного объекта и распространять тепло по всей площади. Выбирая данный метод, следует учитывать, что конструкцию нужно окутать полиэтиленовой пленкой для того, чтобы лучи проходили сквозь нее, а тепло не выходило слишком быстро. Преимущество такого метода в том, что он не требует наличия специальных подстанций, а недостатком является неравномерное прогревание бетонного строения. Этот способ наиболее подходящий для прогревания тонкой конструкции.

Бетон будет прочен только в том случае, если он положен правильной методикой и выстоялся согласно нормам.

Подготовка к прогреву

Прогрев бетона осуществляется только после полностью завершенной укладки бетонного раствора.

Подготовка к процедуре может начинаться исключительно после того, как будут уложены закладные детали и арматура, а также проведена электросварка арматуры. Далее следует монтировать готовые греющие элементы

Важно избежать при этом натяжения обогревающих проводов на каркасы арматуры. Лучше всего будет проложить между ними

В случае если арматура не применяется в конструкции, следует использовать готовые инвентарные шаблоны. После выполнения процесса монтажа провода должны быть обязательно окружены бетонным раствором таким образом, чтобы они не касались деревянных деталей конструкции либо опалубки.

Процесс проведения греющих элементов возможен исключительно после проверки мегомметром. Нагрузка фаз низкой стороны подстанции обязательно должна быть равномерной. Выводы обогревательных проводов должны иметь сечение, увеличенное в 2-3 раза. В случае если последнее условие нельзя выполнить, рекомендуется подключать отрезки алюминиевых проводов с изоляцией места присоединения к трубке из пластмассы.

Схема прогрева бетона.

Прогрев бетона должен выполняться не ранее чем будет завершена полностью укладка строительного раствора. Все греющие элементы должны быть размещены с выполнением всех требований техники безопасности. В конструкциях, которые прогреваются, обязательно должны быть изготовлены отверстия, которые необходимы для того, чтобы выполнять замеры температуры. Пусковая сила тока в элементах, которые греются, должна замеряться в процессе включения и 1 раз в час на протяжении первых трех часов нагрева.

В случае если показатели будут нормальными, температура в последствии должна замеряться 1 раз в смену. Бетонный раствор в результате электропрогрева должен набрать не менее 50% прочности, которая была заявлена. Практически во всех случаях соответствие самому последнему требованию будет определяться путем испытания контрольных образцов.

Особенности различных способов

1. Использование нагревательных проводов.

Тот же электропрогрев бетона, но в отличие от электродного метода, увеличение температуры в монолите обеспечивают уложенные в массу изолированные провода. Они сами нагреваются в процессе работы, а раствору передают только тепловую энергию.

Марки нагревающих элементов:

1. Чаще всего в зимнее время используется электропровод марки ПНСВ от 1,2 до 3 мм в диаметре.

При этом нужно учитывать, что ПНСВ не должен во время работы находиться на воздухе, иначе его изоляция просто оплавится. Отсюда и особенности технологии прогрева – применение так называемых холодных концов, подключенных в местах выхода ПНСВ из бетона. Их роль исполняют короткие установочные провода типа АПВ-2,5 или АПВ-4 с алюминиевой жилой.

Схема прогрева проводом ПНСВ 1,2 при его подключении к трансформатору может быть одно- или трехфазной. Главное, чтобы линии отстояли друг от друга минимум на 15 мм, а сила тока не превышала 15 А. Длина обогреваемых секций подбирается вдвое меньше, чем значение напряжения на трансформаторе.

2. Применение кабелей КДБС или ВЕТ позволяет полностью исключить из технологии трансформатор для прогрева бетона.

К такому методу прибегают, когда нет возможности обеспечить станции питание в 380 В или использовать требуемое количество понижающих трансформаторов на объекте. ВЕТ-кабели могут работать от бытовой электросети, на концах они снабжаются соединительными муфтами, что весьма удобно при укладке. Правда, стоит такой провод дороже, чем ПНСВ.

Подключение производится к понижающему трансформатору, выдающему со второй обмотки 75 или 36 В. Схема укладки провода ВЕТ не отличается от аналогичной для ПНСВ

При этом важно подобрать оборудование, предусматривающее плавную регулировку силы тока. Это позволит поддерживать нормальную температуру в монолитной конструкции

Как вариант для частного строительства, подойдет обычный сварочный аппарат. К профессиональному оборудованию относятся трансформаторные станции, которые обеспечивают прогрев до 30 кубов: КТПТО-80/86, серия трансформаторов СПБ либо сухая станция ТСДЗ-63.

3. Греющая опалубка.

Контактный прогрев бетона предпочтительно использовать на объектах быстрого возведения. Термоактивная опалубка широко применяется для строительства монолитных домов, но раствор должен иметь высокую скорость застывания. Эта технология довольно требовательна к температуре смеси и окружающей среды: промерзший грунт на глубину 30-50 см и сам состав должны быть прогреты до +15 °С.

4. Индукционный метод.

Отлично подходит для изготовления бетонных свай и колонн. Повышение температуры внутри опалубки происходит за счет воздействия электромагнитного поля, создаваемого внешними витками провода. Вся конструкция превращается в своеобразную индукционную катушку, разогревающую металлическую арматуру. А та в свою очередь осуществляет прогрев раствора изнутри. Достоинства метода – равномерный прогрев и возможность производить предварительный разогрев опалубки и армирующих стержней еще до заливки.

5. Тепловые излучатели.

Относительно недорогой и наименее энергозатратный способ – прогрев тепловыми пушками, ИК-излучателями и другими внешними электрообогревателями. Его плюсом и одновременно недостатком является локальное воздействие на заливку. Поэтому сфера применения этой технологии ограничивается ремонтными работами, заделкой стыков и изготовлением малых форм. При этом внешний обогрев не будет достаточно эффективен, если обрабатываемую часть конструкции не оградить от внешних условий временным пологом. Достоинства: минимум аппаратуры и кабельной продукции, дешевизна и относительно невысокие энергозатраты.

6. Пропаривание.

Самый дорогой и энергоемкий прогрев бетона в зимнее время применяется только в промышленном строительстве. Смысл технологии заключается в том, что бетон заливается в сложную двухстенную опалубку, через которую подается горячий пар. Он обволакивает бетонную поверхность, образуя «паровую рубашку». Это обеспечивает и равномерный прогрев конструкции, и подачу влаги, необходимой для гидратации.

Несмотря на всю сложность организации прогрева, этот способ является наиболее эффективным. А для сокращения расходов в сам бетонный раствор вводятся пластифицирующие добавки, ускоряющие процесс твердения.

Зачем зимой прогревать бетон

Чтобы понять, откуда и почему в бетоне появляются трещины, необходимо знать принцип его заливания и правила его застывания. При замешивании в ручном режиме бетонного раствора к сухой смеси добавляется вода. Именно излишки воды при минусовой температуре замерзают в растворе, из-за чего образовываются немаленькие кристаллики льда, а также возникает сильное давление в порах цементной смеси, все это приводит к разрушению незастывшего бетонного раствора и сильному снижению его прочности после застывания. Наиболее критичным является замерзание во время схватывания.

Главным условием, которое должно соблюдаться при выдерживании и застывании бетона – это правильный температурный режим. Если все требования будут соблюдены, то прочность бетона будет максимальной. При снижении температуры вода с цементом взаимодействует медленнее, а при повышении градусов – ускоряется. Поэтому во время бетонирования больших монолитных конструкций зимой необходимо соблюдать правильные температурно-влажностные условия, которые позволят набрать максимальную прочность бетона за минимальный период времени.

Расчет времени

Прогрев бетона начинается с выбора оптимальной схемы с учетом требований строительной площадки, региона (Москва требует одних мер, Сочи или Норильск – совершенно иных), возможностей и т.д.

Основные факторы, которые учитываются в расчетах времени и температуры:

  • Среднегодовой прогноз погоды зимой в регионе, взятый за предыдущие пару лет, а также прогнозируемая отметка средней температуры воздуха в течение данного зимнего периода.
  • Расчет модуля рабочей прогреваемой поверхности, определение термосной выдержки раствора.
  • Расчет средней температуры конструкции на протяжении срока ее охлаждения.
  • Учет информации про температуру готовой бетонной смеси, ее изотермические свойства (предоставляет завод-изготовитель раствора).
  • Определение тепловых потерь в процессе транспортировки смеси, разгрузки.
  • Определение температуры смеси с начала укладки (учитывается отдача тепла на прогрев арматуры, опалубки).
  • Расчет времени охлаждения раствора (в соответствии с нормативными требованиями прочности).

Все эти данные используются при прогнозировании , для учета тепловых потерь в процессе заливки, излучения тепла с поверхности. Но все это довольно приблизительно, поэтому в процессе прогрева нужно тщательно контролировать температуру каждые полчаса-час при нагревании и раз в 12 часов при остывании. Если режим нарушен, нужно повышать или отключать ток, регулируя параметры.

В технологической карте должен быть отмечен график нагрева с указанием оптимальных значений и всех важных расчетов, выполненных в соответствии со СНиПами и правилами.

Прогрев бетона – чрезвычайно важное мероприятие при выполнении ремонтно-строительных работ в зимнее время. Без реализации указанных методов бетон просто не наберет нормативную прочность, поставив под сомнение прочность, надежность и долговечность всей конструкции

Как происходит строительство зимой?

Из-за физических свойств различных строительных материалов, низких температур, выпадения осадков строительство в зимний период требует соблюдения определенных технологий, правил и мер, необходимых для достижения требуемого качества работ.

Все строительные объекты не обходятся без применения бетонных составов. Их используют практически на всех этапах работы. Это и:

  • Бетонирование фундамента.
  • Изготовление монолитных опор.
  • Монтаж межэтажных перекрытий и т. д.

Каким же образом применяется бетон зимой без потери возложенных на него функций и свойств? Ответ очень прост – необходимо соблюдение условий нагрева бетонного раствора, и поддержание плюсовой температуры, пока он не наберет расчетную прочность.

Минусовая температура и устройство фундамента

Спорить с погодными явлениями бессмысленно, к ним нужно грамотно приспосабливаться. Потому и возникла мысль о разработке методов устройства ж/б фундаментов в наших непростых климатических условиях, возможных для реализации в холодный период.

Отметим, что применение их увеличит бюджет строительства, потому в большинстве ситуаций рекомендовано прибегать к более рациональным вариантам устройства фундаментов. Например, использовать буронабивной способ или провести строительство из пенобетонных блоков заводского производства.

В распоряжении тех, кого не устраивают альтернативные способы, есть несколько проверенных удачной практикой методик. Их назначение заключается в доведении бетона до состояния критической прочности перед замораживанием.

По типу воздействия их условно можно разделить на три группы:

  • Обеспечение внешнего ухода за залитой в опалубку бетонной массой до стадии набора критической прочности.
  • Повышение температуры внутри бетонной массы до момента достаточного твердения. Выполняется посредством электропрогрева.
  • Введение в бетонный раствор модификаторов, понижающих точку замораживания воды или активизирующий процессы.

На выбор метода зимнего бетонирования влияет внушительное количество факторов, таких как имеющиеся на площадке источники электропитания, прогноз синоптиков на период твердения, возможность привести разогретый раствор. Исходя из местной конкретики, выбирается наилучший вариант. Самой экономичной из перечисленных позиций считается третья, т.е. заливка бетона при минусовой температуре без прогрева, предопределяющая внесение модификаторов в состав.

Электропрогрев бетона проводом ПНСВ: технология и схема

Если прогрев бетона электродами – один из самых дешевых вариантов электропрогрева в зимнее время, то, в свою очередь, прогрев проводом ПНСВ – один из самых эффективных.

Это связано с тем, что в качестве нагревателя используется не сам бетон, а нагревательный провод ПНСВ, который выделяет тепло при прохождении через него тока. С помощью такого провода, намного проще добиться плавного повышения температуры бетона, да и вообще такой провод будет вести предсказуемо, что облегчит необходимое постепенное увеличение температуры в зимнее время.

Стоит сказать о самом проводе ПНСВ (П – провод, Н – нагревательный, С – стальная жила, В – ПВХ изоляция). Бывает различного сечения 1.2, 2, 3. В зависимости от использованного сечения выбирается его количество на 1 метр кубический бетонной смеси.

Технология электропрогрева бетона проводом ПНСВ, также, как и схема подключения, очень проста. Провод без натяжки пропускается вдоль арматурного каркаса, на нем же и крепится. Крепить необходимо так, чтобы при подаче бетона в траншею или опалубку не повредить его.

При электропрогреве бетона проводом ПНСВ в зимнее время, его укладывают так, чтобы он не касался земли, опалубки, а также не выходил за пределы самого бетона. Длина используемого провода полностью зависит от его толщины, сопротивления, ожидаемой минусовой температуры, а подаваемое напряжение, с помощью специального трансформатора составляет, как правило, около 50 В.

Так же существуют кабели, которые не предусматривают использование трансформатора. Их использование позволит немного сэкономить. Он очень удобен в использовании, но все же у обычного провода ПНСВ более широкие возможности для применения.

Электропрогрев опалубки в зимнее время

Этот способ электропрогрева подразумевает изготовление опалубки с заранее заложенными нагревательными элементами в ней, которые при нагреве будут отдавать так нужное бетону тепло. Напоминает прогрев бетона пластинчатыми электродами, только обогрев осуществляется не на внутренней стороне опалубки, а внутри нее, либо снаружи.

Электропрогрев опалубки в зимнее время не так часто используется, учитывая сложность конструкции, тем более, что при заливки фундамента, например, опалубка соприкасается не со всей бетонной конструкцией. Таким образом, нагреваться будет лишь часть бетона.

Индукционный и инфракрасный способы подогрева бетона

Индукционный способ подогрева бетона используется крайне редко, да и то, в основном, в балках, ригелях, прогонах, из-за сложности его устройства.

Основывается он на том, что обмотанный изолированный провод вокруг стального стержня арматуры, будет создавать индукцию и нагревать саму арматуру.

Электропрогрев бетона в зимний период с помощью инфракрасных лучей основывается на способности таких лучей нагревать поверхность непрозрачных объектов, с последующей передачей тепла по всему объему. При использовании такого способа необходимо предусмотреть окутывание бетонной конструкции прозрачной пленкой, которая будет пропускать лучи сквозь себя, не давая теплу так быстро уходить.

Достоинством такого способа является то, что не обязательно использование специальных трансформаторов. Недостаток – в том, что инфракрасное излучение не способно осуществить равномерный обогрев больших конструкций. Этот способ годится только для тонких конструкций.

Не забывайте о том, что независимо от способа электропрогрева бетона в зимнее время, необходимо постоянно следить за его температурой, потому что слишком высокая (более 50С) – так же опасна для него, как и слишком низкая. Скорость нагрева бетона, так же как скорость остывания, не должна превышать 10С в час.

Прогрев с помощью специальной опалубки

Специальные опалубки представляют собой термоактивные конструкции, в тело которых монтируются ТЭНы. В целях безопасности нагревающие элементы надежно изолируются от корпуса опалубки. Опалубка собирается из отдельных щитов, каждый из которых имеет индивидуальную маркировку. Щиты отличаются между собой электрическими параметрами (мощностью, силой тока и напряжением). Технические характеристики щита указываются на его паспортной табличке.

Для сохранения тепла, опалубки предварительно укрываются шлако- или стекловатными утеплителями.

Чтобы предотвратить утеплитель от увлажнения и механических повреждений, щит комплектуется фанерной крышкой.
Опалубка на объекте бетонирования собирается в единый блок из отдельных щитов. Небольшие щиты собираются вручную. Для подогрева больших площадей применяются укрупненные панели, которые собираются в блоки грузоподъемными механизмами.
Для подключения собранной опалубки к электрической сети служат специальные узлы управления. Они состоят из понизительных трансформаторов, системы электроснабжения и щита управления. Кроме этого, на объекте предусмотрены помещения для дежурного электрика или оператора.

Если температура наружного воздуха меньше +5° С, то перед укладкой бетона следует предварительно прогреть арматуру и ранее залитый бетон. Для этого поверхность бетонирования сначала накрывается урывочным материалом для бетона в зимнее время (брезентом, пленкой или тепляками) и на короткое время включается опалубка.

Преимущества специальной опалубки:

  • простота конструкции и возможность быстрой ликвидации неполадок и замены повредившихся ТЭНов;
  • универсальность, что позволяет сколько угодно, без ограничений использовать опалубку на различных объектах;
  • простота в эксплуатации;
  • позволяет работать с бетоном при температурах до -25° С;
    за счет беспрерывного бетонирования сокращается срок строительства;
  • возможность поддержания времени заданного технологического процесса, обеспечивающего оптимальную температуру застывания бетона. Это достигается с помощью глубокого регулирования температуры.

К недостаткам относится высокая стоимость конструкции и сложности при прогреве участков со сложной конфигурацией.

Прогрев бетона в зимнее время СНИП

Строительство бетонных монолитов при минусовых температурах осложняется неравномерным застыванием смеси. Вода быстро превращается в лед, процесс гидратации останавливается, в результате прочность готовой постройки нарушается. Прогрев бетона помогает избежать этих проблем.

Добиться необходимой температуры бетонной смеси можно пятью способами:

Рассказываем, в каких случаях используется каждый из них.

Принцип действия основывается на способности бетонного раствора проводить ток. Электроды располагают внутри и на поверхности смеси. После подключения к трансформатору образуется электрическое поле и происходит нагрев. Добиться оптимальной температуры можно изменением выходных параметров трансформатора.

устойчив к воздействию кислотной и щелочной среды.

требует точных расчетов и подготовительных работ.

Что нужно знать о проводе ПНСВ

1. Укладка кабеля в холодное года должна выполняться таким образом, чтобы он не касался опалубки, земли, а также не выходил за пределы бетона. После того, как опалубка будет залита бетонной смесью, дождитесь, пока она начнет застывать, затем подключите трансформаторную подстанцию и регулируйте температуру.

2. Секции монтируются на одинаковом расстоянии нагревательных проводов относительно друг друга (примерно 15 см). Смесь прогреется равномерно.

3. Закрепить провод на арматурном каркасе, вдоль которого он протянут, следует так, чтобы риски повредить его при подаче бетона в траншею отсутствовали.

4. Температура смеси измеряется в процессе изотермического прогрева каждые два часа. Этот пункт входит в содержание технологической карты на электрообогрев нагревательными проводами монолитных конструкций.

5. 70 В – напряжение, которым следует ограничиться при проведении работ. Поэтому при эксплуатации может потребоваться понижающий трансформатор (ПТ).

Пример техники: Подстанция для прогрева бетона КТПТО-80
Отправить заявку

Электропрогрев опалубки (контактный метод)

Этот способ предполагает изготовление опалубки, в которую заранее будут закладываться нагревательные элементы. Они отдают бетону свое тепло при нагреве и ускоряют твердение. Электропрогрев опалубки происходит снаружи, через контактную поверхность.

Минусы: трудоемкость изготовления; низкий КПД (при заливке фундамента смесь нагревается лишь частично).

Индукционный обогрев

Применяется с армированными конструкциями. Металлические элементы, содержащиеся внутри них, станут сердечниками. Изолированный кабель выполняет роль индуктора и размещается петлями вокруг арматуры. Количество мотков провода и сечение необходимо рассчитать предварительно. Вдоль кабеля пускается переменный ток, образующий электромагнитное поле. Затем происходит нагревание армирующих элементов, от них тепло переходит к бетону, постепенно распространяясь по всей смеси.

Расход электроэнергии достигает 150 кВт/ч на 1 м3 бетона.

Плюсы: низкая цена; равномерный прогрев.

Минусы: сложный расчет; ограниченность применения (балки, колонны и т. д.).


Отправить заявку

Инфракрасный подогрев

Инфракрасные лучи нагревают поверхность непрозрачных объектов, распространяя тепло на весь объем. При применении инфракрасного подогрева бетонную конструкцию необходимо окутать прозрачной пленкой – она задержит тепло, пропустив лучи через себя. Подходит для прогрева железобетона.

Плюсы: простота и доступность.

Минусы: подходит только для небольших, тонких конструкций; инфракрасное тепло распространяется неравномерно.

Инфракрасный нагреватель должен быть устойчивым к сильному ветру и способным долгое время работать без дозаправки.

Бетонирование зимой: способы, особенности, необходимые мероприятия

При необходимости проведения зимнего бетонирования главной проблемой являются низкие температуры окружающей среды, которые приводят к замерзанию строительных материалов. Соответственно, технология бетонирования в зимних условиях направлена на предотвращение замерзания воды и других материалов.

Требования к зимнему бетонированию определяются СНиП 3.03.01, согласно которому зимними условиями считаются температуры ниже 5°С.

Особенности зимнего бетонирования

Существуют две важные причины, усложняющие процесс укладки бетона в зимой.

  • При низких температурах замедляется процесс гидратации цемента, что является причиной увеличения сроков набора твердости бетоном.

При температуре окружающей среды, равной 20 0 С, в течение недели бетон набирает около 70% проектной прочности. При понижении температуры до 5 0 С для набора такого уровня прочности потребуется времени в 3-4 раза больше.

  • Еще одним нежелательным процессом является развитие сил внутреннего давления, которые возникают из-за расширения замерзшей воды. Это явление приводит к разупрочнению бетона. Помимо этого, из замерзшей воды вокруг заполнителей образуются ледяные пленки, нарушающие связь между компонентами смеси.

При замерзании воды в порах твердеющей смеси развивается значительное давление, которое приводит к разрушению структуры неокрепшего бетона и снижению его прочностных характеристик.

Снижение прочности тем значительнее, чем в более раннем возрасте бетона замерзла вода. Наиболее опасным является период схватывания бетонной смеси. Если смесь замерзнет сразу после укладки ее в опалубку, то ее прочность при отрицательных температурах будет обусловлена только силами замерзания. При повышении температуры процесс гидратации цемента возобновится, но прочность такого бетона будет значительно уступать аналогичной характеристике материала, который не подвергался замораживанию.

Противостоять замораживанию без структурных разрушений может только тот бетон, который уже набрал определенное значение прочности. Важно соблюдать правило беспрерывной укладки бетона во избежание холодных швов.

В современном строительстве в мировой практике наиболее распространен способ зимнего бетонирования, когда бетонная смесь предохраняется от замерзания во время ее схватывания и набора определенной величины прочности, которая называется критической.

Под критической величиной прочности бетона принимают прочность, которая равна 50% от марочной. В конструкциях ответственного назначения бетон предохраняется от замерзания до достижения 70% от проектной прочности.

В современном строительстве применяют несколько способов бетонирования в зимний период:

  • использование добавок противоморозного действия;
  • укрытие бетонной смеси пленкой ПХВ и другими утеплителями;
  • электрический и инфракрасный прогрев бетона.

Основной закон прочности бетона, описанный здесь, позволяет грамотно спланировать строительные работы.

Самые популярные производители бетона, бетонных смесей и составляющих.

Применение добавок противоморозного действия

Технологически наиболее удобным и экономически выгодным методом проведения зимнего бетонирования является применение противоморозных добавок. Этот безобогревный способ гораздо дешевле бетонирования с предварительным ограждением и утеплением конструкции, прогрева электричеством и инфракрасными лучами.

Модификаторы противоморозного действия могут использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с различными методами подогрева.

Все существующие «зимние» добавки в бетон можно разделить на три основные группы.

  • К первой группе относят добавки, которые либо слабо ускоряют, либо слабо замедляют процессы схватывания и твердения смеси. Представители этого класса — сильные и слабые электролиты, неэлектролиты и составы органического происхождения — карбамид и многоатомные спирты.
  • Ко второй группе принадлежат модификаторы на основе хлорида кальция. Эти вещества имеют способность сильно ускорять процессы схватывания и твердения и обладают значительными антифризными свойствами.
  • В третью группу входят вещества, обладающие слабыми антифризными свойствами, но являющиеся сильными ускорителями схватывания и твердения с сильным тепловыделением сразу после заливки. Сфера применения этих добавок невелика, но они представляют интерес с научной точки зрения. К таким добавкам относятся трехвалентные сульфаты на основе алюминия и железа.

Мероприятия, увеличивающие эффективность применения противоморозных добавок

Противоморозные добавки выполняют важную роль — активируют процессы твердения смеси и снижают температуру замерзания жидкой фазы. Но для получения эффективного результата, наряду с использованием модификаторов, необходимо выполнять ряд сопутствующих мероприятий.

  • Созданию внутренней теплоты в бетонной смеси способствует предварительный подогрев ее компонентов.
  • После окончания укладки поверхность бетона необходимо утеплить матами, что позволит сохранить тепло, выделенное в результате экзотермической реакции цемента и воды, и сохранить условия, подходящие для твердения.
  • Зимой наиболее эффективно использовать портландцементы и высокомарочные быстротвердеющие цементы.

При зимнем бетонировании не рекомендуется использовать замерзшие заполнители.

  • При изготовлении бетонной смеси из подогретых компонентов применяют иной порядок загрузки всех элементов, чем в традиционных летних условиях, когда все сухие составляющие одновременно загружаются в заполненный водой барабан смесителя. Зимой, чтобы избежать заваривания цемента, сначала в барабан заливают воду, затем засыпают крупный заполнитель, а потом проворачивают барабан несколько оборотов и засыпают песок и цемент.

Продолжительность перемешивания компонентов в зимнее время должна быть увеличена примерно в полтора раза.

  • Транспортировка смеси должна осуществляться в утепленной машине, с двойным днищем, куда поступают отработанные газы. Места погрузки и выгрузки бетонной смеси необходимо изолировать от воздействия ветра, а средства подачи смеси — тщательно утеплить.
  • Опалубка и арматура должны быть очищены от снега и наледи, арматуру необходимо отогреть до положительной температуры.
  • Обязательное условие зимнего бетонирования — быстрые темпы его проведения.

Сертификат качества на бетон, который можно скачать по этой ссылке, содержит результаты тестирования бетона и основных его характеристик.

Хотите заказать бетонные работы? Узнайте тут, сколько они стоят.

Метод «термоса»

Технологически метод «термоса» осуществляется укладкой смеси положительной температуры в утепленную опалубку. Бетон набирает прочность благодаря начальному теплосодержанию и экзотермическому выделению при реакции гидратации цемента.

Максимальное тепловыделение обеспечивают портландцементы и высокомарочные цементы. Особо эффективен метод «термоса» в сочетании с противоморозными добавками.

Бетонирование методом «горячего термоса» заключается в кратковременном подогреве смеси до 60-80 0 С, уплотнении ее в горячем состоянии и выдерживании в «термосе» или с применением дополнительного подогрева.

В условиях строительной площадки бетонную смесь разогревают с помощью электродов. Смесь выступает в цепи переменного электротока в роли сопротивления. Электропрогрев проводят в кузовах автосамосвалов или бадьях.

Способы искусственного нагрева и прогрева бетона

Сущность этого метода заключается в создании и дальнейшем поддержании температуры смеси при максимально допустимой величине, пока бетон не наберет требуемую прочность. Этот способ применяется в случаях, когда метода «термоса» оказывается недостаточно.

Существует несколько вариантов достижения требуемого результата:

  • Физический смысл электродного прогрева аналогичен выше описанному методу электродного разогрева смеси. В данном случае используется теплота, которая выделяется смесью при пропускании через нее электрического тока. Для подведения электротока к бетону применяют электроды нескольких типов: пластинчатые, струнные, полосовые, стержневые. Наиболее эффективными являются пластинчатые электроды, изготавливаемые из кровельной стали. Пластины нашивают на поверхность опалубки, непосредственно соприкасающуюся с бетоном, и подключают к разноименным фазам сети. Между противолежащими электродами происходит токообмен, в результате чего осуществляется нагрев всей бетонной конструкции.
  • Сущность контактного или кондуктивного нагрева заключается в использовании тепла, выделяемого в проводнике во время прохождения по нему электротока. Контактным способом теплота передается всем поверхностям бетонного элемента. От поверхностей тепло распространяется по всей конструкции.

Для контактного нагрева бетона используют термоактивные гибкие покрытия или термоактивные опалубки.

  • Способ инфракрасного нагрева основан на способности инфракрасных лучей при их поглощении телом трансформироваться в тепловую энергию. Теплота от излучателя к нагреваемому телу осуществляется моментально без использования переносчика тепла. В качестве генераторов инфракрасных волн используют кварцевые и трубчатые металлические излучатели. Инфракрасный нагрев применяется для отогрева арматуры, промороженных бетонных поверхностей, тепловой защиты уложенной бетонной смеси.
  • При индукционном нагреве используется теплота, которая выделяется в стальной опалубке или арматурных деталях и изделиях, расположенных в электромагнитном поле катушки-индуктора. Этот метод применяется с целью отогрева ранее выполненных бетонных конструкций при любой температуре окружающей среды и в любой опалубке.

Соблюдение рекомендаций по зимнему бетонированию позволит избежать утраты прочностных характеристик бетонных и железобетонных конструкций, выполненных при пониженных температурах наружного воздуха.

Прогрев (электропрогрев) бетона в зимнее время проводом пнсв: технологическая карта

Необходимость прогрева бетона в зимнее время появляется довольно часто. Несмотря на то, что обычно ремонтно-строительные работы проводят в теплое время года без нарушения технологического процесса, часто остановка производства стоит очень дорого и поэтому актуально использование разнообразных методов прогрева.

Согласно нормативам и правилам, заливать обычный бетон при минусовой температуре нельзя, так как смесь не застывает нормально, теряет большую часть прочности, становится причиной разрушений и деформаций. Для того, чтобы соблюсти график выполнения работ и обеспечить их высокое качество, бетон прогревают кабелями и трансформатором, индукционным и инфракрасным методами, применяют сварочные аппараты и противоморозные добавки.

До начала работ обязательно создается технологическая карта на прогрев любым выбранным методом, в которой указываются все основные положения, условия, этапы работ. Опытные мастера утверждают, что наилучшего результата можно добиться при использовании одновременно противоморозных добавок и одного из методов прогрева.

С одной стороны, специальные присадки помогают смеси быстрее застывать, устраняют пузыри воздуха, делают ее более прочной, с другой же – прогрев должен осуществляться под контролем и с заведомо установленными показателями, чтобы не допустить замерзания бетона и его перегрева. Для этих целей рекомендовано использовать специальные регуляторы, контроллеры либо же обращаться к профессионалам.

Технологическая карта и способы прогрева бетона

На прогрев бетона в зимнее время технологическая карта составляется обязательно. Чтобы все работы были выполнены качественно, эффективно и безопасно, важно четкое соблюдение технологии, нормативов. Найти примеры документа можно в сети, но для каждого конкретного объекта составляется индивидуальный план на прогрев.

Технологическая карта составляется с использованием СНиП, ЕНиР и ГЭСН, включает важные справочные данные касательно того, какая температура должна быть, какой метод прогрева выбран, указываются необходимые устройства и инструменты, весь процесс и т.д.

Главные разделы любой технологической карты:

  • Сфера применения способа прогрева
  • Технология, организация и этапы выполнения работ
  • Расчет трудозатрат
  • Основные требования к качеству работ
  • График осуществления всех задач
  • Необходимые материальные ресурсы
  • Охрана труда и обеспечение безопасности
  • Все важные технико-экономические показатели
  • Схемы укладки, подключения проводов, электродов, длина нагревательных элементов, контроль временного/температурного режимов и т.д.

Прогревать сварочным аппаратом

Данный способ предполагает выполнение прогрева с использованием кусков арматуры, лампы накаливания, термометра для измерения температуры. Куски арматуры устанавливаются параллельно цепи, с прямыми и примыкающими проводами, а между ними монтируют лампу накаливания, которая измеряет напряжение.

Для измерения температуры используют градусник. Обычно по времени данный процесс занимает много – около 2 месяцев. На весь период прогревания бетона конструкция должна быть надежно защищена от воздействия воды и холода. Как правило, обогрев сварочным аппаратом применяют в случае необходимости прогрева небольших объемов бетона и при условии хорошей погоды.

Инфракрасный метод

Данный метод базируется на использовании тепловой энергии, которая преобразуется из излучения прибора, что функционирует в инфракрасном диапазоне. Этот тип прогрева осуществляется за счет электромагнитных колебаний, где скорость распространения волны равна 2.98 х 108 м/с, а длина волны равна 0.76-1000 мкм. В роли генератора часто выступают трубки, сделанные из металла и кварца.

За счет лучей энергия доходит до более глубоких слоев бетона, процесс реализуется постепенно и плавно. Высокие показатели мощности запрещены и не эффективны, так как верхний слой бетона прогреется, а нижний останется холодным, что станет причиной распространения деформаций, разрушений и т.д. Метод чаще всего применяется для прогрева тонких слоев конструкции и подготовки раствора с целью ускорения времени адгезии.

Индукционный метод

Технология индукционного прогрева используется для ускорения набора железобетоном нужного показателя прочности при минусовых температурах. Применение технологии подходит лишь для армированных конструкций – всех тех, что содержат внутри металлические элементы (они выступят в роли сердечника).

Технология базируется на таком принципе электродинамики, как магнитная индукция. Вокруг залитого элемента (часто для колонн, к примеру) петлями размещают изолированный кабель, который выступает в роли индуктора. Количество мотков и сечение провода определяют методом расчета. Переменный ток пускают по кабелю, в конструкции появляется электромагнитное поле, прогревающее внутренние элементы армирования, от которых тепло идет на бетон.

Сердечником может выступить и металлическая опалубка – тогда прогревают снаружи. Такой способ довольно редко используют, так как в подобных условиях большую эффективность демонстрирует греющая опалубка.

Все открытые части бетона должны быть укрыты теплоизолирующими материалами, чтобы снизить теплопотери. Когда смесь достигает расчетной температуры, используют метод термоса либо изометрическое выдерживание посредством периодического отключения питания. Электропрогрев бетона по данной технологии предполагает расход на уровне 120-150 кВт-ч/м3 бетона.

Основные преимущества индукционного прогрева:

  • Сравнительно невысокая цена
  • Равномерность прогрева
  • Независимость от электропроводящих характеристик бетона
  • Возможность предварительно обогревать опалубку, арматуру без дополнительного оборудования

Из недостатков метода стоит упомянуть такие, как необходимость выполнения больших объемов индивидуальных расчетов, а также ограниченное использование в плане конструкций (обычно это трубы, балки, колонны и т.д.). Для индукционного прогрева бетона понадобятся: трансформатор КТПТО-80, кабель (КРПТ 1х25, 3х50, 3х25 + 1х16).

Применение трансформаторов

Трансформаторы применяются для прогрева бетона довольно часто. В большинстве случаев это ТМОБ, КТПТО-80, ТСДЗ-80 и другие.

Главные преимущества данного метода:

  • Повышение производительности труда за счет отсутствия простоя
  • Возможность проводить работы в любое время года
  • Соблюдение сроков строительства
  • Рациональное применение оборудования и транспорта
  • Повышение прочности бетона и соответствие готовой конструкции всем требованиям и нормам
  • Отсутствие дополнительных затрат на присадки, пластификаторы и т.д.

Прогрев бетона с использованием трансформатора может осуществляться двумя методами: проводом ПНСВ или электродами. Установка преобразовывает электроэнергию в тепло, за счет дополнительных средств передает его в бетонную массу. Смесь нагревается до +80 градусов, но интенсивность подачи тепла можно регулировать.

Нагрев требует определенного времени, обязательно контролируется и регулируется – за основу может быть взята таблица с расчетами или нормативные документы. При выборе одного из двух способов обязательно учитывают требование в равномерном распределении по бетону тепловой энергии.

Если планируется использовать электроды, то прогревочный трансформатор подключают к ним. Это могут быть поверхностные (нашивные, полосовые, пластичные) или внутренние (стержневые, струнные) электроды. Допускается применение исключительно переменного тока. Больше всего подходят для этой цели трансформаторы типа КТПТО.

Использование кабеля

Для прогрева бетона применяют провода ПНСВ разного производства толщиной 1.2-3 миллиметра. Жилы проводов делают из стали, вокруг есть специальная изоляция. Провод раскладывают по периметру объекта, кабель крепят к арматуре. Каркас позволяет исключить возможность соприкосновения проводника с землей или опалубкой. Для таких работ применяют сухие или масляные трансформаторы.

Прогрев кабелем не требует слишком больших затрат электроэнергии, дорогостоящего дополнительного оснащения.

Как проходит процесс:

  • Кабель устанавливается на бетонное основание до заливки.
  • Все надежно фиксируется крепежными деталями.
  • Кабель проверяется на предмет наличия повреждений (их быть не должно).
  • Подключение кабеля к низковольтному электрическому шкафу.

Противоморозные добавки

Разные добавки позволяют работать с бетоном при температуре до -25 градусов, делая его способным противостоять агрессивным воздействиям. В состав добавок вводятся компоненты, призванные сделать бетон способным сохранить свои физико-механические свойства в условиях пониженной температуры. Разнообразие добавок, представленных на рынке сегодня, огромно.

Основные типы противоморозных добавок в бетон:

  1. Антифризы – не дают воде в растворе кристаллизироваться, делают бетон пластичным, способствуют лучшей гидратации цемента при твердении. Особенно важно использовать антифриз в качестве пластификатора при работе с большими объемами бетона, которые заливаются в сложную опалубку.
  2. Тепловыделители – сульфатные добавки, которые прогревают бетон, не позволяя кристаллизироваться воде. Эти добавки применяют осторожно, так как они в структуре бетона создают прочные связи, способные повлиять на качество конструкции в итоге.
  3. Ускорители гидратации цемента – влияют на процесс внутри застывающего монолита, что сокращает время твердения и ускоряет набор прочности.

Строительство и монтаж в условиях пониженной температуры (как и в любых других) регламентируются установленными правилами и нормами. Прогрев бетонных конструкций осуществляется в соответствии с такими документами: СНиП 3.06.04-91 («Мосты и трубы») и СНиП 3.03.01-87 («Несущие и ограждающие конструкции»).

Расчет времени

Прогрев бетона начинается с выбора оптимальной схемы с учетом требований строительной площадки, региона (Москва требует одних мер, Сочи или Норильск – совершенно иных), возможностей и т.д.

Основные факторы, которые учитываются в расчетах времени и температуры:

  • Среднегодовой прогноз погоды зимой в регионе, взятый за предыдущие пару лет, а также прогнозируемая отметка средней температуры воздуха в течение данного зимнего периода.
  • Расчет модуля рабочей прогреваемой поверхности, определение термосной выдержки раствора.
  • Расчет средней температуры конструкции на протяжении срока ее охлаждения.
  • Учет информации про температуру готовой бетонной смеси, ее изотермические свойства (предоставляет завод-изготовитель раствора).
  • Определение тепловых потерь в процессе транспортировки смеси, разгрузки.
  • Определение температуры смеси с начала укладки (учитывается отдача тепла на прогрев арматуры, опалубки).
  • Расчет времени охлаждения раствора (в соответствии с нормативными требованиями прочности).

Все эти данные используются при прогнозировании времени затвердевания бетона, для учета тепловых потерь в процессе заливки, излучения тепла с поверхности. Но все это довольно приблизительно, поэтому в процессе прогрева нужно тщательно контролировать температуру каждые полчаса-час при нагревании и раз в 12 часов при остывании. Если режим нарушен, нужно повышать или отключать ток, регулируя параметры.

В технологической карте должен быть отмечен график нагрева с указанием оптимальных значений и всех важных расчетов, выполненных в соответствии со СНиПами и правилами.

Прогрев бетона – чрезвычайно важное мероприятие при выполнении ремонтно-строительных работ в зимнее время. Без реализации указанных методов бетон просто не наберет нормативную прочность, поставив под сомнение прочность, надежность и долговечность всей конструкции.

Как произвести заливку бетона при низкой температуре зимой

При проведении различных строительных работ важно придерживаться выбранного графика. Предварительное планирование осуществляется с учетом технологической последовательности мероприятий. В некоторых случаях особое внимание должно уделяться температурному режиму – например, при использовании бетона. Идеальным решением является выбор времени года, когда климатические условия лучше всего подходят для таких действий. Если заливка бетона все же проводится зимой, применяются различные способы нагрева и модификаторы.

Зачем обогревать бетон

Необходимость прогревать бетон при отрицательных температурах определяется свойствами веществ, входящих в него:

Схватывание материала и дальнейший набор прочности определяется химическим процессом гидратации цемента водой. Под действием воды происходит образование клинкерных связей внутри цемента, они при дальнейшем застывании формируют твердый и прочный фундамент. При понижении температуры вода кристаллизуется с образованием льда. Реакция с цементом сильно замедляется, либо прекращается вовсе. Материал не набирает дальнейшей прочности, становится рыхлым. Жидкость при замерзании расширяется, создается избыточное давление внутри формирующихся структур. Происходит внутреннее разрушение застывающего материала и снижение его свойств.

Наиболее нежелательны эти процессы в начале заливки бетона. Если замораживание произошло во время схватывания смеси, то материал не сможет набрать полной прочности даже при возобновлении гидратации, вызванной повышением температуры. Задумываясь над тем, можно ли заливать бетон холодной зимой, необходимо предусмотреть возможности обогрева бетона.

Как влияет температура окружающей среды на состояние бетона

При создании монолитных сооружений набор прочности сильно зависит от климатических условий. Ключевые факторы, влияющие на затвердевание бетона – влажность и температура. Сильное понижение первой приводит к усиленному испарению влаги и обезвоживанию материала. Вследствие этого возникают усадочные трещины, замедляется набор прочности.

При анализе ситуации, когда можно ли заливать бетон, необходимо учитывать влияние температурного режима на процессы, происходящие в бетоне. Основной химической реакцией во время заливки является гидратация цемента водой. Активность воды сильно зависит от степени ее нагретости. В жаркую погоду твердение смеси происходит при быстрой потере влаги и неравномерном прогреве слоев. Это плохо отражается на состоянии поверхности – она трескается. При умеренных климатических условиях проведение бетонных работ дает наилучшие результаты. Скорость протекания гидратации обеспечивает оптимальный режим затвердевания.

При работе в холодное время нужно учитывать последствия кристаллизации воды в растворе. Это может быть сильное замедление скорости работы вплоть до невозможности получения нужной прочности. Методы прогрева бетона в зимний период направлены на преодоление этих трудностей.

Какой оптимальный температурный режим затвердевания бетона

Приобретение материалов нужных кондиций, его функциональные свойства сильно зависят от состояния окружающей среды. При температуре от 15°С до 25°С масса набирает 70% прочности за 7 дней. Для достижения состояния камня нужно около 30 дней. В холодное время года происходит снижение скорости затвердевания. При средней температуре +5°С необходимая прочность наступит примерно через 60 дней. С понижением температуры от 0°С до -5°С твердение если и происходит, то только за счет минимального количества воды содержащегося в порах.

Дальнейшее падение температуры приводит к полной остановке всех процессов. Как будет вести себя бетон во время последующей оттепели зависит от того, на какой стадии произошло замораживание. Если смесь замерзла после набора критической прочности, то при оттаивании никаких значительных нарушений не будет. Материал постепенно наберет полную прочность без особых потерь. Замерзание на начальной стадии после заливки приводит к необратимым разрушениям структуры и к низкому качеству бетона. Методы выдерживания бетона в зимних условиях позволяют эффективно бороться с этой проблемой подручными средствами.

Важно! Оптимальная температура для проведения бетонных работ колеблется от +15° С до +25° С. При более низких температурах о том, можно ли заливать цементную смесь, без дополнительных мер, бессмысленно.

Что делать если на улице мороз, а нужно заливать фундамент?

Зима – не самое подходящее время для строительных работ. Особенно это касается заливки бетона. Основным участником химических процессов, протекающих во время застывания смеси, является вода. Гидратация цемента замедляется с понижением температуры, и срок затвердевания сильно увеличивается. При изменении температуры от 20°С до 50°С время набора прочности увеличивается в 3-4 раза.

В случае замораживания раствора возникает избыточное давление, создаваемое замерзшей водой. Вокруг наполнителей образуются ледяные пленки, ухудшающие связи внутри смеси. Хуже всего, если это происходит на ранней стадии схватывания. В таком случае даже при дальнейшем повышении температуры бетон не сможет набрать марочной прочности.

Допускается проведение заливки в холодное время года, если это определено графиком мероприятий. Проведения таких работ определяются СНиП, разрешающим заливку бетона в зимнее время. Этот документ определяет начало зимних условий при температуре +5°С и диктует, сколько греть материал.

Для защиты раствора от замерзания существуют проверенные методы выдерживания бетона в зимних условиях. К ним относятся различные виды прогрева, укрытие смеси, а также добавление противоморозных добавок. Основная задача при зимнем бетонировании – это предохранение от замерзания до набора критической прочности, величина которой соответствует 50% от марочной. От этого зависит, сколько конкретно греть бетон зимой после заливки. Большим плюсом является использование материала, замешанного на нагретой воде. Дно заливаемого котлована и опалубка должны быть очищены от снега и льда.

Применение противоморозных добавок

Введение химических добавок при заливке бетона в зимнее время позволяет заливать смесь без прогрева. Это метод выгоден экономически и не требует устройства дополнительных теплосберегающих конструкций при относительно низкой температуре. Использование добавок может служить дополнением к обогреву твердеющего материала. В обоих случаях наблюдается заметное снижение затрат, если применять их совместно с методом «Термоса».

Важно! Теоретически внедрение в состав смеси добавок позволит работать даже при -25°С, однако на практике это трудновыполнимо.

Для заливки бетона зимой используют два вида добавок: для ускорения застывания и для понижения точки замерзания. Рекомендуемая концентрация – от 2% до 10%, точная цифра подбирается в зависимости от температуры воздуха и массы сухого цемента. Добавление химических средств – один из методов зимнего бетонирования, уместен поздней осенью и при первых заморозках.

Среди распространенных добавок к бетону особенно выделяют:

  • Нитрит натрия NaNO2 (соль азотистой кислоты). Улучшает прочность застывания при температуре не ниже 18,5 °С. Плюс – антикоррозийный эффект, минус – на поверхности бетона остаются разводы.
  • Хлорид кальция CaCl2. Если некритично появление высолов на поверхности застывшего материала, это средство ускорит схватывание бетона. Работать с ним можно до -20 °С, марка цементного порошка должна увеличиваться с концентрацией введения хлорида.
  • Углекислый калий (поташ), K2CO3 он же карбонат калия. Лучший по удобству и свойствам модификатор для бетона. Он не оставляет разводов и коррозии на арматуре. Единственный недостаток – этот катализатор действует слишком интенсивно на скорость затвердевания. Управиться с работой нужно за 45-50 минут.

Добавлять «химию» в чистый бетон нельзя! Сначала ее размешивают в воде, после соединяя со смесью цемента. Для равномерного застывания время перемешивания увеличить в 1,5 раза. Обычная соль способна улучшить застывание бетонной смеси, но весьма незначительно.

Укрытие и тепловые пушки

Существует несколько способов прогрева бетона в зимнее время, греющая опалубка – один из простых и легко устраиваемых. Она состоит из двух фанерных листов и инфракрасной пленки, впрессованной между ними. Последняя может прогреть бетон на 60 см в глубину из-за особенностей распространения лучистой энергии. Преимущество способа – равномерность нагрева, застывшая поверхность не будет иметь трещин.

После прогревания опалубки ее нужно отключить и залить в нее раствор. Температура колеблется в интервале от 60 до 80 градусов Цельсия, удерживаясь до достижения 80% прочности. Для уменьшения потери тепла свободную часть опалубки следует накрыть теплоизоляционным слоем.

Если доступ к бесперебойному электричеству отсутствует, можно использовать дизельные тепловые пушки. Над площадью прогрева возвести укрытие, куда будет подан горячий воздух. Этот метод является дорогостоящим, альтернатива – двустенная опалубка, применяется чаще.

Прогрев бетона зимой способом «термоса»

Простой и легко реализуемый метод термоса при зимнем бетонировании не требует особых затрат. Разогретый выше СНИП (25-45 градусов) материал быстро заливают в опалубку и накрывают термо- и паро- изоляцией. В результате гидратации смесь не остывает и набирает требуемую прочность. Цемент и сам выделяет тепло порядка 80 ккал.

Перед началом работ нужно провести теплотехнический расчет – сколько греть бетон: количество тепла в бетоне должно равняться теплопотерям при остывании до нуля. Период понижения температуры характеризуется положительной температурой и набором проектной прочности.

Отсутствие расходов на электроэнергию и дополнительные материалы делает эту технологию бетонирования в зимних условиях экономичной. Вкупе с ней используют химические добавки для понижения точки замерзания.

Важно! Метод «Термоса» нашел применение в проектах с большими объемами и площадями.

Как прогреть бетон проводом

Методы зимнего бетонирования не ограничиваются простым применением теплоизоляции. Часто используется электропрогрев, аналогичный «теплым» полам. На арматуре крепится греющий провод, после чего в опалубку заливают смесь (ее температура не ниже 50С). Концы кабеля присоединить к источнику тока, не забыть про понижающий трансформатор. После включения нагрев происходит со скоростью 10 градусов в 10 минут до достижения 50-60°С. Затем смесь плавно охлаждается в 2 раза медленнее.

Бетон зимой прогревается специальными проводами – ПНСВ или ПТПЖ, они оба сделаны из стали, но последней имеет две жилы (при повреждении одной нагрев продолжается). Диаметр провода обычно составляет 1,2 мм, количество на 1 м³– 50 м. После заливки провод остается внутри, прокладывать его можно при -15°С, проводить нагрев – 25°С.

Преимущества этого способа заключаются в низком потреблении электроэнергии и возможности нагрева больших объемов. Чтобы смесь застыла равномерно, нельзя изменять интервалы времени между скачками температур.

Метод электродов, когда арматура обвязывается проволокой, присоединяемой к понижающему трансформатору через провода, менее эффективен. Проводником в этом случае выступает вода, при ее высыхании резко увеличивается расход электричества.

Заключение

Даже любитель в строительстве должен знать – заливка бетона зимой без прогрева невозможна ( см. более подробно о прогреве бетона зимой тут ). Чтобы цементная смесь схватилась и приобрела хорошую прочность, применяют способы нагрева и химические модификаторы. Выбор конкретного варианта определяется площадью и объемом работ и температурой воздуха. Значение имеют и менее явные факторы – доступ к электроэнергии, вид имеющейся опалубки и марка бетона.

Related Posts

Для предотвращения коррозии арматуры в железобетонных изделиях предусмотрен такой не хитрый способ как защитный слой.…

Практически в любом виде строительства сегодня используют бетон (железобетон). Этому материалу характерны высокие эксплуатационные характеристики,…

Качество бетонных конструкций зависит от однородности смеси. Но при первичной заливке бетонных конструкций в свежем…

Прогрев бетона зимой: способы разогрева

Отрицательная температура воздуха – не повод для простоя. Прогрев бетонной смеси поможет получить материал марочной прочности. Строительные работы ведутся круглогодично. Одной из главных проблем зимнего строительства является бетонирование.

Из-за воздействия низкой температуры может прерваться процесс гидратации в бетонной смеси, что приведёт к нарушению прочности готового материала. Поэтому прогрев бетона зимой – необходимый и важный момент.

Особенности зимнего бетонирования

Можно ли заливать бетон зимой без прогрева? Специалисты утверждают, что можно, но рискованно. Для набора прочности бетона решающее значение имеет температурный режим. Если свежеуложенная бетонная масса замёрзнет, вода, не вступившая в реакцию с цементом, превратится в лёд. Это приведёт к увеличению внутреннего давления. Неокрепшая бетонная структура станет разрушаться.

В дальнейшем лёд может растаять, и процесс гидратации возобновится, но нужную прочность материал уже не наберёт.

Для ускорения взаимодействия компонентов бетонной смеси в зимнее время необходимо создать и поддерживать оптимальные температурные условия. Для этого надо знать, как прогреть бетон зимой.

Предлагается много методик решения подобной задачи. Их применение осуществляется в соответствии с утверждёнными правилами: СНиП 3.06.04-91, СНиП 3.03.01-87.

Технология прогрева бетона зимой

Утеплённая опалубка. Термоактивные щиты вставляются непосредственно в конструкцию, что удобно для прогревания монолитных строений, позволяет поэтапно прогревать каждый этаж.

  • небольшие затраты электроэнергии;
  • несложный монтаж;
  • возможность многократного использования.

Тепляк – старый проверенный способ. Каркас, возведённый над строительным объектом, накрывают плотной тканью. Внутрь помещают тепловую установку.

  • быстрый прогрев;
  • использование как электричества, так и других видов топлива.
  • невозможность применения на больших площадях.

Индукционный метод. Данная технология применяется в армированных конструкциях, где металлические элементы являются сердечниками. Вокруг объекта с залитой бетонной массой размещают петлями кабель. Ему отводится роль индуктора. Сечение провода, количество витков определяются методом расчёта.

По кабелю пускают переменный ток. Появившееся в объекте электромагнитное поле нагревает расположенные внутри элементы армирования. Те, в свою очередь, прогревают бетон. Имеет существенный изъян: трудность в точных расчётах витков провода. Из-за этого применяется редко.

Инфракрасный прогрев возможен благодаря энергии, полученной от работающего в инфракрасном излучении прибора. Установку располагают перед опалубкой. Регулировка тепла осуществляется путём приближения или отдаления греющего элемента к сооружению.

Энергия за счёт лучей доходит до самых глубоких слоёв бетонной массы. Прогрев идёт постепенно, одновременно в верхних и нижних слоях.

  • нет нужды в монтаже;
  • легко работать с любой формой объекта.
  • из бетона вытравливается влага, что может плохо отразиться на его прочности;
  • высокая цена оборудования.

Термоэлектроматы – устройства, работающие в автономном режиме. Укладываются сверху бетонной массы, способствуют поддержанию заданного температурного режима по всей поверхности.

  • качественный равномерный прогрев;
  • невозможность локального перегрева;
  • автоматический контроль температуры.
  • дорогостоящее оборудование;
  • трудно найти качественный товар.

Отлично зарекомендовали себя методы прогрева бетона зимой с помощью понижающих трансформаторов. Существуют 2 способа: с применением провода ПНСВ и электродов.

Прогрев бетона зимой проводом ПНСВ находит наиболее частое употребление. Кабель бывает двух диаметров – 1,2 и 1,4 мм; внутри него проходят 1 или 2 стальные жилы.

Схема прогрева бетона зимой с помощью кабеля ПНСВ

  1. Провод наматывается на армопояс витками, количество которых определяется расчётным путём. Для равномерного прогревания витки надо располагать на одинаковом расстоянии друг от друга.
  2. Крепление к арматуре осуществляется специальными зажимами или обычной проволокой.
  3. Производится монтаж опалубки.
  4. Заливается бетон.
  5. Свободные концы кабеля подключаются к понижающему трансформатору.
  6. Тепло от нагретых проводов передаётся бетонной смеси, что способствует ускорению процесса гидратации.

Важно! Кабель ПНСВ нельзя использовать на воздухе. На выводы устанавливаются «холодные концы» из другого, более толстого провода.

  • бюджетный способ использования электроэнергии;
  • лёгкая регуляция интенсивности подачи тепла;
  • недорогое оборудование.
  • необходимость точных электротехнических расчётов;
  • не всегда в месте строительства имеются необходимые мощности для работы с большими объёмами бетона.

Прогрев бетона зимой электродами

Прогрев бетона зимой электродами востребован в основном при заливке некрупных сооружений. Стальные стержни – электроды – могут располагаться внутри или снаружи объекта. Расстояние между ними зависит от температуры окружающей среды. При сильных морозах – не менее 30 см, при положительных значениях – 60-70 см.

После заливки бетона ток идёт от трансформатора к электродам и нагревает их.

  • неэкономное потребление электроэнергии.

Прогрев проводом без трансформатора

Кабели КДБС, ВЕТ работают от обычной электросети с напряжением 220 вольт. Греющая система собирается быстро, с применением минимального набора инструментов. Кабели не боятся вибрации, поэтому возможно уплотнение бетонной массы.

  • большой расход электроэнергии.

Температура прогрева бетона зимой

На каждый объект разрабатывается технологическая карта на прогрев выбранным методом. В документе указываются все технико-экономические показатели, в том числе и температура прогрева.

Чтобы правильно определить температурный режим, следует учесть множество факторов. Поэтому в каждом конкретном случае значения рабочей температуры будут индивидуальны.

Вместе с тем, согласно СНиП, они не должны превышать 80⁰С. По окончании тепловой обработки скорость остывания должна быть не более 5⁰С в час.

В процессе работы необходим тщательный температурный контроль. Температуру проверяют каждые полчаса в период нагревания, 1 раз в 12 часов на этапе остывания.

Время прогрева бетона зимой

Этот показатель зависит от многих обстоятельств, но важнейшим является выбранная технология прогрева. Так, термоматы за 11 часов применения дадут такую же прочность, какую бетон приобрёл бы в естественных условиях за 28 дней.

При прогреве бетона проводом ПНСВ нужная прочность набирается в течение 7-10 дней.

Заключение

Зима – не самое подходящее время для заливки бетона. Но и остановка строительства тоже не выход. Стоит выбрать один из методов прогрева бетона зимой, и холодное время года станет вполне приемлемым для строительных работ.

Для чего и как происходит прогрев бетона электродами

Погода у нас не всегда благоприятствует постройке, а в некоторых регионах условия и вовсе экстремальные. Но это не предлог, дабы прерывать работу либо совсем от нее отказываться. В частности, для бетонирования имеется пара способов, каковые позволяют завершить поставленную задачу кроме того в особенных условиях, к примеру, в холод либо при создании массивных конструкций.

Температура при постройке

Данный параметр имеет громадное влияние на комплект бетоном окончательной прочности. Кроме этого направляться учесть, что свежий раствор может промерзать в том случае, в то время, когда в течение 3 дней его температура была на уровне +10° С. Исходя из этого нужен электродный прогрев бетона зимой.Знайте, что при укладке бетона при 5° С, вам нужно будет ждать в 2 раза продолжительнее успехи им прочности, сравнить которую возможно с температурой 20° С.

В то время, когда же столбик термометра опустится ниже точки замерзания, гидратация может . Запрещено кроме этого забывать следующее — несвязанная вода в цементном растворе при замерзании начнет возрастать в объеме.

В случае если процессы замерзания и оттаивания будут повторяться многократно, это станет обстоятельством:

  • разрыхления структуры;
  • уменьшения жидкости;
  • выветривания бетона;
  • цена работ увеличится.

Но, в то время, когда смесь набрала прочность превышающую 5 Н/мм2, она делается устойчивой к однократному замерзанию. Наряду с этим срок распалубки нужно расширить на период, в то время, когда бетон был ниже 0° С.

В этом случае нужно следить за тем, дабы он быстро набирал прочность, дабы промерзание не нарушило процесс.

К примеру:

  • в течение месяца бетон направляться защищать от осадков в виде снега и дождя;
  • он не должен первую зиму соприкасаться с рассыпной солью, употребляющуюся против обледенения.

Температура свежего состава относительно DIN 1045 не должна быть ниже параметров, каковые принимаются в зависимости от окружающей температуры и вида и количества цемента.

Совет: в случае если осуществляются мероприятия по подогреву свежего цементного раствора, за исключением подвода пара, его температура не должна превышать отметку +30° С и быть ниже +5° С.

В первом случае это приведет к стремительному твердению и понижению пластичности материала, что затруднит с ним работу.

Кроме этого это станет обстоятельством:

  • громадных усадок;
  • преждевременного комплекта прочности;
  • низкой итоговой прочности цементного материала.

Дабы этого не происходило, в каждом конкретном случае разрабатывается, к примеру, технологическая карта прогрева бетона электродами.

Как обезопасисть

Для этого направляться провести следующие действия:

  • подогревайте воду для затворения и заполнитель, ни при каких обстоятельствах не используйте замороженный последний компонент;
  • применяйте цементы повышенного класса прочности. Они стремительнее твердеют и выделяют наряду с этим ходе больше тепла, чем цементы низших классов прочности;

Совет: в случае если вам нужно будет провести по окончании затвердения состава работы по проведению коммуникаций, вам окажет помощь алмазное бурение отверстий в бетоне нужными по диаметру опытными коронками.

  • увеличивайте содержание цемента, дабы ускорить комплект прочности;
  • понизьте соотношение между водой и цементом, это разрешит раствору стремительнее затвердеть и набрать прочность, в один момент выделяя большой уровень тепла;
  • додавайте своими руками крайне редко и по окончании проведения опробований на соответствие ускоритель твердения. Не применяйте хлорсодержащие ускорители твердения в предварительно напряженном бетоне.

Что нужно делать при транспортировке раствора и его укладке:

  • защищайте транспортные средства от потерь тепла. Не применяйте открытые лотки и транспортерные ленты;
  • укладывайте по возможности предварительно подогретый бетон в подогретую опалубку и сразу же уплотняйте;
  • держите арматуру и плоскости опалубки свободными от снега, для прогрева имеете возможность применять нагретый воздушное пространство либо пламенные горелки. Ни при каких обстоятельствах не применяйте струю тёплой воды;
  • не укладывайте бетон на замерзшие конструкции и на замерзшую землю;
  • поддерживайте температуру бетона по возможности в течение первых 3 дней не ниже +10° С, и отапливайте примыкающие помещения.

Чем прогреть бетон

В зимний период частенько для прогрева бетона используют электроды. Это позволяет исключить превращения воды в лед, дабы она нормально вступала химическую реакцию с цементом. Рассмотрим подробнее, как происходит данный процесс.

Для чего это необходимо

Выше в статье мы рассмотрели неспециализированные сведения о влиянии температуры на уровень качества цементного раствора. Пришло время растолковать это на примере.

Так как бетонировать приходится не только в теплое время года, но и в морозы, нужно помнить о физическом превращении воды в лед. направляться понимать, что допускать этого ни за что запрещено, поскольку она нужна для химической реакции с основным компонентом раствора – цементом.

Совет: в случае если вам нужно демонтировать ЖБИ либо сделать в них технологические канавки, вам окажет помощь резка железобетона алмазными кругами.

При замерзании гидратация закончится, и процессы твердения бетона остановятся, что приведёт к нарушению структуры материала. Кроме того по окончании оттаивания льда и возобновления гидратации, ее вернуть не удастся.

Также самое возможно сказать и о железобетоне, в то время, когда на арматуре образуется «ледяная корка», забирающая воду из территории не так охлажденных участков. Эти процессы очень плохо воздействуют на структуру материала.

Вот из-за чего инструкция требует в обязательном порядке прогревать бетон, дабы его затвердевание прошло максимально удачно.

В настоящее время имеется пара способов добиться нужных результатов, в частности применяют нагрев:

  • электродами;
  • сварочным аппаратом;
  • инфракрасными волнами.

Обогрев электродами — виды

Один из самых популярных в строительной индустрии способов. База способа – прохождение электрического тока через толщу бетона.

Рассмотрим, какие конкретно электроды для прогрева бетона используются в этом случае:

  1. Пластинчатые, напоминающие пластины, устанавливают с внутренней стороны опалубки, дабы был лучший контакт со смесью. Бетон начинает разогреваться до нужной температуры благодаря появлению электрического поля. В теплом состоянии цементная смесь возможно некоторое время.

  1. Полосовые (в виде пластин) имеют неспециализированную ширину 400-450 мм. Такие электроды смогут монтироваться с двух сторон. По окончании подключение тока, электрическое поле создается в прилегающем к пластинам слое бетона.
  2. Струнные используются в большинстве случаев для прогрева смеси в цилиндрических конструкциях, например, колоннах. Технология прогрева бетона электродами в этом случае следующая — струнный электрод помещают в центр конструкции, а сама опалубка обвивается особым токопроводящим страницей.

  1. Стержневой вариант напоминает стержневую арматуру O 7-11 мм. Помещают ее вовнутрь бетона с соответствующим расчетным шагом. Наряду с этим крайние электроды монтируют на расстоянии 40 мм от опалубки. Частенько таким методом осуществляется электропрогрев бетона в сложных конструкциях.

Совет: выбор электродов проводите исходя из условий работ.

Работа со сварочным аппаратом

Использование для прогрева бетона сварочного аппарата есть в полной мере настоящей задумкой. Но, для хорошего разогрева смеси нужно в ходе работ применять вспомогательные электроды. Не следует тревожиться за надежность оборудования, современные агрегаты надежны и не воображают опасности для человека при соблюдении правил ТераБайт.

Конструкция многих аппаратов несложная и не воображает трудностей в применении. Благодаря таким станциям удается прогреть 30-100 м3 смеси, а работу возможно вести практически при -45° С.

Сварочный аппарат сконструирован в виде автономной установки, складывающейся из сварочного агрегата и двигателя.

Не считая основных функций, он бывает оборудован и вспомогательными, например, иметь:

  • блок подогрева мерзлого грунта;
  • блок сушилки электродов;
  • блок понижения напряжения;
  • генератор тока.

С его помощью удается регулировать прогрев, поскольку он имеет пара ступеней напряжения. Возможно смело утверждать, что данный агрегат владеет всем нужным для обычной работы.

Верный процесс нагрева выглядит следующим образом:

  1. По цементной площадке равномерно раскладывают электроды (отрезки арматуры).
  2. Соединяют их в 2 параллельные цепи.
  3. Устанавливают между ними лампу накаливания, дабы следить за напряжением.
  4. К цепям подсоединяют провода прямой и обратной связи.

Совет: дабы влага не испарялась быстро с поверхности бетона, накройте его слоем опилок, а для контроля за перегревом материала применяйте простой градусник.

Проводите работы лишь в соответствии с техдокументации на конкретный объект.

Вывод

Из статьи стало понятным, что работать с бетоном возможно не только летом, но и в холодное лжём года. Для этого существует множество способов, каковые оказывают помощь избежать превращения воды в лед и сохраняют структуру материала. Один из самых востребованных на сегодня способов – прогревание бетона электродами. Видео в данной статье окажет помощь отыскать вам дополнительную данные по данной тематике.

А схема подключения прогрева бетона электродами приведена в другой статье на нашем сайте.

Электропрогрев бетона сварочным трансформатором. Как осуществляется прогрев бетона сварочным аппаратом

Климатические условия на большей территории Российской Федерации диктуют свои условия на все виды строительно-монтажных работ, которые ведутся в холодный период года.

В связи с этим заливка бетонных конструкций в условиях отрицательной температуры окружающего воздуха возможна лишь при наличии на стройплощадке технической возможности прогрева залитой конструкции, в том числе с помощью электричества.

В промышленных масштабах прогрев бетона производится с помощью специальных трансформаторов и нагревательных кабелей. В домашних условиях при небольших объемах бетонных работ допускается прогрев бетона сварочным аппаратом мощностью от 150 до 200 Ампер.

Что необходимо для прогрева бетона сварочным аппаратом?

  • Бытовой сварочный аппарат мощностью 150-200 А. Важно! Не сварочный инвертор, а сварочный (трансформаторный) аппарат;
  • Провод греющий ПНСВ диаметром 1,5 мм;
  • Провод алюминиевый одинарный АВВГ 1х2,5 мм;
  • Хлопчатобумажная изолента;
  • Клещи для бесконтактного определения силы тока.

Подготовительные работы

Провод ПНСВ разрезается на отрезки (греющие петли)17-18 м. Полученные отрезки равномерно подвязываются к арматурному каркасу под заливку бетонной конструкции. При этом следят, чтобы петли располагались выше середины заливаемой плиты, если заливается колонна – слой бетона над греющими петлями должен быть не менее 4 см.

Подвязку ведут изолированным алюминиевым проводом. Идеальный вариант если петли будут располагаться «змееобразно». Расстояния между петлями принимается в зависимости от температуры воздуха – от 10 до 40 см. Здесь действует правило – «чем ниже температура, тем меньше расстояние».

Количество греющих петель зависит от мощности конкретного сварочного аппарата. Так как одна петля потребляет 17-25А, в нашем случае (мощность 250 А) можно использовать не более 7-8 греющих петель длиной 17-18 м.

Важно! При укладке петель производится маркировка оконцовок – одна оконцовка маркируется изолентой, вторую оставляют свободной.

Петли уложены и подвязаны. Теперь на них необходимо нарастить алюминиевые провода, которые будут подключаться к сварочному аппарату. Длина алюминиевого провода определяется месторасположением сварочного аппарата, но не более 8 метров.

Скрутки греющей петли и наращиваемого провода изолирую ХБ изолентой, и располагаем ее таким образом, чтобы она осталась в толще заливаемой конструкции. В противном случае, скрутка будет перегреваться и сгорит. Маркировку изолентой переносят на концы алюминиевых проводов.

Подключение к сварочному аппарату и особенности прогрева

После заливки бетона, все алюминиевые концы (наращенные) петель подключают к сварочному аппарату. При этом концы с маркировкой изолентой и без таковой подключают на разные полюсы сварочного трансформатора. Включают сварочный аппарат на минимальной нагрузке регулятора мощности.

Клещами проверяют каждую из петель – потребляемый ток должен быть не более 12-14 Ампер. Через 1 час можно добавить половину мощности аппарата, а через 2 часа можно включить аппарат на полную мощность.

Опять проверяем силу тока на каждой петле. Сила тока должна быть не более 25 А. как гласит практический опыт, мощности петли в 20 А, достаточно чтобы качественно прогреть бетон при температуре окружающего воздуха до минус 10 °C.

Особенности прогрева бетона сварочным трансформатором

  • Время прогрева зависит от мощности конструкции и температуры окружающего воздуха. При температуре воздуха до минус 10 °C для гидратации бетона достаточно двух суток;
  • Поверхность бетонной конструкции необходимо утеплить поилками или матами;
  • Не стоит излишне перегревать бетон – конструкция под слоем утеплителя должна быть слегка теплой и не более того.

Бетонирование – один из основных строительных процессов. Замерзание незатвердевшей бетонной смеси ведёт к значительной потере прочности готового строения, так как кристаллы льда вызывают расширение и разрушение структуры. Прогрев бетона электродами даёт возможность проводить строительные работы в зимнее время без ухудшения качества готовой конструкции.

Электродный метод не требует применения сложного оборудования. Принцип работы основан на свойствах электрического тока – при прохождении через влажную среду выделяется тепло, которое и способствует прогреванию бетонной смеси и её равномерному застыванию.

Режимы прогрева бетона электродами

Режим выбирают исходя из массивности и геометрии конструкции, марки бетонной смеси, погодных условий, эксплуатации возводимой конструкции. Электродный прогрев бетона проводят по одной из следующих схем:

  • две стадии: прогрев бетонной смеси и последующая изотермическая выдержка;
  • две стадии: нагрев и остывание с полной теплоизоляцией или сооружением греющей опалубки;
  • три стадии: прогрев, изотермическая выдержка, остывание.

При прогреве бетона электродами критично важно соблюдать температурные параметры. Процесс начинают с +5 градусов, затем увеличивают температуру со скоростью 8–15 градусов в час. Максимальные допуски зависят от марки бетона и составляют +55… +75 градусов. Для контроля проводятся периодические замеры температуры.

Время изотермической выдержки определяется на основании лабораторных исследований кубиковой прочности при сжатии. Зависит от типа цемента, температурного режима нагрева и требуемой прочности готового бетона.

Допустимая скорость остывания 5–10 градусов/час. Точный параметр зависит от объёма конструкции. Повторная теплоизоляция после распалубки требуется, если разница температур окружающего воздуха и бетонных поверхностей более 20 градусов.

Разновидности электролитов для прогрева бетона

В зависимости от вида и геометрии конструкции используются различные электроды для прогрева бетона. Для каждого из них разрабатывается своя схема подключения:

  • Струнные.
  • Стержневые.
  • Пластинчатые.
  • Полосовые.

Струнные. Изготавливают из арматуры длиной 2–3 м диаметром 10–15 мм. Используют для колонн и других подобных вертикальных конструкций. Подключают к разным фазам. В качестве одного из электродов может использоваться армирующий элемент.

Стержневые. Представляют собой куски арматуры толщиной 6–12 мм. Располагаются в растворе рядами с расчётным шагом. Первый и последний электрод в ряду подключают к одной фазе, другие – ко 2-ей и 3-ей. Используются для участка любой сложной геометрии.

Пластинчатые. Подвешиваются на противоположные края опалубки без заглубления в раствор и подключают к разным фазам. Электроды создают электрическое поле, которое и прогревает бетон.

Полосовые. Выполняются в виде металлических полосок шириной 20–50 мм. Их располагают на поверхности раствора с одной стороны конструкции и подключают к разным фазам. Используют для плит перекрытий и других элементов в горизонтальной плоскости.

Способы установки электродов в конструкцию

Электродный прогрев бетона используется при возведении стен, колонн, диафрагм и других вертикальных элементов. Этот способ не подходит для изготовления плит.

В залитый раствор вставляют электроды с рассчитанным шагом (60–100 см), в зависимости от геометрии конструкции и погодных условий. Локальные перегревы отрицательно влияют на качество бетона, поэтому размещение электродов должно быть равномерным. Проект расстановки составляется с учётом основных норм:

  • минимальное расстояние между электродами 200–400 мм;
  • расстояние от электродов до стержней каркаса 50–150 мм;
  • расстояние от электрода до технологического шва конструкции – не менее 100 мм;
  • расстояние от крайнего ряда до опалубки – не менее 30 мм.

Если выдержать эти требования невозможно из-за размера или конструктивных особенностей прогреваемых поверхностей, электроды на опасных участках необходимо изолировать эбонитовой трубкой.

После заливки бетона нужно укрыть прогреваемый участок рубероидом, плёнкой или другим теплоизоляционным материалом – без дополнительного утепления проведение обогрева не имеет смысла.

Через понижающий трансформатор, подключенный согласно схеме, на электроды подаётся однофазный или трёхфазный переменный ток. Использовать постоянный ток нельзя, так как он запускает процесс электролиза. В электроцепь обязательно включают приборы контроля – по мере застывания требуется проводить корректировки параметров подаваемого тока.

Правила безопасности при электродном прогреве

Использование технологии прогрева бетона электродами на стройплощадке требует повышенного внимания к соблюдению правил безопасности:

  • Прогрев заливки с армирующей конструкцией проводится при пониженном напряжении (60–127 В).
  • Использование напряжения до 220 В возможно для прогрева локального участка, который не содержит никаких токопроводимых элементов (металлического каркаса, армирования) и не связан с соседними конструкциями.
  • Прогрев напряжением до 380 В допустим в исключительных случаях для безарматурных участков.
  • Электроды должны быть установлены в строго определенных проектом местах. Категорически нельзя допускать их соприкосновения с армирующими элементами – это приведёт к короткому замыканию и выходу из строя оборудования.

Электродный прогрев бетонной смеси необходимо выполнять в строгом соответствии с технологией. Нарушение временного или температурного режима, схемы расстановки электродов может привести к местным перегревам и недостаточному набору прочности, что впоследствии приведёт к появлению трещин в конструкции и возможному разрушению. При правильно выполненной работе раствор твердеет с равномерной усадкой, что обеспечивает однородную структуру полученного материала и прочность изделия при эксплуатации.

  • 1 Зачем греть раствор
  • 2 Основные методы подогрева
  • 3 Расчет подогрева
  • 4 Подогрев раствора проводом
    • 4.1 Технология обогрева раствора проводом
  • 5 Подогрев при помощи кабеля
    • 5.1 Технология подогрева раствора кабелем
  • 6 Подогрев раствора при помощи сварочного аппарата
  • 7 Подогрев бетона зимой
    • 7.1 Противоморозные добавки
    • 7.2 Метод термоса
  • 8 В заключение

Бетон – это популярный, недорогой и повсеместно применяемый материал, без которого невозможными становятся такие процессы, как строительство, а также ремонт зданий и сооружений. Для того чтобы раствор такого рода позволял создавать качественные, прочные, а главное, долговечные конструкции важно знать не только рецептуру и технологию его приготовления, а также обладать информацией о том, как прогревать бетон и при какой температуре прогрев бетона обязателен и необходим.

Подогрев бетона для строительных работ в зимний период

Зачем греть раствор

Термоматы для подогрева

Отрицательная температура оказывает негативное влияние на процесс гидратации или застывания бетонной смеси. Раствор такого типа состоит из цемента, песка, воды и щебня.

В данной смеси именно вода является катализатором процесса застывания раствора. Но при отрицательной температуре влага замерзает, что ставит под угрозу не только процесс набора прочности раствора, но и дальнейшие строительные работы.

Основная задача работы по разработке схемы подключения – как прогреть бетон при производстве бетонирования в зимний период для обеспечения оптимального для процесса застывания температурного режима.

Обратите внимание! Если влага в растворе все же успеет кристаллизоваться, раствор уже не спасет ничего. Не стоит дожидаться оттепели, ошибочно предполагая, что раствор приобретет необходимые характеристики, когда вода в нем растает.

  • Оптимальный температурный режим для схватывания бетона без добавок и подогрева +10…+20 градусов;
  • Бетонирование при температуре от -20 до +10 градусов заставит вас задуматься о том, как правильно греть бетон;
  • Если температура ниже -20 градусов, все работы с раствором запрещены.

Основные методы подогрева

Укладка нагревательного кабеля

Существуют три основных метода подогрева раствора при низкотемпературном режиме:

  • При помощи провода;
  • При помощи кабеля;
  • При помощи сварочного аппарата.
  • Расчет подогрева

    Теперь, когда вы знаете при какой температуре нужно греть бетон, необходимо разобраться, как рассчитать подогрев.

    Расчеты такого рода для каждого метода должны учитывать следующие параметры:

    • Вид бетонной конструкции;
    • Общая площадь изделия, требующего подогрева;
    • Объем раствора;
    • Необходимая электрическая мощность.

    Подогрев раствора проводом

    На фото — пример укладки провода

    Для реализации данного метода подогрева понадобится провод ПНСВ, цена которого невысока.

    Данный провод состоит всего из двух конструктивных элементов:

  • Однопроволочная токопроводящая округлая жила из стали;
  • Изоляция, созданная из ПВХ или полиэтилена.
  • Данный метод основывается на передаче тепла бетонной массе от прогретого провода. Нагревание самих проводов реализуется при помощи трансформаторных подстанций с системой регулировки. Данная система позволяет в процессе работы с раствором регулировать температуру нагрева в зависимости от температуры окружающей среды.

    Технология обогрева раствора проводом

    Инструкция, оговаривающая как подключить прогрев бетона, предусматривает исполнение следующих этапов работ:

  • Провод укладывается в конструкцию, до ее заполнения раствором, таким образом, чтобы он не соприкасался с опалубкой. Концы провода должны выходить из бетонной поверхности для возможности подключения;
  • Методом пайки производится вывод концов нагревательных проводов;
  • Совет. Для сохранения теплового поля места пайки следует обмотать металлической фольгой.

  • Количество нагревательных проводов и длина каждого из них берется из произведенных расчетов и технологических карт;
  • Для обеспечения равномерной нагрузки проводится тестовая проверка нагревательной конструкции при помощи мегомметра;
  • Подача тока к проводам производится через понижающую трансформаторную подстанцию.
  • Расположение нагревательного провода

    Для осуществления данного метода обязательно составление технологической карты индивидуальной для каждой конструкции.

    Подогрев при помощи кабеля

    Преимущество подогрева данным методом — это отсутствие необходимости использования дополнительного оборудования. Кроме того, представленный метод не требует больших затрат электроэнергии.

    Технология подогрева раствора кабелем


    Схема расположения кабеля

    Процесс, отвечающий на вопрос о том, как прогреть бетон в домашних условиях кабелем, состоит из следующих этапов:

    • Кабель располагается в основании бетонной конструкции прямо перед заливкой раствора;
    • Кабель фиксируется крепежными элементами;
    • В процессе установки кабель не должен быть поврежден, а отдельные его участки не должны соприкасаться;
    • Кабель подключается через электрический низковольтный шкаф.

    Схема кабельного подогрева

    Обратите внимание! При реализации данного метода необходима разработка схемы расположения кабеля и производство температурных испытаний.

    Подогрев раствора при помощи сварочного аппарата

    Реализация метода с использованием сварочного оборудования

    Зная при какой температуре греют бетон, можно использовать для подогрева и сварочный аппарат.

    Для реализации подобного метода понадобится следующее оборудование и материалы:

    • Несколько кусков арматуры;
    • Лампы накаливания;
    • Градусник.

    Арматура в данном случае располагается параллельно цепи, состоящей из прямых и обратных проводов. Между ними располагают лампы накаливания, с помощь которых будут производиться измерения напряжения. Для измерения температуры используется самый обыкновенный градусник.

    Процесс затвердевания раствора достаточно длительный и может занимать около месяца. В процессе прогревания и затвердевания раствора конструкция ни в коем случае не должна быть залита водой и подвержена холоду.

    Данный метод применим при необходимости обогрева небольших бетонных заливных конструкций и приемлемых погодных условиях.

    Подогрев бетона зимой

    В зимнее время наиболее актуальным становится вопрос о том, как и при какой температуре прогревают бетон. Это связано с тем, что в это время наиболее часто можно наблюдать явление кристаллизации воды в растворе, что исключает ее участие в химических реакция связанных с затвердеванием массы.

    Именно потому подогрев бетона зимой — это очень важная процедура, которая может быть реализована следующими методами:

    • Введение в раствор противоморозных добавок;
    • Подогрев методом «Термоса».

    Противоморозные добавки


    Добавки на основе из антифриза

    Противоморозные добавки способны выдержать сильнейшие холода даже при температуре -30 градусов. Состав таких добавок может быть различным, но основным компонентом является антифриз – вещество, не дающее воде замерзнуть.

    Любой строитель своими руками может добавить противоморозные средства в раствор.

    Для железобетонных изделий или арматурных перекрытий лучше использовать добавки с добавлением нитрита или формата натрия. Именно эти добавки обеспечат конструкции также сохранение физических и химических свойств и станут антикоррозийной защитой для железобетона в условиях низких температур.

    Совет. Если после затвердения таких монолитных конструкций вам потребуется просверлить отверстие или поровнять края, можно воспользоваться такими методами, как алмазное бурение отверстий в бетоне или резка железобетона алмазными кругами.

    Метод термоса

    Суть данного метода кроется в укладке бетона в теплую подогреваемую опалубку, которая будет весь период затвердевания сохранять температур 20-25 градусов. За счет такого подогрева конструкция и будет сохранять прочность.

    Совет. Для ускорения процесса отвердения можно в подогретую опалубку заливать подогретый раствор.

    В заключение

    Заливка бетона зимой

    Подогрев бетонного раствора в зимний период — это необходимая составляющая производства строительных работ. Методов подогрева бетонной массы может быть достаточно много и выбор той или иной схемы следует производить индивидуально для каждой конструкции в соответствии с ее основными параметрами.

    А видео в этой статье откроет вам еще больше особенностей и нюансов процесса подогрева раствора для создания монолитных бетонных изделий.

    В общих чертах схема прогрева бетона сварочным аппаратом остаётся точно такой же, как и понижающим трансформатором — разница заключается в том, что в данном случае мощность агрегата будет меньше. Такой метод приемлем для небольших объектов и в домашних условиях чуть ли не идеален, учитывая то, что вам не придётся искать дополнительные мощности. Для примера мы используем аппарат на 250А при заливке небольшой плиты 4×5м, а в качестве дополнительного материала мы вам покажем видео в этой статье по данной теме.

    Сварочный трансформатор BRIMA TIG 250

    Прогрев бетона

    Примечание. Согласно СНиП 13.03.01-87по несущим конструкциям, если среднесуточная температура на улице опускается ниже 5⁰ C , следует производить электрический прогрев бетона. Это применяется для того, чтобы в свежем растворе вокруг арматуры не образовывалась ледяная плёнка.

    В домашних условиях можно производить прогрев бетона сварочным трансформатором.

    Использование греющей петли

    Принципиальная схема — как прогреть бетон сварочным аппаратом

    Примечание. Помимо петель обогрев свежих бетонных конструкций может осуществляться электродным способом, в обогревающей опалубке, жидкостными установками, методом индукции и инфракрасным излучением.

    Если застывание раствора происходит со сбоями в температурном режиме (смесь перемерзает), то прочность резко понижается и поверхность получается осыпающейся — это сразу видно, когда производиться резка железобетона алмазными кругами или алмазное бурение отверстий в бетоне.

    Обогрев ЖБ конструкций греющими петлями по принципу подачи предельного тока на кабель нужен в основном для площадок (плитных фундаментов) перекрытий и реже для стен, когда не отапливается само помещение. Такие схемы, как правило, запитываются через понижающие трансформаторы, на которых есть регулировка напряжения — это позволяет поддерживать необходимую тепловую мощность в зависимости от изменения температуры воздуха на улице. Данный метод является более экономным, нежели электродный (см.также статью «Штроборез для газобетона: конструкционные особенности и применение»).

    Что нам понадобится

    ПНСВ (Провод Нагревательный Стального типа Виниловая оболочка)

    • Итак, как мы уже говорили, нам нужен трансформатор, значит, в домашних условиях для этих целей мы будем использовать мощности сварочного аппарата — в нашем случае до 250А, хотя можно и больше, но мы специально рассмотрим минимум, чтобы научится по максимуму извлекать пользу . Кроме того, как требует того инструкция, нам понадобится провод ПНСВ — в данной ситуации нарежем куски по 18м.
    • Также нам нужен алюминиевый одинарный провод сечением 2,5-4 мм2 (подойдёт АПВ), хлопчатобумажная изоляционная лента и пассатижи, токовые клещи. Ну и, конечно, такие работы можно производить лишь на тех участках, где есть источник питания на 220В — это может быть ЛЭП, но также (такое бывает в начале строительства) можно использовать карбюраторный или дизельный (более экономный) генератор.

    Сопротивление ПНСВ в зависимости от толщины кабеля

    Приступаем к работе

    Примерно так будет выглядеть укладка

    Сварочный аппарат на 250А у нас имеется, теперь нам понадобится ПНСВ, количество которого рассчитаем, опираясь на формулу R=U/I, и если нам известно, что U=220В, I=250А, тогда R=U/I=220/250=0,88ом.

    Что же из этого следует — если мы имеем на выходе максимально 250А, то для того чтобы не перегружать аппарат сделаем своими руками 8 петель по 25А каждая — этого будет вполне достаточно. Для этого возьмём кусок ПНСВ длиной 18м и диаметром 3,0 мм (0,05 см/метр) — для плиты 4×5м этого будет достаточно.

    Зачищаете концы ПНСВ по 40-50 мм и к каждому из них подсоединяете алюминиевый провод (можно, конечно, использовать и медь, но цена алюминия гораздо ниже) — позаботьтесь о том, чтобы скрутка получилась плотной — от этого будет зависеть корректность работы нашей конструкции. Длина алюминиевого провода будет зависеть от того, на каком расстоянии вы сможете установить сварочный аппарат — целесообразнее будет поднести его как можно ближе. Если эти концы получились короткими — не расстраивайтесь — их можно нарастить в любой момент на необходимую длину, только скрутку изолируйте тщательно (см.также статью «Пигменты для бетона: основные характеристики, сфера применения и методы самостоятельного приготовления»).

    Укладка петель на металлическом арматурном каркасе. Фото

    Теперь нам нужно уложить ПНСВ, распределив его равномерно по всей площади так, чтобы скрутки с алюминием оказались внутри заливаемой плиты, но ни в коем случае не касались металлического каркаса! Лучше всего, если у вас получится продеть ПНСВ между двумя обрешётками — внутри каркаса — так кабель окажется внутри как раз посредине плиты, как масло в бутерброде между двумя кусками хлеба одинаковой толщины.

    При заливке раствора вы легко можете сместить провод, поэтому его следует подвязать к арматуре кусками изолированного алюминия, но будьте осторожны, чтобы не повредить изоляцию на ПНСВ — так подогрев бетона сварочным аппаратом будет эффективным и безопасным.

    Можно также разрезать ПНСВ на куски по одной петле и от каждой вывести алюминиевые концы так будет гораздо легче продеть провод между прутьями арматуры в каркасе, только здесь нужно быть внимательным, чтобы не перепутать концы. Лучше всего их пометить маркером по изоляции (поставьте значки + и -).

    Для подключения сварочного аппарата можете использовать кабели — землю и тот, который идёт на держатель, либо прикрутить алюминиевый провод непосредственно к клеммам. Постарайтесь как можно быстрее подключить цепь после заливки и включите регулятор напряжения на минимум, включите рубильник и проверьте напряжение.

    Вначале возможен скачок до 240-250А, но по мере прогрева и застывания массы оно будет падать, и вы сможете его постепенно повышать по мере необходимости.

    Заключение

    Так как греть бетон сварочным аппаратом нужно постепенно, то проверяйте напряжение каждые 2 часа, постепенно его увеличивая (читайте также статью «Подбетонка: что это такое и как она делается правильно»).

    Примерно за 8 часов вы дойдёте до максимума и в течение 3-ёх суток плита должна высохнуть (но это не степень эксплуатации).

    1. Прогрев бетона греющим проводом;
    2. Прогрев бетона с помощью кабеля;
    3. Прогрев бетона с помощью сварочного аппарата.

    Для этой операции необходим греющий провод марки ПНСВ. Принцип действия этого способа основан на прогревании бетона сильно греющимся проводом. Нагрев провода осуществляется с помощью понижающего трансформатора, который имеет схему регулировки напряжений по средству движка который регулирует число витков на обмотке. Такой метод удобен тем что при постоянном изменении погодных условий можно регулировать количества тепла отдаваемого в бетон.

    Технологическая карта прогрева бетона проводом

    1. Греющий провод укладывается в уже подготовленную конструкцию с опалубкой и арматурной сеткой, так чтобы провод не касался стен опалубки не перекрещивался между собой и не выходил за уровень заливки бетона.
    2. После укладки провода следует вывести концы но, перед этим нужно спаять холодные концы (места спайки следует заизолировать металлической фольгой для сохранения тепла отдаваемого проводом).
    3. Для того что бы рассчитать количество необходимого количества провода нужно воспользоваться нормативно — технической документацией (чертежами, технологическими картами, ППР и так далее)
    4. Следует проверить сопротивление жил и изоляции мегомметром (необходимо что бы узнать равномерность нагрузки).
    5. По смонтированной схеме подаётся напряжение с понижающего трансформатора.

    Технологическая карта разрабатывается каждый раз новая для разных конструкций и марок бетона.

    Метод прогрева бетона кабелем более экономней чем метод прогрева проводом так как не требует дополнительных энергозатрат и дополнительного оборудования.

    Технологическая карта прогрева бетона кабелем

    1. Составить схему монтажа кабеля.
    2. Греющий кабель монтируется в основании конструкции перед заливкой бетона.
    3. Греющий кабель фиксируется крепёжными элементами (хомутами, проволокой).
    4. После монтажа кабеля необходимо проверить его целостность и правильность установки перед заливкой.
    5. Провести испытания кабеля.
    6. Подключить кабель к низковольтной сети.

    Метод основан на нагреве стальных элементов с помощью сварочного трансформатора.

    1. Равномерно разместить стальные элементы к примеру остатки арматуры одного сечения по дну конструкции. (не использовать в качестве стальных элементов армированную конструкцию).
    2. Соединить стальные элементы параллельно электрической цепи проводами и вывести за пределы конструкции, для контроля изменения напряжения к выводам монтируется сигнальная лампа накаливания(при изменении напряжения лампа будет светить или ярко или тускло).
    3. Подключить сварочный аппарат к выводам данной конструкции.

    Время затвердевания бетона более чем 1 месяц.

    Внимание!!! Сварочный аппарат следует подключить на отдельную группу что бы не вызвать перегрузку других низковольтных сетей.

    В морозы вода содержащаяся в бетоне застывает что приводит к остановке или затормаживанию химических процессов способствующие застыванию бетона. Известно пару часто применяемых способа:

    1. Добавление в бетон антифризных средств.

  • Заливка бетона в утепленную опалубку.
  • Антифризные добавки выносят хорошие морозы, в температуру -30 С сохраняют свои физико-химические свойства. В составе добавок в основе содержится антифриз– жидкое вещество, которое не дает воде замерзать. Для железобетонных конструкций подойдут добавки с содержанием нитрит Натрия и формат Натрия. Главной способностью является сохранность физико-химических и антикоррозийных свойств при понижении температуры ниже 0 С.

    Поташ- химическое вещество, хорошая противоморозная добавка. Хорошо растворяется даже при малом количестве воды, не вызывает разрушения. Материал экономически выгоден в строительстве при прогревании бетона.

    При применении следует ознакомиться с инструкцией использования и техники безопасности.

    Типовая технологическая карта на бетонные работы

    #G0

    ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА НА БЕТОННЫЕ РАБОТЫ
    БЕТОНИРОВАНИЕ МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

    1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
    Типовая технологическая карта разработана на бетонирование монолитных конструкций при отрицательных температурах.

    ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ
    БЕТОННЫЕ РАБОТЫ, КАМЕННАЯ КЛАДКА И ШТУКАТУРКА
    В строительстве и ремонтно-строительном производстве бетонные, каменные и штукатурные работы в зимних условиях выполняют с применением бетонов, цементных и цементно-известковых растворов. В зимний период вода в растворах и бетонах замерзает, вследствие этого они сгущаются, а их пластические свойства ухудшаются.
    Общее количество воды, вводимой в растворы или бетонные смеси, определяется рабочей подвижностью, обеспечивающей возможность их употребления для нанесения на оштукатуриваемые поверхности, каменной кладки и возведения конструкций. Ввиду этого в раствор и бетонную смесь вводят в 1,5…2 раза больше воды, чем требуется для твердения раствора или бетона. Часть излишней воды при твердении раствора (бетона) испаряется с открытых поверхностей или отсасывается пористым основанием (кирпич, шлакоблоки и т.п.). Другую часть поглощают зерна твердых компонентов раствора (бетона), при этом вокруг них образуются тончайшие пленки. Кроме того, вода заполняет межзерновые пространства цементного камня, поры и капилляры растворов (бетонов).
    Реакция между цементом и водой протекает только до тех пор, пока вода находится в жидком состоянии. Кристаллы льда с цементом не реагируют, и процесс твердения приостанавливается. Если допустить, что для нормального твердения цементных или смешанных растворов необходимо примерно 30-40% воды (от массы цемента или смешанных вяжущих), то в этих растворах до температуры -3 °С будет столько жидкой воды, сколько ее необходимо для химических реакций. При более низкой температуре в растворе наблюдается недостаток воды, он обезвоживается, так как вода переходит в лед. При замерзании вода увеличивается на 1/12 в объеме и вызывает частичное разрушение структуры раствора, понижение прочности его сцепления с каменной или другой поверхностью. Поэтому важно, чтобы замерзание раствора или бетонной смеси происходило после того, как химически будет связано возможно большее количество воды, а слабосвязанной и свободной воды, способной превратиться в лед, останется меньше. Особенно вредным является многократное замерзание и оттаивание растворов в начальный период твердения.
    При выполнении бетонных работ необходимо учитывать критическую прочность, которую должен приобрести бетон к моменту замораживания (табл.1.1).

    Таблица 1.1

    Критическая прочность бетона до замораживания


    #G0Марка бетона

    Прочность бетона до замораживания,

    не менее


    Время выдерживания бетона при 15…20 °С, сут

    % от *

    кгс/см (МПа)

    100

    50

    50 (4,9)

    5…7

    200

    40

    80 (7,8)

    3…5

    300

    35

    100 (9,8)

    2…2,5

    400

    30

    120 (11,8)

    1,5…2

    500

    30

    150 (14,7)

    1,5…2

    _________________

    — прочность, достигаемая бетоном через 28 дней.
    Необходимо также учитывать передвижение воды, находящейся в порах и капиллярах кирпича, шлакоблоков, штукатурки, бетона с возможным образованием льда на границе раздела двух материков, например штукатурного раствора и оштукатуриваемой поверхности (кирпич, шлакоблоки и т.п.), что может вызвать отслоение штукатурки. В растворах при воздействии отрицательных температур вода, находящаяся в порах и капиллярах, передвигается (мигрирует) в сторону более охлажденных слоев — от тепла к холоду.
    Примером рационального использования этих явлений служат каменная кладка и штукатурные работы в зимних условиях с применением подогретых смешанных растворов. Нанесенный на сухие кирпичные или шлакоблочные поверхности смешанный подогретый раствор сохраняется без разрушения благодаря тому, что часть воды из раствора впитывается этими поверхностями до замерзания раствора, другая часть воды испаряется с открытых поверхностей. Оставшаяся вода заполняет лишь около половины объема пор твердеющего раствора и поэтому не может при замерзании разрушить штукатурку или каменную кладку. Для регулирования процессов твердения растворов и бетонов при низких температурах применяют различные химические добавки: в качестве ускорителей твердения — хлористый кальций, соду и поташ, а также добавки, способствующие понижению температуры замерзания растворов, — хлористый натрий (поваренная соль), нашатырь, нитрит натрия и другие вещества.
    Соли в штукатурные и кладочные растворы вводят в следующих количествах (от массы воды затворения): при морозах до -5 °С — 3% NaCl или СаСl; до -15 °С — 5% NaCl или СаСl либо 3% NaCl и 2% СаСl, вместо 5%-ной добавки одной из этих солей.
    Добавки поташа в количестве 3…4% массы сухой смеси рекомендуется вводить в строительные растворы следующих составов: 1:3 (цемент:песок), сложные — 1:0,1:3,5 (цемент:известь:песок) и 1:0,4:4,2 (цемент:глина:песок). Существенными недостатками применения поташа являются ускорение сроков схватывания и неудобство укладки растворов и бетонных смесей через 10-20 мин после затворения.
    Нитрит натрия в количестве 5…10% массы цемента обеспечивает твердение цементного или смешанного раствора при морозах только до -10 °С. Нитрит натрия и поташ в процессе твердения бетона приводят к образованию едких щелочей, вследствие чего запрещается употреблять их в качестве противоморозных добавок при изготовлении конструкций, эксплуатируемых в водной или очень влажной среде. Кроме того, применение любой соли натрия сопровождается появлением выцветов, а добавки хлористых соединений дают высыпы на поверхностях бетона, штукатурки и т.п.
    Для повышения качества этих растворов и смесей добавляют сульфитно-спиртовую барду в количестве до 3% массы цемента, что увеличивает их подвижность, а также период удобоукладываемости до полутора часов.
    В практике широкое распространение получил метод термоса и электрообогрева. Метод термоса обеспечивает в зимних условиях частичное твердение цементных растворов и бетонов за счет их применения в теплом состоянии. Для этого материалы, которые входят в состав растворов и бетонов, предварительно подогревают. Некоторая часть тепла в последующем дополнительно выделяется цементом в процессе гидратации и твердения. Метод позволяет на первоначальной стадии процесса получить необходимую монтажную прочность конструкций и изделий (до 30…50% марочной прочности). Затем раствор или бетон постепенно охлаждается и замерзает. Процессы твердения замедляются и иногда приостанавливаются до потепления наружного воздуха, после чего восстанавливаются и раствор или бетон достигает полной марочной прочности.
    Электродный прогрев бетона
    Электродный прогрев бетона бывает нескольких видов. Для прохождения тока используют пластинчатые полосовые или стержневые электроды.
    Чаще всего бетон подогревают металлическими стержневыми электродами, которые закладывают в него параллельными рядами. Соседние или противостоящие электроды соединяют с проводами разных фаз переменного электротока пониженного (51…106 В) или повышенного (120…220 В) напряжения. При этом между электродами образуется электрическое поле, где электрическая энергия превращается в тепловую, прогревающую бетон.
    Электроток включают через 1,5…2 ч после укладки бетона, имеющего температуру не ниже 5 °С. Повышение или понижение температуры прогреваемого бетона регулируют изменением напряжения тока или отключением части электродов. В некоторых случаях роль электродов выполняет арматура железобетонных конструкций, по которой пропускают электроток. Электродный способ прогрева бетона имеет ряд существенных недостатков. Главные из них: отрицательное влияние арматуры и металлических форм на равномерность прогрева, отсутствие эффективных способов электроизоляции бортов форм и арматуры, простых и надежных способов подведения электротока к бетону и т.п.
    Предварительный электроразогрев готовой бетонной смеси проводят в бункерах, бадьях или ящиках с помощью погружаемых трехпластинчатых электродов в смесь (рис.1). Бетонную смесь подогревают до температуры 60…80 °С, что должно ускорить твердение бетона на морозе, повысить прочность и качество. Готовая бетонная смесь при значительных затратах электроэнергии (40…60 кВт·ч/м) разогревается до требуемой температуры за 5…20 мин. Горячую бетонную смесь быстро укладывают, а затем выдерживают термосным способом. Без дальнейшего дополнительного обогрева бетон приобретает прочность около 50% марочной.

    Рис.1. Бункер с пластинчатыми электродами для разогрева готовой бетонной смеси:
    1 — пластинчатый электрод, 2 — отбойный брус, 3 — петля для подъема бункера, 4 — корпус бункера из листовой

    стали, 5 — токоподводящие устройства, 6 — трубы, приваренные по контуру к пластинчатым электродам,

    7 — вибратор, 8 — крепление защитного заземления, 9 — затвор для выгрузки бетонной смеси,

    10 — порожек, 11 — листовая резина для электроизоляции днища бункера

    Преимущество этого метода в том, что электропрогрев бетонной смеси проводится не в конструкциях, его осуществлению не мешает уложенная арматура, повышается безопасность ведения работ с применением электрооборудования. Бетонирование горячими смесями сокращает продолжительность тепловой обработки конструкций или изделий за счет предварительной гидротации и повышенного тепловыделения цемента после его электрообработки. Но предварительный электроразогрев резко уменьшает подвижность и повышает расслаиваемость бетонной смеси, т.е. значительно ухудшает ее технические свойства.
    Кроме того, в бетонных смесях, нагретых до высокой температуры (50…70 °С), происходит значительное расширение неоднородных компонентов, содержащихся мелких пузырьков воздуха и образующихся водяных паров, которые в последующем при охлаждении в разной степени уменьшаются в объеме и вызывают температурные деформации в уложенном бетоне, что приводит к образованию трещин или каверн. Это один из серьезных недостатков применения горячих смесей в технологии бетона. Уменьшения количества пор или каверн в бетоне можно добиться, уплотняя укладываемую горячую смесь вибраторами, которые способствуют удалению из нее расширяющихся пузырьков воздуха и пара. Ликвидировать появление трещин в бетоне при укладке горячей смеси очень трудно вследствие различных коэффициентов линейного теплового расширения отдельных неоднородных компонентов смеси (цемента, песка, щебня, гравия, воды, воздуха и добавок).
    Термоэлектрические маты (ТЭМ)
    Термоэлектрические маты (ТЭМ) используют на стройплощадках и полигонах для прогрева бетона, каменной кладки, мерзлого грунта, укрытия, а также обогрева на открытых площадках материалов, механизмов, грузовых контейнеров и другого оборудования в зимних условиях. Кроме того, с помощью ТЭМ можно предварительно отогревать опалубку, арматуру, промерзший грунт и другие места перед укладкой строительных растворов и бетонов. Подлежащие обогреву конструкции и изделия или оборудование укрывают ТЭМ и в изолированном таким образом от внешней среды пространстве поддерживают заданный температурный режим.
    Термоэлектрический мат — гибкое обогревательное устройство в виде греющего одеяла, состоящее из внешней оболочки, теплоизоляционного слоя и нагревательного элемента (рис.2). Внешнюю оболочку ТЭМ выполняют из синтетических пленок (полиамидной, фторопластовой), резины или спецтканей (ткань-500, авиационный повинол на стеклоткани, ткань АХКР и др.). В большей степени основным требованиям отвечает прорезиненная ткань АХКР с двусторонней пропиткой (0,5 кг/м), температуростойкостью от -70 до 120 °С.

    Рис.2. Термоэлектрический мат

    Теплоизоляционный слой выполняют из трех чередующихся слоев капронированного волокна ВТ-4С-25 и двух слоев алюминиевой фольги. В качестве тепловой изоляции в ТЭМ могут быть использованы маты типа АСИМ, АТИМС, минеральный утеплитель ATM 1-20, хлопчатобумажный ватин (пропитанный огнезащитным и противогнилостным составами) и др.
    Нагревательный элемент изготовляют из асбестовой ткани, пронизанной нихромовой проволокой (10 нагревателей из проволоки диаметром 0,8 мм длиной 11 м каждая).
    Электропитание ТЭМ осуществляется через трехфазные понижающие трансформаторы (380/220/-60/36 В мощностью 20…30 кВт) и приборы, монтаж которых производится в виде передвижных электротехнических установок (ПЭУ) на автоприцепах, в шкафах-контейнерах или переносных электрощитов с отдельно располагаемыми трансформаторами.
    Техническая характеристика ТЭМ


    #G0Габаритные размеры, мм

    3200х1600х50

    Масса, кг

    30

    Напряжение, В

    3660

    Мощность, кВт

    0,51

    Температура нагрева поверхности, °С

    2580

    Расход электроэнергии за 1 ч, кВт·ч

    0,30,5

    ИНСТРУКЦИЯ

    на устройство монолитных бетонных и железобетонных конструкций в зимних условиях

    Ваша «Шпаргалка» по лучистому теплу и принудительному воздуху

    Во время последнего похолодания в стране температура упала на 10-35 градусов ниже среднего. От одного чтения об этом хочется содрогнуться. Такие недели позволяют легко понять, почему отопление дома является серьезной статьей расходов, особенно в холодном климате.

    По данным Министерства энергетики США, отопление помещений является крупнейшими расходами на электроэнергию в доме, составляя 45 процентов ежемесячных счетов за электроэнергию.То, как вы отапливаете свой дом, будет иметь большое влияние на то, сколько вы будете платить, чтобы согреться. Выбор наиболее экономичной системы отопления для вашего дома будет зависеть от вашего бюджета, наличия видов топлива в вашем районе и ваших личных предпочтений. Вам нужно будет выбрать топливо, которое создает тепло (обычно это масло, природный газ, электричество, пропан и даже дрова), а оттуда вам нужно будет определить, как вы хотите, чтобы тепло доставлялось по всему дому.

    Два распространенных варианта — это система принудительного воздушного отопления и лучистое тепло — но знаете ли вы ключевые плюсы и минусы каждого из них? Вот наша шпаргалка по обоим параметрам, чтобы помочь вам выбрать между лучистым теплом и принудительным воздухом.

    Принудительный воздух: за и против

    Под системой принудительного воздушного отопления понимаются устройства, которые используют воздух для переноса тепла в пространстве. Эту систему часто используют в домах с центральным отоплением и встроенными воздуховодами. Печь обычно располагается в центре дома или в подвале. Обычные модели принудительного отопления сжигают природный газ для образования пламени, которое нагревает воздух, который затем распространяется по всему дому. Вы также можете приобрести электрические печи.

    Плюсы:

    • Только система HVAC, которая нагревает и охлаждает
    • Воздушный фильтр улучшает качество воздуха при регулярной замене
    • Центральные системы принудительного воздушного отопления перемещают воздух по дому для улучшения циркуляции

    Минусы:

    • Склонность к утечка воздуха, снижающая эффективность
    • Может происходить неравномерное распределение воздуха
    • Обдув воздуха вызывает возбуждение аллергенов в доме
    • Шумная работа

    Но, пожалуй, самым существенным недостатком систем принудительного воздушного отопления является потеря тепла, поскольку они подвержены паразитному нагреву потеря.Это что? «Поскольку воздух из печи и воздухообрабатывающего агрегата должен пройти через серию трубок, чтобы попасть в предполагаемое помещение, существует множество возможностей для его утечки везде, где есть небольшие отверстия в воздуховодах», — описывает Майкл Франко в книге «Что есть Лучше: принудительный воздух или лучистое тепло? », — статья на сайте bobvila.com. «Кроме того, воздуховоды для этого типа системы часто проходят через холодные чердаки или подвалы, что увеличивает вероятность потери тепла, когда теплый воздух попадает в комнаты в вашем доме.”

    Повышается тепло, оставляя подвал и полы в доме холодными. Так что, если вам нужно, чтобы подвал был теплым на выходные или просто уютно в спальне ночью, вам нужно запустить печь и обогреть весь дом. Если в вашем доме нет воздуховодов, вам необходимо установить их, чтобы использовать систему принудительной вентиляции или систему центрального отопления. Установка компонентов сплит-системы также может быть дорогостоящей, а обслуживание может быть столь же плохим, если вам нужно заменить что-то вроде конденсаторного змеевика в любом из ваших кондиционеров.И, наконец, передача тепла через воздух не так энергоэффективна, как другие варианты.

    Лучистое отопление: за и против

    Лучистое напольное отопление нагревает поверхность напрямую, полагаясь на прикосновение для передачи энергии. Тепло вырабатывается электричеством, горячей водой или воздухом, которые непосредственно контактируют с поверхностью, на которой вы решите установить систему. Затем это тепло передается людям и предметам в комнате посредством инфракрасного излучения. В большинстве случаев эти системы устанавливаются под полом (хотя есть несколько других излучающих опций, таких как обогреватели плинтусов).Вот видео, показывающее установку теплого пола в разделительной мембране в ванной комнате с плиткой в ​​качестве напольного покрытия.

    Плюсы:

    • Добавляет дополнительное тепло в более прохладные помещения
    • Не распространяет аллергены в комнату
    • Идеально подходит для проектов реконструкции
    • Тихая работа
    • Энергоэффективность

    Лучистое тепло устраняет неэффективные потери тепла, создаваемые поднимающимся теплом, так как тепло не распространяется по воздуху.Эти системы безопасны для аллергиков, в то время как принудительный воздух вытесняет аллергены по всему дому.

    «В споре по сравнению с лучистым полом и принудительным воздушным отоплением лучистый пол всегда побеждает, потому что он обеспечивает тихий, равномерный нагрев и устраняет проблемы аллергии, часто связанные с отопительными каналами», — сказал Франко в статье Боба Вила. «Но есть еще одна причина, по которой излучающий пол с подогревом превосходит своего« двоюродного брата »- он просто более эффективен».

    Кроме того, вы можете отрегулировать уровень тепла для отдельных комнат до желаемого уровня с помощью программируемого термостата.Это не только позволяет вам настраивать комфорт для каждой комнаты, но также дает значительную экономию энергии. Ведь не нужно топить подвал весь день, если вы им не пользуетесь.

    Минусы:

    • Может быть дорого для отопления всего дома
    • Обеспечивает только тепло — не кондиционер

    Лучистое отопление установлено под полом, что затрудняет доступ для ремонта или обслуживания. Однако электрический пол с подогревом почти не требует обслуживания, а с инструментами для устранения неисправностей и опытом, доступными в WarmlyYours, процесс ремонта не так сложен, как раньше.

    Излучательное тепло против затрат на принудительный воздух

    Общая проблема заключается в том, как сравниваются системы при рассмотрении излучаемого тепла и затрат на принудительный воздух. Лучистое отопление — более эффективная система, поэтому эксплуатационные расходы будут ниже, а затраты на материалы очень доступны. Кроме того, стоимость установки очень рентабельна и обычно составляет от 3,75 до 5,75 долларов за квадратный фут в зависимости от размера комнаты. Это всего лишь приблизительная оценка, и мы рекомендуем вам связаться с вашим местным торговым специалистом, чтобы узнать о конкретных расходах в вашем регионе.

    Этот тип темы может быть разбит любым количеством способов, например, «теплый пол против центрального» или «плинтус против принудительного воздуха», но все сводится к следующему: хотя системы принудительного воздушного отопления являются распространенным методом для обогрев дома, продолжающиеся разработки систем лучистого тепла продолжают делать этот вариант более популярным, потому что они, как правило, более эффективны и экономичны, чем принудительный воздух.

    Трудно спорить с уменьшающим аллергию, эффективным, безветренным и бесшумным вариантом обогрева вашего дома, улучшения качества воздуха и защиты вашего кошелька — по крайней мере, нам хотелось бы думать так здесь, в WarmlyYours Radiant Heating.

    Вам интересно, может ли лучистый пол с подогревом быть основным источником тепла в вашей комнате или проекте? Узнайте это с помощью бесплатного инструмента «Калькулятор тепловых потерь WarmlyYours». Если вам интересно узнать, сколько будет стоить установка системы обогрева пола в вашем районе, воспользуйтесь нашим калькулятором эксплуатационных расходов.

    Тепловые насосы — Анализ — IEA

    Тепловые насосы «воздух-воздух» в последние годы быстро набирают популярность и сейчас доминируют в мировых продажах тепловых насосов для новых зданий.В Соединенных Штатах, например, ежегодные поставки увеличились с 2,3 миллиона единиц в 2015 году до 3,4 миллиона в 2020 году, при этом темпы роста в 2020 году не изменились по сравнению с предыдущими годами.

    Несколько факторов повысили популярность технологий тепловых насосов воздух-воздух, в том числе разработка политики, обновленные строительные стандарты, которые делают тепловые насосы в новых зданиях более конкурентоспособными, и растущий спрос на кондиционирование воздуха.

    Продажи водонагревателей с тепловым насосом (для производства горячей санитарно-технической воды) выросли более чем в три раза с 2010 года, в основном за счет закупок в Китае.Япония является вторым по величине рынком водонагревателей с тепловыми насосами, хотя продажи немного снизились с 570 000 единиц в 2010 году до 400 000 в 2015 году (самый низкий уровень за последнее десятилетие), но снова выросли до ~ 500 000 единиц в 2020 году.

    Объемы продаж в Европе ниже, но стремительно растут, поскольку в 2020 году было продано 185 000 водонагревателей с тепловыми насосами по сравнению с 30 000 в 2010 году.

    Наземные тепловые насосы менее распространены во всем мире, годовой объем продаж составляет около 400 000. Более половины установок находится в Соединенных Штатах, где поставки и установки увеличились более чем вдвое с 2010 года, отчасти из-за 30% федерального налогового кредита, доступного в течение 2008–2016 и 2018–2021 годов.

    Швеция и Германия являются двумя основными европейскими рынками геотермальных тепловых насосов: в Швеции в 2020 году было установлено 650 000 единиц, а в Германии — 410 000. Фактически, Швеция имеет самый высокий уровень установки на душу населения в мире.

    Реверсивные кондиционеры , которые могут обеспечивать обогрев и охлаждение от одного и того же устройства, очень распространены в некоторых странах, но это означает, что тепловые насосы не обязательно используются в качестве основного источника тепла в здании.

    Например, реверсивные тепловые насосы воздух-воздух (например,г. мини-сплит-блоки) широко распространены в городах на севере Китая для охлаждения в летнее время, но более 80% населения в этом регионе используют централизованное теплоснабжение зимой. В Японии, Корее, Европе, США и Австралии реверсивные тепловые насосы обычно используются как для отопления, так и для охлаждения.

    Нагреватели горячего масла и теплоносители: полное руководство

    Теплообмен

    В целях теплообмена описанную конфигурацию можно разделить на три части в соответствии с методом теплопередачи и с учетом требуемых технических ограничений в каждой точке, чтобы достичь энергоэффективности и долговечности благодаря заправке теплоносителя и материалам оборудования.(см. Теплопередача).

    На рисунке 3 три зоны четко разграничены:

    1. Излучение

    Оно охватывает практически всю камеру сгорания, в частности, внутреннюю поверхность внутреннего змеевика, и в этой области она имеет решающее значение. с технической точки зрения, чтобы знать точные значения максимальной температуры, достигаемой как жидким теплоносителем, так и материалом змеевика, потому что, хотя это область с наибольшей обменной емкостью, она также подвержена риску превышения максимальной допустимые значения.- Рисунок 4 -.

    Рисунок 4. Площадки котла по способу теплопередачи. В зависимости от достигнутой температуры массы и пленки — см. Температуры-.

    Характеристики используемого теплоносителя, топлива, регулирования горения, диаметра пламени, требований к обмену, необходимого минимального циркулирующего потока жидкого теплоносителя и, следовательно, его скорости и диаметра змеевика являются параметрами. которые определяют, что должно считаться критическим в конструкции — определение диаметра и длины камеры.

    Слишком малый диаметр для камеры сгорания обеспечил бы оптимальную передачу тепла, но поставил бы под угрозу полезный срок службы заряда жидкого теплоносителя, а также самого котла, а также вызвал бы потерю заряда дымового контура, что может быть чрезмерным бременем для стандартной горелки.

    С другой стороны, слишком большой диаметр камеры сгорания снижает энергоэффективность оборудования.

    Длина камеры сгорания также имеет большое значение для надежности оборудования.Камера сгорания, слишком короткая для требуемой мощности, будет иметь необычно высокие температуры в нижней крышке и в верхней крышке камеры, что может привести к частичному разрушению этих элементов.

    2. Переходная зона

    Она включает внутренние поверхности концов внутренней и внешней катушек. В зависимости от настройки горелки она может частично включать внешнюю грань внутреннего змеевика. В этой области излучение и конвекция сосуществуют как процессы теплопередачи, и, следовательно, в отношении тепла необходимо учитывать как меры предосторожности при обмене посредством излучения, так и ограничения, связанные с обменом посредством конвекции.

    Особое внимание следует уделить конструкции изменения направления газового контура в нижней части камеры сгорания, так как должна быть достигнута полная герметичность (в противном случае дымовые газы будут проходить непосредственно из 1-го прохода в дымоход. выход, что дает очень плохую производительность и, что еще хуже, с чрезвычайно высокими температурами в дымоходе, которые могут вызвать его разрушение) вместе с низкой потерей заряда при изменении направления дымовых газов.

    3. Зона конвекции

    Это соответствует обеим сторонам внешнего змеевика и внутренней поверхности внутреннего змеевика.

    Хотя может существовать небольшой риск превышения максимальных температур использования теплоносителя и материалов (см. Рисунок 4), основная проблема при проектировании этой зоны заключается в достижении высокого уровня теплопередачи за счет значительной скорости. дымовых газов, но без значительного риска загрязнения в дымоходах 2 и 3 из-за недостаточного размера этих каналов или высокой потери заряда в дымовом контуре (известной как избыточное давление котла), что затрудняет использование стандартных горелок.

    Рис. 3. Отдельные области в бойлере с жидким теплоносителем для целей теплообмена

    В дополнение ко всем параметрам, описанным выше, змеевики также должны быть тщательно спроектированы так, чтобы с точки зрения гидравлики теплоноситель потери заряда контура невелики, что может привести к нестандартным насосам и высокому потреблению электроэнергии, и в то же время гарантирует достаточную скорость теплоносителя для обеспечения удовлетворительных коэффициентов теплопередачи — см. рисунок 5.

    Рисунок 5. Скорость теплоносителя / коэффициент теплопередачи. Значения для BP Transcal N. Температура теплоносителя 290 ° C. Другие факторы исключены для лучшего понимания важности скорости.

    Тепловой дифференциал. Проходы в змеевиках

    Дифференциал тепла , также известный как скачок тепла , представляет собой максимальное повышение температуры теплоносителя, которое котел может получить при номинальной тепловой мощности при расчетной скорости потока теплопередачи. жидкость.

    Наиболее распространенными тепловыми скачками являются 20 ° C и 40 ° C, хотя эти значения имеют некоторый запас в зависимости от используемого теплоносителя и рабочей температуры, поэтому на самом деле мы должны говорить об интервалах между 18-22 ° C в в первом случае и 36-42 ° C во втором.

    Важно помнить, что один котел не лучше и не хуже другого котла с той же тепловой мощностью, но с другим скачком. При правильной конструкции оба типа котлов будут иметь одинаковые энергетические характеристики и аналогичные рабочие функции.

    Причина наличия котлов с разной температурой дифференциала заключается в том, чтобы обеспечить наилучшую адаптацию котла к характеристикам производственного процесса и, в частности, к бытовым приборам системы.

    Первоначально котел с скачком тепла на 20 ° C может обеспечить большую однородность температуры в потребляющих устройствах из-за большего циркулирующего потока, хотя при изначально более дорогой установке из-за большего диаметра трубы, большей емкости теплоносителя в системы и более высокое потребление электроэнергии в главном насосе.Однако котел с перепадом тепла 40 ° C может также достичь тех же результатов с помощью контуров рециркуляции с вторичными насосами, которые обеспечивают большую скорость потока в бытовых приборах и, таким образом, большую однородность. Однако в последнем случае стоимость установки теплового дифференциального котла значительно выше, что не является положительным фактором.

    Перепад тепла выше 40 или 50 ° C не является обычным явлением, учитывая, что на срок полезного использования жидкого теплоносителя влияют такие высокие и резкие изменения температуры, и конструкция котла должна предусматривать меры по поглощению дополнительных расширений, что делает конструкцию более специализированный и более дорогой.Однако в приложениях для солнечных тепловых электростанций можно найти котлы с теплоносителем с перепадом тепла до 100 ° C.

    Мы рекомендуем пользователю связаться с производителем котла, авторизованным установщиком, штатным или внешним инженером, чтобы обсудить, какой перепад тепла будет наиболее подходящим для их процесса.

    Мы уже видели, что определение разности температур, в основном по характеристикам потребляющих устройств, определяет расход циркулирующего теплоносителя, необходимый в системе.Но этот расход также должен соответствовать определенным требованиям, обозначенным на котле.

    Скорость теплоносителя в змеевиках должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить хороший теплообмен, не превышая при этом температуру пленки используемого теплоносителя, чтобы избежать его быстрой деградации. Но эти высокие скорости циркуляции, которые требуются, также подразумевают значительные потери заряда (потери давления), поскольку потери заряда пропорциональны квадрату высокой скорости, с возможностью использования очень больших насосов с чрезмерно высоким потреблением электроэнергии для достижения гидравлического давления. стабильность в цепи.

    Согласование факторов высокой скорости и приемлемых потерь заряда возможно только при точном тепловом и гидравлическом исследовании катушек, диаметра их трубок, их длины и их соединения.

    С помощью диаграмм на рисунке 6 и небольшого примера мы постараемся немного прояснить все эти вопросы. Мы упростили возможные варианты гидравлики исключительно в этих трех случаях. В действительности количество параллельных проходов катушек может составлять от 1 прохода до 6, 7 или 8.

    Рабочая температура T 1 и его тепловая мощность в кВт одинаковы на всех трех диаграммах на Рисунке 6. Кроме того, общая длина составляющей трубы змеевика одинакова — 4L.

    Различия относятся к температурам на входе котла (температура обратки от потребляющих устройств после подачи необходимой энергии), T2, T3 и T4. Расходы циркулирующего потока Q, Q 1 y Q 2 и потери заряда ΔP 1 , ΔP 2 и ΔP 3 также различаются.

    Реальный числовой пример

    У нас есть бойлер с жидким теплоносителем с перепадом тепла 40 ° C и мощностью нагрева 1100 кВт. Его обменная поверхность составляет 54 м 2 с выходом порядка 86-89%, в зависимости от рабочей температуры.

    Схема его конструкции показана A) на рисунке 6, с двумя последовательно включенными катушками и двумя параллельными проходами на катушку. Расчетный расход для этих условий составляет 52 м 3 / ч с потерей заряда 2,37 бар при рабочей температуре 260 ° C.

    Если мы попробуем эксплуатировать этот котел с тепловым скачком на 20 ° C, расход должен составить 104 м 3 / ч, а ожидаемые потери заряда при той же температуре, что и раньше, 260 ° C, будут 8,17 бар. Придется прибегнуть к очень сложным и дорогим насосам с очень высоким потреблением электроэнергии.

    С другой стороны, если мы воспользуемся схемой конструкции B) на рисунке 6 (две катушки последовательно с тремя параллельными проходами на катушку) с одинаковой скоростью потока, 104 м 3 / ч, и поверхностью обмена, 54 м 2 , потеря заряда составит 2.62 бар, что приемлемо для обычных насосов.

    Этот тип конструкции B) не подходит для котла с перепадом тепла 40 ° C, поскольку при требуемом низком расходе 52 м 3 / ч не возникнет проблем с перепадом давления (всего 0,71 бар) но вместо этого проблема будет заключаться в преодолении температуры пленки жидкости, поскольку она будет примерно на 44 ° C выше, чем рабочая температура.

    Как видно из раздела «Температура», максимальная температура пленки обычно на 10-20 ° C выше максимальной рабочей температуры, поэтому в этом гипотетическом случае мы либо испытаем быстрое ухудшение заряда теплоносителя, либо мы были бы вынуждены работать при низких температурах, что может быть неприемлемо для нашей производственной системы.

    Конструкция C), с двумя змеевиками, соединенными параллельно, каждая из которых имеет три прохода теплоносителя, соответствует довольно необычной конструкции и типичной для котлов, требующих очень малых перепадов тепла, порядка 10 или 15 ° C. В этих условиях скорость потока, 205 м 3 / ч, очень высока, и если бы эта конфигурация не была выбрана, потери заряда теплоносителя были бы чрезмерно высокими, даже с трехходовой конфигурацией в схеме конструкции B) , учитывая, что это будет около 8.45 бар.

    Рисунок 6. Типы подключения катушек. A) Последовательно, два прохода на катушку параллельно. Б) Последовательно, три прохода на катушку параллельно. C) Параллельно, два прохода на змеевик параллельно

    Таким образом, мы видим, что требуемый скачок тепла сильно влияет на конструкцию котла и, следовательно, должен рассматриваться как ключевой фактор в проекте установки теплообменника. система передачи жидкости.

    солнечная энергия | Национальное географическое общество

    Солнечная энергия — это любой тип энергии, вырабатываемый солнцем.

    Солнечная энергия создается за счет ядерного синтеза, происходящего на Солнце. Синтез происходит, когда протоны атомов водорода яростно сталкиваются в ядре Солнца и сливаются, образуя атом гелия.

    Этот процесс, известный как цепная реакция PP (протон-протон), выделяет огромное количество энергии. В своей основе Солнце каждую секунду сплавляет около 620 миллионов метрических тонн водорода. Цепная реакция полипропилена происходит в других звездах размером с наше Солнце и обеспечивает их непрерывной энергией и теплом.Температура этих звезд составляет около 4 миллионов градусов по шкале Кельвина (около 4 миллионов градусов по Цельсию, 7 миллионов градусов по Фаренгейту).

    В звездах, которые примерно в 1,3 раза больше Солнца, цикл CNO способствует созданию энергии. Цикл CNO также преобразует водород в гелий, но для этого полагается на углерод, азот и кислород (C, N и O). В настоящее время менее 2% солнечной энергии создается за счет цикла CNO.

    Ядерный синтез посредством цепной реакции полипропилена или цикла CNO высвобождает огромное количество энергии в форме волн и частиц.Солнечная энергия постоянно уходит от солнца и по всей солнечной системе. Солнечная энергия нагревает Землю, вызывает ветер и погоду, а также поддерживает жизнь растений и животных.

    Энергия, тепло и свет солнца уходят в форме электромагнитного излучения (ЭМИ).

    Электромагнитный спектр существует в виде волн разных частот и длин волн. Частота волны показывает, сколько раз волна повторяется за определенную единицу времени. Волны с очень короткими длинами волн повторяются несколько раз в заданную единицу времени, поэтому они высокочастотны.Напротив, низкочастотные волны имеют гораздо большую длину волны.

    Подавляющее большинство электромагнитных волн для нас невидимо. Наиболее высокочастотные волны, излучаемые солнцем, — это гамма-лучи, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение (УФ-лучи). Наиболее вредные ультрафиолетовые лучи почти полностью поглощаются атмосферой Земли. Менее сильные ультрафиолетовые лучи проходят через атмосферу и могут вызвать солнечный ожог.

    Солнце также излучает инфракрасное излучение, волны которого намного более низкочастотны. Большая часть тепла от солнца поступает в виде инфракрасной энергии.

    Между инфракрасным и ультрафиолетовым светом находится видимый спектр, содержащий все цвета, которые мы видим на Земле. Красный цвет имеет самую длинную длину волны (ближайшую к инфракрасному), а фиолетовый (ближайшую к ультрафиолетовому излучению) самую короткую.

    Естественная солнечная энергия

    Парниковый эффект
    Инфракрасные, видимые и УФ-волны, достигающие Земли, участвуют в процессе нагревания планеты и создания возможности для жизни — так называемого «парникового эффекта».

    Около 30% солнечной энергии, которая достигает Земли, отражается обратно в космос.Остальное поглощается атмосферой Земли. Радиация нагревает поверхность Земли, и поверхность излучает часть энергии обратно в виде инфракрасных волн. Когда они поднимаются в атмосфере, их улавливают парниковые газы, такие как водяной пар и углекислый газ.

    Парниковые газы задерживают тепло, которое отражается обратно в атмосферу. Таким образом они действуют как стеклянные стены теплицы. Этот парниковый эффект сохраняет на Земле достаточно тепла, чтобы поддерживать жизнь.

    Фотосинтез
    Практически все живое на Земле прямо или косвенно использует солнечную энергию для получения пищи.

    Производители напрямую полагаются на солнечную энергию. Они поглощают солнечный свет и превращают его в питательные вещества посредством процесса, называемого фотосинтезом. Производители, также называемые автотрофами, включают растения, водоросли, бактерии и грибы. Автотрофы — основа пищевой сети.

    Потребители полагаются на производителей питательных веществ. Травоядные, плотоядные, всеядные и детритофаги косвенно полагаются на солнечную энергию.Поедают травоядные растения и других производителей. Плотоядные и всеядные животные едят как производителей, так и травоядных. Детритофаги разлагают растительные и животные вещества, потребляя их.

    Ископаемое топливо
    Фотосинтез также отвечает за все ископаемые виды топлива на Земле. По оценкам ученых, около 3 миллиардов лет назад первые автотрофы появились в водных условиях. Солнечный свет позволил растениям процветать и развиваться. После гибели автотрофов они разложились и ушли вглубь Земли, иногда на тысячи метров.Этот процесс продолжался миллионы лет.

    Под сильным давлением и высокими температурами эти останки стали тем, что мы называем ископаемым топливом. Микроорганизмы стали нефтью, природным газом и углем.

    Люди разработали процессы добычи этих ископаемых видов топлива и их использования для получения энергии. Однако ископаемое топливо — невозобновляемый ресурс. На их формирование уходят миллионы лет.

    Использование солнечной энергии

    Солнечная энергия — это возобновляемый ресурс, и многие технологии позволяют использовать ее напрямую для использования в домах, на предприятиях, школах и больницах.Некоторые технологии солнечной энергии включают фотоэлектрические элементы и панели, концентрированную солнечную энергию и солнечную архитектуру.

    Существуют различные способы улавливания солнечного излучения и преобразования его в полезную энергию. В методах используется либо активная солнечная энергия, либо пассивная солнечная энергия.

    Активные солнечные технологии используют электрические или механические устройства для активного преобразования солнечной энергии в другую форму энергии, чаще всего в тепло или электричество. Пассивные солнечные технологии не используют никаких внешних устройств.Вместо этого они используют преимущества местного климата для обогрева конструкций зимой и отражения тепла летом.

    Фотогальваника

    Фотогальваника — это форма активной солнечной технологии, которая была открыта в 1839 году 19-летним французским физиком Александром-Эдмоном Беккерелем. Беккерель обнаружил, что когда он помещал хлорид серебра в кислотный раствор и подвергал его воздействию солнечного света, прикрепленные к нему платиновые электроды генерировали электрический ток. Этот процесс производства электричества непосредственно из солнечного излучения называется фотоэлектрическим эффектом или фотоэлектрическим эффектом.

    Сегодня фотоэлектрическая энергия, вероятно, является наиболее распространенным способом использования солнечной энергии. Фотоэлектрические батареи обычно включают солнечные панели, совокупность десятков или даже сотен солнечных элементов.

    Каждый солнечный элемент содержит полупроводник, обычно сделанный из кремния. Когда полупроводник поглощает солнечный свет, он выбивает электроны. Электрическое поле направляет эти свободные электроны в электрический ток, текущий в одном направлении. Металлические контакты наверху и внизу солнечного элемента направляют этот ток к внешнему объекту.Внешний объект может быть таким маленьким, как вычислитель на солнечной энергии, или большим, как электростанция.

    Фотоэлектрические элементы были впервые широко использованы на космических кораблях. Многие спутники, включая Международную космическую станцию, имеют широкие отражающие «крылья» солнечных батарей. МКС имеет два крыла солнечных батарей (ПАВ), в каждом из которых используется около 33 000 солнечных элементов. Эти фотоэлектрические элементы снабжают МКС всем электричеством, позволяя астронавтам управлять станцией, безопасно жить в космосе в течение нескольких месяцев и проводить научные и инженерные эксперименты.

    Фотоэлектрические электростанции построены во всем мире. Самые большие станции находятся в США, Индии и Китае. Эти электростанции вырабатывают сотни мегаватт электроэнергии, которая используется для снабжения домов, предприятий, школ и больниц.

    Фотоэлектрические технологии также могут быть установлены в меньшем масштабе. Солнечные панели и элементы могут быть прикреплены к крышам или наружным стенам зданий, обеспечивая электричество для конструкции. Их можно размещать как вдоль дорог, так и на легких магистралях.Солнечные элементы достаточно малы, чтобы питать даже небольшие устройства, такие как калькуляторы, паркоматы, уплотнители мусора и водяные насосы.

    Концентрированная солнечная энергия

    Другой тип активной солнечной технологии — это концентрированная солнечная энергия или концентрированная солнечная энергия (CSP). В технологии CSP используются линзы и зеркала для фокусировки (концентрации) солнечного света с большой площади на гораздо меньшей. Эта интенсивная область излучения нагревает жидкость, которая, в свою очередь, генерирует электричество или подпитывает другой процесс.

    Солнечные печи — пример концентрированной солнечной энергии. Есть много различных типов солнечных печей, в том числе солнечные энергетические башни, параболические желоба и отражатели Френеля. Они используют один и тот же общий метод для захвата и преобразования энергии.

    В башнях на солнечной энергии используются гелиостаты, плоские зеркала, которые поворачиваются, чтобы следовать по дуге солнца в небе. Зеркала расположены вокруг центральной «коллекторной башни» и отражают солнечный свет в концентрированный луч света, который падает на точку фокусировки на башне.

    В предыдущих проектах солнечных электростанций концентрированный солнечный свет нагревал емкость с водой, в результате чего производился пар, приводивший в действие турбину. В последнее время в некоторых солнечных электростанциях используется жидкий натрий, который имеет более высокую теплоемкость и сохраняет тепло в течение более длительного периода времени. Это означает, что жидкость не только достигает температуры от 773 до 1273 К (от 500 до 1000 ° C или от 932 до 1832 ° F), но и может продолжать кипятить воду и генерировать энергию, даже когда солнце не светит.

    Параболические желоба и отражатели Френеля также используют CSP, но их зеркала имеют другую форму.Параболические зеркала изогнутые, по форме напоминающие седло. В отражателях Френеля используются плоские тонкие полоски зеркала, чтобы улавливать солнечный свет и направлять его на трубку с жидкостью. Отражатели Френеля имеют большую площадь поверхности, чем параболические желоба, и могут концентрировать солнечную энергию примерно в 30 раз по интенсивности.

    Концентрированные солнечные электростанции были впервые разработаны в 1980-х годах. Самый крупный объект в мире — это ряд заводов в пустыне Мохаве в Калифорнии. Эта система производства солнечной энергии (SEGS) вырабатывает более 650 гигаватт-часов электроэнергии каждый год.Другие крупные и эффективные предприятия были разработаны в Испании и Индии.

    Концентрированная солнечная энергия также может использоваться в меньших масштабах. Например, он может генерировать тепло для солнечных плит. Люди в деревнях по всему миру используют солнечные плиты для кипячения воды для санитарии и приготовления пищи.

    Солнечные плиты обладают многими преимуществами по сравнению с дровяными печами: они не создают опасности возгорания, не производят дыма, не требуют топлива и сокращают потерю среды обитания в лесах, где деревья будут использоваться в качестве топлива.Солнечные плиты также позволяют сельским жителям уделять время учебе, работе, здоровью или семье в то время, которое раньше использовалось для сбора дров. Солнечные плиты используются в таких разных регионах, как Чад, Израиль, Индия и Перу.

    Солнечная архитектура

    В течение дня солнечная энергия является частью процесса тепловой конвекции или перемещения тепла из более теплого помещения в более прохладное. Когда солнце встает, оно начинает нагревать предметы и материалы на Земле.В течение дня эти материалы поглощают тепло солнечного излучения. Ночью, когда солнце садится и атмосфера остывает, материалы выделяют тепло обратно в атмосферу.

    Пассивные солнечные энергии используют преимущества этого естественного процесса нагрева и охлаждения.

    Дома и другие здания используют пассивную солнечную энергию для эффективного и недорогого распределения тепла. Примером этого является расчет «тепловой массы» здания. Тепловая масса здания — это основная масса материала, нагреваемого в течение дня.Примеры тепловой массы здания: дерево, металл, бетон, глина, камень или грязь. Ночью тепловая масса отдает тепло обратно в комнату. Эффективные системы вентиляции — коридоры, окна и воздуховоды — распределяют теплый воздух и поддерживают умеренную постоянную температуру в помещении.

    Пассивные солнечные технологии часто используются при проектировании зданий. Например, на этапе планирования строительства инженер или архитектор может выровнять здание по дневному пути солнца, чтобы получить желаемое количество солнечного света.Этот метод учитывает широту, высоту и типичный облачный покров определенной области. Кроме того, здания могут быть построены или переоборудованы для обеспечения теплоизоляции, тепловой массы или дополнительного затенения.

    Другими примерами пассивной солнечной архитектуры являются холодные крыши, лучистые барьеры и зеленые крыши. Холодные крыши окрашены в белый цвет и отражают солнечное излучение, а не поглощают его. Белая поверхность уменьшает количество тепла, которое достигает внутренней части здания, что, в свою очередь, снижает количество энергии, необходимой для охлаждения здания.

    Излучающие барьеры работают так же, как холодные крыши. Они обеспечивают изоляцию с помощью материалов с высокой отражающей способностью, таких как алюминиевая фольга. Фольга отражает, а не поглощает тепло, и может снизить затраты на охлаждение до 10%. Помимо крыш и чердаков, под перекрытиями могут быть установлены лучистые барьеры.

    Зеленые крыши — это крыши, полностью покрытые растительностью. Они требуют почвы и орошения для поддержки растений, а также водонепроницаемого слоя под ними. Зеленые крыши не только уменьшают количество поглощаемого или теряемого тепла, но и обеспечивают растительность.Посредством фотосинтеза растения на зеленых крышах поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Они фильтруют загрязнители из дождевой воды и воздуха и компенсируют некоторые эффекты использования энергии в этом пространстве.

    Зеленые крыши были традицией в Скандинавии на протяжении веков, а недавно стали популярными в Австралии, Западной Европе, Канаде и США. Например, Ford Motor Company покрыла 42 000 квадратных метров (450 000 квадратных футов) крыш своего сборочного завода в Дирборне, штат Мичиган, растительностью.Крыши не только сокращают выбросы парниковых газов, но и уменьшают сток ливневых вод, поглощая несколько сантиметров осадков.

    Зеленые крыши и холодные крыши также могут противодействовать эффекту «городского теплового острова». В оживленных городах температура может быть постоянно выше, чем в прилегающих районах. Этому способствуют многие факторы: города построены из таких материалов, как асфальт и бетон, которые поглощают тепло; высокие здания блокируют ветер и его охлаждающие эффекты; и большое количество отработанного тепла генерируется промышленностью, транспортом и большим населением.Использование доступного пространства на крыше для посадки деревьев или отражение тепла с помощью белых крыш может частично снизить локальное повышение температуры в городских районах.

    Солнечная энергия и люди

    Поскольку в большинстве частей мира солнечный свет светит только около половины дня, технологии солнечной энергии должны включать методы хранения энергии в темное время суток.

    В системах с термической массой используется парафиновый воск или различные формы соли для хранения энергии в виде тепла.Фотоэлектрические системы могут отправлять избыточную электроэнергию в местную электросеть или накапливать энергию в аккумуляторных батареях.

    Есть много плюсов и минусов у использования солнечной энергии.

    Преимущества
    Основным преимуществом использования солнечной энергии является то, что она является возобновляемым ресурсом. У нас будет стабильный безграничный запас солнечного света еще на 5 миллиардов лет. За один час атмосфера Земли получает достаточно солнечного света, чтобы обеспечить потребности в электроэнергии каждого человека на Земле в течение года.

    Солнечная энергия экологически чистая. После того, как оборудование, использующее солнечную энергию, построено и введено в эксплуатацию, солнечная энергия не нуждается в топливе для работы. Он также не выделяет парниковых газов или токсичных материалов. Использование солнечной энергии может значительно снизить воздействие на окружающую среду.

    Есть места, где солнечная энергия практически применима. Дома и здания в районах с большим количеством солнечного света и низкой облачностью имеют возможность использовать обильную энергию солнца.

    Солнечные плиты представляют собой отличную альтернативу приготовлению пищи с использованием дровяных печей, от которых до сих пор полагаются 2 миллиарда человек.Солнечные плиты обеспечивают более чистый и безопасный способ дезинфицировать воду и готовить пищу.

    Солнечная энергия дополняет другие возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра или гидроэлектроэнергия.

    Дома или предприятия, которые устанавливают успешные солнечные панели, действительно могут производить избыточное электричество. Эти домовладельцы или владельцы бизнеса могут продавать энергию обратно поставщику электроэнергии, сокращая или даже отменяя счета за электроэнергию.

    Недостатки
    Основным сдерживающим фактором для использования солнечной энергии является необходимое оборудование.Оборудование на солнечных батареях стоит дорого. Покупка и установка оборудования для отдельных домов может стоить несколько десятков тысяч долларов. Хотя правительство часто предлагает сниженные налоги для людей и предприятий, использующих солнечную энергию, а технология может устранить счета за электричество, первоначальная стоимость слишком высока, чтобы многие могли ее учитывать.

    Гелиоэнергетическое оборудование тоже тяжелое. Чтобы переоборудовать или установить солнечные панели на крыше здания, крыша должна быть прочной, большой и ориентированной на путь солнца.

    Как активные, так и пассивные солнечные технологии зависят от факторов, которые находятся вне нашего контроля, таких как климат и облачность. Необходимо изучить местные районы, чтобы определить, эффективна ли солнечная энергия в этом районе.

    Солнечный свет должен быть обильным и постоянным, чтобы солнечная энергия была эффективным выбором. В большинстве мест на Земле изменчивость солнечного света затрудняет использование в качестве единственного источника энергии.

    Источники выбросов парниковых газов

    На этой странице:

    Обзор

    Общие выбросы в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2.Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

    * Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Парниковые газы задерживают тепло и делают планету теплее. Деятельность человека является причиной почти всего увеличения выбросов парниковых газов в атмосфере за последние 150 лет. 1 Самым крупным источником выбросов парниковых газов в результате деятельности человека в США является сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии, тепла и транспорта. Агентство

    EPA отслеживает общие выбросы в США, публикуя Реестр выбросов и стоков парниковых газов в США . В этом годовом отчете оцениваются общие национальные выбросы и удаления парниковых газов, связанные с деятельностью человека в Соединенных Штатах.

    Основными источниками выбросов парниковых газов в США являются:

    • Транспорт (29 процентов выбросов парниковых газов в 2019 г.) — Транспортный сектор генерирует наибольшую долю выбросов парниковых газов.Выбросы парниковых газов от транспорта в основном происходят от сжигания ископаемого топлива для наших автомобилей, грузовиков, кораблей, поездов и самолетов. Свыше 90 процентов топлива, используемого для транспорта, производится на нефтяной основе, в основном это бензин и дизельное топливо2
    • Производство электроэнергии (25 процентов выбросов парниковых газов в 2019 году) — Производство электроэнергии составляет вторую по величине долю выбросов парниковых газов. Примерно 62 процента нашей электроэнергии вырабатывается за счет сжигания ископаемого топлива, в основном угля и природного газа.3
    • Промышленность (23 процента выбросов парниковых газов в 2019 году) — Выбросы парниковых газов в промышленности в основном связаны с сжиганием ископаемого топлива для получения энергии, а также выбросами парниковых газов в результате определенных химических реакций, необходимых для производства товаров из сырья.
    • Коммерческие и жилые (13 процентов выбросов парниковых газов в 2019 г.) — Выбросы парниковых газов от предприятий и домов возникают в основном из-за сжигания ископаемого топлива для обогрева, использования определенных продуктов, содержащих парниковые газы, и обращения с отходами.
    • Сельское хозяйство (10 процентов выбросов парниковых газов в 2019 году) — Выбросы парниковых газов от сельского хозяйства происходят от домашнего скота, такого как коровы, сельскохозяйственных земель и производства риса.
    • Землепользование и лесное хозяйство (12 процентов выбросов парниковых газов в 2019 г.) — Земельные участки могут выступать в качестве поглотителя (поглощая CO 2 из атмосферы) или источника выбросов парниковых газов. В Соединенных Штатах с 1990 года управляемые леса и другие земли являются чистым поглотителем, т. Е. Они поглощают из атмосферы больше CO 2 , чем выделяют.

    Выбросы и тенденции

    С 1990 года валовые выбросы парниковых газов в США увеличились на 2 процента. Из года в год выбросы могут расти и падать из-за изменений в экономике, цен на топливо и других факторов. В 2019 году выбросы парниковых газов в США снизились по сравнению с уровнем 2018 года. Снижение произошло в основном за счет выбросов CO 2 от сжигания ископаемого топлива, что было результатом множества факторов, включая снижение общего энергопотребления и продолжающийся переход от угля к менее углеродоемкому природному газу и возобновляемым источникам энергии.

    Примечание. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Ссылки

    1. МГЭИК (2007). Резюме для политиков. В: Climate Change 2007: The Physical Science Basis . Вклад Рабочей группы I в Четвертый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Соломон, С., Д. Цинь, М. Маннинг, З. Чен, М.Маркиз, К. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.
    2. МГЭИК (2007). Изменение климата 2007: Смягчение. (PDF) (863 стр., 24MB) Вклад Рабочей группы III в Четвертый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата [B. Мец, О. Дэвидсон, П. Р. Бош, Р. Дэйв, Л. А. Мейер (редакторы)], Cambridge University Press, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
    3. U.S. Управление энергетической информации (2019). Электричество: основные сведения

    Выбросы в электроэнергетике

    Общие выбросы в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2. Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

    * Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме.Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Электроэнергетический сектор включает производство, передачу и распределение электроэнергии. Двуокись углерода (CO 2 ) составляет подавляющую часть выбросов парниковых газов в этом секторе, но также выбрасываются меньшие количества метана (CH 4 ) и закиси азота (N 2 O). Эти газы выделяются при сгорании ископаемого топлива, такого как уголь, нефть и природный газ, для производства электроэнергии.Менее 1 процента выбросов парниковых газов в этом секторе приходится на гексафторид серы (SF 6 ), изолирующий химикат, используемый в оборудовании для передачи и распределения электроэнергии.

    Выбросы парниковых газов в электроэнергетике по источникам топлива

    Сжигание угля требует большего количества углерода, чем сжигание природного газа или нефти для получения электроэнергии. Хотя на использование угля приходилось около 61 процента выбросов CO 2 в этом секторе, на него приходилось только 24 процента электроэнергии, произведенной в Соединенных Штатах в 2019 году.На использование природного газа приходилось 37 процентов выработки электроэнергии в 2019 году, а на использование нефти приходилось менее одного процента. Оставшаяся генерация в 2019 году была произведена из источников неископаемого топлива, включая ядерную (20 процентов) и возобновляемые источники энергии (18 процентов), в том числе гидроэлектроэнергию, биомассу, ветер и солнечную энергию.1 Большинство этих неископаемых источников, таких как атомная, гидроэлектрическая, ветровая и солнечная энергия не излучают.

    Выбросы и тенденции

    В 2019 году электроэнергетика была вторым по величине источником U.Выбросы парниковых газов S. составляют 25 процентов от общего объема выбросов в США. Выбросы парниковых газов от электричества снизились примерно на 12 процентов с 1990 года из-за перехода на источники производства электроэнергии с меньшими и неизвлекаемыми выбросами и повышения энергоэффективности конечного потребления.

    Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Выбросы парниковых газов от конечного использования электроэнергии

    Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Электричество используется в других секторах — в домах, на предприятиях и на фабриках. Следовательно, можно отнести выбросы парниковых газов от производства электроэнергии к секторам, которые используют электроэнергию. Анализ выбросов парниковых газов по секторам конечного использования может помочь нам понять спрос на энергию в разных секторах и изменения в использовании энергии с течением времени.

    Когда выбросы от производства электроэнергии относятся к сектору конечного промышленного использования, на промышленную деятельность приходится гораздо большая доля выбросов парниковых газов в США. Выбросы парниковых газов от коммерческих и жилых зданий также существенно возрастают, если учитывать выбросы от конечного использования электроэнергии, из-за относительно большой доли использования электроэнергии (например, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха; освещения и бытовой техники) в этих секторах. В транспортном секторе в настоящее время относительно невысокий процент использования электроэнергии, но он растет за счет использования электрических и подключаемых к сети транспортных средств.

    Снижение выбросов от электроэнергии

    Существует множество возможностей для сокращения выбросов парниковых газов, связанных с производством, передачей и распределением электроэнергии. В таблице ниже приведены категории этих возможностей и приведены примеры. Более полный список см. В главе 7 (PDF) (88 стр., 3,6 МБ) документа «Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата ». 2

    Партнеры
    Пример возможностей сокращения для сектора электроэнергетики
    Тип Как сокращаются выбросы Примеры
    Повышение эффективности электростанций, работающих на ископаемом топливе, и переключение видов топлива Повышение эффективности существующих электростанций, работающих на ископаемом топливе, за счет использования передовых технологий; замена менее углеродоемких видов топлива; переключение производства с электростанций с более высокими выбросами на электростанции с меньшими выбросами.
    • Перевод котла, работающего на угле, на использование природного газа или совместного сжигания природного газа.
    • Преобразование одноцикловой газовой турбины в парогазовую.
    • Перенос отгрузки электрогенераторов на низкоэмиссионные агрегаты или электростанции.
    Возобновляемая энергия Использование возобновляемых источников энергии вместо ископаемого топлива для производства электроэнергии. Увеличение доли электроэнергии, вырабатываемой из ветряных, солнечных, гидро- и геотермальных источников, а также из некоторых источников биотоплива, за счет добавления новых мощностей по производству возобновляемой энергии.
    Повышенная энергоэффективность конечного использования Снижение потребления электроэнергии и пикового спроса за счет повышения энергоэффективности и энергосбережения в домах, на предприятиях и в промышленности. EPA ENERGY STAR® только в 2018 году предотвратили выброс более 330 миллионов метрических тонн парниковых газов, помогли американцам сэкономить более 35 миллиардов долларов на затратах на энергию и сократили потребление электроэнергии на 430 миллиардов кВтч.
    Ядерная энергия Производство электроэнергии с помощью ядерной энергии, а не сжигания ископаемого топлива. Продление срока эксплуатации существующих атомных станций и строительство новых ядерных генерирующих мощностей.
    Улавливание и секвестрация углерода (CCS) Улавливание CO 2 в качестве побочного продукта сгорания ископаемого топлива до его попадания в атмосферу, транспортировка CO 2 , закачка CO 2 глубоко под землю в тщательно отобранную и подходящую подземную геологическую формацию, где он надежно хранится. Улавливание CO 2 из дымовых труб угольной электростанции с последующей транспортировкой CO 2 по трубопроводу с закачкой CO 2 глубоко под землю на тщательно выбранном и подходящем близлежащем заброшенном нефтяном месторождении, где он надежно хранится .Узнайте больше о CCS.

    Список литературы

    1. Управление энергетической информации США (2019). Объяснение электричества — Основы.
    2. МГЭИК (2014). Изменение климата 2014: Смягчение последствий изменения климата (PDF) (1454 стр., 50 МБ). Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Эденхофер, О., Р. Пичс-Мадруга, Ю. Сокона, Э. Фарахани, С. Каднер, К. Сейбот, А. Адлер, I Баум, С.Brunner, P. Eickemeier, B. Kriemann, J. Savolainen, S. Schlömer, C. von Stechow, T. Zwickel и J.C. Minx (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

    Выбросы в транспортном секторе

    Общие выбросы в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2. Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

    * Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме.Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Транспортный сектор включает перемещение людей и товаров на автомобилях, грузовиках, поездах, кораблях, самолетах и ​​других транспортных средствах. Большинство выбросов парниковых газов от транспорта представляют собой выбросы диоксида углерода (CO 2 ) в результате сгорания продуктов на основе нефти, таких как бензин, в двигателях внутреннего сгорания.К крупнейшим источникам выбросов парниковых газов, связанных с транспортом, относятся легковые автомобили, грузовики средней и большой грузоподъемности и малотоннажные грузовики, включая внедорожники, пикапы и минивэны. На эти источники приходится более половины выбросов от транспортного сектора. Остальные выбросы парниковых газов в транспортном секторе происходят от других видов транспорта, включая коммерческие самолеты, корабли, лодки и поезда, а также трубопроводы и смазочные материалы.

    Относительно небольшие количества метана (CH 4 ) и закиси азота (N 2 O) выделяются при сгорании топлива. Кроме того, небольшое количество выбросов гидрофторуглеродов (ГФУ) относится к транспортному сектору. Эти выбросы возникают в результате использования мобильных кондиционеров и рефрижераторного транспорта.

    Выбросы и тенденции

    В 2019 году выбросы парниковых газов от транспорта составили около 29 процентов от общих выбросов парниковых газов в США, что делает его крупнейшим источником выбросов U.S. Выбросы парниковых газов. Что касается общей тенденции, то с 1990 по 2019 год общие выбросы от транспорта увеличились в значительной степени из-за увеличения спроса на поездки. Количество пройденных миль (VMT) легковыми автомобилями (легковыми автомобилями и малотоннажными грузовиками) увеличилось на 48 процентов с 1990 по 2019 год в результате совокупности факторов, включая рост населения, экономический рост, разрастание городов. , и периоды низких цен на топливо. В период с 1990 по 2004 год средняя экономия топлива среди новых автомобилей, продаваемых ежегодно, снижалась по мере роста продаж легких грузовиков.Начиная с 2005 года, средняя экономия топлива для новых автомобилей начала расти, в то время как VMT для легких грузовиков росла лишь незначительно в течение большей части периода. Средняя экономия топлива новым автомобилем улучшалась почти каждый год с 2005 года, замедляя темпы роста выбросов CO 2 , а доля грузовиков составляет около 56 процентов от новых автомобилей в 2019 модельном году.

    Узнайте больше о выбросах парниковых газов на транспорте.

    Выбросы, связанные с потреблением электроэнергии для транспортных операций, включены выше, но не показаны отдельно (как это было сделано для других секторов).Эти косвенные выбросы незначительны и составляют менее 1 процента от общих выбросов, показанных на графике. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Снижение выбросов при транспортировке

    Существует множество возможностей для сокращения выбросов парниковых газов, связанных с транспортом. В таблице ниже приведены категории этих возможностей и приведены примеры.Более полный список см. В главе 8 Вклада Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . 1

    Примеры возможностей сокращения в транспортном секторе
    Тип Как сокращаются выбросы Примеры
    Переключение топлива Использование топлива, которое выделяет меньше CO 2 , чем топливо, используемое в настоящее время.Альтернативные источники могут включать биотопливо; водород; электричество из возобновляемых источников, таких как ветер и солнце; или ископаемое топливо с меньшей интенсивностью CO 2 , чем топливо, которое они заменяют. Узнайте больше об экологичных автомобилях и альтернативных и возобновляемых источниках топлива.
    • Использование общественных автобусов, которые работают на сжатом природном газе, а не на бензине или дизельном топливе.
    • Использование электрических или гибридных автомобилей при условии, что энергия вырабатывается из низкоуглеродистого или неископаемого топлива.
    • Использование возобновляемых видов топлива, например низкоуглеродного биотоплива.
    Повышение топливной эффективности за счет усовершенствованного дизайна, материалов и технологий Использование передовых технологий, дизайна и материалов для разработки более экономичных транспортных средств. Узнайте о правилах EPA в отношении выбросов парниковых газов в транспортных средствах.
    • Разработка передовых автомобильных технологий, таких как гибридные автомобили и электромобили, которые могут накапливать энергию от торможения и использовать ее позже для получения энергии.
    • Снижение веса материалов, используемых для изготовления транспортных средств.
    • Снижение аэродинамического сопротивления транспортных средств за счет улучшенной конструкции формы.
    Улучшение операционной практики Внедрение методов, минимизирующих расход топлива. Совершенствование практики вождения и технического обслуживания автомобилей. Узнайте о том, как отрасль грузовых перевозок может снизить выбросы с помощью программы EPA SmartWay.
    • Уменьшение среднего времени руления для самолетов.
    • Разумное вождение (избегание резких ускорений и торможений, соблюдение скоростного режима).
    • Уменьшение холостого хода двигателя.
    • Улучшенное планирование рейса для судов, например, за счет улучшенных погодных маршрутов для повышения топливной эффективности.
    Снижение потребности в поездках Использование городского планирования для уменьшения количества миль, которые люди проезжают каждый день. Снижение потребности в вождении за счет мер по повышению эффективности поездок, таких как программы для пригородных поездов, езды на велосипеде и пешеходов.Узнайте о программе «Умный рост» Агентства по охране окружающей среды.
    • Строительство общественного транспорта, тротуаров и велосипедных дорожек для увеличения выбора транспорта с низким уровнем выбросов.
    • Зонирование для смешанных областей использования, так что жилые дома, школы, магазины и предприятия расположены близко друг к другу, что снижает необходимость вождения.

    Список литературы

    1. МГЭИК (2014). Изменение климата 2014: Смягчение последствий изменения климата (PDF) (1454 стр., 50 МБ).Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Эденхофер, О., Р. Пичс-Мадруга, Ю. Сокона, Э. Фарахани, С. Каднер, К. Сейбот, А. Адлер, I Баум, С. Бруннер, П. Эйкемайер, Б. Криманн, Й. Саволайнен, С. Шлёмер, К. фон Стехов, Т. Цвикель и Дж. К. Минкс (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

    Промышленный сектор Выбросы

    Общие выбросы в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2.Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

    * Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Промышленный сектор производит товары и сырье, которые мы используем каждый день.Парниковые газы, выделяемые во время промышленного производства, делятся на две категории: прямых выбросов, , которые производятся на предприятии, и косвенных выбросов, , которые происходят за пределами объекта, но связаны с использованием на предприятии электроэнергии.

    Прямые выбросы образуются при сжигании топлива для получения энергии или тепла, в результате химических реакций и утечек из промышленных процессов или оборудования. Большинство прямых выбросов связано с потреблением ископаемого топлива для производства энергии.Меньший объем прямых выбросов, примерно одна треть, связан с утечками из систем природного газа и нефти, использованием топлива в производстве (например, нефтепродуктов, используемых для производства пластмасс) и химических реакций при производстве химикатов, чугуна и стали. , и цемент.

    Косвенные выбросы образуются в результате сжигания ископаемого топлива на электростанции для производства электроэнергии, которая затем используется промышленными объектами для питания промышленных зданий и оборудования.

    Более подробная информация о выбросах на уровне предприятия из крупных промышленных источников доступна через инструмент публикации данных Программы отчетности по парниковым газам Агентства по охране окружающей среды.Информацию на национальном уровне о выбросах от промышленности в целом можно найти в разделах, посвященных сжиганию ископаемого топлива и главе «Промышленные процессы» в Реестре реестра выбросов и стоков парниковых газов США .

    Выбросы и тенденции

    В 2019 году прямые промышленные выбросы парниковых газов составили 23 процента от общего объема выбросов парниковых газов в США, что сделало их третьим по величине источником выбросов парниковых газов в США после секторов транспорта и электроэнергетики.С учетом как прямых, так и косвенных выбросов, связанных с использованием электроэнергии, доля отрасли в общих выбросах парниковых газов в США в 2019 году составила 30 процентов, что делает ее крупнейшим источником парниковых газов из всех секторов. Общие выбросы парниковых газов в США от промышленности, включая электричество, снизились на 16 процентов с 1990 года.

    Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Сокращение выбросов в промышленности

    Существует множество видов промышленной деятельности, вызывающих выбросы парниковых газов, и множество возможностей для их сокращения.В приведенной ниже таблице представлены некоторые примеры возможностей промышленности по сокращению выбросов. Более полный список см. В главе 10 Вклада Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . 1

    Примеры возможностей сокращения для промышленного сектора
    Тип Как сокращаются выбросы Примеры
    Энергоэффективность Переход на более эффективные промышленные технологии.Программа EPA ENERGY STAR® помогает отраслям стать более энергоэффективными. Определение способов, которыми производители могут использовать меньше энергии для освещения и обогрева предприятий или для работы оборудования.
    Переключение топлива Переход на топливо, которое приводит к меньшим выбросам CO 2 , но с таким же количеством энергии при сгорании. Использование природного газа вместо угля для работы машин.
    Переработка Производство промышленных продуктов из материалов, которые повторно используются или возобновляются, вместо производства новых продуктов из сырья. Использование стального и алюминиевого лома вместо выплавки нового алюминия или ковки новой стали.
    Обучение и повышение осведомленности Информирование компаний и работников о мерах по сокращению или предотвращению утечек выбросов от оборудования. EPA имеет множество добровольных программ, которые предоставляют ресурсы для обучения и других шагов по сокращению выбросов. EPA поддерживает программы для алюминиевой, полупроводниковой и магниевой промышленности. Введение политики и процедур обращения с перфторуглеродами (ПФУ), гидрофторуглеродами (ГФУ) и гексафторидом серы (SF 6 ), которые сокращают количество случайных выбросов и утечек из контейнеров и оборудования.

    Список литературы

    1. МГЭИК (2014). Изменение климата 2014: Смягчение последствий изменения климата (PDF) (1454 стр., 50 МБ). Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Эденхофер, О., Р. Пичс-Мадруга, Ю. Сокона, Э. Фарахани, С. Каднер, К. Сейбот, А. Адлер, I Баум, С. Бруннер, П. Эйкемайер, Б. Криманн, Й. Саволайнен, С. Шлёмер, К. фон Стехов, Т. Цвикель и Дж. К. Минкс (ред.)].Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

    Выбросы в коммерческом и жилом секторе

    Общие выбросы в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2. Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

    * Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме.Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Жилой и коммерческий секторы включают все жилые дома и коммерческие предприятия (за исключением сельскохозяйственной и промышленной деятельности). Выбросы парниковых газов в этом секторе происходят из прямых выбросов , включая сжигание ископаемого топлива для отопления и приготовления пищи, управление отходами и сточными водами и утечки хладагентов в домах и на предприятиях, а также косвенных выбросов , которые происходят за пределами объекта, но связаны с использование электроэнергии, потребляемой домами и предприятиями.

    Прямые выбросы образуются в результате жилой и коммерческой деятельности различными способами:

    • При сжигании природного газа и нефтепродуктов для отопления и приготовления пищи выделяются углекислый газ (CO 2 ), метан (CH 4 ) и закись азота (N 2 O). Выбросы от потребления природного газа составляют 80 процентов прямых выбросов CO 2 от ископаемого топлива в жилищном и коммерческом секторах в 2019 году. Потребление угля является второстепенным компонентом энергопотребления в обоих этих секторах.
    • Органические отходы, отправляемые на свалки, содержат выбросы CH 4 .
    • Очистные сооружения выбрасывают CH 4 и N 2 O.
    • При анаэробном сбраживании на биогазовых установках выделяется CH 4 .
    • Фторированные газы (в основном гидрофторуглероды или ГФУ), используемые в системах кондиционирования и охлаждения, могут выделяться во время обслуживания или в результате утечки оборудования.

    Косвенные выбросы образуются в результате сжигания ископаемого топлива на электростанции для производства электроэнергии, которая затем используется в жилых и коммерческих целях, таких как освещение и бытовая техника.

    Дополнительную информацию на национальном уровне о выбросах в жилищном и коммерческом секторах можно найти в главах «Энергетика» и «Тенденции» Инвентаризации США.

    Выбросы и тенденции

    В 2019 году прямые выбросы парниковых газов от домов и предприятий составили 13 процентов от общих выбросов парниковых газов в США. Выбросы парниковых газов от домов и предприятий меняются из года в год, что часто коррелирует с сезонными колебаниями в использовании энергии, вызванными, главным образом, погодными условиями.Общие выбросы парниковых газов в жилищном и коммерческом секторе, включая прямые и косвенные выбросы, в 2019 году увеличились на 3 процента с 1990 года. Выбросы парниковых газов в результате прямых выбросов на месте в домах и на предприятиях увеличились на 8 процентов с 1990 года. Кроме того, косвенные выбросы от потребление электроэнергии домами и предприятиями увеличилось с 1990 по 2007 год, но с тех пор снизилось примерно до уровня 1990 года в 2019 году.

    Все оценки выбросов из реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов: 1990–2019 гг.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Сокращение выбросов от домов и предприятий

    В приведенной ниже таблице приведены некоторые примеры возможностей сокращения выбросов от домов и предприятий. Более полный список вариантов и подробную оценку того, как каждый вариант влияет на разные газы, см. В главе 9 и главе 12 документа «Вклад Рабочей группы III в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата ».

    Примеры возможностей сокращения в жилом и коммерческом секторе
    Тип Как сокращаются выбросы Примеры
    Жилые и коммерческие здания Снижение энергопотребления за счет энергоэффективности. Дома и коммерческие здания используют большое количество энергии для отопления, охлаждения, освещения и других функций. Технологии «зеленого строительства» и модернизация могут позволить новым и существующим зданиям использовать меньше энергии для выполнения тех же функций, что приведет к снижению выбросов парниковых газов.Методы повышения энергоэффективности здания включают лучшую изоляцию; более энергоэффективные системы отопления, охлаждения, вентиляции и охлаждения; эффективное люминесцентное освещение; пассивное отопление и освещение для использования солнечного света; и покупка энергоэффективной техники и электроники. Узнайте больше об ENERGY STAR®.
    Очистка сточных вод Повышение энергоэффективности систем водоснабжения и канализации. На системы питьевого водоснабжения и водоотведения приходится около 2 процентов энергопотребления в Соединенных Штатах.За счет внедрения методов повышения энергоэффективности в свои водопроводные и канализационные предприятия муниципалитеты и коммунальные предприятия могут сэкономить от 15 до 30 процентов энергии. Узнайте больше об энергоэффективности для систем водоснабжения и канализации.
    Управление отходами Уменьшение количества твердых отходов, отправляемых на свалки. Улавливание и использование метана, образующегося на существующих полигонах. Свалочный газ — это естественный побочный продукт разложения твердых отходов на свалках. В основном он состоит из CO 2 и CH 4 .Существуют хорошо зарекомендовавшие себя недорогие методы сокращения выбросов парниковых газов из бытовых отходов, включая программы рециркуляции, программы сокращения отходов и программы улавливания метана на свалках.
    Кондиционирование и охлаждение Снижение утечки из оборудования для кондиционирования воздуха и холодильного оборудования. Использование хладагентов с более низким потенциалом глобального потепления. Обычно используемые в домах и на предприятиях хладагенты включают озоноразрушающие хладагенты на основе гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ), часто ГХФУ-22, и смеси, полностью или преимущественно состоящие из гидрофторуглеродов (ГФУ), которые являются сильнодействующими парниковыми газами.В последние годы в технологиях кондиционирования воздуха и охлаждения произошел ряд достижений, которые могут помочь розничным торговцам продуктами питания сократить как заправку хладагента, так и выбросы хладагента. Узнайте больше о программе EPA GreenChill по сокращению выбросов парниковых газов в супермаркетах.

    Выбросы в сельском хозяйстве

    Общие выбросы в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2. Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

    * Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Сельскохозяйственная деятельность — растениеводство и животноводство для производства продуктов питания — вносит свой вклад в выбросы по разным причинам:
    • Различные методы управления сельскохозяйственными почвами могут привести к увеличению доступности азота в почве и привести к выбросам закиси азота (N 2 O).Конкретные виды деятельности, которые способствуют выбросам N 2 O с сельскохозяйственных земель, включают внесение синтетических и органических удобрений, выращивание азотфиксирующих культур, осушение органических почв и методы орошения. На управление сельскохозяйственными почвами приходится чуть более половины выбросов парниковых газов в сельскохозяйственном секторе экономики. *
    • Домашний скот, особенно жвачные, такие как крупный рогатый скот, производят метан (CH 4 ) как часть их нормальных пищеварительных процессов.Этот процесс называется кишечной ферментацией, и на него приходится более четверти выбросов сельскохозяйственного сектора экономики.
    • Способ обращения с навозом домашнего скота также способствует выбросам CH 4 и N 2 O. Различные методы обработки и хранения навоза влияют на количество производимых парниковых газов. На использование навоза приходится около 12 процентов общих выбросов парниковых газов в сельскохозяйственном секторе США.
    • Меньшие источники сельскохозяйственных выбросов включают CO 2 от известкования и внесения мочевины, CH 4 от выращивания риса и сжигания растительных остатков, что дает CH 4 и N 2 O.

    Более подробную информацию о выбросах в сельском хозяйстве можно найти в главе о сельском хозяйстве в Реестре выбросов и стоков парниковых газов США .

    * Управление пахотными землями и пастбищами также может приводить к выбросам или связыванию углекислого газа (CO 2 ).Однако эти выбросы и абсорбция включены в секторы «Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство».

    Выбросы и тенденции

    В 2019 году выбросы парниковых газов в сельскохозяйственном секторе экономики составили 10 процентов от общих выбросов парниковых газов в США. Выбросы парниковых газов в сельском хозяйстве с 1990 года увеличились на 12 процентов. Движущие силы этого увеличения включают 9-процентное увеличение выбросов N 2 O в результате обработки почв, а также 60-процентный рост комбинированных выбросов CH 4 и N 2 . Выбросы O от систем управления навозом домашнего скота, отражающие более широкое использование жидких систем с интенсивными выбросами за этот период времени.Выбросы из других сельскохозяйственных источников в целом оставались неизменными или изменились на относительно небольшую величину с 1990 года.

    Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019.

    Изображение большего размера для сохранения или печати

    Сокращение выбросов в сельском хозяйстве

    В приведенной ниже таблице приведены некоторые примеры возможностей сокращения выбросов в сельском хозяйстве. Для получения более полного списка вариантов и подробной оценки того, как каждый вариант влияет на разные газы, см. Главу 11 документа Вклад Рабочей группы III в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата .

    Примеры возможностей сокращения для сельскохозяйственного сектора
    Тип Как сокращаются выбросы Примеры
    Управление земельными ресурсами и земледелием Корректировка методов землепользования и выращивания сельскохозяйственных культур.
    • Удобрение сельскохозяйственных культур соответствующим количеством азота, необходимым для оптимального урожая, поскольку чрезмерное внесение азота может привести к более высоким выбросам закиси азота без повышения урожайности.
    • Слив воды с рисовых почв водно-болотных угодий во время вегетационного периода для сокращения выбросов метана.
    Животноводство Корректировка практики кормления и других методов управления для уменьшения количества метана, образующегося в результате кишечной ферментации.
    • Улучшение качества пастбищ для увеличения продуктивности животных, что может снизить количество метана, выделяемого на единицу продукции животноводства. Кроме того, повышение продуктивности животноводства может быть обеспечено за счет улучшения методов разведения.
    Управление навозом
    • Контроль процесса разложения навоза для снижения выбросов закиси азота и метана.
    • Улавливание метана при разложении навоза для производства возобновляемой энергии.
    • Обработка навоза в твердом виде или размещение его на пастбище вместо хранения в системе на жидкой основе, такой как лагуна, вероятно, снизит выбросы метана, но может увеличить выбросы закиси азота.
    • Хранение навоза в анаэробных лагунах для максимального увеличения производства метана с последующим улавливанием метана для использования в качестве заменителя энергии ископаемым видам топлива.
    • Для получения дополнительной информации об улавливании метана из систем управления навозом см. Программу AgSTAR Агентства по охране окружающей среды, добровольную информационно-просветительскую программу, которая способствует извлечению и использованию метана из навоза.

    Землепользование, изменения в землепользовании и выбросы и связывание в лесном секторе

    Растения поглощают углекислый газ (CO 2 ) из ​​атмосферы в процессе роста и накапливают часть этого углерода в виде надземной и подземной биомассы на протяжении всей своей жизни.Почвы и мертвое органическое вещество / подстилка также могут накапливать часть углерода этих растений в зависимости от того, как обрабатывается почва, и других условий окружающей среды (например, климата). Такое хранение углерода в растениях, мертвом органическом веществе / подстилке и почве называется биологическим связыванием углерода. Поскольку биологическое связывание выводит CO 2 из атмосферы и сохраняет его в этих углеродных пулах, его также называют «стоком» углерода.

    Выбросы или связывание CO 2 , а также выбросы CH 4 и N 2 O могут происходить в результате управления землями в их текущем использовании или по мере того, как земли переводятся в другое землепользование.Углекислый газ обменивается между атмосферой и растениями и почвой на суше, например, когда пахотные земли превращаются в пастбища, когда земли обрабатываются для выращивания сельскохозяйственных культур или когда растут леса. Кроме того, использование биологического сырья (например, энергетических культур или древесины) для таких целей, как производство электроэнергии, в качестве сырья для процессов создания жидкого топлива или в качестве строительных материалов может привести к выбросам или улавливанию. *

    В Соединенных Штатах в целом с 1990 года деятельность в области землепользования, изменений в землепользовании и лесного хозяйства (ЗИЗЛХ) привела к большему удалению CO 2 из атмосферы, чем к выбросам.По этой причине сектор ЗИЗЛХ в Соединенных Штатах считается чистым поглотителем, а не источником CO 2 за этот период времени. Во многих регионах мира верно обратное, особенно в странах, где расчищены большие площади лесных угодий, часто для использования в сельскохозяйственных целях или для строительства поселений. В этих ситуациях сектор ЗИЗЛХ может быть чистым источником выбросов парниковых газов.

    * Выбросы и связывание CO 2 представлены в разделе «Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство» в Перечне.Выбросы метана (CH 4 ) и закиси азота (N 2 O) также происходят в результате землепользования и хозяйственной деятельности в секторе ЗИЗЛХ. Другие выбросы CH 4 и N 2 O также представлены в секторе энергетики.

    Выбросы и тенденции

    В 2019 году чистый CO 2 , удаленный из атмосферы сектором ЗИЗЛХ, составил 12 процентов от общих выбросов парниковых газов в США. В период с 1990 по 2019 год общее связывание углерода в секторе ЗИЗЛХ снизилось на 11 процентов, в первую очередь из-за снижения скорости чистого накопления углерода в лесах и пахотных землях, а также увеличения выбросов CO 2 в результате урбанизации.Кроме того, хотя и эпизодически по своей природе, увеличенные выбросы CO 2 , CH 4 и N 2 O от лесных пожаров также имели место в течение временного ряда.

    * Примечание. Сектор ЗИЗЛХ является чистым «поглотителем» выбросов в Соединенных Штатах (например, улавливается больше выбросов парниковых газов, чем от землепользования), поэтому чистые выбросы парниковых газов от ЗИЗЛХ отрицательны. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019. Увеличенное изображение для сохранения или печати

    Сокращение выбросов и увеличение стоков в результате землепользования, изменений в землепользовании и лесного хозяйства

    В секторе ЗИЗЛХ существуют возможности для сокращения выбросов и увеличения потенциала улавливания углерода из атмосферы за счет увеличения поглотителей. В приведенной ниже таблице представлены некоторые примеры возможностей как для сокращения выбросов, так и для увеличения поглотителей. Более полный список см. В главе 11 Вклада Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата .

    Примеры возможностей сокращения в секторе ЗИЗЛХ
    Тип Как сокращаются выбросы или увеличиваются стоки Примеры
    Изменение в землепользовании Увеличение накопления углерода за счет другого использования земли или поддержание накопления углерода путем предотвращения деградации земель.
    • Облесение и сведение к минимуму преобразования лесных земель в другие виды землепользования, такие как поселения, пахотные земли или луга.
    Изменения в практике землепользования Совершенствование практики управления существующими видами землепользования.
    • Использование сокращенных методов обработки почвы на пахотных землях и улучшенных методов управления выпасом на пастбищах.
    • Посадка после естественного или антропогенного нарушения лесов для ускорения роста растительности и минимизации потерь углерода в почве.

    6,457 миллионов метрических тонн эквивалента CO

    2 — что это означает?
    Описание единиц

    Миллион метрических тонн равен примерно 2.2 миллиарда фунтов или 1 триллион граммов. Для сравнения: небольшой автомобиль, вероятно, будет весить чуть больше 1 метрической тонны. Таким образом, миллион метрических тонн примерно равен массе 1 миллиона небольших автомобилей!

    В реестре США используются метрические единицы для согласованности и сопоставимости с другими странами. Для справки: метрическая тонна немного больше (примерно на 10 процентов), чем американская «короткая» тонна.

    Выбросы парниковых газов часто измеряются в двуокиси углерода ( CO 2 ) эквивалент .Чтобы преобразовать выбросы газа в эквивалент CO 2 , его выбросы умножаются на потенциал глобального потепления (GWP) газа. ПГП учитывает тот факт, что многие газы более эффективно нагревают Землю, чем CO 2 на единицу массы.

    Значения GWP, отображаемые на веб-страницах по выбросам, отражают значения, используемые в реестре США, которые взяты из Второго отчета об оценке (SAR) МГЭИК. Для дальнейшего обсуждения ПГП и оценки выбросов парниковых газов с использованием обновленных ПГП см. Приложение 6 к U.S. Перечень и обсуждение GWP в МГЭИК (PDF) (106 стр., 7,7 МБ).

    3 Технологии производства электроэнергии из возобновляемых источников | Электроэнергия из возобновляемых источников: состояние, перспективы и препятствия

    Эрнст, Б., Б. Оуклиф, М.Л. Альстром, М. Ланге, К. Мёрлен, Б. Ланге, У. Фокен и К. Рориг. 2007. Предсказание ветра. Журнал IEEE Power & Energy 5 (6): 78-89.

    ETSO (Европейские операторы систем передачи). 2007. Европейское исследование интеграции ветра (EWIS) на пути к успешной интеграции ветроэнергетики в европейские электрические сети.Брюссель. Доступно на http://www.etsonet.org/upload/documents/Final-report-EWIS-phase-I-approved.pdf.

    Флетчер, Э.А. 2001. Солнечная термическая обработка: обзор. Журнал инженерии солнечной энергии 123: 63-74.

    Гюк, И. 2008. Хранение энергии для более зеленой сети. Презентация на третьем заседании Группы экспертов по электроэнергии из возобновляемых источников, 16 января 2008 г., Вашингтон, округ Колумбия,

    Хоулинс Д. и М. Ротледер. 2006. Возрастающая роль прогнозирования ветра в рыночных операциях CAISO.Стр. 234-238 на конференции и выставке Power Systems, 2006 (PSCE ’06). Вашингтон, округ Колумбия: Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике.

    IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике). 2005. Выпуск за ноябрь / декабрь: Работа с ветром — интеграция ветра в энергосистему. Журнал IEEE Power & Energy 3 (6).

    IEEE. 2007a. Выпуск за ноябрь / декабрь: Интеграция ветроэнергетики, политика в области движения и экономика. Журнал IEEE Power & Energy 5 (6).

    Джонс, А.Т. и У. Финли. 2003. Последние разработки в области мощности градиента солености. Стр. 2284-2287 в ОКЕАНАХ 2003: празднование прошлого, объединение в будущее. Колумбия, штат Мэриленд: Общество морских технологий.

    King, D.L., W.E. Бойсон, Дж. Мраточвиль. 2004. Модель производительности фотоэлектрических решеток. Отдел исследований и разработок фотоэлектрических систем. Альбукерке, Северная Мексика: Sandia National Laboratories.

    Кропоски, Б. 2007. Взаимосвязь и хранение возобновляемых источников энергии. Презентация на первом заседании Группы экспертов по электроэнергии из возобновляемых источников, 18 сентября 2008 г.Вашингтон, округ Колумбия,

    Манчини Т., П. Хеллер, Б. Балтер, Б. Осборн, С. Вольфганг, Г. Вернон, Р. Бак, Р. Дайвер, К. Андрака и Дж. Морено. 2003. Блюдо Стирлинга: Обзор развития и состояния. Журнал инженерии солнечной энергии 125: 135-151.

    Маккенна, Дж., Д. Блэквелл, К. Мойес и П.Д. Паттерсон. 2005 г. Возможна поставка геотермальной электроэнергии с побережья Мексиканского залива и нефтяных месторождений Среднего Континента. Нефтегазовый журнал (5 сентября): 3440.

    Майлз, А.C. 2008. Гидроэнергетика в Федеральной комиссии по регулированию энергетики. Презентация на третьем заседании Группы экспертов по электроэнергии из возобновляемых источников, 16 января 2008 г., Вашингтон, округ Колумбия,

    Миллс, Д., П. Ле Ливр и Г.Л. Моррисон. 2004. Подход к более низким температурам для очень больших солнечных электростанций. Материалы 12-го Международного симпозиума по солнечной энергии и химическим энергетическим системам (SolarPACES ’04), Оахака, Мексика. Доступно на http://www.ausra.com/pdfs/LowerTempApproach_Mills_2006.pdf.

    Использование горячего песка для хранения энергии

    По мере того как сообщества, города и штаты ставят перед собой амбициозные цели в области энергоэффективности и декарбонизации, хранение энергии становится все более важным компонентом нашей энергетической экономики. Возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая, меняют то, как мы обеспечиваем электроэнергией наши здания, промышленные предприятия и энергосистему; однако они непостоянны — нам нужна постоянная энергия даже после захода солнца или стихания ветра. Таким образом, хранение энергии имеет решающее значение для обеспечения непрерывного энергоснабжения и позволяет производителям энергии в полной мере использовать преимущества во время чрезмерной генерации в солнечные (или ветреные) дни.

    Когда дело доходит до кратковременного хранения энергии, литий-ионные батареи считаются лидером, но батареи — это еще не все. Нашим зданиям, предприятиям, отраслям и электросетям требуется больше хранилищ, при меньших затратах, на более длительный срок и с большей емкостью, чем могут обеспечить батареи, чтобы заменить ископаемое топливо для устойчивого будущего.

    Чтобы решить эту задачу по хранению энергии, исследователи из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) находятся на поздних стадиях испытания прототипа новой революционной технологии хранения тепловой энергии, в которой в качестве носителя используется недорогой кварцевый песок.Экономичное долгосрочное хранение электроэнергии с использованием недорогого накопителя тепловой энергии и высокоэффективного цикла энергоснабжения (ENDURING) — это надежное, экономичное и масштабируемое решение, которое можно разместить где угодно.

    ПРОДОЛЖИТЕЛЬНЫЙ механизм: пригодный для хранения песок с электрическим подогревом обеспечивает подачу электроэнергии по требованию

    ENDURING использует электроэнергию от излишков солнечной или ветровой энергии для нагрева материала, аккумулирующего тепло — кварцевого песка. Частицы проходят через набор резистивных электрических нагревательных элементов, чтобы нагреть их до 1200 ° C (представьте, что песок заливается через гигантский тостер).Затем нагретые частицы под действием силы тяжести загружаются в изолированные бетонные бункеры для хранения тепловой энергии. Базовая система предназначена для экономичного хранения до 26 000 МВт · ч тепловой энергии. Благодаря модульной конструкции емкость хранилища можно относительно легко увеличивать или уменьшать.

    Системы хранения тепловой энергии из твердых частиц могут быть построены с существующей инфраструктурой выведенных из эксплуатации угольных и газовых электростанций. Изображение Эла Хикса и Бесики Казаишвили, NREL

    Когда требуется энергия, горячие частицы под действием силы тяжести проходят через теплообменник, нагревая и создавая давление рабочего газа внутри, чтобы приводить в действие турбомашинное оборудование и вращательные генераторы, которые вырабатывают электричество для сети.Система разряжается в периоды высокого спроса на электроэнергию и при наличии ограниченной солнечной фотоэлектрической или ветровой энергии, например, рано утром и вечером, во время приготовления ужина и при включении телевизора. После выгрузки отработанные холодные частицы снова загружаются в изолированные силосы для хранения до тех пор, пока условия (и экономические показатели) снова не станут подходящими для загрузки.

    Как горячий песок в бункере революционизирует процесс обезуглероживания энергии

    ENDURING предлагает несколько преимуществ по сравнению с другими технологиями хранения электроэнергии.

    В качестве среды хранения обильный кварцевый песок является стабильным и недорогим по цене 30-50 долларов за тонну и оказывает ограниченное воздействие на окружающую среду как при добыче, так и в конце срока службы. Для сравнения: литий-ионные аккумуляторы обладают исключительной плотностью хранения энергии, что важно для определенных секторов, таких как транспорт, где вес имеет значение, но за это приходится дорого. Накопление тепловой энергии в виде частиц — это менее энергоемкая форма хранения, но она очень недорогая (2-4 доллара за киловатт-час тепловой энергии при разнице температур заряда и разряда 900 ° C).Система хранения энергии безопасна, поскольку в качестве носителя используется инертный кварцевый песок, что делает ее идеальным кандидатом для массивного и длительного хранения энергии.

    Системы

    ENDURING не имеют особых ограничений по размещению и могут располагаться в любой точке страны. Эти системы также могут быть построены с использованием существующей инфраструктуры выведенных из эксплуатации угольных и газовых электростанций.

    ENDURING технология может поддержать расширение производства возобновляемой энергии по всей нашей стране. Создание этих рентабельных систем хранения тепловой энергии из частиц в Соединенных Штатах может помочь коммунальным предприятиям продолжить использование солнечной и ветровой энергии без риска дестабилизации сети или необходимости сокращения производства возобновляемой энергии.Накопление тепловой энергии в виде частиц также обеспечит запасы энергии, чтобы наши сообщества могли лучше ориентироваться в длительных погодных явлениях, будь то недельный холодный фронт или летняя жара.

    Несколько возможных вариантов экономичного использования в поддержку декарбонизации к 2050 году

    Администрация Байдена стремится к созданию безуглеродного энергетического сектора к 2035 году и чистой нулевой экономики выбросов к 2050 году. Живен Ма, главный исследователь проекта ENDURING, видит важную роль накопления тепловой энергии частиц в достижении этих целей.«В то время как декарбонизация электричества имеет четкий путь, декарбонизация всей экономики, включая такие вещи, как отопление зданий и производственные процессы, — более сложная задача, потому что природный газ очень дешев, что затрудняет его вытеснение», — сказал он. «Обезуглероживание промышленных процессов и теплоснабжения зданий — очень сложная задача».

    Преобразование возобновляемой электроэнергии в тепло — один из способов декарбонизации этих секторов. Ма видит возможность использования аккумуляторов тепловой энергии в виде частиц для рентабельного вытеснения природного газа.При использовании теплового насоса одна единица электроэнергии преобразуется в две-три единицы тепла, которые могут храниться в системе накопления тепловой энергии частиц, а затем передаваться конечному пользователю (в зависимости от коэффициента производительности теплового насоса. или использование новой технологии аккумулирования тепловой энергии с помощью накачки). Эти технологии могут использоваться для обогрева зданий и промышленных предприятий взамен угля или природного газа.

    В дополнение к обеспечению энергосистемы и тепла зданий, ENDURING предлагает стабильный источник тепла для промышленных и химических процессов, которые в противном случае несовместимы с прерывистостью, связанной с солнечной и ветровой энергией.

    По словам исследователя NREL Патрика Дэвенпорта, экономическая среда, цели декарбонизации и технологии согласованы для хранения тепловой энергии частиц. «Силосы из песка и бетона с огнеупорной изоляцией — очень недорогие материалы, которые могут привести к дешевому хранению энергии», — сказал он. «Традиционные четырехчасовые технологии хранения плохо масштабируются в масштабах сети или города. Теперь, когда нам нужны крупномасштабные накопители энергии, эта технология имеет большой смысл ».

    Ранние достижения и НЕПРЕРЫВНОЕ обещание

    В проекте ENDURING наблюдается многообещающий прогресс и ранний интерес.Команда недавно выиграла премию Американского общества инженеров-механиков за передовые энергетические системы и подразделение солнечной энергии 2021 за первое место за лучшую работу и несколько наград Министерства энергетики США за финансирование технологий. Были выданы патенты на концентрацию интеграции солнечной энергии, и еще несколько находятся в стадии подачи.

    Опытные образцы нагревателей и теплообменников ENDURING в настоящее время проходят испытания в высокотемпературных условиях. Если этой осенью задачи прототипа будут выполнены успешно, Ма уверен, что технология ENDURING предоставит большой потенциал для поддержки интеграции возобновляемых источников энергии для будущего безуглеродного энергоснабжения.

    Ма — не единственный, кто видит перспективу: NREL и компания, занимающаяся технологиями чистой энергии, Babcock & Wilcox заключили эксклюзивное соглашение об опционе на интеллектуальную собственность на лицензию на технологию хранения тепловой энергии ENDURING. Babcock & Wilcox являются одними из нескольких промышленных и академических партнеров по исследованиям, которые внесли свой вклад в проект ENDURING, включая General Electric, Allied Mineral Products, Worley, Purdue University и Colorado School of Mines.

    Узнайте больше о тепловых системах NREL и исследованиях в области концентрации солнечной энергии.