Чиллер для охлаждения массивного бетона: расчёт

Чиллер для охлаждения массивного бетона рассчитывают по теплу гидратации цемента: в первые трое суток после укладки бетон плотины, фундаментной плиты или опоры моста выделяет сотни киловатт, и вода в трубках, замоноличенных в бетон, снимает часть этого тепла, чтобы ядро не перегрелось и массив не растрескался. Калькулятор считает холодопроизводительность по объёму бетона, расходу и виду цемента и показывает расход воды.

Расчёт чиллера для охлаждения массивного бетона

Бетон, м³ Цемент, кг/м³

Вид цемента Портландцемент ЦЕМ I — около 280 кДж/кг за 3 сут С добавками ЦЕМ II — около 230 кДж/кг Шлакопортландцемент ЦЕМ III — около 170 кДж/кг

Температура воды, °C Запас 10 % 15 % 20 %

Выносной конденсатор

Требуемый чиллер

434,8

кВт

Гидратация, кВт

756,2

В трубки, кВт

378,1

Расход воды, м³/ч

74,8

Температура воды, °C

10

Подобрать чиллер на 434,8 кВт

Подбор модели откроется на сайте производителя xiron.ru

Оборудование не укладывается в калькулятор? Опишите задачу словами — ассистент посчитает нагрузку и подберёт чиллер

Что охлаждаете, сколько и при какой температуре Посчитать и подобрать

Откуда берётся тепло

• Гидратация цемента. Портландцемент за первые трое суток выделяет около 280 кДж на килограмм, шлакопортландцемент — заметно меньше; при 350 кг цемента на кубометр это десятки мегаджоулей на кубометр.
• Массивность. Тонкая конструкция отдаёт тепло в воздух, а в массиве толщиной больше 1,5–2 м ядро нагревается на 30–50 °C выше поверхности, и перепад температур рвёт бетон.
• Тёплая смесь. Летом смесь укладывают тёплой; её охлаждают заранее на бетонном заводе — задача о чиллере для бетонного завода.

Калькулятор принимает, что трубки снимают половину тепла первых трёх суток, а остальное уходит через поверхность и аккумулируется в массиве. Долю уточняет расчёт температурного поля по проекту производства работ.

Формула

Q_г = V × C × H₃ / (3600 × 72)

Q = Q_г × 0,5 × (1 + k)

• Q_г — тепло гидратации в среднем за первые трое суток, кВт; V — объём бетона под охлаждением, м³; C — расход цемента, кг/м³.
• H₃ — тепловыделение цемента за 3 суток, кДж/кг (таблица ниже); 72 — часов в трёх сутках.
• 0,5 — доля тепла, которую снимают трубки, ориентировочно; k — запас, доля. Нагрев воды в трубках 5 °C.

Если бетонирование идёт блоками, под охлаждением одновременно находятся только последние уложенные за трое суток блоки — их объём и берут в расчёт. Трубы и расход по ним подбирают по расчёту диаметра трубопровода.

Пример расчёта

Фундаментная плита: под охлаждением 2000 м³ бетона, ЦЕМ I 350 кг/м³, вода 10 °C, запас 15 %.

1. Тепло гидратации: Q_г = 2000 × 350 × 280 / (3600 × 72) = 196 000 000 / 259 200 = 756,2 кВт.
2. Снимают трубки: 756,2 × 0,5 = 378,1 кВт.
3. С запасом: Q = 378,1 × 1,15 = 434,80 кВт, округлённо 434,8 кВт.
4. Расход воды: V = 434,80 / (1,163 × 5) = 74,8 м³/ч.

Типовые ошибки

• Слишком холодная вода. Вода 2–5 °C в горячем бетоне создаёт резкий перепад у трубок, и трещины появляются уже вокруг них; воду держат на 15–20 °C холоднее бетона, но не ниже 8–10 °C.
• Считать весь объём сооружения. Охлаждают только недавно уложенный бетон; объём за трое суток бетонирования, а не всей плотины.
• Охлаждение без контроля температуры. Без термодатчиков в массиве невозможно понять, снимают ли трубки нужную долю; расход регулируют по температуре ядра.
• Мобильная установка без резерва по мощности. На стройке чиллер работает летом при +35 °C и теряет мощность — справочник о чиллере в жару; для временных объектов подходят мобильные чиллеры.

Вопросы и ответы

Сколько тепла выделяет бетон при твердении?

Бетон при твердении выделяет тепло гидратации цемента: портландцемент ЦЕМ I даёт около 280 кДж на килограмм за первые трое суток и 340 за семь, ЦЕМ II — 230 и 290, шлаковый ЦЕМ III — 170 и 230 кДж/кг. При 350 кг цемента на кубометр это около 100 МДж на кубометр за трое суток.

Зачем охлаждать массивный бетон трубками?

Массивный бетон охлаждают трубками с водой, потому что в массиве толщиной больше 1,5–2 м ядро нагревается на 30–50 °C выше поверхности, и перепад температур рвёт бетон трещинами. Трубки, замоноличенные в бетон, снимают ориентировочно половину тепла первых трёх суток; долю уточняет расчёт температурного поля в проекте производства работ.

Какой объём бетона брать в расчёт при бетонировании блоками?

При бетонировании блоками в расчёт берут только объём блоков, уложенных за последние трое суток: именно они выделяют тепло гидратации, а более ранние уже остыли. Для плиты, залитой за один приём, берут весь объём.