Принцип действия снегоплавильных установок

Любая снегоплавильная установка представляет собой емкость, в которой находится источник тепла, под воздействием которого снег превращается в воду.

Для того чтобы снег превратился в воду необходимо его нагреть от температуры окружающего воздуха до 0С, а затем совершить фазовый переход из агрегатного состояния твердого тела в агрегатное состояние - жидкость. Этот процесс , увы, достаточно энергоёмкий. Точный подсчёт количества тепла необходимого для плавления снега затруднён ещё тем, что вода в агрегатном состоянии твёрдого тела – это лёд, а снег это сложная субстанция, состоящая из маленьких кристалликов льда, образующихся в атмосферном воздухе из пара – газообразного состояния воды.

 

Молекулы H2О, находящиеся в воздухе, вокруг центров кристаллизации объединяются в гексагональную кристаллическую решётку, из которой и получаются кристаллики льда, составляющие снежинку. Количество тепла или энергия необходимая для превращения льда в воду – известная величина 330 кДж/кг. Для сравнения – переход железа из твердого агрегатного состояния в жидкое требует меньше энергии: 270 кДж/кг. Таким образом, для того чтобы расплавить килограммовый кубик льда надо в течение часа обогревать его источником тепла мощностью 91,5 Вт. Для наглядности, представьте электрическую лампочку в 100 свечей. Она потребляет столько же энергии сколько необходимо, чтобы расплавить килограмм льда. Для плавления снега потребуется чуть меньше энергии и это будет зависеть от многих факторов – от того насколько снег слежавшийся, какое количество примесей в нем находится, что это за примеси. Таким образом, надо понимать, что “на халяву” снег не расплавишь.

 

В Питере наглядным примером послужила весна 2011, когда в местах складирования снега, созданных весной эта смесь снега и грязи таяла до середины лета, несмотря на теплую весну и жаркое начало лета. Теперь задача заключается в том, чтобы выбрать оптимальный источник энергии и с наибольшей эффективностью употребить эту энергию на плавление снега. Источником энергии может служить тепло от сгорания различных видов топлива: дизель, газ, мазут, твёрдое топливо. Тепло от сгорания топлива может передаваться: непосредственно, с помощью теплообменника или через нагрев воды. Так же можно использовать электрическую энергию и передавать тепло с помощью ТЭНов. От вида используемого источника энергии будет зависеть конструкция установки, ее размеры и ее производительность. Но в любом случае, нам потребуется около 25 кВт*час для плавления 1 м3 снега. Несмотря, на то что требуется большое количество энергии для плавления снега – этот способ утилизации снега в больших городах оказывается экономичнее вывоза в 2-3 раза.

 

Кроме уменьшения прямых затрат, связанных с вывозом снега, надо учитывать и скрытые последствия. В местах складирования снега из-за грязи, привезенной со снегом существенно страдает экология. Ярким примером может служить свалка снега на Крестовском острове в Петербурге, где в результате такой утилизации погибли деревья. Так же вывоз снега большегрузными самосвалами, во-первых, ухудшает и без того напряженную дорожную ситуацию, увеличивая пробки, во-вторых, грузовики, стоящие в городских пробках, загрязняют атмосферный воздух, ухудшают состояние фасадов и разбивают дорожное покрытие. Снегоплавление дает более равномерную нагрузку на канализационную систему.