Требования к контуру заземления: Правила устройства электроустановок (ПУЭ), Глава 1.7. «Заземление и защитные меры электробезопасности», пп. 1.7.80

Содержание

Заземление зданий, контур заземления здания, проект заземления

Цвет провода заземления — желтый с салатовой полосой. Каждый, кто самостоятельно монтировал хоть раз проводку, задавался вопросом: «А зачем, собственно, он нужен?». Так ли важно усложнять конструкцию и нести лишние расходы? С какой целью делается заземление зданий? А если оно, заземление, действительно необходимо, то как смонтировать эту систему правильно, чтобы она выполняла свои функции?

Для чего нужно заземление зданий

Наши далекие предки сталкивались только с проявлениями атмосферного электричества. Но уже тогда люди знали, насколько опасными могут быть разряды молнии и называли их «гневом богов». Раскопки археологов показали, что уже в те далекие времена люди понимали некоторые принципы действия атмосферного электричества и пытались создавать примитивные системы защиты.  Эти находки представляли собой длинные медные прутья, возвышающиеся над зданиями, противоположным концом погруженные в грунт.

Однако с развитием человеческого общества, технологий, электричество прочно вошло в наш быт. И тут же остро встал вопрос о защите человека от поражающих факторов электрического тока, но на этот раз не атмосферного, а «домашнего», сгенерированного машинами, построенными самим же человеком. Решение оказалось лежащим на поверхности.

Действительно, заземление зданий — практически точная копия конструкции громоотвода. Из опасной зоны ток отводится в землю с помощью фидера — металлического стержня, проволоки, кабеля.

С помощью заземления защищают электрические агрегаты, домашние сети, бытовую и промышленную технику. В случаях, когда на объектах электроснабжения случается пожар, насосы пожарных автомобилей и даже ручные стволы (брандспойты), которыми пожарные бойцы тушат пожар, должны быть заземлены с помощью специальных устройств.

Принцип действия системы заземления

Принцип действия системы заземления чрезвычайно прост. В чем состоит поражающая (разрушающая) сила электрического тока? Все начинается с того, что в одном месте при создании особых условий, накапливается очень большое количество отрицательно заряженных частиц — электронов. Но так как все в природе стремится к равновесию, то этот избыток частиц устремляется туда, где их недостаточно. Звучит не очень пугающе, но когда поток электронов мчится к земле от наэлектризованных облаков, они, эти крошечные частицы, умудряются нагревать слои атмосферы до миллиона градусов по Цельсию.

Изобретатели научились пускать этот поток в мирное русло — по электрическим проводам. Проходя через проволоку, электроны заставляют её нагреваться и иногда от перегрева она, проволока, начинает ярко светиться. Поток электронов создает и электромагнитное поле, приводящее в движение роторы мощных моторов.

Но машины иногда выходят из строя и поток электронов, прокладывают свой путь через любой предмет, проводящий электрический ток, иногда подобным проводником становится и тело человека. Таким образом, заземление зданий предназначено для предоставления заряженным частицам, электронам, образно говоря, альтернативного пути — более удобной, с меньшим сопротивлением, дороги к выходу. В результате, большая часть электронов проходит по защитному контуру заземления и уменьшает силу тока, направленного на человеческое тело.

Установка и правильный расчет заземления, молниезащиты — необходимое условие безопасности проживающих в доме.

Заземление зданий. Требования

Если расчет заземления частного дома, как и решение о необходимости его монтажа, полностью лежит на совести владельца, то о производственных зданиях и помещениях, многоквартирных жилых домах этого не скажешь. Так, согласно существующим правилам устройства электроустановок, наличие и характеристики системы заземления зависят не только от напряжения, под которым работают машины, но также и от микроклимата внутри конкретных помещений здания.

Расчет заземления электрооборудования производится на стадии проектирования. Согласно ГОСТ 12.1.030-81, в помещениях, где пользуются переменным током с напряжением 380 В и выше или постоянным более 440 В, устройство заземления или зануления обязательно во всех случаях. При напряжении от 42 В до 380 В переменного тока или от 110 В до 440 В постоянного тока заземление устраивается в случае, если работа в помещении сопряжена с условиями повышенной опасности или особо опасными по ГОСТ 12.1.013-78.

Обязательному заземлению подлежат и электроустановки, расположенные под открытым небом.

Машины, работающие от электрической сети с напряжением, менее указанных величин, должны быть заземлены только в помещениях с большой влажностью или на производствах, где есть опасность образования газовоздушных или газопылевых взрывоопасных смесей.

Расчет системы заземления

Методика сводится к расчету количества стержней, необходимых для достижения заданных параметров заземления. Для того чтобы сделать подобный расчет, необходимо знать сопротивление одного стержня. Это сопротивление можно измерить или рассчитать.

Замер производится методом, показанным на рисунке ниже.

Сопротивление стержня определяют по формуле R = U / I, где:

  • U — напряжение, измеренное вольтметром, В;
  • I — сила тока, измеренная амперметром, А.

Расчет заземления можно сделать и без замеров, для этого можно воспользоваться достаточно сложной формулой, но универсальной для любых вертикальных заземлителей.

Для расчета с помощью этой формулы необходимы следующие исходные данные:

  • ρ-экв — эквивалентное удельное сопротивление почвы, Ом×м;
  • L — длина стержня, м;
  • d — диаметр стержня, м;
  • Т — расстояние от поверхности грунта до середины заземлителя (геометрическая середина стержня), м.

Таблица 1. Эквивалентное удельное сопротивление почвы – значения, нормированные для известных видов почв.

Грунт

Эквивалентное удельное сопротивление, Ом×м

Климатический коэфициент

При влажности грунта 10-12%

Возможные границы колебания значений

Рекомендовано для расчетов

Ψ1

Ψ2

Ψ3

торф

чернозем

садовая земля

глина

суглинок

мергель, известняк

супесчаный

песчаный

20

200

40

40

100

250

300

700

9 — 53

30 — 60

8 — 70

40 — 150

200 — 300

150 — 400

400 — 2500

20

30

50

60

100

250

300

500

1,4

1,6

2,0

2,0

2,4

1,1

1,32

1,3

1,3

1,5

1,5

1,56

1,0

1,2

1,2

1,2

1,4

1,4

1,2

В таблице: Ψ1— очень влажный грунт, Ψ2 – грунт средней влажности, Ψ3 – сухой грунт.

После того, как стало известно сопротивление одного вертикального стержня, можно рассчитать их необходимое количество, без учета сопротивления горизонтального заземления:

где:

  • Rн — нормируемое сопротивление растеканию тока заземляющих устройств, Ом;
  • Ψ — сезонный климатический коэффициент сопротивления грунта, для средней полосы Российской Федерации, может приниматься как 1,7.

Таблица 2. Наибольшее допустимое значение сопротивления заземляющих устройств (согласно ПТЭЭП), в формуле выше обозначено как Rн.

Характеристика электроустановки Удельное сопротивление грунта ρ, Ом·м Сопротивление заземляющего устройства, Ом
Искусственный заземлитель к которому присоединяется нейтрали генераторов и трансформаторов, а также повторные заземлители нулевого провода (в том числе во вводах помещения) в сетях с заземленной нейтралью на напряжение, В:
 660/380 до 100 15
свыше 100 0.5 х ρ
 380/220 до 100 30
свыше 100 0.3 х ρ
 220/127 до 100 60
свыше 100 0.6 х ρ

Так как удельное сопротивление грунта зависит от его влажности, для стабильности сопротивления заземлителя и уменьшения на него влияния климатических условий, заземлитель размещают на глубине не менее 0.7 м.

Заглубление горизонтального заземлителя можно найти по формуле:

где:

  • Т – расстояние от поверхности земли до геометрической середины заземлителя, м.;
  • L – длина заземлителя, м;
  • t — минимальное заглубление заземлителя (глубина траншеи), принимается равным 0.7 м.

Сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя:

где:

  • Lг, b – длина и ширина заземлителя;
  • Ψ – коэффициент сезонности горизонтального заземлителя;
  • ηг – коэффициент спроса горизонтальных заземлителей (таблица 3).

Длину самого горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей:

 — в ряд; — по контуру,

где а – расстояние между заземляющими стержнями.

Определим сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растеканию тока горизонтальных заземлителей:

Полное количество вертикальных заземлителей определяется по формуле:

где ηв – коэффициент спроса вертикальных заземлителей (таблица).

Таблица 3. Коэффициент использования заземлителей.

Коэффициент использования показывает как влияют друг на друга токи растекания с одиночных заземлителей при различном расположении последних. При соединении параллельно, токи растекания одиночных заземлителей оказывают взаимное влияние друг на друга, поэтому чем ближе расположены друг к другу заземляющие стержни тем общее сопротивление заземляющего контура больше.

Полученное при расчете число заземлителей округляется до ближайшего большего

Пример расчета

Расчет заземления электрооборудования. Пример — частный дом, используется однофазная электрическая сеть, требуемое сопротивление растеканию не выше 4 Ом. Место расположения — черноземье: эквивалентное удельное сопротивление грунта равно 50 Ом м. Для оборудования системы заземления используются стальные трубы длиной 160 см, диаметром 32 мм.

Расчет одного заземлителя:

Зная сопротивление растеканию, одного заземлителя, нетрудно рассчитать необходимое их количество:

Ответ: 11 заземлителей.

Советы

Сухой грунт — плохой проводник электрического тока, поэтому на песчаных почвах чем глубже забиты заземляющие стержни, тем лучше.

Находясь постоянно во влажной почве, конструкция из тонкого металла очень быстро разрушится в результате коррозии и перестанет выполнять возложенные на нее функции. Поэтому, во влажных грунтах, заземляющие стержни должны быть выполнены из достаточно толстых прокатных материалов.

На фото: заземляющий контур здания выполнен из стальной полосы.

Отличным заземлением может послужить водоносная скважина, если обсадочная труба выполнена из металла.

Если крыша дома выполнена из металлочерепицы (профнастила), ее в обязательном порядке заземляют. Подобная конструкция будет прекрасной молниезащитой здания.

Готовый молниеотвод можно получить, заземлив металлическую мачту телевизионной антенны, если таковая имеется.

Заземление зданий промышленных объектов

Расчет заземления электроподстанции просто необходим, на её территории находится большое количество оборудования, работающего с большим напряжением. Поэтому, практически все оборудование подстанции (трансформаторы, электрические щиты, железобетонные и железные опоры машин, муфты кабелей, кожухи кабельных каналов и размыкателей) заземляется в обязательном порядке.

Сопротивление растекания тока на рассматриваемых объектах не должно превышать 0,5 Ома. Для достижения заданной цифры при устройстве оборудования подстанций по максимуму пользуются естественными заземлителями, такими как трубопроводы подземных кабельных каналов, металлическими опорами электропередач и поддерживают их тросами.

Сопротивление подобных систем рассчитывается по формуле:

где:

  • R тр — сопротивление троса одной опоры ЛЭП, Ом;
  • R оп — сопротивление растеканию тока самой опоры, Ом.

Заземление зданий цехов промышленного предприятия производится в зависимости от наличия и количества установленного в нем оборудования. Сам алгоритм расчета ничем не отличается от рассмотренного выше примера. По рассматриваемой схеме производится и расчет заземления электрических кабелей.

Произвести необходимые расчеты и составить полный пакет документации по заземлению здания Вам помогут квалифицированные специалисты нашей компании.

Как заказать услугу?

Заказать услугу, рассчитать стоимость работ или уточнить дополнительную информацию вы можете:

оставив заявку на сайте, через форму обратной связи «Заказать звонок»,

позвонив нам по контактному телефону 8 (495) 669 31 74 

или же написать нам на почту: [email protected]

Будем рады ответить на все интересующие вопросы!

Заземление электрооборудования: необходимость и требования

Электрический ток, благодаря которому работают технологические линии, устройства автоматического отключения, коммерческое оборудование и бытовые приборы, при повреждении проводки или случайном выводе токоведущих частей на корпус опасен для человека. Прикосновение к неизолированной части может привести к удару, ожогу, сердечному приступу, даже к смерти — вот почему необходимо защитное заземление для электрического оборудования. Другая опасность, связанная с первой, — скопление электростатических зарядов: при прикосновении к наэлектризованной поверхности человек в лучшем случае ощутит неприятное покалывание, в худшем — так же, как при поражении текущим током, отправится в больницу.

Избежать производственных травм, бытовых поражений помогает заземление и зануление электрооборудования. В самом общем случае заземляющий контур включает собственно заземлитель, в итоге уходящий в грунт, и подключённый к заземлителю токоведущий контур. Протяжённость последнего может достигать нескольких метров — главное, чтобы было обеспечено надёжное соединение с заземлителем. Проходя по сети таких проводников, случайно вырвавшийся электроток перетекает в почву, и части электрооборудования подлежащие заземлению становятся сравнительно безопасны даже при оголении проводки. Электрики «ЛАБСИЗ» знают всё о заземлении — и обеспечат контуру абсолютную надёжность!

Необходимость заземлителей

Оборудование заземляющих контуров, произведённое в соответствии с ГОСТами, ПУЭ, ПТЭЭП, прочими нормативными документами, помогает исключить:

  • Поражение человека статическим зарядом или текущим током. Принцип работы заземления электрооборудования — отвод потенциала в землю, где он рассеивается, становясь неопасен для работников предприятий, сотрудников коммерческих объектов, бытовых пользователей.
  • Искрение, короткое замыкание, вызванное ими возгорание. Контакт проводника с повреждённой изоляцией с поверхностью может привести к перечисленным последствиям, а закончиться выгоранием помещений и порчей дорогих приборов. Вот для чего нужно заземление электрооборудования: заземляющий контур принимает удар на себя, предотвращая трагические последствия.

Заземляющие контуры вносятся в проекты новых производственных линий, зданий, частных и многоквартирных домов на этапе планировки; без этого пункта невозможно согласование плана. Электрики «ЛАБСИЗ» проверят, соблюдены ли правила заземления электрооборудования — и дадут рекомендации по устранению выявленных изъянов!

Защитный заземляющий контур

Самый распространённый тип заземлителей, представленный на каждом производственном или коммерческом объекте и в каждом доме. Порядок срабатывания и защиты включает следующие этапы:

  1. Пользователь касается поверхности, оставшейся без изоляции или являющейся местом скопления статических зарядов.
  2. При прикосновении срабатывает защитное заземление электрооборудования. Напряжение заземлителя не превышает нескольких ом — для электрического тока это гораздо лучший проводник, чем человеческое тело с сопротивлением порядка одного килоома в среднем.
  3. Касаясь опасной поверхности, пользователь создаёт замкнутый контур — но потенциал выбирает путь наименьшего сопротивления, а следовательно, уходит в заземлитель. Поэтому важно знать, какие части электрооборудования подлежат заземлению: чем полнее защита, тем безопаснее приборы и установки.

При этом наличие заземлителя не исключает незначительного, не опасного для жизни удара: небольшой процент заряда всё же протечёт и через человеческое тело. Именно по этой причине требуется заземлять электрическое оборудование — лучше принять на себя неприятное, но минимальное воздействие, чем весь заряд, могущий привести к необходимости долгого лечения или даже к смерти.

Функциональный заземляющий контур

Если заземлители первого типа защищают от поражения электротоком человека, этот метод применяется для обеспечения нормальной работы точных электроприборов. Задействование схемы заземления электрооборудования помогает снять с установки наведённые потенциалы, блуждающие токи, некоторые другие помехи, влияющие на точность измерений. Такие «накладки» редки при использовании нескольких приборов, разнесённых по помещению, но при высокой концентрации электрооборудования неизбежны: распространять их могут даже «нулевые» проводники.

Функциональные системы заземления электрооборудования помогают справиться, в частности, с пусковыми токами, генерируемыми высокомощными двигателями. Для обычных установок они совершенно безопасны, а вот при использовании чувствительных приборов отсутствующее устройство заземления электрооборудования может привести к:

  • Полному выходу дорогого оборудования из строя.
  • Искажению собираемых и обрабатываемых данных.
  • Сбоям в работе электроприборов, периодическим несанкционированным отключениям.
  • Потерям данных, не успевших автоматически сохраниться.

Для типа функциональная защита электрооборудования заземление выполняется в виде раздельного с основным контура, однако на выходе может соединяться с защитной магистралью.

Молниезащита

Тип заземлителя, служащий для предотвращения поражения электротоком высочайших напряжений, сгенерированных в атмосфере, и опасных для зданий, отдельно стоящих сооружений, находящихся внутри приборов и людей. Как и заземление электрического оборудования, за счёт минимального сопротивления принимает на себя удар и затем уводит его в почву. Заземляющий контур может включать в себя молниеприёмник, металлическую сетку, отдельно расположенные штыри, соединяющиеся с общим контуром.

Порядок и периодичность проверки

Проверка заземления электрооборудования должна выполняться квалифицированной электролабораторией, с соблюдением установленных предписаний. В распоряжении «ЛАБСИЗ» — своя передвижная лаборатория, без труда добирающаяся до самых отдалённых территорий объекта, высокоточные измерительные приборы — и опытные сотрудники.

Заземление электрооборудования на промышленных, коммерческих объектах проверяется регулярно, с периодичностью раз в два года или чаще. Также испытания необходимы после каждой модернизации контура или после ремонтно-восстановительных работ. В состав проверки входят осмотр надземных частей контура, испытания под повышенным напряжением, оценка правильности закрепления проводников и заземлителей. «ЛАБСИЗ» справится с поставленной задачей в минимальные сроки, по завершении представит полный технический отчёт. Убедитесь в качестве нашей работы сами!

Контур заземления это — Всё о электрике

Понятие заземления и заземляющего контура

Как бытовые приборы, так и мощные заводские агрегаты являются электропотребителями. Их использование должно быть не только удобным, но и безопасным. Именно поэтому любые электрические сети, или потребители, должны иметь заземление — оно помогает не только защитить электроустановку от поломки, но иногда и спасти человеческую жизнь.

Устройства заземления и их виды

Одним из главных элементов электрических сетей является заземление.

Профессиональное определение заземления гласит, что это преднамеренное электросоединение сети, оборудования или электроустановки с заземляющим устройством, которое позволяет обеспечить защиту человека и животных от опасных токов прикосновения, снижающихся заземлением.

В простых словах, это проводник, соединённый с одной стороны с частями оборудования, которые не должны находиться под напряжением, а с другой — с элементом, выполняющим функцию заземлителя. В случае когда корпус непредвиденно попадает под напряжение, такая система отводит токи в землю, а прикоснувшийся к прибору человек не получит повреждений.

В зависимости от назначения, существуют два вида контуров заземления: защитный и рабочий. Каждый из них несёт определённую функцию. Защитное заземление предназначено для защиты людей от поражения электрическим током. Рабочее же обеспечивает безопасное функционирование оборудования, хотя в некоторых случаях способно выполнять роль защитного.

Заземлитель чаще выполняется из трёх железных прутов, полностью вбитых в почву и соединенных между собой металлическими полосами, в виде треугольника с равными сторонами. А чтобы от заземлителя не приходилось тянуть заземляющий проводник к каждой установке, используют аналогичные полосы, выполняющие роль шины, которая проходит по всему зданию или сооружению — уже от неё можно подключать заземления к оборудованию.

От шины до потребителя проходит проводник, значительно меньший по сечению, нежели рабочие кабели, и маркированный жёлтым или жёлто-зелёным цветом. Он подключается к корпусам электроустановок или к клеммам, которые впоследствии будут соединены через вилку с заземляющим проводом электроприбора.

Защитный заземляющий контур

В случае пробоя защитное заземление вполне способно выполнить роль рабочего, а также может спасти оборудование при попадании молнии — естественно, если существует громоотвод. Однако основная задача защитного контура заключается всё же в защите людей от повреждения электрическим током.

Рабочее, или функциональное заземление

Рабочее заземление часто называют функциональным, и предназначено оно в первую очередь для защиты и сохранения работоспособности оборудования. Преимущественно оно используется для трёхфазных сетей и рассчитано на понижение напряжения до безопасных величин в случае пробоя на корпус. Это позволяет сохранить оборудование и приборы, не нарушив их функциональность.

Если таким образом заземлено оборудование с напряжением до 1 кВ, то необходимо использовать изолированную нейтраль. Если значение напряжения выше 1 кВ, то нейтраль допускается любая.

При необходимости функциональное заземление способно выполнять роль защитного. Таким образом, при правильно работающем заземлении ток или напряжение становятся безопасными для человеческой жизни.

Требования безопасности

Так как заземление выполняет важную роль в обеспечении безопасности, она должна соответствовать определённым требованиям, которые оговорены в ПУЭ:

  • Заземлению подвергаются все без исключения электроустановки, включая дверцы электрощитов и шкафов.
  • Заземляющее устройство не должно превышать 4 Ом с заземляющей нейтралью.
  • Обязательно применение систем уравнивания потенциалов.

Относиться к требованиям ПУЭ нужно со всей серьёзностью, так как это может спасти жизнь, в случае опасности. Ведь удар электрическим током, за счёт слишком низкого сопротивления подошвы обуви и пола, является смертельно опасным.

Причины удара током

Человека может ударить электрическим током в самых обычных повседневных ситуациях:

  1. Во время работы стиральной машинки иногда можно почувствовать лёгкое пощипывание. Иногда удары могут быть значительно сильнее. Это и есть воздействие электричества на человека.
  2. Находясь в ванной и дотронувшись до металлических частей крана, можно ощутить слабое пощипывание и даже сильные мурашки внутри пальцев.

В обоих случаях незаземлённые предметы могут пропускать через себя ток, то есть заряженные частицы, которые, в зависимости от силы и напряжения, могут проявляться в виде покалывания или сильных ударов, сопровождающихся мышечными судорогами.

Понятно, что это крайне опасно — в крайних случаях от удара током возможны паралич и остановка сердца. Однако избежать подобных инцидентов можно достаточно просто — заземлив ванную или машинку. В таком случае ток, попавший на корпус, будет уходить по заземляющему проводнику в землю.

Как действуют заземлители

Почему же ток уходит в землю по заземляющему контуру?

В качестве «подопытного» можно взять всё ту же стиральную машинку. Со временем любой провод может надломиться, потерять изоляцию или получить пробой на корпус из-за микротрещины. Рано или поздно ток начнёт попадать на металлическое основание прибора.

Если не трогать машинку, то человеку ничего не угрожает. Но стоит прикоснуться к корпусу, и, в случае отсутствия заземления, можно почувствовать всю мощь электричества на себе.

А всё дело в том, что несмотря на обувь и пол, человеческое тело имеет (хоть и малый) контакт с землёй. Следовательно, не имея заземляющего провода, ток будет проходить через человека и уходить в землю. А так как фазный провод имеет потенциал выше земельного, то тело становится отличным проводником с собственным сопротивлением. В итоге проходящий через нас ток вызывает те же физические свойства, что и в любом другом проводнике.

Наличие заземления, а для надёжности — еще и установка УЗО, заставляет опасный потенциал притягиваться к безопасному потенциалу земли. В результате напряжение перетекает прямо в заземлитель.

Применение УЗО и дифавтоматов

Заземляющие системы вполне способны справиться со своей задачей — защитить человека или оборудование. Но, являясь простыми проводниками, они могут повреждаться и переставать выполнять свою функцию.

В качестве дополнительной защиты и подстраховки принято использовать УЗО, или дифавтоматы. УЗО расшифровывается как устройство защитного отключения, а дифавтомат — как дифференциальный автоматический выключатель. По сути, это УЗО и простой автомат в одном корпусе, что заметно снижает занимаемое защитным оборудованием место в распределительном шкафу или щитке.

УЗО реагирует на ток утечки. То есть если оно заметит, что часть электричества уходит на землю, то сразу же сработает, отключив поступление питания, обезопасив всю линию. В зависимости от чувствительности, установленной производителем, срабатывать УЗО может по-разному:

  • Слишком чувствительное и срабатывать будет часто, даже при минимальной утечке, что не всегда удобно.
  • Чересчур грубое УЗО нужно устанавливать лишь когда это целесообразно, так как оно может не сработать в нужный момент.

Исходя из условий использования, составляется проект, согласно которому и нужно подбирать защитные устройства.

УЗО спасёт жизнь человеку, даже если отсутствует заземление — оно мгновенно сработает, если человек дотронется до части прибора, находящейся под напряжением.

Контур заземления

Контур заземления классически представляет собой группу соединенных горизонтальным проводником вертикальных электродов небольшой глубины, смонтированных около объекта на относительно небольшом взаимном расстоянии друг от друга.

В качестве заземляющих электродов в таком заземляющем устройстве традиционно использовали стальной уголок либо арматура длинами 3 метра, которые забивали в грунт с помощью кувалды.

В качестве соединительного проводника использовали стальную полосу 4х40 мм, которая укладывалась в заранее подготовленную канаву глубиной 0,5 – 0,7 метра. Проводник присоединялся к смонтированным заземлителям электро- или газосваркой.

Контур заземления для экономии места обычно «сворачивают» вокруг здания вдоль стен (по периметру). Если взглянуть на этот заземлитель сверху, можно сказать, что электроды смонтированы по контуру здания (отсюда и название).

Таким образом контур заземления – это заземлитель, состоящий из нескольких электродов (группы электродов), соединенных друг с другом и смонтированных вокруг здания по его контуру.

Контур заземления: классический или современный?

Классический контур заземления

Классический контур заземления из стального уголка и арматуры имеет один большой плюс – его цена. Использование дешевого стального проката (уголок и полоса) удешевляет стоимость деталей до минимума. Но с другой стороны у классической схемы есть масса минусов:

  • большая площадь заземлителя (часто необходимо более 10 электродов)
  • необходимость резки материала на куски нужного размера (по 2-6 метра)
  • необходимость транспортировки материала до места установки грузовым автомобилем
  • трудоемкий и длительный процесс установки, требующий забивания уголков-электродов и проведения сварочных работ, требующих квалифицированных специалистов и специального оборудования
  • недолгий срок службы такого заземления
  • необходимость получения множества разрешений при строительстве заземления в городской черте (особенно при плотной застройке)

Современный контур заземления

Преодолеть недостатки классического контура заземления помогли технологии и промышленное производство компонентов. Заложив в основу системы нового типа идею обычного «конструктора», разработчики создали набор унифицированных элементов. С помощью этих элементов / модулей можно легко и быстро самостоятельно построить контур заземления из очень глубоких (до 30 метров) электродов без необходимости применения специальной техники, оборудования и навыков.

Система нового типа получила название – «Модульное заземление ZANDZ».

Заземлитель современного контура заземления представляет собой одиночный составной электрод глубиной до 30 метров, состоящий из легко соединяемых между собой полутораметровых отрезков – стержней / штырей.

Монтаж заземления из такого электрода осуществляется обыкновенным бытовым строительным электрическим отбойным молотком.

Строительство современного контура заземления не требует специальных навыков и может осуществляться силами одного человека.

Контур заземления

Система подачи электроэнергии соединяется через распределительный щит с внутренней проводкой помещений и обеспечивает питанием все имеющиеся бытовые приборы и оборудование. В процессе эксплуатации вполне возможно возникновение неисправностей и аварийных ситуаций, приводящих к токовым утечкам. В связи с этим в каждом доме выполняются защитные мероприятия, среди которых важную роль играет контур заземления, устанавливаемый отдельно или совместно с устройствами защитного отключения.

Данные системы монтируются в соответствии с ПУЭ, защищая людей и оборудование от поражающего действия электротока.

Общие сведения о заземляющем контуре

Стандартный контур заземления представляет собой комплекс металлических конструкций, размещенных в земле, на определенных расстояниях между собой и незначительном удалении от защищаемого объекта.

Данная схема выполняет следующие функции:

  • Защищают людей от поражения электротоком, а приборы и оборудование – от перепадов напряжения.
  • За счет сопротивления не дают энергии бесконтрольно растекаться в окружающей среде.
  • Обеспечивают защиту от последствий ударов молнии.

Если требуется сделать наружный контур заземления в этом случае большинство конструкций изготавливается из стальных труб, уголков, гладких прутков и других профильных материалов. Длина каждого элемента не превышает 3 метров. Они забиваются кувалдой в твердый грунт, засыпаются землей и утрамбовываются. Нежелательно использовать бетон, поскольку в дальнейшем ремонт таких конструкций будет невозможен.

Забитые электроды соединяются между собой тонкой стальной полосой, толщиной не менее 4 мм. Крепления осуществляются сваркой или болтовыми соединениями. Далее конструкция соединяется специальным заземляющим кабелем со всеми приборами, находящимися в доме, в первую очередь с высоким потреблением нагрузки. Для повышения качества работы системы нередко на объекте дополнительно устраивается внутренний контур заземления.

Данные для расчетов конструкции можно получить путем проведения необходимых исследований. В соответствии с типом и характером грунта определяется глубина залегания электродов, их количество и другие параметры. Выбирается наиболее подходящий материал для изготовления конструктивных элементов. Идеальными вариантами под контур заземляемого объекта считаются глинистые грунты, суглинки и черноземы.

Запрещается устанавливать заземление в каменистых или скальных грунтах, поскольку они являются проводниками тока и обладают низким сопротивлением.

Требования ПУЭ к контуру заземления

Прежде чем проектировать и на практике осуществлять устройство контура заземления, следует внимательно изучить требования ПУЭ по данному вопросу. Это позволит избежать ошибок, качественно выполнить соединения и подключения, соблюдая все нормативы и стандарты. Изучив нормативную документацию, вполне возможно самостоятельно изготовить внешний контур заземления, при наличии теоретических знаний и практических навыков.

В соответствии с ПУЭ, каждый выход из здания должен иметь повторный контур заземления. Для этих целей рекомендуется воспользоваться естественными заземлителями из числа расположенных рядом металлических и железобетонных конструкций. Большая часть их поверхности должна контактировать с грунтом. Если контур заземления дома соединяется с конструкциями, расположенными в условиях агрессивной среды, они должны быть защищены специальным покрытием.

Правилами определяются и те элементы, которые не могут служить контуром заземления. В первую очередь, это изделия из железобетона, находящиеся под напряжением, трубопроводы для транспортировки горючих веществ, трубы канализации и отопления. Если без естественных заземлителей никак не обойтись, необходимо выполнить предварительные расчеты и решить, как правильно сделать выбор той или иной конструкции, после чего выбирается наиболее оптимальная схема подключения.

При возведении новых зданий применяются искусственные заземляющие контуры, монтируемые в процессе строительства. Данный способ заземления используется чаще всего, поскольку на местах не всегда имеется возможность воспользоваться естественными факторами. Следует учитывать и сопротивление грунтов, непосредственно влияющее на работоспособность систем, в том числе и на контур заземления ТП.

Если почва постоянно влажная, то ее сопротивление всегда будет ниже допустимого уровня. Эти и другие параметры нужно брать во внимание при расчетах и разработке конструкции заземляющего контура.

Типы и конструкции заземления

В частных домах требования ПУЭ допускают использование различных типов заземлений. В конструкцию обычного контура входят вертикальные электроды и одна горизонтальная перемычка. Все элементы должны быть одного размера и с круглым сечением в разрезе. Обычно они изготавливаются из толстой арматуры, труб или стальных прутьев.

Классической фигурой является контур заземления с конфигурацией треугольник, состоящий из арматурных прутьев в количестве 3 штук, размером 2 метра и более. Чем больше расстояние между прутками, тем эффективнее будет работать система. Минимальная дистанция составляет 1,5 м.

После того как электроды забиты в грунт, они соединяются между собой. На каждую сторону устанавливается отдельная полоса, закрепляемая на одной и той же высоте. Это и есть медные или стальные горизонтальные заземлители устанавливаемые на верхнюю часть штырей.

Место для установки контура в частном доме выбирается там, куда люди заходят очень редко. Предпочтение отдается северной стороне, которая плохо освещается и способствует сохранению в почве большого количества влаги. Расстояние от контура до стены дома должно быть не менее 1 метра.

В другом варианте заземление имеет конструкцию глубинного типа. В нем практически отсутствуют минусы, характерные для обычного способа, поскольку используется модульно-штыревая система. Весь комплект для сборки, сделанный на заводе, в техническом плане подтверждается сертификатом. Основным преимуществом данных систем является их соответствие нормативам, они отличаются повышенным сроком службы – от 30 лет и выше.

Электрический заряд стабильно растекается, независимо от погодных условий. Глубина залегания электродов достигает 30 метров, обеспечивая качество и надежность заземления, а вся собранная схема не требует постоянных проверок.

Инструменты и материалы

Для расчета материалов проводятся необходимые измерения, после чего составляется подробная схема контура с привязкой к конкретному зданию.

Затем нужно подготовить инструменты. Обязательно понадобится лопата, кувалда, набор гаечных ключей, перфоратор, болгарка с отрезными кругами, сварочный аппарат с электродами, измерительные приборы для замеров тока, напряжения и сопротивления.

Перечень материалов состоит из следующих наименований:

  • Стальные уголки для электродов с полками 50х50 или 60х60 мм, длиной от 2 метров и выше. Технические требования ПУЭ допускают использование вместо них стальных труб в качестве заземлителя, диаметром не ниже 32 мм. Средняя толщина стенок составляет 3-4 мм и более.
  • Материалы для горизонтальных заземлителей в количестве 3 металлических полос. Длина соответствует размеру стороны треугольника, толщина – 4-6 мм, ширина – от 4 до 6 см.
  • Соединительная полоса из нержавеющей стали, соединяющая заземляющий контур с крыльцом здания. Размеры сечения составляют 40х4 или 50х5 мм.
  • Медный токопровод, сечением не менее 6-7 мм 2 .
  • Набор болтов М8, М10.

Технические характеристики проводников выбираются по специальным таблицам. Их размеры должны быть не меньше указанных, все отклонения допускаются только в большую сторону.

Монтажные работы

После того как было определено место установки заземляющего контура, составлен чертеж, выполнены все расчеты и подготовительные работы, можно приступать к непосредственному монтажу конструкций и решать, как сделать контур заземления в данных условиях.

Вначале нужно выкопать траншею глубиной от 70 до 100 см. В вершинах треугольника с помощью кувалды забиваются уголки, обеспечивающие первоначальное сопротивление системы. Средняя глубина забивки составляет 2-3 м. Если грунт слишком твердый и электроды в него входят плохо, необходимо использовать специальный бур, высверлить отверстия и уже в них вставить заземлители.

Перед монтажом концы металлических электродов рекомендуется заострить, чтобы они легче входили в грунт. Штыри не нужно забивать полностью в землю, над ее поверхностью должно оставаться примерно 30 см для крепления. Далее горизонтальные и вертикальные части свариваются между собой, и вся конструкция подключается к металлической полосе, которая, в свою очередь, соединяется с заземляющим проводником.

Затем этот заземлительный провод соединяется с шиной, установленной в распределительном щитке. В местах соединений производится обработка антикоррозийными составами.

Проверка заземляющего контура

После решения, как сделать контур заземления, следует проверить работоспособность полученной конструкции. Проверка начинается с мест соединений. С этой целью выполняется простукивание молотком сварных швов, а болтовые соединения проверяются гаечными ключами.

Для замеров сопротивления привлекаются квалифицированные специалисты, которые составляют акт по итогам проверки. В системе ТТ этот показатель должен быть низким, а в системе TN-C-S, наоборот, с более высоким значением.

Если нет возможностей для официальной проверки, она легко делается своими силами. В этом случае следует выяснить, смогут ли бытовые приборы нормально работать при токе, максимальном для установленного автоматического выключателя. С этой целью используется специальная схема, когда берется переносная розетка, от которой один провод подключается к фазе, а второй – к заземляющему контуру.

После этого в розетку включается заданная нагрузка мощностью в пределах 2 кВт. Если она работает устойчиво, а падение напряжения между фазным и заземляющим проводником не превышает 10В, значит заземление хорошее, выполняет требования ПУЭ и свои функции в полном объеме. Данная операция требует осторожности и соблюдения мер электробезопасности, особенно в местах непосредственного расположения защитного контура.

{SOURCE}

Большая площадь установки Крайне малая площадь установки (вплоть до монтажа в подвале дома)
Необходимы сварные работы Все элементы заземлителя легко соединяются резьбовыми соединениями (не влияет на механические и электрические свойства заземлителя)
Требуется резка материала Все детали изготовлены промышленным способом с гарантировано высоким качеством
Требуется транспортировка грузовым автомобилем Полутораметровая упаковка штырей и коробка с дополнительными элементами умещается в обычный легковой автомобиль
Длительный и физически тяжелый процесс установки, требующий привлечения сварщика Быстрая установка своими силами. Для установки заземлителя требуется только один человек.
Элементы конструкции имеют вес не более 2х килограмм.

Восстановление параметров контура заземления на удалённых сельских узлах доступа к сетям передачи данных Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

XXXX ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ХХХХ

05.20.02 ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ _В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ_

Научная статья УДК 654.1

Б01: 10.24412/2227-9407-2021-12-35-49

Восстановление параметров контура заземления на удалённых сельских узлах доступа к сетям передачи данных

Сергей Валентинович Шахтанов Александр Владимирович Синников 2, Мария Юрьевна Толикина 3

12’3 Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, г. Княгинино, Россия

1 [email protected]://orcid.org/0000-0001-8390-0351

2 [email protected]

3 [email protected]’ https://orcid.org/0000-0002-2157-026X

Аннотация

Введение. В статье рассматриваются актуальные вопросы, связанные с особенностями оборудования системами заземления сельских удалённых объектов связи, АТС и узлов доступа сети передачи данных. От состояния контуров заземления и их параметров зависит надёжность работы всей системы связи в целом и качество предоставляемых услуг потребителям.

Материалы и методы. С появлением и внедрением новых услуг связи таких, как Интернет, IP-телевидение, сотовая связь, беспроводный доступ к интерактивным услугам, требования к качеству предоставляемых услуг значительно возросли. Соответственно возросли требования к вспомогательным и обеспечивающим элементам сети связи, к которым относятся системы контуров заземления и выравнивания потенциалов, только с качественным исполнением которых и возможно устранение наводок на слаботочные сети систем связи от систем электропитания. На основании возросших требований к нормам эксплуатации, качеству услуг связи был спланирован и проведён комплекс мероприятий по расчёту и реконструкции существующих контуров заземления всех сельских узлов связи Княгининского района.

Результаты. На основе руководящих документов отрасли «Связь» рассмотрен практически доступный службе эксплуатации узла связи метод оценки основного параметра грунта — его удельного сопротивления в районе проектируемого или эксплуатируемого контура заземления, что необходимо для определения практических конструктивных параметров контура заземления, которые были рассчитаны и применены на практике. Обсуждение. В представленных материалах рассматриваются принципы расчёта контуров заземления, приемлемые для практического применения в службах эксплуатации сельских узлов связи без привлечения проектных организаций.

Заключение. В статье приведён анализ состояния реально существующих контуров заземления сельских АТС Княгининского района Нижегородской области, находящихся в эксплуатации длительное время, более 30 лет. Рассмотрены методы ремонта и обслуживания подобных контуров заземления на основе опыта практической эксплуатации.

Ключевые слова: автоматическая телефонная станция (АТС), ГОСТ, контур заземления, оборудование, объект связи, правила устройства электроустановок (ПУЭ), электрическое сопротивление

Для цитирования: Шахтанов С. В., Синников А. В., Толикина М. Ю. Восстановление параметров контура заземления на удалённых сельских узлах доступа к сетям передачи данных // Вестник НГИЭИ. 2021. № 12 (127). С. 35-49. DOI: 10.24412/2227-9407-2021-12-35-49

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

XXXXXX ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE XXXXXX Restoring ground loop parameters for remote network access nodes data transmission

Sergey V. Shakhtanov Alexander V. Sinnikov 2, Maria Yu. Tolikina 3

12’3 Nizhny Novgorod State Engineering and Economic University, Knyaginino, Russia

1 [email protected], https://orcid.org/0000-0001-8390-0351

2 a. [email protected] rt. ru

[email protected], https://orcid.org/0000-0002-2157-026X

Abstract

Introduction. The article discusses topical issues related to the features of the equipment. The reliability of the communication system as a whole and the quality of services provided to consumers depend on the state of the grounding loops and their parameters.

Materials and methods. With the advent and implementation of new communication services, such as the Internet, IP-communication, cellular communication, wireless access to interactive services, the requirements for the quality of the services provided are significant. The occurrence of requirements for auxiliary communication networks caused by this connection of the system of ground loops and potential equalization may have caused the elimination of interference to low-current networks of communication systems from power supply systems. Based on the requirements for the operation standards, the quality of communication services, a set of measures was planned and carried out to calculate and reconstruct the grounding loops of all communication points in the Knyagininsky district.

Results. On the basis of the guiding principle of the documents of the «Communication» industry, a variant of the practical use of the construction of a communication center is considered, the method of assessing the main soil — its resistivity in the area of the designed or operated ground loop.

Discussion. The presented materials consider the principles of calculating ground loops that are acceptable for practical use in the services of operating communication centers without the involvement of design organizations. Conclusion. The article provides an analysis of the state of the actual grounding circuits of automatic telephone exchanges in the Knyagininsky district of the Nizhny Novgorod region, which have been in long-term operation for more than 30 years. Methods of repair and maintenance of such ground loops based on practical experience are considered.

Keywords: automatic telephone exchange (ATS), ground loop, equipment, communication object, electrical installation rules (PUE), GOST, electrical resistance

For citation: Shakhtanov S. V., Sinnikov A. V., Tolikina M. Yu. Restoration of ground loop parameters at remote rural nodes of access to data transmission networks // Bulletin NGIEI. 2021. № 12 (127). P. 35-49. (In Russ.). DOI: 10.24412/2227-9407-2021-12-35-49

Введение

Необходимость применения и использования контуров заземления в системах и оборудовании связи исходит из ряда требований, связанных непосредственно с принципами организации и архитектурой самой системы связи, выполняемыми данной системой, задачами, вариантами использования электропитания, её иерархией и обеспечением безопасности обслуживающего персонала» (ГОСТ 464-79).

Наличие заземления аппаратуры связи изначально требовалось для обеспечения самого функционирования системы связи между абонентами, поскольку ранее, на рубеже Х1Х-ХХ веков и в первой трети ХХ века, в отрасли «Связь» использовались преимущественно однопроводные схемы организации связи, существовало только телеграфное и телефонное оборудование. Системы были низковольтными, слаботочными, чаще батарейными.

Функции защиты персонала от поражения электрическим током с использованием контуров заземления являлись вспомогательными и второстепенными, так как рабочее напряжение оборудования не превышало безопасных норм того времени.

Отсутствие второго абонентского провода компенсировалось прохождением тока через землю посредством обустройства рабочего заземления. Известны случаи организации оперативной телеграфной и телефонной связи в период Великой Отечественной войны, когда сигнал шёл по существующему заграждению из колючей проволоки на рогатках в сухой морозный период зимнего времени с использованием временных заземлителей из подсобного материала в качестве второго провода.

Появление многоканальных высокочастотных систем передачи на рубеже 40-х годов ХХ века [1] вызвало необходимость использования более мощ-

XXXX ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ХХХХ

ных, по сравнению с батарейными, источников питания, первичных систем электропитания напряжением 220 вольт и выше, что, соответственно, потребовало иных норм по обеспечению электробезопасности. Появились определения рабочего и защитного заземления (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей).

Особенностью эксплуатации современных систем связи и сетей передачи данных является то, что они в своём подавляющем большинстве используют слаботочное оборудование при низком напряжении питания [2]. В Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) приводится определение сверхнизкого напряжения, которое не превышает 50 В переменного и 120 В постоянного тока. Современное высокоскоростное оборудование сетей передачи данных работает от источников постоянного напряжения 36-72 В (чаще придерживаются стандарта 48 В), что априори требует соблюдения параметров рабочего заземления в гораздо более жёстком диапазоне по сравнению с силовым оборудованием, рассматриваемым в ПУЭ [3; 4]. В этих условиях внешние наводки и помехи от деструктивных факторов, содержащих электромагнитную составляющую, требуют соблюдения более высокого соотношения сигнал/шум по сравнению с оборудованием связи старого парка. Именно поэтому требуется строгое соблюдение параметров устройств заземления оборудования и цепей выравнивания потенциалов, которые минимизируют воздействие электромагнитных помех природного и техногенного характера [5].

В данной статье принципы организации цепей выравнивания потенциалов детально не рассматриваются. Для уменьшения электромагнитного воздействия на аппаратуру связи её питание от однофазной сети 220 В было организовано путём добавления нулевого защитного проводника РЕ. Особенности организации устройств заземления оборудования связи и сетей передачи данных обговорены ГОСТ Р 50571.22-2000 (МЭК 364-7-707-84) Электроустановки зданий, часть 7, раздел 707 «Заземление оборудования обработки информации» (ГОСТ Р 50571.22-2000 (МЭК 364-7-707-84)).

Материалы и методы

С дальнейшим развитием систем связи на современном уровне функции заземления дополнились, требования к нему ужесточились. Основополагающие требования к заземлению оборудования изложены в ПУЭ. В отрасли «Связь» в дополнение к ПУЭ действует ГОСТ 464-79 «Заземления для стационарных установок проводной связи, радиоре-

лейных станций, радиотрансляционных узлов проводного вещания и антенн систем коллективного приёма телевидения».

Заземление необходимо, чтобы [6]:

— уменьшить электромагнитное излучение высокой частоты от аппаратуры;

— уменьшить выброс помех в электрическую

сеть;

— уменьшить влияние внешних помех на аппаратуру;

— обеспечить нормальную работу аппаратуры в составе сети;

— исключить поражение человека ёмкостным током накопленного заряда в оболочке и жилах кабелей.

Сопротивление общего заземляющего устройства должно соответствовать нормам сопротивления заземляющих устройств для каждой подключаемой установки.

Согласно требований ПУЭ, сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трёхфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.

Ещё больше требования к заземлению повысились в связи с активным переходом систем связи к цифровым технологиям, особенно при работе на высоких, до сотен мегабит в секунду, и сверхвысоких, до сотен гигабит в секунду, скоростях передачи данных. Обусловлено это уже не требованиями ПУЭ по электробезопасности, а проблемами взаимной помехозащищённости и электромагнитной совместимости [7].

Суть проблемы заключается в насыщенности сооружений связи, промышленных объектов и жилья абонентов различным линейно-кабельным хозяйством локальных сетей, а также электрическими кабелями потребителей со значительным энергопотреблением, большими токами с применением в оборудовании импульсных блоков питания. Всё это приводит к взаимным наводкам и отсутствию электромагнитной совместимости работающего оборудования тока [8].

Решение данной проблемы состоит в грамотном взаиморасположении линейно-кабельного хозяйства и силовых цепей, правильной организации цепей зануления, заземления и цепей выравнивания потенциалов, но это возможно только при правильно спроектированных, исполненных и грамотно

; ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE ]

эксплуатируемых контуров заземления узла связи, сельской АТС [9; 10].

Большой вклад в разработку мероприятий и устройств для защиты оборудования и линий связи от импульсных помех и решению проблем их электромагнитной совместимости внесён специалистами НПО «Инженеры электросвязи» г. С. Петербург. Специалисты НПО «Инженеры электросвязи» обследовали более 20 объектов связи в разных регионах страны. Обследования проводились с целью определения причин выхода оборудования из строя под воздействием электромагнитных полей (прежде всего, молнии). Кроме того выявлялись источники помех внутри самого объекта связи [11]. На основании рекомендаций специалистов НПО «Инженеры электросвязи» проводимые мероприятия для снижения уровня различного рода электромагнитных помех можно разделить на 3 группы, из которых рассматривается только третья, связанная с приведением к нормам ТУ контуров заземления:

• установка специальных защитных устройств;

• изменение трасс прокладки кабелей;

• проведение изменений и устранение нарушений системы заземления и выравнивания потенциалов.

Следует отметить, что основной причиной выхода оборудования из строя и возникновения взаимных помех между различными устройствами в большинстве случаев являлось неудовлетворительное состояние сети соединений и заземления [12]. Особенно это проявлялось на объектах, находящихся длительное время в эксплуатации, после установки на них современного цифрового оборудования (ГОСТ Р 50571.22-2000 (МЭК 364-7-707-84)).

Большинство существующих районных узлов связи были спроектированы и построены в конце 60-х годов ХХ века. Строительство, монтаж и ввод в эксплуатацию сельских автоматических станций (АТС) координатного типа производились на рубеже 60-70 годов ХХ века. В частности, в Княгинин-ском районе Нижегородской области первая из 10 сельских АТС была введена в эксплуатацию в 1969 году, а последняя — в 1977 году. И если сами районные узлы связи строились подрядным способом специализированными подрядными организациями, то значительное количество сельских АТС, расположенных на центральных усадьбах сельхозпредприятий, строилось хозяйственным способом местными специалистами, не всегда достаточно подготовленными и имеющими должные компетенции, без должного оформления проектной докумен-

тации. В результате, по факту исполнения, оказалось, что контура заземления сельских АТС были выполнены с отклонениями от проектных норм и Правил устройства электроустановок [13].

Монтаж контуров заземления производился без предварительных расчётов и учёта удельного сопротивления грунта в месте установки контура заземления, поэтому при осмотре контуров были выявлены недостатки: недостаточное количество электродов заземления, их незначительное заглубление, близкое расположение друг от друга и отсутствие антикоррозийной обработки в местах точек соединений электродов заземления, малое сечение проводников от контура заземления до оборудования в аппаратной. Все эти недостатки выявлялись в течение срока эксплуатации при плановых работах по обслуживанию оборудования.

На начальном этапе эксплуатации контура заземления он, по результатам измерений, соответствовал требованиям норм ПУЭ и ГОСТ 464-79, но нарушение проектных норм по прошествии нескольких лет начинает себя проявлять. Поскольку контур заземления типовой аналоговой координатной сельской АТС АТСК 50/200 необходим только для выполнения защитных функций по электробезопасности, на работу самого оборудования снижение сопротивления заземления заметного влияния не оказывало. Таким образом, все выявленные проблемы полностью соответствуют выводам специалистов НПО «Инженеры электросвязи» [12].

Сроки проведения измерений сопротивления заземления установлены согласно ПУЭ 2 раза в год, в наиболее жаркий и наиболее холодный период года, когда грунт наиболее сухой. На практике это определяется январём и августом месяцем с корректировкой относительно конкретных погодных условий.

В 2011 году автором, совместно с работниками Княгининского районного узла связи (РУС), в соответствии с графиком профилактических работ и планом проведения измерений, было проведено обследование всех АТС Княгининского района. Результаты измерения сопротивления контуров заземления показали, что заземление контура центральной районной АТС, введённой в эксплуатацию в 2004 году, полностью отвечает норме Технических условий, проектная и исполнительная документация в наличии, друг другу соответствуют, подтверждена Актами скрытых работ [14]. Сопротивление же контуров заземления 10 сельских АТС, расположенных в пределах района и находящихся в эксплуатации 35-40 лет, нормам ПУЭ и ГОСТ464-79 не соответствует. Результаты измерений приведены в таблице № 1.

ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ)

Таблица 1. Результаты измерения сопротивления заземления сельских АТС по 2011 года

Table 1. Results of measuring the grounding resistance of rural automatic telephone as of August 2011

состоянию на август exchanges

№ п/п

Норма заземления (Ом) / Ground rate (Q) Результаты Соответствие нормам

Принадлежность АТС / измерения (Ом) / технических условий /

ATC affiliation Measurement Compliance with technical

results (Q) specifications

Центральная АТС Княгинино / 4 1,8 Соответствует /

Central ATS Knyaginino Compliant

Сельская АТС № 1 Соловьёво / 4 8,3 Не соответствует /

Rural ATS No. 1 Solovyovo Does not match

Сельская АТС № 2 Барково / 4 6,2 Не соответствует /

Rural ATS No. 2 Barkovo Does not match

Сельская АТС № 3 Б. Андреевка / 4 7,8 Не соответствует /

Rural ATS No. 3 B. Andreevka Does not match

Сельская АТС № 4 Островское / 4 9,5 Не соответствует /

Rural ATS No. 4 Ostrovskoe Does not match

Сельская АТС № 5 Ананье / 4 15,0 Не соответствует /

Rural ATS No. 5 Ananya Does not match

Сельская АТС № 6 Троицкое / 4 5,3 Не соответствует /

Rural ATS No. 6 Troitskoe Does not match

Сельская АТС № 7 Возрожденье / 4 21,4 Не соответствует /

Rural ATS No. 7 Vozrozhdenie Does not match

Сельская АТС № 8 Белка / 4 12,8 Не соответствует /

Rural ATS No. 8 Belka Does not match

Сельская АТС № 9 Урга / 4 14,9 Не соответствует /

Rural ATS No. 9 Urga Does not match

Сельская АТС № 10 Покров / 4 10,4 Не соответствует /

Rural ATS No. 10 Pokrov Does not match

10

11

Источник: составлено авторами в результате измерений

Дальнейшее обследование контуров заземления, включая их внешний осмотр с частичным вскрытием проводников и заземлителей, находящихся в грунте, проведение комплекса измерений, позволили провести анализ причин несоответствия нормам сопротивления заземления [15]:

• количество заземлителей сельских АТС составляет 3-4 штуки;

• удаление электродов друг от друга ~ 1 метр;

• длина вертикальных заземлителей по частично сохранившейся документации и паспортам АТС — 1,8 м;

• расположение вертикальных электродов треугольником или линейно;

• отсутствие защитного покрытия в местах соединения вертикальных заземлителей с горизонтальной соединительной шиной, в ряде случаев приведшее к отгниванию вертикального заземлите-

ля от горизонтальной шины вследствие коррозийных явлений;

• соединение контура заземления с оборудованием АТС шиной недостаточного сечения, чаще всего одним проводом С-3 (стальной оцинкованный провод диаметром 3 мм) при отсутствии защитного покрытия;

• отсутствие щита заземления (ЩЗ) на 5 сельских АТС, существующие ЩЗ находятся в неудовлетворительном состоянии;

• отсутствие главной шины заземления (ГШЗ) на всех сельских АТС;

• отсутствие измерительных контуров заземления на всех сельских АТС, что не позволяет проводить измерения в зимний период эксплуатации.

Возможные последствия нарушения цепей заземления и выравнивания потенциалов показаны на рисунке 1. К Княгининскому узлу связи не относится.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Рис. 1. Последствия попадания постороннего напряжения на линейный кросс при отсутствии цепей выравнивания потенциалов (А). Состояние линейного кросса при не соблюдении норм ТУ при эксплуатации (В) Fig. 1. Consequences of the ingress of extraneous voltage to the line cross in the absence of potential equalization circuits (A). The state of the linear cross-section if the TU standards are not observed during operation (B) Источник: фото из производственного архива автора

Результат анализа состояния контуров заземления сельских АТС показал необходимость проведения их ремонта. Поскольку проведение подобных работ не предусматривается никаким бюджетом ПАО Ростелеком, то нами было приято решение о проведении данных работ собственными силами работников районного узла связи в порядке текущей эксплуатации [16].

Необходимость и актуальность проведения работ исходила не только из непререкаемых требований ПУЭ по обеспечению электробезопасности персонала, но и в связи с начавшимся внедрением на сельских удалённых объектах и сетях связи высокоскоростного доступа к сети Интернет по волоконно-оптическому кабелю. Внедрение оптики позволило предлагать абонентам села тарифные планы с предоставлением услуг сети передачи данных Интернет и телевидения. Однако вслед за этим абоненты, перешедшие на новые тарифы, стали предъявлять претензии и жаловаться на низкую скорость работы сети, не отвечающую тарифным планам

[17; 18].

Для решения данной задачи в качестве основополагающих требований были приняты требования ГОСТ 464-79 п.п. 1.4, 1.9, 2.4.1: «Телефонные станции с центральной батареей (автоматические АТС и ручные — РТС) должны быть оборудованы тремя обособленными заземляющими устройствами — защитным или рабоче-защитным и двумя измерительными. В рабочем состоянии все

три заземляющих устройства должны быть соед и-нены параллельно на щитке заземления и разъединяются лишь для измерения сопротивления защитного или рабоче-защитного заземляющего устройства».

Поскольку работы по ремонту контуров заземления осуществлялись сверх типовых плановых заданий, назначаемых руководством Нижегородского филиала ПАО Ростелеком, то полностью данный объём работ был вынужденно растянут на период 2011-14 годов. В это же время все сельские АТС были переведены на волоконно-оптические линии связи, проложенные также силами работников узла связи хозяйственным способом, без привлечения подрядчиков. В результате оказалось, что решение проведения ремонта контуров заземления было правильным и своевременным, предвосхитило обязательные мероприятия для установки высокоскоростного оборудования на оптический кабель. Жалобы от абонентов на скорость работы магистральной сети передачи данных Интернет полностью прекратились, жители сёл получили возможность просмотра телевизионных цифровых каналов, требующих устойчивой высокоскоростной передачи данных (ГОСТ Р 53246-2008).

При принятии решения на реконструкцию всех контуров заземления сельских АТС для составления плана производства работ и определения объёмов работ, с учётом имеющихся в наличии сил

ХХХХ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ХХХХ

и средств, нами были определены цели, которые в итоге должны быть достигнуты [19]:

• приведение сопротивления контуров заземления к нормам в соответствии с ПУЭ и ГОСТ;

• обустройство измерительным заземлением всех сельских АТС по 2 заземлителя на АТС с выводом в помещение АТС;

• установка на всех сельских АТС щитов заземления (ЩЗ) для возможности проведения измерений в любое время года;

• установка на всех сельских АТС главной заземляющей шины (ГШЗ) для оборудования цепей выравнивания потенциалов;

• желательное обеспечение характеристик сопротивления контуров заземления с заведомым запасом относительно норм, в связи с общими тенденциями и рекомендациями профильных научных и технических изданий о недостаточной величине сопротивления контура заземления для оборудования высокоскоростной передачи данных в 4 Ома с учётом взаимной помехозащищённости.25 м, поэтому при расчёте и устройстве заземлений необходимо знать его удельное сопротивление;

• в течение года в связи с изменением атмосферных и климатических условий содержание влаги в грунте и его температура изменяются, а следовательно, изменяется и удельное сопротивление. Наиболее резкие колебания удельного сопротивления наблюдаются в верхних слоях земли, которые зимой промерзают, а летом высыхают. Из данных измерений следует, что при понижении температуры воздуха от 0 до -10 °С удельное сопротивление грунта на глубине 0,3 м увеличивается в 10 раз, а на глубине 0,5 м — в 3 раза.

Сопротивление Я одиночного трубчатого вертикального заземлителя, помещённого на глубине h от поверхности земли, определяется по формуле:

1 2п1 V а 2 1+7Н )’ ‘ у ‘ где I — длина трубы, м; d — внешний диаметр трубы, м; h — расстояние от поверхности земли до верхнего конца трубы, м; р — удельное сопротивление земли, Омм; к\ — коэффициент промерзания, учитывающий сезонные колебания температуры грунта1.

Наиболее целесообразно погружать трубу на такую глубину, чтобы верхний конец её находился ниже глубины промерзания грунта и, во всяком случае на глубине 0,7 м от поверхности земли, при этом значительно уменьшится колебание сопротивления заземления в зависимости от времени года. Диаметр трубы и толщина стенки (или ширина и толщина стороны уголка заземлителя из угловой стали) выбираются такими, чтобы заземлитель обладал достаточной механической прочностью.

В силу того, что вышеуказанный метод, описанный в «Руководстве по проектированию…», хотя и позволяет производить расчёты контуров заземления, является громоздким и малоприменимым на практике в разрезе служб эксплуатации сельских АТС, особенно при расчётах большого количества контуров заземления, как и определено в нашем случае. Задача расчёта нами была разделена на два этапа:

• определение удельного сопротивления грунта в местах расположения контуров заземления;

• собственно расчёт параметров контура заземления с учётом удельного сопротивления.

Для определения удельного сопротивления грунта была использована методика, приведённая в «Руководстве по строительству линейных сооружений местных сетей связи, часть II».

Измерение удельного сопротивления грунта производится с помощью симметричной четы-рехэлектродной установки с использованием измерителей сопротивления типа Ф-416, М-416 и МС-08 и стальных электродов длиной 250-350 мм и диаметром 15-20 мм, по схеме (рисунок 2).

Величина удельного сопротивления грунта подсчитывается по формуле:

(2)

где Я — показание прибора, Ом; а — расстояние между двумя соседними электродами, равное глубине, на которую производится измерение, м. Глубина забивки электродов в грунт (I) не должна быть более 1/20а.

; ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE ]

Рис. 2. Схема измерения удельного сопротивления земли прибором МС-08, М-416:

а — расстояние между электродами, l — глубина забивки стержней Fig. 2. Scheme for measuring the resistivity of the earth by the deviceMS-08, M-416: a — distance between electrodes, l — rod driving depth Источник: использовалась методика измерений в соответствии с СТО 56947007-29.130.15.105-2011

Таблица 2. Результаты измерения удельного сопротивления грунта вблизи сельских АТС Table 2. Results of soil resistivity measurement in the vicinity of rural ATS

№ п/п

Норма удельного сопротивления грунта (Ом) / Soil resistivity rate (Q)

Результаты измерения (Ом) / Measurement results (Q)

Центральная АТС Княгинино / Central ATS Knyaginino Сельская АТС № 1 Соловьёво / Rural ATS No. 1 Solovyovo Сельская АТС № 2 Барково / Rural ATS No. 2 Barkovo Сельская АТС № 3 Б. Андреевка / Rural ATS No. 3 B. Andreevka Сельская АТС № 4 Островское / Rural ATS No. 4 Ostrovskoe Сельская АТС № 5 Ананье / Rural ATS No. 5 Ananya Сельская АТС № 6 Троицкое / Rural ATS No. 6 Troitskoe Сельская АТС № 7 Возрожденье / Rural ATS No. 7 Vozrozhdenie Сельская АТС № 8 Белка / Rural ATS No. 8 Belka Сельская АТС № 9 Урга / Rural ATS No. 9 Urga Сельская АТС № 10 Покров / Rural ATS No. 10 Pokrov

Источник: данные получены авторами в результате измерений в соответствии с «Руководство по строительству линейных сооружений местных сетей связи, часть II».

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

23

42

27

19

71

75

42

19

17

72

19

В нашем конкретном случае использовался прибор М-416. Преимущество используемого метода в том, что прибор М-416 является штатным прибором всех узлов связи и у обслуживающего персонала есть большой практический опыт измерений.

Для расчёта собственно параметров и конструкции ремонтируемых контуров заземления в

соответствии с местными условиями нами была использована бесплатная версия программы «Расчёт заземляющих устройств», программный комплекс «Акула», версия 2.0.1, разработчик компания « Аки-1а8ой». Пример расчёта с конкретными исходными данными приведён на рисунке 3.

ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ)

Рис. 3. Пример расчёта контура заземления для АТС № 5 с использованием программы «Акула» Fig. 3. An example of calculating the ground loop for automatic telephone exchange No. 5 using the program «Akula»

Источник: данные получены авторами

Как видно из рисунка, программа позволяет задать параметры контура заземления с учётом местных условий и требований руководящих документов. Результатом расчёта является необходимое количество электродов с учётом их линейных размеров и взаимной конфигурации для строительства контура и ожидаемое сопротивление заземления данного контура.

В данном случае на рисунке представлен результат расчёта конкретного контура заземления сельской АТС № 5. Реальный контур заземления непосредственно после его исполнения и проведённых измерений показал сопротивление рабочего заземления 2,3 Ома.

Обсуждение

Авторами были произведены расчёты для рабочих и измерительных контуров 10 сельских АТС, на основании которых и проводились работы по их реконструкции. Число расчётных вертикальных заземлителей на одну АТС составило 14-18 штук, плюс два измерительных заземлителя. Заземлители располагались по прямоугольному контуру или в ряд, в зависимости от местных условий, измерительные заземлители были вынесены на расстояние

20 метров от основного контура и друг от друга в соответствии с ГОСТ 464-79: «Расстояние между отдельными неизолированными частями разных заземляющих устройств (между рабочим, защитным, измерительным и др.) на участке до ввода в здание не должно быть менее 20 м». Сопротивление измерительного заземляющего устройства не должно быть более 100 Ом в грунтах с удельным сопротивлением до 100 Ом-м».

В качестве вертикальных заземлителей были использованы арматурные прутья диаметром 16 мм и водопроводные трубы диаметром 32-40 мм и длиной 3 метра. В качестве горизонтальных заземлителей была использована проволока-катанка диаметром 8 мм в две нитки, что по сечению составляет 100 мм2 и используемому материалу, сталь, полностью соответствует статье ПУЭ п.п. 1.7.102, таблица 1.7.4, п.п. 1.7.117.

Соединение вертикальных и горизонтальных заземлителей производилось ручной дуговой сваркой электродом МР-3. Присоединение к контуру заземления осуществлялось резьбовым соединением через стальные шайбы с установкой под гайку гро-верной шайбы на два разнесённых болта М10, при-

; ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE ]

варенных ручной дуговой сваркой электродом МР-3. Защита сварных и резьбовых соединений была произведена расплавом резинобитумной мастикой марки «РБ», применяемой для заливки кабельных муфт, что не противоречит «Руководству по

проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов».

Подготовка контура заземления АТС № 7 и ввод в здание показан на рисунке 4.

А В

Рис. 4. Траншея для установки заземлителей заземления (А). Подключение кабеля АВВ 2*16 (В) к соединительной горизонтальной шине Fig. 4. Trench for the installation of grounding conductors (A). Connecting the ABB 2*16 (B) cable to the connecting horizontal bus Источник: фото из производственного архива автора

Ввод контура заземления в здание сельской АТС произведён кабелем АВВГ 2^16 в двойной изоляции в соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок».16 заводится сквозь просверленное заранее перфоратором, с использованием бура по бетону, отверстие выше уровня

пола с защитой по стене кабельным жёлобом на щит заземления и далее на главную шину заземления, изготовленные на месте в соответствии с разработанными и исполненными нами изделиями ЩЗ и ГШЗ.

Внешний вид щита заземления АТС № 2 показан на рисунке 5.

А В

Рис. 5. Состояние щита заземления до (А) и после ремонта (В) с подключением к главной шине заземления Fig. 5. State of the grounding shield (A) before and after repair (B) with connection to the main grounding bus

Источник: фото из производственного архива автора

ХХХХ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ХХХХ

Результатом проделанной работы явилось полное восстановление контуров заземления до требуемых норм. Установка измерительных зазем-лителей позволяет проводить измерения контуров в зимний период не формально, а по фактическим

Заключение

Как видно из таблицы 4, поставленная нами цель полностью достигнута, достаточно продолжительный, в течение 7 лет, срок эксплуатации отремонтированных контуров заземления показал стабильность параметров. Довольно большой разброс сопротивления измерительных контуров между раз-

данным со щита заземления, расположенного непосредственно в аппаратной сельской АТС. Результаты планового измерения после завершения реконструкции контуров в августе 2014 года приведены в таблице 3.

/

личными АТС характеризует местные свойства грунта по удельному сопротивлению, поскольку на одиночном заземлителе это сказывается более значительно, тем не менее, все, и рабочие, и измерительные контура заземления соответствуют требованиям руководящих документов и позволяют обеспечивать надёжную связь в безопасных условиях.

Таблица 3. Результаты измерения сопротивления заземления сельских АТС по состоянию на август 2014 года

Table 3. The results of measuring the grounding resistance of rural automatic telephone exchanges as of August 2014

Результаты измерения / Measurement results

рабочее измеритель- измеритель-

заземление ное заземле- ное заземле-

(Ом) / ние (Ом) / ние (Ом) /

working measuring measuring

grounding ground (Q) ground (Q)

(Q) № 1 № 2

№ п/п

Принадлежность АТС / ATS affiliation

Норма рабочего / измерительного заземления (Ом) / Working / measuring ground rate (Q)

Соответствие нормам техническ условий Complianc with tech nical speci cations

Центральная АТС Княгинино / Central ATS Knyaginino Сельская АТС № 1 Соловьёво / Rural ATS No. 1 Solovyovo Сельская АТС № 2 Барково / Rural ATS No. 2 Barkovo Сельская АТС № 3 Б. Андреевка / Rural ATS No. 3 B. Andreevka Сельская АТС № 4 Островское / Rural ATS No. 4 Ostrovskoe Сельская АТС № 5 Ананье / Rural ATS No. 5 Ananya Сельская АТС № 6 Троицкое / Rural ATS No. 6 Troitskoe Сельская АТС № 7 Возрожденье / Rural ATS No. 7 Vozrozhdenie Сельская АТС № 8 Белка / Rural ATS No. 8 Belka Сельская АТС № 9 Урга / Rural ATS No. 9 Urga Сельская АТС № 10 Покров / Rural ATS No. 10 Pokrov Источник: данные получены авторами в результате измерений

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

1,2

2,5

2,8

2,2

3,5

2,3

3,2

2,9

1,5

1,0

2,7

4 11 11 7

70 50 61 7 12 17 15

5

30 10 12 85 66 75 10 22 16 19

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

XXXXXX ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE ]

Таблица 4. Результаты измерения сопротивления заземления сельских АТС по состоянию на август 2021 года

Table 4. Results of measuring the grounding resistance of rural automatic telephone exchanges as of August 2021

Результаты измерения / Measurement results

рабочее измеритель- измеритель-

заземление ное заземле- ное заземле-

(Ом) / ние (Ом) / ние (Ом) /

working measuring measuring

grounding ground (Q) ground (Q)

(Q) № 1 № 2

№ п/п

Принадлежность АТС / ATS affiliation

Норма рабочего / измерительного заземления (Ом) / Working / measuring ground rate (Q)

Соответствие нормам технических условий / Compliance with technical specifications

Центральная АТС Княгинино / Central ATS Knyaginino Сельская АТС № 1 Соловьёво / Rural ATS No. 2 Solovyovo Сельская АТС № 2 Барково / Rural ATS No. 2 Barkovo Сельская АТС № 3 Б. Андреевка / Rural ATS No. 2 B. Andreevka Сельская АТС № 4 Островское / Rural ATS No. 2 Ostrovskoe Сельская АТС № 5 Ананье / Rural ATS No. 2 Ananya Сельская АТС № 6 Троицкое / Rural ATS No. 2 Troitskoe Сельская АТС № 7 Возрожденье / Rural ATS No. 2 Vozrozhdenie Сельская АТС № 8 Белка / Rural ATS No. 2 Belka Сельская АТС № 9 Урга / Rural ATS No. 2 Urga Сельская АТС № 10 Покров / Rural ATS No. 2 Pokrov Источник: данные получены авторами в результате измерений

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

4 / 100

1,3

3.0

2,5

1.7

3,7

3.1

3,5

3.1

3.0

3.2

3.2

11 32 31 15 68 62 19 17 12 69 17

15 45 21 27 75 81 56 21 19 75 21

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Соотв. / Согг.

Согласно «Руководству по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов», срок службы заземлителей должен составлять не менее 15 лет [20]. Анализ сопротивления заземления указанных выше контуров заземления по прошествии 7 лет эксплуатации показывает, что методика ремонта была выбрана правильно и планируемый запас ресурса находится в допустимых пределах.

В результате проведённых работ время, затрачиваемое на проведение комплекса измерений без учёта времени на дорогу, сократилось с 40-50 до 10 минут за счёт отсутствия необходимости

установки дополнительных переносных измерительных заземлителей. Появилась возможность проведения измерений в зимнее время, так как кабели от стационарных измерительных контуров выведены непосредственно в аппаратную [21].

Весь объём работ по ремонту контуров заземления был проведён без привлечения дополнительных средств, в порядке текущей эксплуатации при выездах на устранение повреждений, что сэкономило расходы на автотранспорт. Сократилось количество выездов к абонентам на высокоскоростных тарифах за счёт повышения качества предоставляемых услуг при увеличении положительной вола-

ХХХХ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ХХХХ

тильности по росту количества услуг на более скоростных тарифах до 100 мегабит в секунду, что всё более востребовано в сельской местности согласно государственной программы «Устранение цифрового неравенства» [17; 18].

Данная методика приведения контуров заземления сельских объектов связи к требованиям руководящих документов связи может быть рекомендована службам эксплуатации, практически занимающимися данной тематикой.

Примечание:

1 Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов. М. : «Связь», 1971. 68 с.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Привалов Е. Е. Электробезопасность. Часть II. Заземление электроустановок. Ставрополь : Ставропольский государственный аграрный университет, 2013. 140 с.

2. Гизатуллин З. М., Чермошенцев С. Ф. Электромагнитная совместимость электронных средств при воздействии электростатического разряда. Казань : Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2006. 102 с.

3. Карякин Р. Н. Нормы устройства сетей заземления. М. : Энергосервис, 2006. 355 с.

4. Величко В. В., Катунин Г. П., Шувалов В. П. Основы инфокоммуникационных технологий. М. : Горячая линия-Телеком, 2009. 711 с.

5. Филатов Д. А., Терентьев П. В. Качество электроэнергии и электромагнитная совместимость в электроэнергетике сельского хозяйства. Н. Новгород : Нижегородская ГСХА, 2017. 116 с.

6. Паршуткин А. В., Галандзовский А. В., Левинидр Д. В. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных систем и комплексов. СПб. : ВКА имени А. Ф. Можайского, 2016. 148 с.

7. Геворкян В. М. Электромагнитная совместимость электронных информационных систем. М. : Издательский дом МЭИ, 2007. 308 с.

8. Газизов Т. Р. Электромагнитная совместимость и безопасность радиоэлектронной аппаратуры. Томск : «ТМЛ-Пресс», 2007. 256 с.

9. Власов В. Е., ПарфёновЮ. А. Кабели цифровых сетей электросвязи. М. : ЭКО-ТРЕНДЗ. 2005. 253 с.

10. ПарфёновЮ. А., Мирошников Д. Г. Цифровые сети доступа. М. : ЭКО-ТРЕНДЗ. 2005. 285 с.

11. Ослон А. Б. Некоторые вопросы теории заземлений : монография. М. : КМК, 2003. 74 с.

12. Гизатуллин З. М. Помехоустойчивость средств вычислительной техники внутри зданий при широкополосных электромагнитных воздействиях. Казань : КНИТУ-КАИ, 2019. 328 с.

13. Гизатуллин Р. М. Помехоустойчивость и информационная безопасность вычислительной техники при электромагнитных воздействиях по сети электропитания. Казань : Изд-во Казань. гос. техн. ун-та, 2014. 142 с.

14. Москин Н. Д. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Петрозаводск : Издательство Петр-ГУ, 2019. 64 с.

15. Набеев В. В., Евдокимов М. В., Кузьмищев П. А., Орлов Д. К., Бабкин Д. В. Расчёт защитного заземления открытого распределительного устройства // Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности. Казань, 2020. С.163-165.

16. Ефанов В. И., Тихомиров А. А. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и систем. Томск : Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 2012. 228 с.

17. Файерберг О. И., Шварцман В. О. Качество услуг связи. М. : ИРИАС. 2005. 152 с.

18. Есипов М. А., Костин Г. А., Курлов В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. СПб. : Издательство Санкт-Петербургского университета управления и экономики, 2011. 196 с.

19. Васильев М. П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Волгоград : ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ, 2012. 192 с.

20. Шишкин Г. И. Обеспечение помехоустойчивости цифровых систем. Монография в 2 частях. Ч. 2. Са-ров : ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ». 2004. 435 с.

21. Жежеленко И. В. Электромагнитная совместимость в электрических сетях. Минск : Вышэйшая школа, 2012.197 с.

Статья поступила в редакцию 14.09.2021; одобрена после рецензирования 18.10.2021;

принята к публикации 20.10.2021.

XXXXXX ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE XXXXXX

Информация об авторах:

С. В. Шахтанов — к.т.н., доцент кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», мастер связи РФ, Spin-код: 1096-6507;

А. В. Синников — магистрант кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», инженер

группы эксплуатации сервисного центра Б-Мурашкино Нижегородского филиала ПАО Ростелеком;

М. Ю. Толикина — старший преподаватель кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи».

Заявленный вклад соавторов: Шахтанов С. В. — формулирование основной концепции и методологии, разработка плана проведения работ, расчёт параметров устройства, написание окончательного варианта текста.

Синников А. В. — анализ и дополнение текста статьи, визуализация / представление данных в тексте, оформление результатов измерений в таблицах.

Толикина М. Ю. — анализ и подготовка первоначальных выводов, совместное осуществление анализа научной литературы.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

REFERENCES

1. Privalov E. E. Elektrobezopasnost’. Chast’ II. Zazemlenie elektroustanovok [Electrical safety. Part II. Grounding of electrical installations], Stavropol’ : Stavropol’skij gosudarstvennyj agrarnyj universitet, 2013, 140 p.

2. Gizatullin Z. M., Chermoshencev S. F. Elektromagnitnaya sovmestimost’ elektronnyh sredstv pri vozdejstvii elektrostaticheskogo razryada [Electromagnetic compatibility of electronic devices when exposed to electrostatic discharge], Kazan’ : Publ. Kazan. gos. tekhn. un-t, 2006, 102 p.

3. Karyakin R. N. Normy ustrojstva setej zazemleniya [Standards for the arrangement of grounding networks], Moscow: Energoservis, 2006, 355 p.

4. Velichko V. V., Katunin G. P., Shuvalov V. P. Osnovy infokommunikacionnyh tekhnologij [Basics of info-communication technologies], Moscow: Goryachaya liniya-Telekom, 2009, 711 p.

5. Filatov D. A., Terent’ev P. V. Kachestvo elektroenergii i elektromagnitnaya sovmestimost’ v elektroener-getike sel’skogo hozyajstva [Power quality and electromagnetic compatibility in the agricultural power industry], N. Novgorod : Nizhegorodskaya GSKHA, 2017, 116 p.

6. Parshutkin A. V., Galandzovskij A. V., Levinidr D. V. Elektromagnitnaya sovmestimost’ radioelektronnyh sistem i kompleksov [Electromagnetic compatibility of radioelectronic systems and complexes], Saint-Petersburg : VKA imeni A. F. Mozhajskogo, 2016, 148 p.

7. Gevorkyan V. M. Elektromagnitnaya sovmestimost’ elektronnyh informacionnyh sistem [Electromagnetic compatibility of electronic information systems], Moscow: Publ. MEI, 2007, 308 p.

8. Gazizov T. R. Elektromagnitnaya sovmestimost’ i bezopasnost’ radioelektronnoj apparatury [Electromagnetic compatibility and safety of electronic equipment], Tomsk : «TML-Press», 2007, 256 p.

9. Vlasov V. E., Parfyonov Yu. A. Kabeli cifrovyh setej elektrosvyazi [Cables of digital telecommunication networks], Moscow: EKO-TRENDZ, 2005, 253 p.

10. Parfyonov Yu. A., Miroshnikov D. G. Cifrovye seti dostupa [Digital access networks], Moscow: EKO-TRENDZ. 2005, 285 p.

11. Oslon A. B. Nekotorye voprosy teorii zazemlenij [Some questions of the theory of grounding], Monograph, Moscow: KMK, 2003, 74 p.

12. Gizatullin Z. M. Pomekhoustojchivost’ sredstv vychislitel’noj tekhniki vnutri zdanij pri shirokopolosnyh el-ektromagnitnyh vozdejstviyah [Immunity of computer equipment inside buildings under broadband electromagnetic influences], Kazan’: KNITU-KAI, 2019. 328 p.

13. Gizatullin R. M. Pomekhoustojchivost’ i informacionnaya bezopasnost’ vychislitel’noj tekhniki pri elektro-magnitnyh vozdejstviyah poseti elektropitaniya [Noise immunity and information security of computing equipment under electromagnetic influences visit power supply], Kazan’ : Publ. Kazan’. gos. tekhn. un-t, 2014, 142 p.

14. Moskin N. D. Vychislitel’nye sistemy, seti i telekommunikacii [Computing systems, networks and telecommunications], Petrozavodsk : Publ. PetrGU, 2019, 64 p.

XXXX ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ХХХХ

15. Nabeev V. V., Evdokimov M. V., Kuz’mishchev P. A., Orlov D. K., Babkin D. V. Raschyot zashchitnogo zazemleniya otkrytogo raspredelitel’nogo ustrojstva [Calculation of protective grounding of open switchgear], Prior-itetnye napravleniya innovacionnoj deyatel’nosti v promyshlennosti [Priority areas of innovation in industry], Kazan’, 2020, pp.163-165.

16. Efanov V. I., Tihomirov A. A. Elektromagnitnaya sovmestimost’ radioelektronnyh sredstv i sistem [Electromagnetic compatibility of radio electronic means and systems], Tomsk : Tomskij gosudarstvennyj universitet sistem upravleniya i radioelektroniki, 2012, 228 p.

17. Fajerberg O. I., Shvarcman V. O. Kachestvo uslug svyazi [Quality of communication services], Moscow: IRIAS. 2005, 152 p.

18. Esipov M. A., Kostin G. A., Kurlov V. V. Vychislitel’nye sistemy, seti i telekommunikacii [Computing systems, networks and telecommunications], Saint-Petersburg : Publ. Sankt-Petersburg universitet upravleniya i ekonomiki, 2011, 196 p.

19. Vasil’ev M. P. Vychislitel’nye sistemy, seti i telekommunikacii [Computing systems, networks and telecommunications], Volgograd : FGBOU VPO Volgogradskij GAU, 2012, 192 p.

20. Shishkin G. I. Obespechenie pomekhoustojchivosti cifrovyh sistem [Ensuring noise immunity of digital systems], Monograph, In 2 vol., Vol. 2, Sarov: FGUP «RFYAC-VNIIEF». 2004, 435 p.

21. Zhezhelenko I. V. Elektromagnitnaya sovmestimost’ v elektricheskih setyah [Electromagnetic compatibility in electrical networks], Minsk: Vyshejshaya shkola, 2012, 197 p.

The article was submitted 14.09.2021; approved after reviewing 18.10.2021; accepted for publication 20.10.2021.

Information about the author: S. V. Shakhtanov — Ph. D. (Engineering), associate professor of the department «Information and Communication Technologies and Communication Systems», Master of communication of the Russian Federation, Spin-code: 1096-6507;

A. V. Sinnikov — master’s student of the department of Infocommunication Technologies and Communication Systems, engineer of the operation group of the B-Murashkino service center of the Nizhny Novgorod branch of PJSC Rostelecom;

M. Yu. Tolikina — senior lecturer of the department «Infocommunication Technologies and Communication Systems». Contribution of the authors:

Shakhtanov S. V. — developed the theoretical framework, development of a work plan, calculation of device parameters, writing the final text.

Sinnikov A. V. — analyzing and supplementing the text, visualization / presentation of the data in the text, designed tables with results of the study.

Tolikina M. Yu. — analysis and preparation of the initial ideas, joint implementation of scientific literature analysis.

The authors declare no conflicts of interests.

Заземляющие устройства подстанций | Электрические сети энергоемких предприятий

Страница 30 из 30

Опыт проектирования и эксплуатации заземляющих устройств подстанций подтверждает рекомендации действующих Правил устройства электроустановок о целесообразности иметь на подстанциях одно общее заземляющее устройство, используемое как защитное для цепей всех высоких напряжений, так и для отвода токов молнии. Исходя из этого, при проектировании заземляющих устройств мощных подстанций должны быть обеспечены:
а)   возможно более благоприятное распределение потенциала на поверхности земли в пределах подстанции;
б)  рекомендуемые ПУЭ величины сопротивления растекания тока;
в)  необходимое по нормам импульсное сопротивление растекания тока в районе каждого устройства, с которого надлежит отвести токи молнии.
Для обеспечения указанных условий рекомендуется использовать естественные заземлители, как-то: заземляющие тросы отходящих линий электропередачи, железобетонные фундаменты опорных конструкций и т. д. Современные крупные подстанции имеют заземляющие контуры, выполненные следующим образом: вдоль линий размещения оборудования прокладываются магистрали заземления, к которым отдельными полосами присоединяется соответствующее оборудование. Такие магистрали образуют систему параллельных горизонтальных заземлителей. Общепринятым решением является укладка таких же горизонтальных магистралей заземления перпендикулярно указанным выше рядам. Это позволяет достаточно просто осуществлять заземление элементов оборудования подстанции в пределах каждой ячейки, а также создавать многочисленные пути для отвода тока молнии с конструкций подстанции, на которых установлены молниеотводы.
Пересекающиеся магистрали заземления создают сетку заземлений с ячейками с размерами, зависящими от расположения опорных конструкций.
Заземляющие контуры каждого рабочего напряжения подстанции (220, 100, 35 или 10 кВ) связываются во многих точках и образуют одно общее заземляющее устройство. Следует отметить, что стремление к уменьшению размеров ячеек сетки не дает ощутимого увеличения ее проводимости растекания тока, которое оправдало бы увеличение расхода металла.
Вопрос о глубине заложения горизонтальной сетки также является немаловажным вопросом, требующим рационального решения. Для уменьшения влияния на проводимость растекания тока сетки, зимнего промерзания и летней засушиваемости на первый взгляд кажется целесообразным заглубление сетки до 1,5 м, а в некоторых районах страны на еще большую величину. Однако, учитывая значительный объем земляных работ, возможные встречи с подземными коммуникациями и затруднения при эксплуатации, а также увеличение напряжения прикосновения др, заглубление сетки на глубину 1,5 м и более следует считать нецелесообразными. Рекомендуется располагать горизонтальную сетку на глубине 0,8 м, за исключением внешнего контура, который целесообразно углубить более чем на 0,8 м, чтобы сделать более пологим распределение потенциалов на поверхности грунта за контуром.
При проектировании заземляющих устройств современных подстанций следует иметь в виду, что одним лишь сетчатым горизонтальным заземлением редко можно достичь требуемой величины сопротивления растекания тока. Практически всегда целесообразно применять в дополнение к сетке вертикальные заземлители. Место их расположения в сетчатом горизонтальном заземлителе небезразлично. Это следует пояснить. Коэффициент использования вертикальных заземлителей т]в.з имеет более высокие значения при расположении их вдоль внешнего контура, чем при расположении их внутри контура, когда значения уменьшаются примерно в 2 раза. В отдельных случаях допустимо размещение небольшого числа вертикальных заземлителей внутри контура в местах расположения молниеотводов, которые обычно размещаются на опорных конструкциях и реже выполняются как отдельно стоящие молниеотводы, вынесенные за пределы заземляющего устройства.
На подстанциях заземлению подлежат:

  1. корпуса трансформаторов, масляных выключателей, рамы разъединителей, короткозамыкателей и т. п.;
  1. каркасы распределительных щитов, щитков, щиты управления, шкафы;
  2. металлические и железобетонные конструкции открытых подстанций;
  3. металлические конструкции распределительных устройств, металлические кабельные конструкции, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, стальные трубы электропроводок.

Сопротивление растекания тока заземляющих устройств подстанций с большими токами замыкания на землю в любое время года должно быть не более 0,5 Ом. Для получения этой величины, помимо контура заземления подстанции, следует использовать естественные заземлители, в первую очередь защитные тросы подходящих ВЛ, глухо соединенных с опорами линий электропередачи. Сопротивление растекания тока системы «заземляющий трос — заземление опор» при сопротивлении заземления каждой опоры, равном 10 Ом, будет в пределах 2 Ом. Таким образом, при двух линиях электропередачи, отходящих от подстанции в различных направлениях, будет достигнуто сопротивление растекания тока, равное 1 Ом, т. е. половине требуемого значения.
Подсчет сопротивления растекания тока системы «трос — опоры» при числе опор с тросом более 20 можно вести с достаточной точностью для практических целей по формуле
(6-16)
где iRTp — сопротивление троса в одном пролете, Ом; Ron — сопротивление растекания тока заземлителя одной опоры, Ом.
При числе опор с тросом менее 20 сопротивление системы «трос — опоры» определяется по формуле
(6-17)
где cth — гиперболический котангенс;  где n — число опор с тросом.

6-10. ВЫНОС ВЫСОКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ ЗА ПРЕДЕЛЫ ПОДСТАНЦИИ С БОЛЬШИМИ ТОКАМИ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

При замыкании на землю в установках с большим током замыкания на землю возникает опасность выноса высоких потенциалов за пределы подстанции через естественные заземлители, какими являются нулевые провода и металлические оболочки кабеля, выходящие за пределы подстанции. При современных схемах электроснабжения промышленных предприятий, когда широко применяется глубокий ввод и подстанции с первичным напряжением 110 или 220 кВ оказываются на территориях промышленных предприятий, а у цехов сооружаются комплектные подстанции напряжением 6—10 кВ, связанные коммуникациями с подстанциями глубокого ввода, появляется реальная опасность возникновения высоких потенциалов и недопустимых шаговых напряжений.
Современные электрические установки могут иметь токи однофазного замыкания на землю на стороне 110— 220 кВ величиной от 2 до 10—16 кА, т. е. создавать напряжение на заземлении подстанций глубокого ввода от 1 до 5—7,5 кА, которое будет выноситься за их пределы.
Величина выносимого потенциала зависит от удельного сопротивления грунта: чем меньше удельное сопротивление грунта, тем на меньшее расстояние может быть вынесен потенциал.
С выносом потенциала в ряде случаев приходится считаться и принимать меры к его снижению. К таким мерам могут быть отнесены промежуточное заземление трубопроводов и оболочек кабеля, применение кабелей с неметаллической оболочкой, например марки ААШВ, для борьбы с выносом высоких потенциалов по рельсам железнодорожных путей, выходящих с территории подстанции. Можно также рекомендовать не присоединять рельсы к контуру заземления ГПП, а на выходе железнодорожного пути с территории ГПП через каждые 70— 100 м заземлять их на протяжении 0,6—0,6 км одним или двумя вертикальными электродами, с тем чтобы максимально снизить высокие потенциалы.
Для борьбы с выносом высоких потенциалов ПУЭ рекомендуют следующие мероприятия. Если заземляющие устройства электроустановок цехов промышленных предприятий присоединены посредством кабелей и трубопроводов к заземляющему устройству ГПП с большим током замыкания на землю, то вокруг зданий таких цехов на расстоянии 1 м от стен и глубине 1 м в земле должен быть проложен ленточный заземлитель сечением 40X4 мм, к которому присоединяются заземляющие устройства, расположенные внутри цеха, и все входящие в цех кабели и трубопроводы, идущие от ГПП. У входов и въездов в цех должно быть выполнено выравнивание потенциала путем прокладки проводников на расстояниях 1 и 2 м от ленточного заземлителя на глубинах 1—1,5 м соответственно.

Горизонтальный контур заземления — Dandelion Energy

Что такое горизонтальный контур заземления?

Горизонтальный заземляющий контур представляет собой серию пластиковых подземных труб, заполненных теплоносителем и зарытых на небольшой глубине на большом участке земли. Контур подключается к внутреннему геотермальному тепловому насосу и использует землю в качестве источника тепла или радиатора.

Это также геотермальная система замкнутого цикла. Это означает, что жидкий теплоноситель непрерывно циркулирует: жидкость не может утечь и никакие посторонние материалы не могут проникнуть внутрь.

Как устанавливаются горизонтальные контуры заземления?

Рабочие используют экскаваторы или цепные траншеекопатели для рытья траншей и установки контуров заземления. Трубопроводы иногда укладываются друг на друга или скручиваются в облегающую форму, чтобы максимизировать доступное пространство. Затем монтажная бригада засыпает траншеи.

Сколько места необходимо для установки горизонтального контура заземления?

Идеальное свойство для горизонтальных контуров заземления должно иметь не менее от ¼ до ½ акра земли.Петля устанавливается на большом участке земли и требует достаточно места для рытья траншей длиной в несколько сотен футов и глубиной 5-10 футов.

Сколько стоит установка горизонтального контура заземления?

Установка заземляющего контура обходится установщику в среднем в 1000-2000 долларов за тонну теплового насоса.
Если для типичного дома площадью 2000 кв. футов требуется 5-тонный тепловой насос, установка только горизонтальных контуров заземления может стоить установщику от 5000 до 10 000 долларов.

Установка горизонтальных контуров заземления, как правило, дешевле, чем установка вертикальных контуров заземления из-за необходимого оборудования. Горизонтальные контуры грунта длинные, но неглубокие, поэтому монтажники используют для их копания экскаватор или цепной траншеекопатель. Для вертикальных контуров заземления требуется буровая установка для бурения одной или нескольких скважин глубиной в несколько сотен футов и цементная машина для заливки этих отверстий.

Траншеекопатели и экскаваторы-погрузчики просто дешевле приобрести и эксплуатировать, чем буровые установки.

Что лучше: вертикальные или горизонтальные контуры заземления?

Тип петли, который лучше всего подходит для вашего дома, — это тот, для которого у вас есть место! Горизонтальные петли — хороший вариант для обширных загородных участков. Тем не менее, для многих владельцев загородных и городских домов вертикальные контуры заземления являются лучшим и единственным вариантом из-за нехватки места и географического положения. Например, раскопать вручную может быть сложно, но относительно легко пробурить слои коренных пород.

При правильном выборе размера, конструкции и установке вертикальные и горизонтальные петли одинаково эффективны для обеспечения комфорта в вашем доме.

Чтобы узнать больше о горизонтальных контурах заземления, ознакомьтесь с этими часто задаваемыми вопросами .

Часто задаваемые вопросы о контуре заземления

| Комфорт Ко

Любопытно, что делает геотермальную систему отопления и охлаждения такой удивительно энергоэффективной? Это контур заземления!

Не знаете, что это? Вы собираетесь узнать все, что вам нужно знать.

Читайте ответы на наиболее часто задаваемые вопросы о контурах геотермального заземления.

Что такое контур заземления?

Заземляющий контур геотермальной системы состоит из сети заполненных жидкостью труб, заглубленных под поверхность земли.

Подземный контур зарыт на такой глубине, где подповерхностная температура остается относительно постоянной круглый год. Эта постоянная подповерхностная температура позволяет теплопроводной жидкости внутри контура заземления передавать тепловую энергию в землю и из нее.

Как работает контур заземления?

Контур заземления содержит раствор незамерзающей воды, способный как извлекать тепло из земли, так и отдавать тепло в землю.Насос постоянно циркулирует этот раствор через сеть труб контура заземления в геотермальный тепловой насос, который улавливает тепловую энергию, переносимую жидкостью.

Когда термостат настроен на обогрев дома, раствор антифриза поглощает тепловую энергию из-под поверхности земли. Жидкость переносит это тепло к тепловому насосу, где теплообменник использует его для обогрева внутренних помещений дома.

Когда термостат настроен на охлаждение дома, происходит обратный процесс.Геотермальная система забирает тепло из воздуха внутри дома, передает его теплопроводной жидкости внутри контура заземления, и жидкость отдает эту тепловую энергию в землю.

Хотите более подробную информацию? Проверьте все, что вам нужно знать о геотермальной энергии.

Обеспечивает ли контур заземления как нагрев, так и охлаждение?

Да, если в доме установлена ​​геотермальная система, контур заземления — в сочетании с тепловым насосом и теплообменником — отвечает как за обогрев, так и за охлаждение дома.

Проверьте, действительно ли геотермальное отопление работает в холодном климате, чтобы получить дополнительную информацию.

Что такое горизонтальный контур заземления?

Горизонтальный заземляющий контур представляет собой сеть подземных труб, проложенных на большой площади и соединенных с геотермальным тепловым насосом внутри дома.

Некоторые геотермальные компании укладывают горизонтальное поле контура заземления в траншеи. Эти траншеи выкапываются экскаватором на глубину 8-10 футов и имеют длину 100-400 футов. Мы обнаружили, что это не только значительная работа, но и то, что после установки у клиента остается двор, который нужно немного подсеять или задернить.

Наша компания специализируется на горизонтальном контуре заземления, но мы используем бестраншейную технологию, известную как наклонно-направленное бурение, для горизонтальной установки контуров заземления в землю с минимальным нарушением грунта. Это быстрее и чище.

Что такое вертикальный контур заземления?

Вертикальный контур заземления обычно состоит из двух скважин малого диаметра глубиной от 100 до 400 футов, расположенных на расстоянии около 20 футов друг от друга.

Отверстия обычно имеют диаметр от пяти до шести дюймов и содержат трубопровод, который соединяется U-образным изгибом на дне отверстий.Вертикальные трубы соединяются с более короткими горизонтальными трубами, которые подключаются к геотермальному тепловому насосу, расположенному в доме.

Как правило, установка вертикальных контуров заземления дороже, чем горизонтальных контуров заземления, из-за требуемой глубины бурения. Этот тип петли распространен в городских районах, где недостаточно открытой земли для рытья горизонтальных траншей контура заземления.

В чем разница между замкнутой и незамкнутой геотермальной системой?

Замкнутая система представляет собой герметичный непрерывный заземляющий контур, в котором циркулирует теплопроводная жидкость, передающая тепло из земли и в землю.Разомкнутая система не использует тепло, содержащееся в земле; вместо этого он использует тепловую энергию из близлежащего источника воды.

Открытый контур забирает воду из близлежащего пруда или колодца и пропускает ее через теплообменник внутри теплового насоса. Как только теплообменник извлекает тепло из воды, система вытесняет воду и отправляет ее обратно в пруд, дренажную канаву или колодец, в зависимости от требований местного законодательства.

Системы без обратной связи не очень распространены.Однако, поскольку грунтовые воды также остаются при относительно постоянной температуре круглый год, они также являются отличным источником тепловой энергии. Когда подземные воды легко доступны или у владельца собственности есть пруд, система с открытым контуром может быть рентабельной альтернативой системе с замкнутым контуром.

Как определить, какой размер контура заземления нужен моему дому?

Размер контура заземления зависит от размера теплового насоса, который требуется вашему дому, климата в вашем районе и состояния почвы на вашем участке.

Во время вашей консультации по геотермальной энергии мы выполним ручной расчет нагрузки J, который позволит нам определить потребности вашего дома в отоплении и охлаждении. По сути, чем больше нагрузка на отопление и охлаждение вашего дома, тем больше должен быть ваш тепловой насос и, следовательно, тем больше будет ваш контур заземления.

Как долго длится контур заземления?

Геотермальные контуры заземления обычно служат более 50 лет при минимальном техническом обслуживании, а некоторые из них служат до 100 лет. Их чрезвычайно долгий функциональный срок службы позволяет домовладельцам экономить значительные суммы денег на отоплении и охлаждении в течение многих-многих лет.

Помимо экономии энергии, геотермальные системы предлагают и другие преимущества! Чтобы узнать о них все, ознакомьтесь с преимуществами перехода на геотермальную энергию.

Получите консультацию по геотермальной системе для вашего дома!

Готовы узнать больше о геотермальном отоплении и охлаждении и о том, подходит ли он для вашего дома? Запишитесь на консультацию к нашей команде в «Компания Комфорт»!

Мы специализируемся на установке геотермальных систем с полным спектром услуг для домов по всей Миннесоте и на северо-западе Висконсина.Позвоните нам сегодня по телефону 218-231-4436 или отправьте нам сообщение, чтобы начать!

Часто задаваемые вопросы о геотермальной энергии — WaterFurnace

Общие вопросы о геотермальной энергии

1. Как работает геотермальная система?

В течение года температура наружного воздуха меняется в зависимости от сезона.Однако подземных температур нет. На самом деле, примерно от четырех до шести футов ниже поверхности Земли, температура остается относительно постоянной круглый год. Геотермальная система, состоящая из внутреннего блока и заглубленного контура заземления, извлекает выгоду из этих постоянных температур.

Зимой жидкость, циркулирующая по контуру заземления системы, поглощает аккумулированное тепло и переносит его внутрь помещения. Внутренний блок сжимает тепло до более высокой температуры и распределяет его по всему дому.Летом система работает в обратном направлении, вытягивая тепло из здания, перенося его через контур заземления и отдавая его в более холодную землю.


2. Чем геотермальная система отличается от обычной?

Геотермальная система использует энергию солнца, хранящуюся в земле, для обогрева и охлаждения домов и зданий.Как правило, электроэнергия используется только для работы вентилятора, компрессора и насоса агрегата. Таким образом, в отличие от обычных систем, геотермальные системы не сжигают ископаемое топливо для выработки тепла — они просто передают тепло земле и от нее.


3. Насколько эффективна геотермальная система?

Геотермальная система более чем в три раза эффективнее самой эффективной традиционной системы.Поскольку геотермальные системы не сжигают горючее топливо для производства тепла, они обеспечивают от трех до четырех единиц энергии на каждую единицу, используемую для питания системы.


4. Что означает геотермальная энергия для окружающей среды?

Поскольку геотермальные системы работают с природой, а не против нее, они минимизируют угрозу кислотных дождей, загрязнения воздуха и парникового эффекта.В замкнутом непрерывном контуре используется экологически чистая жидкость.


5. Требуют ли геотермальные системы особого обслуживания?

Нет. Геотермальные системы практически не требуют обслуживания. При правильной установке заглубленная петля прослужит не одно поколение. А другая часть работы (вентилятор агрегата, компрессор и насос) находится в помещении, защищенном от неблагоприятных погодных условий.Обычно периодические проверки и замена фильтров являются единственным необходимым обслуживанием.

[Верх]

 

Вопросы, которые вы должны задать о

Новая система геотермального отопления


1. Каков размер предлагаемой печи по БТЕ?

Печи предназначены для производства определенного количества тепловой энергии в час.Термин «BTUH» относится к тому, сколько тепла может быть произведено устройством за час. Прежде чем вы сможете определить, какой размер печи вам понадобится, вы должны провести расчет теплопотерь/притока тепла в конструкции. Исходя из этого, можно точно определить размер необходимой вам системы отопления. Размеры большинства печей, работающих на ископаемом топливе, существенно превышают требования к обогреву, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов.


2.Рейтинг эффективности реальный или это средний показатель производителя?

Все типы систем отопления и охлаждения имеют номинальную эффективность. Печи на ископаемом топливе имеют рейтинг эффективности в процентах. Печи на природном газе, пропане и жидком топливе имеют рейтинг эффективности, основанный на лабораторных условиях. Чтобы получить точную оценку эффективности установки, необходимо учитывать такие факторы, как потери тепла с дымовыми газами, циклические потери, вызванные превышением размеров, использование электроэнергии вентилятором и т. д., должны быть включены.

Геотермальные тепловые насосы, как и все другие типы тепловых насосов, имеют КПД, оцененный в соответствии с их коэффициентом полезного действия или COP. Это научный способ определить, сколько энергии система производит по сравнению с тем, сколько она использует.

Большинство систем геотермальных тепловых насосов имеют КПД 2,5–3,5. Это означает, что на каждую единицу энергии, используемую для питания системы, от двух с половиной до трех с половиной единиц поступает тепло.В то время как печь на ископаемом топливе может иметь КПД 50-90%, геотермальный тепловой насос имеет КПД около 300%. Некоторые производители геотермальных тепловых насосов и электроэнергетические компании используют компьютеры для точного определения эффективности работы системы в вашем доме или здании.


3. Повлияет ли минимальная температура воды на входе на выбор теплового насоса?

Да.Если у вас есть система с открытым контуром, температура воды на входе (EWT) может варьироваться от 70 градусов на юге США до 40 градусов в Канаде. Все тепловые насосы могут работать при температуре от умеренной до теплой. Замкнутая система, с другой стороны, столкнется с EWT ниже точки замерзания. Не все геотермальные тепловые насосы будут эффективно работать при таких температурах. Для вас важно знать, с какими EWT будет работать ваш тепловой насос.


4.Квалифицированы ли дилер и установщики петель?

Не бойтесь спрашивать рекомендации у дилеров. Авторитетный дилер, не колеблясь, даст вам имена и номера, по которым вы можете позвонить, чтобы подтвердить свои возможности. То же самое относится и к установщику петли.


5. Какая система мне больше подойдет: разомкнутая или замкнутая?

Это зависит от нескольких факторов, как указано ранее.Дилер должен быть готов установить то, что лучше для вас, а не для него.


6. Каков срок окупаемости вашей системы геотермального теплового насоса?

Чтобы точно рассчитать это, вы должны знать, сколько в год вы сэкономите на затратах на энергию с геотермальной системой, и разницу в затратах между ней и альтернативной системой отопления и центральным кондиционером.

Чтобы рассчитать рентабельность инвестиций (окупаемость в годах), разделите годовую экономию на дополнительные затраты. Когда вы устанавливаете геотермальную систему в новом доме, ежемесячная экономия на эксплуатационных расходах, как правило, компенсирует дополнительные ежемесячные расходы на ипотеку, что немедленно приводит к ежемесячному положительному денежному потоку. Имейте в виду, что экономия энергии — это лишь одно из многих преимуществ, которые вы получаете от геотермальной системы.


7.Если в доме есть кабельное отопление потолка или отопление плинтуса, нужно ли устанавливать воздуховоды?

Не всегда. Может быть желательно установить геотермальные тепловые насосы. В некоторых небольших домах одна комнатная единица обеспечивает большую часть потребностей в отоплении и охлаждении. Потолочный кабель или блоки плинтуса затем можно было бы использовать для дополнительного тепла.


8.Если я хочу узнать больше о геотермальных тепловых насосах, к кому мне обратиться?

Ваша электроэнергетическая компания. У большинства электросетей есть информация об этих системах. Если у вас есть вопрос, на который они не могут ответить, они свяжут вас с тем, кто сможет.

[Верх]

 

Геотермальные тепловые насосы:

Что это такое и как они работают?

1.Что такое геотермальный тепловой насос?

Геотермальный тепловой насос — это электрическое устройство, которое использует естественную способность Земли и/или подземных вод накапливать тепло для обогрева и охлаждения вашего дома или офиса.


2. Как это работает?

Как и любой другой тепловой насос, он просто перемещает тепловую энергию из одного места в другое.Ваш холодильник работает по тому же научному принципу. Используя процесс охлаждения, геотермальные тепловые насосы удаляют тепловую энергию, хранящуюся в земле и/или подземных водах, и передают ее внутрь помещения.


3. Как передается тепло между землей и домом или зданием?

Земля способна поглощать и хранить тепловую энергию.Чтобы использовать эту накопленную энергию, тепло извлекается из земли через жидкую среду (грунтовые воды или раствор антифриза) и перекачивается в тепловой насос или теплообменник. Там тепло используется для нагрева воздуха. Летом происходит обратный процесс, и внутреннее тепло извлекается из помещения и передается на землю через жидкость.

4. Он работает как на нагрев, так и на охлаждение?

Одной из особенностей, которая делает тепловой насос таким универсальным, является его способность быть системой отопления и охлаждения одновременно.Вы можете переключаться с одного режима на другой простым щелчком переключателя на комнатном термостате. В режиме охлаждения геотермальный тепловой насос забирает тепло из помещения и передает его более прохладной земле через грунтовые воды или подземную систему контуров.


5. Нужны ли мне отдельные контуры заземления для отопления и охлаждения?

№Один и тот же цикл работает для обоих. Все, что происходит при переходе от нагрева к охлаждению или наоборот, заключается в том, что поток тепла меняется на противоположный.


6. Какие типы петель доступны?

Существует два основных типа: открытый и закрытый. В следующих двух разделах вы узнаете подробности о каждом из них.


7.Действительно ли работает подземная система трубопроводов?

Подземная труба, или «контур заземления», представляет собой самое последнее техническое достижение в технологии тепловых насосов. Идея закапывать трубы в землю для сбора тепловой энергии возникла в 1940-х годах. Только в последние несколько лет новые конструкции тепловых насосов и улучшенные материалы труб были объединены, чтобы сделать геотермальные тепловые насосы наиболее эффективными системами отопления и охлаждения.

[Верх]

 

Геотермальные системы замкнутого цикла

 

1. Что такое замкнутая система?

Термин «замкнутый контур» используется для описания системы геотермального теплового насоса, в которой в качестве теплообменника используется непрерывный контур специальной заглубленной пластиковой трубы.Труба подсоединяется к внутреннему тепловому насосу, образуя герметичный подземный контур, по которому циркулирует раствор антифриза. В отличие от разомкнутой системы, потребляющей воду из скважины, замкнутая система рециркулирует свой теплоноситель в трубе под давлением.


2. Где может быть расположена эта петля?

Это зависит от наличия земли и местности.Большинство замкнутых контуров вырыты горизонтально во дворах, прилегающих к зданию. Но подойдет любой участок рядом с домом или бизнесом с соответствующими почвенными условиями и достаточной площадью.


3. Насколько глубокими и длинными будут мои траншеи?

Траншеи обычно имеют глубину от четырех до шести футов и длину до 400 футов, в зависимости от того, сколько труб находится в траншее.Одним из преимуществ горизонтальной петлевой системы является возможность укладки траншей в соответствии с формой земли. Как правило, на тонну пропускной способности системы требуется 500-600 футов трубы. Для хорошо изолированного дома площадью 2000 квадратных футов потребуется трехтонная система с трубой длиной 1500–1800 футов.


4. Сколько труб в траншее?

Обычно отрезок трубы укладывается на высоте пяти футов, а затем закручивается в петлю на высоте трех футов после того, как нижняя часть трубы будет покрыта грунтом.Это позволяет укладывать трубы большей длины в одну траншею и не оказывает отрицательного влияния на эффективность системы. В других конструкциях петель используются четыре или шесть труб, что позволяет использовать более короткие траншеи, если площадь участка ограничена.


5. Что делать, если у меня недостаточно места для горизонтальной петли?

Замкнутые системы также могут быть вертикальными.Отверстия бурятся примерно до 125-150 футов на тонну мощности теплового насоса. В отверстия вставляются П-образные петли из трубы. Затем отверстия заполняют герметизирующим раствором.


6. Как долго прослужит петлевая труба?

Замкнутые системы должны устанавливаться только с использованием труб из полиэтилена высокой плотности или полибутилена. При правильном монтаже эти трубы прослужат многие десятилетия.Они инертны к химическим веществам, обычно присутствующим в почве, и обладают хорошими теплопроводными свойствами. Трубы ПВХ не должны использоваться ни при каких обстоятельствах.


7. Как соединяются участки трубы петли?

Единственным приемлемым методом соединения секций труб является термическое сплавление. Соединения труб нагреваются и сплавляются друг с другом, образуя соединение, более прочное, чем исходная труба.Механическое соединение труб для контура заземления никогда не является общепринятой практикой. Использование зазубренных фитингов, хомутов и клеевых соединений обязательно приведет к выходу петли из строя из-за протечек.

 

8. Повлияет ли контур заземления на мой газон или ландшафт?

Нет. Исследования показали, что петли не оказывают вредного воздействия на траву, деревья или кустарники.В большинстве горизонтальных петлевых установок используются траншеи шириной около шести дюймов. Это, конечно, оставит временные голые участки, которые можно восстановить с помощью семян травы или дерна. Вертикальные петли требуют мало места и приводят к минимальному повреждению газона.


9. Могу ли я рекуперировать тепло из септика?

Нет. В экстремальных условиях температура контура заземления будет опускаться ниже точки замерзания, что может привести к замерзанию вашей септической системы.Такое использование запрещено во многих областях.


10. Могу ли я самостоятельно установить контур заземления?

Не рекомендуется. Помимо термического сплавления трубы, для успешной работы контура очень важен хороший контакт «земля-змеевик». Непрофессиональная установка может привести к снижению производительности системы.


11.У меня рядом пруд. Можно ли вставить в него петлю?

Да, если он достаточно глубокий и большой. Для рассмотрения пруда требуется глубина не менее шести футов на самом низком уровне в течение года. Требуемая площадь поверхности зависит от нагрузки на отопление и охлаждение конструкции.

[Верх]

 

Геотермальные системы открытого цикла


1.Что такое открытая система?

Термин «открытый контур» обычно используется для описания системы геотермального теплового насоса, в которой в качестве источника тепла используются грунтовые воды из обычной скважины. Грунтовые воды закачиваются в тепловой насос, где извлекается тепло. Затем вода утилизируется соответствующим образом. Поскольку грунтовые воды имеют относительно постоянную температуру круглый год, они являются отличным источником тепла.


2. Что делать со сточной водой?

Существует несколько способов утилизации воды, прошедшей через тепловой насос. Метод открытого сброса является самым простым и наименее затратным. Открытый сброс просто включает выпуск воды в ручей, реку, озеро, пруд, канаву или дренажную плитку. Очевидно, что одна из этих альтернатив должна быть легко доступна и должна обладать способностью принимать количество воды, используемой тепловым насосом, до того, как станет возможным открытый сброс.

Вторым способом сброса воды является возвратный колодец. Возвратный колодец — это вторая скважина, возвращающая воду в подземный водоносный горизонт. Обратный колодец должен иметь достаточную мощность для утилизации воды, прошедшей через тепловой насос. Новую возвратную скважину должен устанавливать квалифицированный бурильщик. Точно так же профессионал должен проверить мощность существующей скважины, прежде чем ее использовать в качестве возврата.


3.Сколько грунтовых вод нужно системе открытого цикла?

Геотермальные тепловые насосы, используемые в системах с открытым контуром, нуждаются в различном количестве воды в зависимости от размера агрегата и спецификаций производителя. Потребность в воде конкретной модели обычно выражается в галлонах в минуту (галлонов в минуту) и указана в технических характеристиках этого устройства. Ваш подрядчик по отоплению должен быть в состоянии предоставить эту информацию.Как правило, средняя система будет использовать 1,5 галлона в минуту. на тонну мощности при эксплуатации.

Ваша комбинация колодца и насоса должна быть достаточно большой, чтобы поставлять воду, необходимую тепловому насосу, в дополнение к вашим потребностям в воде для бытовых нужд. Вам, вероятно, потребуется увеличить гидробак или изменить водопроводную систему, чтобы обеспечить подачу достаточного количества воды к тепловому насосу.

4. К каким проблемам может привести плохое качество воды?

Плохое качество воды может вызвать серьезные проблемы в системах с открытым контуром.Перед установкой теплового насоса необходимо проверить воду на жесткость, кислотность и содержание железа. Ваш подрядчик или производитель оборудования может сообщить вам, какой уровень воды является приемлемым.

Внутри теплообменника теплового насоса могут образовываться минеральные отложения. Иногда для удаления налета достаточно периодической очистки раствором слабой кислоты.

Примеси, особенно железо, могут со временем засорить возвратный колодец.Если в вашей воде высокое содержание железа, убедитесь, что сбрасываемая вода не аэрируется перед ее нагнетанием в возвратный колодец.

Наконец, вы должны отказаться от использования воды из источника, пруда, озера или реки в качестве источника для вашей системы теплового насоса, если не доказано, что она не содержит чрезмерного количества частиц и органических веществ. Они могут засорить систему теплового насоса и вывести ее из строя за короткое время.


5.Наносит ли разомкнутая система ущерб окружающей среде?

Нет. Они не загрязняют окружающую среду. Тепловой насос просто отводит или добавляет тепло к воде. Никакие загрязняющие вещества не добавляются. Единственным изменением воды, возвращаемой в окружающую среду, является незначительное повышение или понижение температуры.

Некоторые люди обеспокоены тем, что разомкнутые системы способствуют истощению ресурсов подземных вод.Эта проблема не является критической в ​​некоторых частях Северной Америки из-за обильных запасов грунтовых вод.


6. Существуют ли законы, применимые к установкам без обратной связи?

В некоторых регионах вся установка или ее часть могут подпадать под действие местных постановлений, кодексов, соглашений или требований лицензирования. Свяжитесь с местными властями, чтобы определить, действуют ли какие-либо ограничения в вашем районе.

[Верх]

 

Части геотермальной системы


1. Из каких компонентов состоит система геотермального теплового насоса?

Три основные части: блок теплового насоса, жидкий теплоноситель (открытый или замкнутый контур) и система подачи воздуха (воздуховод).


2. Все ли геотермальные тепловые насосы одинаковы?

Нет. Существуют различные виды геотермальных тепловых насосов, предназначенных для конкретных применений. Например, многие геотермальные тепловые насосы предназначены для использования только с грунтовыми водами с более высокой температурой, встречающимися в системах с открытым контуром. Другие будут работать при температуре воды на входе до 25 ° F, что возможно в системах с замкнутым контуром.

Большинство геотермальных тепловых насосов обеспечивают кондиционирование воздуха летом, но некоторые марки предназначены только для отопления зимой. Иногда эти системы, предназначенные только для обогрева, включают змеевик с охлаждением грунтовыми водами, который может обеспечить охлаждение в умеренном климате.

Геотермальные тепловые насосы также могут различаться по конструкции. Автономные блоки объединяют воздуходувку, компрессор, теплообменник и змеевик в одном корпусе. Сплит-системы позволяют добавить змеевик в печь с принудительной подачей воздуха и использовать существующий нагнетатель.


3. Придется ли мне дополнительно утеплять дом, если я установлю одну из этих систем?

Геотермальные тепловые насосы снизят ваши расходы на отопление и охлаждение независимо от того, насколько хорошо утеплен ваш дом. Тем не менее, изоляция и защита от атмосферных воздействий являются ключевыми факторами для получения максимальной экономии от любого типа системы отопления и охлаждения.


4. Может ли геотермальный тепловой насос также нагревать воду?

Да. Используя то, что называется пароохладителем, некоторые типы геотермальных тепловых насосов могут сэкономить до 50% расходов на нагрев воды за счет предварительного нагрева воды в резервуаре. Пароохладители входят в стандартную комплектацию одних агрегатов и являются дополнительными для других. Некоторые геотермальные модели могут обеспечить все ваши потребности в горячей воде по запросу с той же высокой эффективностью, что и циклы нагрева/охлаждения.


5. Сложно ли установить геотермальный тепловой насос?

Большинство блоков легко установить, особенно когда они заменяют другую систему принудительной вентиляции. Их можно устанавливать в местах, не подходящих для печей, работающих на ископаемом топливе, поскольку в них не происходит горения, а значит, нет необходимости в отводе выхлопных газов.

Воздуховоды должны быть установлены в домах, в которых нет существующей системы распределения воздуха.Сложность установки воздуховодов будет различной и должна оцениваться подрядчиком.

6. Можно ли добавить геотермальный тепловой насос к моей печи, работающей на ископаемом топливе?

Сплит-системы могут быть легко добавлены к существующим печам для тех, кто хочет иметь двухтопливную систему отопления. Двухтопливные системы используют тепловой насос в качестве основного источника тепла и печь на ископаемом топливе в качестве дополнения в экстремально холодную погоду, если требуется дополнительное тепло.


7. У меня есть воздуховод, но будет ли он работать с этой системой?

По всей вероятности, да. Ваш подрядчик по установке должен быть в состоянии определить требования к воздуховодам и любые незначительные модификации, если это необходимо.


8. Нужно ли мне увеличивать размер моей электрической услуги?

Геотермальные тепловые насосы не используют большое количество тепла сопротивления, поэтому существующие услуги могут быть достаточными.Как правило, услуга на 200 ампер будет иметь достаточную мощность, а услуги с меньшим усилителем в некоторых случаях могут быть достаточно большими. Ваша электроэнергетическая компания или подрядчик могут определить ваши потребности в обслуживании.


9. Должен ли я купить тепловой насос достаточно большой мощности, чтобы обеспечить отопление без дополнительного тепла?

Ваш подрядчик должен предоставить расчет нагрузки по отоплению и охлаждению (теплопотери, теплоприток), чтобы помочь вам выбрать оборудование.Размеры геотермальных тепловых насосов соответствуют вашим требованиям к охлаждению. В зависимости от ваших потребностей в отоплении геотермальный тепловой насос обеспечит 80-100 процентов расчетной тепловой нагрузки. Выбор размера теплового насоса для удовлетворения всех ваших потребностей в отоплении может привести к несколько более низким затратам на отопление, но экономия может не компенсировать дополнительные затраты на более крупный тепловой насос. Кроме того, слишком большой блок может вызвать проблемы с осушением в режиме охлаждения, что приведет к потере летнего комфорта.


10.Есть ли у геотермальных тепловых насосов наружные блоки?

Нет. Оборудование находится внутри вашего дома, обычно в подвале, гараже, подполье или техническом помещении. Поскольку он находится в помещении, срок службы компрессора и основных компонентов значительно увеличивается, срок службы большинства из них составляет 20 лет и более.

[Верх]

 

Источник: Electric Institute of Indiana & WaterFurnace International

Есть ли у вас место для геотермальной установки HVAC?

Возможно, вы этого не знаете, но ваш дом в Вирджиния-Бич построен на мощном источнике возобновляемой энергии.Геотермальная установка HVAC — это большие инвестиции, но часто она требует значительного пространства. Для начала давайте рассмотрим ключевые факторы, которые могут помочь определить, подходит ли геотермальная энергия для вашего дома.

Наука о геотермальной энергии

В течение года погода в Вирджиния-Бич меняется от липкой летней жары до вызывающего мурашки холода. Однако прямо под землей температура удивительно постоянна в течение всего года. Это означает, что земля может помочь охладить воздух в теплую погоду и согреть воздух в зимние месяцы.Для этого геотермальные тепловые насосы используют заполненную жидкостью подземную систему труб, называемую контуром заземления.

Выбор геотермальной системы

Вообще говоря, геотермальные тепловые насосы можно различать по типу используемого ими контура заземления. В системах с горизонтальным контуром трубы закапываются в неглубокие траншеи, которые простираются на большой площади. Эти системы более распространены и, как правило, дешевле в установке, но они также требуют много места. Поскольку установка этих систем может быть разрушительной, они особенно популярны для новых строительных проектов.Напротив, вертикальные системы контура заземления устанавливаются вертикально в скважины, глубина которых может достигать сотен футов. Вертикальные контуры позволяют более эффективно использовать пространство, что делает их предпочтительным вариантом для объектов, которые не могут поддерживать горизонтальные контуры заземления.

Процесс установки геотермальной системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

В конечном счете, конфигурация контура заземления является лишь одним из факторов, определяющих, сколько места вам потребуется. Также важно учитывать, какой длины должен быть контур заземления.Это зависит от потребностей вашего дома в отоплении и охлаждении, при этом более длинный контур заземления обеспечивает большую емкость системы. Точность имеет важное значение, поэтому вам потребуются квалифицированные специалисты по отоплению и охлаждению, которые помогут вам рассчитать требования к нагрузке ОВК в вашем доме.

Геотермальный тепловой насос не идеален для каждого дома, но это отличный вариант для рассмотрения. Чтобы начать работу, позвоните нам и получите комплексные услуги по установке и оценке геотермальных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха от Absolute Comfort Heating & Cooling, Inc.

Поле контуров геотермальных систем отопления и охлаждения ⋆ Earth River Geothermal, Inc.

Система геотермального теплового насоса состоит из двух компонентов: поля контура и теплового насоса. Тепловой насос находится внутри каждого дома и отвечает за теплообмен. Поле петли — это процесс прокладки трубопровода под землей в вашем дворе. Петлевые поля существуют около 50+ лет. Поля геотермальной петли различаются в зависимости от климата, местоположения вашего дома и размера вашего дома.Как правило, поле контура отвечает примерно за половину стоимости вашего теплового насоса. Поля цикла могут располагаться вертикально или горизонтально. Способ, которым труба вставляется в землю, меняет ориентацию поля петли. Поле петли размещено таким образом, чтобы все они работали эффективно. Ориентация петли будет полностью зависеть от доступного пространства, предпочтений подрядчика и грунтовых условий.

Геотермальные петлевые поля:

Поля горизонтального контура

Как упоминалось выше, ориентация поля геотермальной петли будет зависеть от площади и состояния грунта вашего дома.Полевая установка горизонтального контура обычно происходит в местах, где много места во дворах, или в сельской местности. Полевая установка с горизонтальной петлей требует большой площади земли, поскольку экскаватор используется для выкапывания длинных землянок глубиной в несколько футов. При условии, что раскопки должны быть ниже линии промерзания. Горизонтальные петли могут быть менее дорогостоящими по сравнению с вертикальными петлевыми полями в некоторых случаях, поскольку не потребуется затрат на бурение. Горизонтальное петлевое поле должно быть установлено с помощью экскаватора или других машин, которые передвигаются по земле.Это петлевое поле можно установить за день или два.

 

 

Геотермальные вертикальные петлевые поля (Earth River Geothermal устанавливает вертикальные геотермальные петлевые поля)

Поле с вертикальной петлей является наиболее часто используемой системой установки геотермальной насосной системы. Геотермальные тепловые насосы, установленные на территории меньшего размера, требуют поля с вертикальным контуром. Во время установки системы вертикальной петли просверливается ряд отверстий, каждое на глубине от 50 до 400 футов.Затем трубопровод пропускается через отверстия и соединяется в виде петли. После того, как все трубы соединены в виде петли за пределами вашего дома, они продеваются внутри вашего дома и подключаются к геотермальному тепловому насосу. Этот процесс также занимает столько же времени для установки, как и горизонтальная установка, около 1-2 дней. Earth River Geothermal, Inc. устанавливает поля с вертикальными геотермальными петлями, чтобы максимизировать эффективность систем геотермального отопления и охлаждения клиентов.

 

 

Петлевые поля геотермального пруда

Полевая установка петли для пруда выполняется, когда дом расположен рядом с огромным пресноводным водоемом, таким как пруды или озера.Траншеи глубиной всего несколько футов выкапываются от дома до озера или пруда. Эти траншеи заполнены трубами. Затем эти трубы подключаются к змеевикам, которые укладываются на дно озера или пруда. Эти катушки также называются «slinkies», которые используют температуру на дне пруда или озера. Слинки помогают обогревать и охлаждать дом так же, как и вертикальное или горизонтальное петлевое поле.

Геотермальные тепловые насосы — Варианты контура заземления

Опции контура заземления

Это открытие страницы:

Поскольку количество установок GSHP в Соединенных Штатах увеличилось, появились варианты установки контура заземления.Вариантов особенно много во многих сельских районах, где достаточно места для адаптации установок к местной геологии, растительному покрову и необходимому производству тепла/охлаждения. Существует три основных типа контуров заземления: закрытые, открытые и гибридные.

Опции замкнутого контура

Традиционные системы замкнутого контура заземления состоят из установки трубы, обычно изготовленной из полиэтилена высокой плотности, в горизонтальные траншеи, вертикальные колодцы или направленно пробуренные скважины (см. рис. 4).В горизонтальной конфигурации траншеи линии или петли труб размещаются в траншеях, вырытых рядом со зданием. Глубина траншей варьируется в зависимости от типа почвы, уровня грунтовых вод, глубины промерзания и солнечного излучения, падающего на землю, но труба обычно закапывается на глубину от 4 до 12 футов под землей. Горизонтальные траншеи требуют значительных земляных работ, поскольку для жилых домов среднего размера часто требуется конфигурация контура заземления, состоящая как минимум из четырех траншей, каждая из которых имеет длину не менее 100 футов. Этот тип планировки часто сдерживается отсутствием места для траншей и маневрового помещения
для землеройной техники.

Когда горизонтальные траншеи либо невозможны (например, нехватка места), либо нежелательны (например, зрелый ландшафт), можно пробурить вертикальные скважины. Скважины обычно бурятся на глубину от 100 до 400 футов (в зависимости от местных геологических условий). С U-образным изгибом на дне скважины жидкость циркулирует в трубе с поверхности на дно и обратно на поверхность, передавая тепловую энергию между жидкостью и землей. Требуемая площадь поверхности значительно меньше, чем для горизонтального контура заземления, а покрытие поверхности обеспечивает большую гибкость.Например, вертикальные скважины можно пробурить под существующей автостоянкой или зрелым ландшафтом. Другой вариант замкнутого контура заземления предполагает размещение змеевиков контура в водоеме, таком как пруд, озеро или даже океан. Вода является отличной теплопроводной средой для трубопровода, но этот вариант предполагает наличие поблизости водоема, который зимой не замерзает. В редких условиях, когда это возможно, петля в воде часто является наиболее экономичным вариантом конструкции. Самая последняя инновация в конструкциях с замкнутым контуром заземления использует горизонтальное наклонно-направленное бурение.Эта компоновка конфигурации состоит из прямых горизонтальных труб, установленных с помощью машины наклонно-направленного бурения, а не землеройной техники. Нарушение ландшафтного дизайна минимально. Для установки контура заземления с направленным бурением выкапываются верхняя и нижняя траншеи для соединения труб, а затем используется бур для прокладки подземных труб по неглубокой дуге между двумя траншеями.

Системы с открытым контуром берут воду непосредственно из колодца или поверхностных вод, циркулируют через тепловой насос, а затем сбрасывают ее.Системы с открытым контуром часто могут быть дешевле в установке, чем системы с замкнутым контуром, поскольку для них требуется меньше труб и земляных работ; однако необходимо соблюдать местные, государственные и федеральные правила в отношении сброса подземных вод. Также необходимо учитывать качество воды (например, жесткость и содержание минералов), сезонную температуру воды и колебания стока.

Гибридные опции

Гибридная система GSHP сочетает контур заземления с другим контуром заземления и другой технологией кондиционирования воздуха.Для систем с преобладанием отопления заземляющий контур можно комбинировать с солнечными тепловыми коллекторами, которые могут обеспечить прямой обогрев помещений или могут заряжать теплом почву вокруг заземляющего контура. В климате с преобладанием охлаждения контур заземления может быть объединен с градирней или прудом-охладителем для дополнительного отвода тепла. GSHP также может быть соединен с обычной системой, такой как электрическое сопротивление или бойлеры, для обогрева помещений.

Системы подачи тепла

Есть несколько соображений при рассмотрении системы GSHP.Во-первых, рассмотрите механизм подачи тепла/охлаждения в здании. Теплый воздух вдувается через воздуховоды или поступает от горячей воды? Механизм доставки важен, потому что GSHP наиболее эффективен при более низких температурах доставки. Например, принудительное воздушное и напольное лучистое отопление обычно совместимы с GSHP, поскольку для них требуется температура жидкости ниже 110 ° F градусов; однако для систем плинтуса с горячей водой требуется температура от 120 ° F до 180 ° F, и поэтому они обычно несовместимы с GSHP.

Вопросы контура заземления

Оптимальный тип контура заземления зависит от места установки. Для систем с открытым контуром требуется скважина или большой водоем для извлечения и сброса жидкости. Для систем с горизонтальными петлями требуется большой участок открытой земли для рытья траншей и размещения петель. Петля с направленным бурением требует меньше открытого пространства, но все же требует довольно большого двора/поля/автостоянки. Если пространство ограничено, вертикальные колодцы могут занимать достаточно мало места и могут быть установлены даже под подъездной дорогой.Геологические характеристики
, площадь земли, древесный покров и глубина грунтовых вод влияют на то, какой тип бура можно использовать и насколько хорошо передается тепло между землей и контурами.

Еще одним соображением является то, как контур заземления будет заряжаться теплом. В климате с преобладанием отопления существует возможность извлекать из земли больше тепловой энергии зимой, чем возвращается летом, тем самым истощая источник тепла. Использование ГТЭ для охлаждения летом вернет некоторое количество тепла в землю, но отведенного тепла может не хватить для полной «подзарядки» источника тепла.Летнее солнце также помогает заряжать землю, поэтому горизонтальная петля в идеале должна располагаться в месте с ограниченным затенением. Кроме того, зимой снежный покров поверх контура заземления уменьшит потери тепла, поскольку снег помогает изолировать землю от холодных зимних температур воздуха.

В зависимости от типа установленного заземляющего контура могут потребоваться разрешения муниципалитетов, округов или штатов. Как правило, системы с замкнутым контуром не требуют значительных разрешений, хотя для поля с замкнутым контуром, размещенного в водоеме, часто требуется разрешение; кроме того, для системы с открытым контуром могут потребоваться разрешения штата и федерального правительства.Местные установщики должны хорошо разбираться в разрешительных требованиях.

Ресурсы

Департамент качества окружающей среды Монтаны. (2008). «Геотермальные/геотермальные тепловые насосы». Информационный бюллетень SWP-108. Получено 24 ноября 2014 г. с http://deq.mt.gov/wqinfo/swp/PDFs/Factsheet_108_Geothermal_GSHP.pdf

.

Геотермальное отопление и охлаждение в Индиане

Вам нужны услуги по сантехнике, отоплению или кондиционированию воздуха в Гайд-Парке, штат Огайо? Тогда вы пришли в нужное место! С 1885 года домовладельцы и предприятия доверяют Geiler, Plumbing Heating and Air Conditioning все свои услуги по отоплению, охлаждению и сантехнике.

 

Позвоните нам по телефону 513-574-0025, чтобы записаться на обслуживание.

 

Услуги по отоплению и кондиционированию воздуха в Гайд-парке Огайо

Мы являемся экспертами в области недорогого ремонта и обслуживания систем отопления и охлаждения. Мы являемся компанией, которая работает с клиентами во всех округах Уоррен, Клермон и Гамильтон и прилегающих районах, чтобы предоставить комплексные услуги по кондиционированию воздуха и отоплению, такие как установка и замена отопления, программы ремонта и обслуживания обогревателей, установка и замена систем кондиционирования воздуха, а также а также ремонт и обслуживание кондиционеров.У нас есть детальное и полное представление о системах принудительной вентиляции, автономном сплит-отоплении и кондиционировании воздуха, печах, тепловых насосах, термостатах, системах зонального контроля. Свяжитесь с нашей опытной командой сегодня, и мы поможем быстро устранить проблемы с отоплением и подачей воздуха в Цинциннати, штат Огайо.

Обслуживание печей в Гайд-парке, штат Огайо

В Geiler Heating and Air Conditioning мы можем предоставить все ваши потребности в обслуживании печей, от установки и замены печей до быстрого ремонта.Чтобы убедиться, что ваша газовая, бойлерная или жидкотопливная печь готова к зимнему сезону, наши дружелюбные сертифицированные специалисты также могут помочь вам с плановым обслуживанием печи.

Услуги по обслуживанию кондиционеров в Гайд-парке, штат Огайо

Не позволяйте летней жаре утомить вас в Гайд-парке. Если вам нужна новая система кондиционирования воздуха или ремонт, то вам поможет система отопления и кондиционирования Geiler! Мы предоставляем все услуги по кондиционированию жилых или коммерческих помещений, которые могут вам понадобиться; от ремонта кондиционера и замены кондиционера до заправки кондиционера и профилактики кондиционера!

Сантехнические услуги Гайд-парк, Огайо, компания Geiler

Немногие вещи вызывают большее разочарование, чем протекающие трубы, забитая сантехника или сломанные водонагреватели.В Geiler Plumbing, Heating and Air мы позаботимся обо всех ваших различных проблемах с сантехникой и водой, чтобы ваш дом продолжал бесперебойно работать круглый год. С 1885 года компания Geiler Plumbing, Heating and Cooling обслуживает Цинциннати, штат Огайо, и его окрестности. Наши сантехники ремонтируют и заменяют водонагреватели, унитазы, смесители, сливы, раковины, прочищают забитые стоки и устраняют все виды утечек и поломок. Мы предоставляем плановые и аварийные сантехнические услуги, а также круглосуточные сантехнические услуги 7 дней в неделю в Цинциннати, штат Огайо, и его окрестностях.Нажмите здесь для получения дополнительной информации о наших многочисленных сантехнических услугах.

Аварийная служба сантехники в Гайд-парке, штат Огайо

Компания Geiler предоставляет аварийно-сантехнические услуги 24 часа в сутки, 365 дней в году в Гайд-парке, штат Огайо, и его окрестностях.

Компания Geiler предлагает комплексные услуги по ремонту сантехники для всех наших частных и коммерческих клиентов. Наши сантехники имеют высокую квалификацию и большой опыт работы, что позволяет им быстро диагностировать и устранять проблемы с сантехникой.Позвоните нашему дружелюбному персоналу с вашими вопросами об аварийных сантехнических услугах Geiler. Наши сантехники могут быть отправлены в течение нескольких минут, чтобы устранить ваши проблемы с сантехникой.

Специалисты по качеству воздуха в помещениях Hyde Park, штат Огайо

Вы можете подумать, что качество воздуха в вашем доме или на работе в Гайд-парке лучше, чем на улице, но если у вас чешутся глаза или насморк, вы можете ошибаться. По оценкам Агентства по охране окружающей среды США, воздух внутри помещений может быть в 2-5 раз более загрязнен, чем окружающая среда снаружи, поэтому загрязнители внутри помещений входят в пятерку основных проблем, связанных со здоровьем окружающей среды.Если вы подозреваете, что качество воздуха в вашем доме плохое, система отопления и кондиционирования Geiler сможет вам помочь. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.