CC BY
35Организация укладки подземного контура теплообменника при использовании низкотемпературной геотермальной системы для термостабилизации дорожного полотна на многоуровневых транспортных развязках
Костенко Сергей Александрович,
аспирант кафедры «Мосты и тоннели» Российского университета транспорта (РУТ (МИИТ)), skostenko1973@mail.ru
Пискунов Александр Алексеевич,
доктор технических наук, профессор, кафедры «Мосты и тоннели» Российского университета транспорта (РУТ (МИИТ)), a.piskunov52@mail.ru
Ганин Никита Алексеевич,
аспирант кафедры «Мосты и тоннели» Российского университета транспорта (РУТ (МИИТ)), nikitocg2140@yandex.ru
Моделирование и определение эффективной схемы укладки подземного контура теплообменника - это качественно новый подход к комплексной организации новой системы в строительстве и в использовании низкотемпературной геотермальной модели для термостабилизации поверхности дорожного полотна, которая может быть применена на многоуровневых транспортных развязках. Введение комплексной системы в области мониторинга специальной техники и транспортных средств, а также внедрение современных информационных технологий позволяют собирать данные по использованию каждой единицы техники и способны регулировать нагрузку на общую транспортную систему города. Авторы статьи предложили иной подход к решению данной проблемы - использование низкотемпературной геотермальной термостабилизации одежды ездового полотна в условиях обледенения при отрицательных температурах с применением тепловых насосов. Работа, является актуальной, так как общий подход соответствует концепции внедрения НДТ («наилучших доступных технологий» в соответствии с ГОСТ Р 56828.15-2016). Эта система даёт возможность существенно повысить безопасность движения и оптимизировать эксплуатационные затраты по дорожному строительству. Практическое применение этой модели способно ускорить ликвидацию снега и гололедицы на дорогах и системно войти в общий информационно технологический процесс жизнедеятельности мегаполиса.
Ключевые слова: НДТ, водоёмный петлевой коллектор, горизонтальный коллектор, петлевой коллектор, вертикальный коллектор, диагональный коллектор, низкотемпературная геотермальная система, многоуровневая транспортная развязка, геотермальная энергия.
В настоящее время потоки автотранспорта стремительно увеличиваются. В крупных городах и мегаполисах обстановка на дорогах и транспортных развязках усложняется с каждым годом. Конструкторы и инженеры в области строительства мостов по всему миру ищут разные технические и технологические подходы для решения возникающих проблем, связанных со всесезон-ной безопасностью движения и сохранению общей экологической безопасности. Так, для улучшения обстановки на многоуровневых транспортных развязках предлагается использовать термостабилизацию поверхности дорожного полотна с применением низкотемпературной геотермальной системы. Однако, для эффективной работы этой высокотехнологичной системы необходима тщательно выверенная схема укладки контура теплообменника в грунте.
Появление в Европе в конце прошлого века промышленных установок по снятию низкотемпературного потенциала земли принципиально изменило существовавшие ранее представления о технических возможностях такого оборудования, что качественно повлияло на потребительские приоритеты и в корне изменило структуру европейского рынка подобных устройств.
Устройство, реализующее обратный термодинамический цикл по переносу тепла к более нагретым от менее нагретых тел, называется тепловым насосом [1]. В зависимости от принципа работы тепловые насосы могут быть поделены на две группы - парокомпрессионные и сорбционные [2].
Насосы, где реализуются термохимические процессы абсорбции/десорбции, называется сорбцион-ными [3]. В процессе работы на первом этапе происходит поглощение при помощи сорбента рабочего агента с выделением теплоты (процесс сорбции) [3]. Далее следует процесс поглощения тепла из сорбента с выделением рабочего агента (процесс десорбции) [3]. Для того, чтобы такая система работала, необходимо иметь три внешних источника/поглотителя тепла:
- источник низкой температуры для охлаждаемого компонента машины;
- теплоподающий источник (нагреватель);
- окружающую среду [3].
Применение дополнительного источника тепла делает такой тип теплового насоса более энергозатратным по сравнению к парокомпрессионным [4].
Тепловые насосы парокомпрессионного типа представляются как система элементов, состоящая из трёх замкнутых контуров. На рисунке 1 изображена общая схема такого насоса [4].
В первом контуре циркулирует холодный антифриз и снимает теплоту из окружающий среды (этот контур на рисунке изображён как внешний) [3]. Второй контур реализует цикл теплового насоса, в котором совершает
X X
о
го А с.
X
го т
о
ю
2 О
м
см
0 см
со
01
о ш т
X
3
<
т О X X
циркуляцию хладагент [3]. Хладагент, превращаясь в газообразное состояние при низкой температуре, забирает тепло у экзогенного теплоносителя, а сгущаясь при высокой температуре - отдаёт её теплообменнику [3]. Третий контур является теплообменником, в котором совершает циркуляцию вода для системы теплоснабжения (на рисунке изображён как внутренний контур) [3,5]. Тепловой насос, работающий в обратном цикле, может использоваться для кондиционирования зданий [3,6,7].
Рисунок 1. Общая схема парокомпрессионного теплового насоса: КД - конденсатор, К - компрессор, И - испаритель, РВ - регулирующий вентиль
Тепловые насосы в равной степени можно классифицировать по источникам низкотемпературного потенциала, которые могут иметь как искусственное, так и естественное происхождение [1]. Источниками естественного происхождения могут служить: грунты, подземные воды, наружный воздух, солнечная энергия, поверхностные воды (озеро, река, море) [8]. Источниками искусственного происхождения служат системы различной вентиляции, системы канализационных труб и сбросных вод [8]. В данной статье будут рассмотрены все источники низкопотенциальной теплоты.
Геотермальная энергия - это тепло земли, исходящее из двух источников - внешнего и внутреннего [9]. В отличие от других видов энергии она стабильна и не зависит от запасов и вида топлива [9]. Внутренним генератором теплоты является энергия деления радиоактивных элементов, находящихся в земной коре [9]. Фактически, влияние данного энергоисточника начинает проявляться на глубинах свыше 30 метров [9]. Строго говоря, именно это тепло может классифицироваться как геотермальное [9]. Вместе с тем, в международной практике геотермальным также принято называть тепло, полученное грунтами из таких внешних источников, как тепловая энергия дождя и солнца [9,10]. Воздействие последних источников воспринимается в грунте на глубине до 30 метров [9,11].
Геотермальной энергией с низкой температурой называется энергия, температура которой составляет ниже 300С, и которая служит для таких нужд как производство горячей воды и отопление зданий [6,9]. В этом случае теплота земли собирается с помощью геотермальных теплообменных коллекторов и предаётся через теплоноситель в тепловой насос, который в свою очередь повышает температурный уровень данной энергии до величины, подходящий для использования её в системах горячего водоснабжения и отопления [12,13].
В зависимости от характера геотермальной энергии будет меняться устройство коллектора, необходимого для её теплоусвоения. На этом основании разделяют
коллекторы по глубине закладки - высокой, средней и малой [1,5].
Энергия от дождя и солнца собирается и аккумулируется коллектором [8,9]. Исходя из этого, местность, на которой размещён коллектор, должна быть доступной для этих источников, иначе говоря, не должна быть закрыта или находится в тени различных конструкций, таких как транспортные развязки, террасы, гаражи склады и пандусы [14,15]. Правда, как будет показано далее, в полном объёме сказанное не относится к диагональным и вертикальным коллекторам.
Территорию под укладку геотермального коллектора следует выбирать таким образом, чтобы обеспечить расстояние от нее до теневой зоны конструкций и сооружений минимум в 3 метра [8,14,15].
Выбор устройства коллектора зависит от многих различных факторов, например:
- тип грунта;
- характер растительности на территории под укладку;
- геометрическая конфигурация площадки [1].
Второй пункт исходит из наличия на территории залегания коллектора растений, которые могут создать образование тени [8].
Особо затратный метод укладки труб - укладка их в траншеях, не считая тех случаев, когда на выделенной площади уже производятся крупные земляные работы [16]. Тем не менее, в пользу применения упаковки труб в траншеи следует привести следующие аргументы:
- более простой способ укладки;
- возможность значительно увеличить глубину залегания и, как результат, поднять температуру теплоносителя и мощность коллектора [16].
Во избежание сложностей при укладке и для упрощения эксплуатации коллектора предлагается соблюдать следующие минимальные расстояния:
- 2,5 метра от негидравлических сетей (телефон, электросети, газ и др.);
- 3,0-3,5 метра от колодцев, фундаментов, водозаборов, септиков и тому подобных сооружений;
- 3,0 метра от гидравлических сетей (канализация, холодная и горячая вода) [1,16].
Коллекторы неглубокой закладки (до 2 метров) не должны отнимать чрезмерно большое обилие тепла у грунта [17]. Это определяется двумя факторами:
- Развитие "коллапса" системы, которое определяется тем, что при очень низкой температуре теплоносителя тепловой насос понижает свою эффективность и начинает работать с низким значением преобразования или теплового коэффициента. Это приводит к тому, что тепловой насос не может переносить требуемую тепловую мощность [16].
- угнетающее воздействие коллектора на растительную и корневую системы растений, расположенных на территории, таких как кустарники, деревья, газоны и живые изгороди [16].
Ещё одним важным условием эффективной работы коллектора является хороший теплопроводящий контакт между самим коллектором и грунтом [18].
В этом отношении наименее проблемными представляются лёгкие песчаные почвы. В противоположном случае, в тяжёлых глинистых почвах, - есть возможность образования плотных включений и комков, размер и количество которых зависит от типа техники, используемой для прокладки траншей [19].
Разнородные почвы (с присутствием камней и гравия) могут потребовать использования особой засыпки из цемента, песка и воды [17]. Данной засыпкой следует покрывать теплообменник слоем порядка 15-25 см [18]. Затем траншея засыпается обычным грунтом [17].
Размер коллекторов определяется тепло-эффективностью грунта, которая равным образом зависит от следующих факторов:
- чистоты консистенции (её плотности и равномерности);
- вида почвы (характера почвы);
- степени влажности [1].
Чем выше дисперсность (меньше части), тем выше тепло-эффективность грунта [17]. Это объясняется тем, что, при прочих равных условиях, в данных грунтах содержится меньше по объёму воздуха [17].
Степень влажности почвы является крайне важным параметром, так как теплопроводность воды в ~ 26 раз выше, чем воздуха [17,18].
На практике очень сложно точно установить среднюю степень влажности почвы, поскольку она зависит от многих причин, в числе которых встречаются такие слабо прогнозируемые, как количество осадков, способность грунтов к испарению влаги и характер растительного покрова. Существенное влияние на теплообмен оказывает также меняющийся уровень грунтовых вод [16].
Чтобы определить, сколько необходимо площади под проектируемый коллектор следует знать значение следующих параметров:
- тепло-эффективность почвы;
- тепловая мощность системы;
- коэффициент преобразования или тепловой коэффициент теплового насоса [1].
Ниже приведены различные схемы укладки контуров теплообменников и проанализированы их недостатки для конкретной системы охлаждения и обогрева многоуровневой транспортной развязки.
На рисунке 2 изображены пять способов укладки.
такой системы контура производится минимальное количество земляных работ, что делает его достаточно экономичным. Такая система монтажа не может использоваться, если водоём имеет небольшие размеры или не достаточна глубина реки [8,14,19]. Немаловажную роль при этом играет скорость течения реки - так называемая "проточность системы", влияющая на эффективность теплообмена [8,20].
Открытый тип коллектора представлен на рисунке 3.
Спецификой теплообменника открытого типа является то, что вода из водоёма или скважины прибывает по трубам непосредственно в теплообменник, и система может считаться относительно замкнутой [2]. В силу индивидуальности монтажа системы проект становится менее затратным [14,19]. Тем не менее, в реальной обстановке данная система сталкивается со многими проблемами. Надо учитывать требования местной администрации в вопросах подготовки и организации сточных вод [16]. Высокое загрязнение водоёма играет свою роль, так как стремительное загрязнение теплообменника приводит к сокращению срока службы и эффективности системы [2,16]. Эксплуатационные затраты на подвод и отвод воды, обустройство и работу колодцев и скважин для тепловых насосов чрезвычайно высоки.
Высоким тепловым ресурсом - за счёт повышенной температуры - обладают воды обратных систем охлаждения промышленных предприятий, промышленные водостоки, очищенные сточные и неочищенные канализационные воды [16]. Но при этом для таких систем необходимо проектировать специальные теплообменники, которые способны работать в условиях большой загрязнённости источника [19].
Рисунок 2. Схемы пяти способов укладки контура теплообменника в грунте
1. Водоёмный петлевой коллектор
Существуют низкопотенциальные источники тепла, использующие природную воду в качестве теплогенераторов, и которые можно разделить на два типа: закрытый и открытый [2,16].
Закрытый тип коллектора
Здесь часть геотермальной системы помещается в водоём на глубину ниже уровня промерзания - чаще всего на его дно [2,8]. Укладка выполняется кольцами, в которых циркулирует антифриз, перенося тепло к месту установленного теплового насоса. Благодаря монтажу
Рисунок 3. Водяной тепловой насос открытого типа
Из сказанного следует, что для монтажа водоёмных коллекторов необходим большой и глубокий водоём поблизости, что встречается достаточно редко, либо значительные затраты на очистное оборудование, Из-за необходимости выполнения этих условий такие типы коллекторов применяются крайне ограничено.
2. Горизонтальный коллектор
Эта геотермальная система подразумевает упаковку коллектора в траншее ниже глубины промерзания почвы (примерно 1,5-2,0 метра в средней полосе России) [4]. Укладывают коллектор «змейкой» (расстояние между трубами должно быть не менее 1 метра) [20]. Подобная схема применяется с целью максимально уменьшить площадь земляных работ и обеспечить на небольшой площади достаточную поверхность контура [20]. Данный метод подходит лишь в том случае, если в распоряже-
X X
о
го А
с.
X
го т
о
ю
2 О
м
см
0 см
со
01
о ш т
X
3
<
т О X X
нии имеется достаточно свободной площади строительного участка. Такая схема монтажа не очень перспективна и по сравнению с другими системами обладает малой эффективностью теплообмена, так как на глубине 1,5-2,5 метра почва имеет температуру всего 4-70С [20].
Из этого следует, что данный тип коллектора нуждается в больших по площади земляных работах и имеет малый низкотемпературный потенциал. По этой причине применение данного типа контура теплового насоса не является целесообразным.
3. Петлевой коллектор
Эта геотермальная система аналогична по принципу укладки горизонтальному коллектору, но рабочие элементы укладывается кольцами [20]. Схема имеет те же недостатки, что и горизонтальная, но менее затратна в объёме переработки грунта [20]. Петли коллектора развёртываются из колец одинакового диаметра (Ь) [20]. Тип упаковки - спираль. Шаг размещения р фиксируется специальными крепёжными элементами и может быть большим (р=Ь), средним (р=Ь/2) или сжатым (р=Ь/4) [20].
На рисунке 4, изображена система укладки петель контура теплообменника спиралеобразным способом.
Петли теплообменника могут закладываться как с помощью прокладки траншей, так и посредством рытья котлована [8]. В траншеях петли могут укладываться как горизонтально, так и вертикально на глубину от 2,0-2,5 метра [8]. Во втором случае петли укладываются горизонтально на глубину от 1,5-2,0 метра [8]. Петли коллектора в равной степени могут укладываться как в один, так и в несколько слоёв. Рытьё траншей, как уже упоминалось ранее, - существенно менее затратная операция, чем полномасштабный съём грунта.
Очевидно, что данный тип коллектора по сравнению с предыдущим методом укладки имеет ряд преимуществ, но по теплоотдаче недостаточен для эффективной работы системы теплообменника одежды ездового полотна. По этой причине применение данного типа контура теплового насоса не является целесообразным.
4. Вертикальный коллектор
Эта геотермальная система предусматривает расположение коллектора в вертикальной скважине глубиной до 100 метров и использует систему труб в виде и-об-разного отвода, погружённого в скважину [1,20]. Циркулируя по трубам, теплоноситель (как правило, - антифриз) с глубины переносит теплоту земли к тепловому насосу [21]. Такой метод применяется при отсутствии возможности разместить теплообменник на большой площади, как, например, в случае горизонтальной закладки. Такую же геотермальную систему сооружают в случае криволинейного ландшафта. Эффективность теплопереноса у этой схемы самая высокая, так как уже на глубине 10-50 метров от поверхности температура почвы составляет 8-130С [16]. Плюсами этой системы являются её дешевизна и компактность, а также быстрота процесса бурения. Учитывая, что в мегаполисе очень мало свободной площади земли, этот метод укладки является перспективным для эффективной работы системы теплообменника одежды ездового полотна.
Спираль с перекрытием О
Спираль с перекрытием \)/2
Спираль с перекрытием 0/4
Опирмь с перекрытием [)
УДЕМ№ МШССГэ но 1м грунта
1И1 ГШ* Вт/.'
ОИЕ I н: .'-!:- [>Ш| 7-10
НЮНЫЕ ОЕЙАШ ПОнэь 10 - 13
0»Е ПШСТЬЕ ГШИ 13 - 16
впшье ГМШЬЕ гтаь 1в-го
ЯТШИСНЩЕНННЕ ПО -А 20-26
Спирали с перекрытием 0/2
ЩЕПЫ*) НОЩШЬ <4 1н «п«™ в-/.1 9-15
13 - 17 17 - Я 21-16
тп тки
овс пен™ юта
ЭЛЮЖЕ ПЕОЙМЕ ПОЧЕЬ
171ШИСШЕ псчаь ВЛМЖЕ ГЛИШИЕ Ш
шсшшаш гаш
6 - л
Спираль с перекрытием 0/4
УДЕГШЯ К ПК" ' но 1м
ТИП 11МГ» Ст/.'
ШЕ НЕОЦНЫЕ ПОЧВЫ 10-16
вЛЯЗИЕ "-:-л-1- ПОЧЙИ 15-20
ЖЕ ПМШИЕ ПОЧВЫ 20-26
ВЛШНЕ ГЛИНИШЕ ПСЧВЬ 25-30
ВЛУШШЕННЬЕ ГМИ 30 - Щ
Рисунок 4. Система укладки петель контура теплообменника способом типа спираль
5. Диагональный коллектор (кластерный)
Эта геотермальная система аналогична по принципу укладки вертикальному коллектору, но монтаж рабочего элемента производится под углом к горизонту и объём площади выработки меньше по отношению к горизонтальной и петлевой системе укладок [8]. Способ кластерного бурения был разработан в Европе и по энергоэффективности совершенно не уступает вертикальному коллектору, оставаясь на сегодня самым распространённым на территории ЕС [16].
Чтобы организовать бурение "кластерного" исходного контура необходимо пробурить колодец глубиной около 4-5 метров, где далее под углом делают нужное количество скважин глубиной до 40 метров. В целом, конструкция по форме напоминает перевернутый куст или корень, и по этой причине такой вид укладки исходного контура называют "бурение кустом" [16].
Выбор такой схемы определяется уровнем и характером системы подземных вод в конкретной местности [16]. В зимний период при сильных морозах может возникать сильное промерзание грунта вокруг кластерной скважины, что, в свою очередь, может приводить к увеличению давления на фундаменты рядом построенных сооружений и стать причиной возникновенья трещин в основании построек [16]. Использование кластерных скважин недопустимо без первоначального исследования грунта [16].
Недостатки этой технологии заключаются в высокой стоимости бурильных работ, необходимости предварительной геологической разведки, затрудненности отогрева кластерной скважины в случае серьёзного переохлаждения, ограниченности использования при повышении содержанием влаги. По этим причинам применение данного типа контура теплового насоса не является целесообразным для эффективной работы системы теплообменника одежды ездового полотна.
В настоящее время существует новый тип конструкции коллекторов, которые эксплуатируются всего чуть более десяти лет. Подавляющее большинство из них на
данный момент находятся в Японии, Германии и Швейцарии. Эта конструкция за короткое время стала популярной и в других странах, так как эффективность подобного коллектора на 20-50% выше по сравнению с коллекторами петлевой и горизонтальной систем [20].
На рисунке 5, изображена схема укладки контура теплообменника корзиночного типа.
По причине своей компактности и энергоэффективности коллекторы корзиночного типа устанавливают и применяют как в новых системах, так и при реконструкции и переустройстве старых коллекторов с целью по-вышенья их мощности [20].
Сами корзинки могут быть как цилиндрической, так и конической формы [16]. Они могут быть как сооружаемые по месту, так и заводской сборки. Цилиндрические корзиночные коллекторы изготавливаются трёх размерах [16]. Тепловая мощность, указанная на рисунке 5, -ориентировочная и зависит от степени влажности и типа почвы.
Малые корзиночные коллекторы
Средние корзиночные коллектора
Большие корзиночные коллекторы
системы располагаются вдоль канализационных труб в виде змеевика [22]. Основная задача этой системы организовать передачу низкотемпературного потенциала от городской структуры сточных вод и централизованной системы водоотведения [22].
На рисунке 6 и 7 изображена система теплообменника, расположенного вдоль канализационных труб [22].
Рисунок 6. Схема укладки теплообменника расположенная вдоль канализационных труб
Тсгло&о? мо^нссть = 1,612.0 кЗт
С-здсг^а I-:1 не эи|гс.~- = "06.
Рисунок 5. Коллекторы корзиночного типа
Корзины изготавливаются из металлических или пластиковых труб и устанавливаются вертикально на глубину до 25-30 м [16].
В отдельных случаях применение данного типа коллекторов является предпочтительным в сравнении с другими, а иногда даже и безальтернативным. В частности, когда выделенная площадь под тепловой коллектор не может обеспечить необходимой тепловой мощности или когда есть препятствие в получении разрешения на установку коллектора глубокой закладки.
Эти коллекторы могут быть реализованы в виде коаксиальных зондов, либо в виде энергетических (геотермальных) свай.
Следовательно, эта система может быть очень привлекательна в использовании для эффективной работы системы теплообменника одежды ездового полотна. Однако, для "тепловых корзин" при высоком уровне грунтовых вод необходимо выполнять мероприятия по водопонижению, для чего используется специальное оборудование и технологии [20].
Дефицит подходящих для строительства земельных владений и стабильно растущая в последние десятилетия плотность населения в крупных городах Японии, привели к неординарному системному подходу в организации укладки теплообменника. Теплообменник такой
Рисунок 7. Система укладки теплообменника расположенная вдоль канализационных труб
Эту систему так же можно считать перспективной в использовании для эффективной работы теплообменника одежды ездового полотна.
Выводы
1. В работе проведен анализ преимуществ и недостатков различных вариантов организации укладки подземного контура теплообменника при использовании низкотемпературной геотермальной системы для термостабилизации дорожного полотна на многоуровневых транспортных развязках. В результате показано, что разработанные системы укладки позволяют обеспечить эффективное использование распределённого постоянного низкотемпературного потенциала, извлекаемого из недр земли, в качестве источника возобновляемой энергии для правильной и эффективной работы теплового насоса.
2. На основании полученных результатов установлено, что в каждом конкретном случае следует рассматривать наиболее практически приемлемую модель, учитывая:
- особенности ландшафта, строения и характера грунтов и геоподосновы;
- близость строений и сооружений (включая режимные, стратегические и социально-значимые);
- наличие близко расположенных водоёмов;
X X
о
го А
с.
X
го т
о
ю 2
О
м
CS
0
CS
со
01
о ш m
X
<
m О X X
- глубины залегания подземных вод и колебания их сезонных высот.
Схемы укладки могут принципиально отличаться при обустройстве в черте плотной городской застройки или на свободных загородных участках - иногда следует поступаться стоимостью проекта и эффективностью теплообмена для сохранения уже функционирующих объектов или экологической безопасности в целом.
3. Опираясь на возможность применения современных экологически безопасных технологий можно утверждать, что наиболее приемлемыми для охлаждения и обогрева одежды ездового полотна многоуровневой транспортной развязки будут являться схемы, использующие коллекторы корзиночного типа или коаксиальные зонды, которые могут быть реализованы в виде энергетических или геотермальных свай.
4. Максимально перспективным с технологической и экономической точек зрения представляется подход, реализующий анализ, расчёт, проектирование и изготовление нескольких стандартизованных типоразмеров «корзин», привязанных к наиболее часто встречающимся вариантам территориального устройства. Типовые корзины должны быть адаптированы к различным грунтам, глубинам залеганий и мощностям теплосъёма. Такой системный комплексный подход позволит оптимизировать затраты на НИОКР, провести универсализацию и снизить общую себестоимость проектов.
Литература
1. Горшков В.Г. Тепловые насосы. Аналитический обзор // Справочник промышленного оборудования, № 2 - 2004. 47 - 80 с.
2. Гашо Е.Г., Козлов С.А., Пузаков В.С., Разорёнов Р.Н., Свешников Н.И., Степанова М. В. Тепловые насосы в современной промышленности и коммунальной инфраструктуре // Информационно - методическое издание. - М.: Изд-во, Перо, 2017. - 204 с.
3. John Tomczyk., Eugene Silberstein., Bill Whitman., Bill Johnson. Refrigeration and Air Conditioning Technology // Book, Eighth edition. Cengage Learning, Inc. - 2016. -1728 p.
4. Амерханов Р.А. Тепловые насосы. - М.: Энерго-атомиздат, 2005. - 160с.
5. Шеремет Е.О. Применение тепловых насосов всистемах централизованного теплоснабжения в целях повышения экономичности энергоэффективности тепловых сетей / Шеремет Е.О., А.С. Семиненко // Современные наукоёмкие технологии. - 2013. №8 - 54 - 57с.
6. Rafferty, K., 2001. An Information Survival Kit for the Prospective Geothermal Heat Pump Owner, Geo-Heat Center, Klamath Falls, OR, 23 p.
7. IEA Heat Pump Centre Newsietten. Volume 33 - № 1/2015. 5 - 9s. 10 - 27p. www.heatpumpcente.org (дата обращения:17.10.2020).
8. Балашов В.О., Творческая мастерская. Тепловые насосы в загородном доме // Инженерно-строительный журнал, Мир климата. - 2013. - №76. 88 - 97c.
9. William E. Glassley "GEOTHERMAL ENERGY second edition Renewable Energy and the Environment" GRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an lnforma busintss 2015. 15 - 36p.
10. Гордиенко В.В. Геоэнергетические ресурсы юга Украины /В.В. Гордиенко, И.В. Гордиенко, О.В. Завго-родняя //Допов^ф НАН УкраТни. - 2005. - №1. - 104 -106c.
11. Васильев Г.П., Шилкин Н.В. Использование низкопотенциальной тепловой энергии земли в теплонасос-ных системах // АВОК №2 - 2003. 52 - 62 с.
12. IEA Heat Pump Centre Newsietten. Volume 29 - № 1/2011. 6 - 26 p. 35 - 39 p. www.heatpumpcente.org (дата обращения:17.10.2020).
13. Алексеев Ю.П. Геотермальные ресурсы России / Ю.П. Алексеев, С.Н. Голубчиков // Энергия: экономика, техника, экология. - 2004. - №3. - 42 - 45c.
14. Popovski K., Popovska Vasilevska S. Theoretical background. International Course on geothermal heat pumps, 2002.
15. John W. Lund. Design of closed-loop geothermal heat exchangers in the U.S. Course on geothermal heat pumps, 2002.
16. Eugene Silberstein. Heat Pumps // Book, Second edition. Cengage Learning, Inc. - 2015. - 662 p.
17. Ochsner Karl., Curtis Robin. Geothermal Heat Pumps А Guide for Planning and lnstalling // Earthscan Ltd, - 2008. 146 p.
18. Ширяев Р.С., Низкопотенциальное тепло Земли как источник теплоснабжения // журнал, Аква-Терм, Рубрика, отопление и ГВС. №2 - 2016. 20 - 27 с.
19. L. Rybach and M. Mongillo, Geothermal Sustainabil ity - a Review with Identified Research Needs, // GRC Transactions, 30 1083-1090, 2006.
20. IEA Heat Pump Centre Newsietten. Volume 27 - № 1/2009. 3 - 15s. 22 - 23s. 39 - 50p. www.heatpumpcente.org (дата обращения: 07.11.2020).
21. Energy Manager Magazine. The Ground as an energy asset // November 2017. 20 - 21p. www.energymanagermagazine.co.uk (дата обраще-ния:10.11.2020).
22. IEA Heat Pump Centre Newsletter Volume 25 - No. 4/2007. 8 - 37 p. www.heatpumpcentre.org (дата обраще-ния:10.11.2020).
Organization of laying an underground heat exchanger circuit using a low-temperature geothermal system for thermal stabilization of the roadway at multi-level traffic intersections Kostenko S.A., Piskunov A.A., Ganin N.A.
Russian University of Transport (MIIT) JEL classification: L61, L74, R53
Modeling and determining an effective scheme for laying an underground heat exchanger circuit is a qualitatively new approach to the integrated organization of a new system in construction and in the use of a low-temperature geothermal model for thermal stabilization of the road surface, which can be applied at multi-level traffic intersections. The introduction of an integrated system in the field of monitoring special equipment and vehicles, as well as the introduction of modern information technologies allow collecting data on the use of each unit of equipment and are able to regulate the load on the general transport system of the city. The authors of the article proposed a different approach to solving this problem - the use of low-temperature geothermal thermal stabilization of the clothing of the riding surface in icing conditions at negative temperatures using heat pumps. The work is relevant, since the general approach corresponds to the concept of introducing BAT ("best available technologies" in accordance with GOST R 56828.15-2016). This system makes it possible to significantly increase traffic safety and optimize operational costs for road construction. The practical application of this model can accelerate the elimination of snow and ice on roads and systematically enter the general information and technological process of the life of a metropolis. Key words: BAT, reservoir loop collector, horizontal collector, loop collector, vertical collector, diagonal collector, low temperature geothermal system, multilevel transport interchange, geothermal energy. References
1. Gorshkov V.G. Heat pumps. Analytical review // Handbook of industrial equipment, No. 2 2004. 47 - 80 p.
2. Gasho E.G., Kozlov S.A., Puzakov V.S., Razorenov R.N., Sveshnikov N.I., Stepanova M.V. Heat pumps in modern industry and municipal infrastructure // Information - methodical publication. - M.: Publishing House, Pero, 2017. - 204 p.
3. John Tomczyk., Eugene Silberstein., Bill Whitman., Bill Johnson. Refrigeration and Air Conditioning Technology // Book, Eighth edition. Cengage Learning, Inc. - 2016. - 1728 p
4. Amerkhanov R.A. Heat pumps. - M.: Energoatomizdat, 2005 . -160 p.
5. Sheremet E.O. The use of heat pumps in district heating systems in order to increase the efficiency of energy efficiency of heating networks / Sheremet E.O., A.S. Seminenko // Modern high technology. - 2013. No. 8 - 54 - 57 p.
6. Rafferty, K., 2001. "An Information Survival Kit for the Prospective Geothermal Heat Pump Owner," Geo-Heat Center, Klamath Falls, OR, 23 p.
7. IEA Heat Pump Centre Newsietten. Volume 33 - № 1/2015. 5 - 9 p. 10 - 27p. www.heatpumpcente.org (date of application: 17.10.2020).
8. Balashov V.O., Creative workshop. Heat pumps in a country house // Civil Engineering Journal, Climate World. - 2013. - No. 76. 88 - 97 p.
9. William E. Glassley "GEOTHERMAL ENERGY second edition Renewable Energy and the Environment" GRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an lnforma busintss 2015. 15 - 36p.
10. Gordienko V.V. Geoenergy resources of the south of Ukraine / V.V. Gordienko, I.V. Gordienko, O.V. Zavgorodnaya // Reports of the NAS of Ukraine. - 2005. No1. 104 - 106 p.
11. Vasiliev G.P., Shilkin N.V., Use of low-potential thermal energy of the earth in heat pump systems // ABOK No. 2 - 2003. 52 - 62 p.
12. IEA Heat Pump Centre Newsietten. Volume 29 - № 1/2011. 6 - 26 p. 35
- 39 p. www.heatpumpcente.org (date of application: 17.10.2020).
13. Alekseev Y.P. Geothermal resources of Russia. Alekseev, S.N. Golubchikov // Energy: economics, technology, ecology. - 2004. - No. 3. 42 - 45 p.
14. Popovski K., Popovska Vasilevska S. Theoretical background. International Course on geothermal heat pumps, 2002.
15. John W. Lund. Design of closed-loop geothermal heat exchangers in the U.S. Course on geothermal heat pumps, 2002.
16. Eugene Silberstein. Heat Pumps // Book, Second edition. Cengage Learning, Inc. - 2015. - 662 p.
17. Ochsner Karl., Curtis Robin., Geothermal Heat Pumps A Guide for Planning and lnstalling // Earthscan Ltd, - 2008. 146 p.
18. Shiryaev R.S., Low-potential heat of the Earth as a source of heat supply // Journal, Aqua -Term, Rubric, heating and hot water. No. 2 - 2016. 20
- 27 p.
19. L. Rybach and M. Mongillo, Geothermal Sustainabil ity - a Review with Identified Research Needs, // GRC Transactions, 30 1083-1090, 2006.
20. IEA Heat Pump Centre Newsietten. Volume 27 - № 1/2009. 3 - 15p. 22
- 23p. 39 - 50p. www.heatpumpcente.org (date of application: 07.11.2020).
21. Energy Manager Magazine. The Ground as an energy asset // November 2017. 20 - 21p. www.energymanagermagazine.co.uk (date of application: 10.11.2020).
22. IEA Heat Pump Centre Newsletter Volume 25 - No. 4/2007. 8 - 37 p. www.heatpumpcentre.org (date of application: 10.11.2020).
X X
o 00 A c.
X
00 m
o
io
2 O IO
