Нагревательные элементы и конструкции из электропроводного бетона
Одной из новых и малоисследованных областей применения бетэла являются нагревательные элементы и конструкции, изготовленные из него. При разработке нагревательного элемента первоначально было проведено испытание моделей нагревательных панелей под электрической нагрузкой. Всего испытано пять типов, в том числе одно-, двух- и трехслойные с одним токопроводящим слоем из бетэла. Испытания показали хорошее сцепление слоев и высокие электронагревательные способности панелей. Для нагрева панели размером 0,25 X 0,25 м до 60—90°С затрачивается мощность всего 50 вт при напряжении 36 в.
Испытания моделей нагревательных панелей из бетэла позволили говорить о принципиальной возможности изготовления нагревательных панелей для гражданского строительства. В результате проведенных исследований по изучению электронагревательных свойств бетэла была разработана электроотопительная трехслойная панель размером 0,35X0,70 м, которая прошла лабораторные испытания и показала хорошие результаты. Электронагревательная панель относится к числу электрических нагревательных устройств, являясь частью здания или сооружения.
Известны также нагревательные элементы, основанные на термоткани, в которой телом накала является сетка из стальной проволоки. Общим недостатком всех применяемых устройств является разнородность исходных материалов, их дефицитность, неравномерность нагрева, пожарная опасность.
Предварительные проработки показали, что наиболее перспективной является система отопления нагревом пола, поэтому в дальнейшем основное внимание было уделено этому варианту. В качестве элемента напольной системы отопления предусматривается использовать стандартные плиты перекрытий, на которые наносится слой бетэла толщиной 2—2,5 см, по которому устраивается мастичное покрытие пола, служащее одновременно изоляцией. Конструкция основания пола из бетэла должна обеспечивать нагрев поверхности покрытия до температуры не более 30°С и быть технологичной в процессе изготовления, транспортировки и монтажа.
Для проверки предложенного решения было изготовлено 14 плит размером 35x70 см, имеющих несущий железобетонный слой толщиной 3 см, электропроводящий слой 2 см и мастичное покрытие. Плиты изготавливались с различным электрическим сопротивлением для получения разной температуры нагрева поверхности. Часть плит имела покрытие и по железобетонному слою для проверки температуростойкости покрытия в заданном режиме работы. Полимерные покрытия пола готовились на основе ПВАЭ, латекса, СКС-65, резино-битумной мастики, цемента, маршалита и красителя. Нанесение слоя производилось в два приема (грунтовка и шпаклевка). Для каждого образца использован новый состав. Испытания на нагрев проводились непрерывно в течение трех месяцев и осуществлялся постоянный контроль за состоянием покрытия, электрическим сопротивлением и температурой нагрева поверхности пола. Все плиты были первоначально поставлены под напряжением 220 в, но затем часть из них, имеющих температуру больше 100°С, переключена на 36 в.
Для испытаний электрической прочности покрытия пола использовалась универсальная пробивная установка УПУ-1М с испытательным напряжением 10 кв постоянного и переменного тока. Испытательное напряжение принималось 5-кратным по отношению к рабочему. Испытания электрической прочности проводились только для изолирующего полимерного материала, так как электрическое сопротивление сухого бетона известно и не представляло интереса.
Проверенные покрытия имели достаточную электрическую прочность — пробоя не было при напряжении 10 кв. Несмотря на то, что температура поверхности пола для многих плит была выше заданной (30°С) и доходила до 60°С, покрытия отлично сохранялись и не имели видимых дефектов. Исключение составлял один образец, покрытие которого вышло из строя в силу того, что температура его нагрева равнялась 96—98°С. Следовательно, большинство предложенных покрытий пригодно для применения в качестве покрытия пола по бетэлу, так как имеет достаточную электрическую и температурную стойкость при нагреве до 30—35°С.
Проведенные экспериментальные исследования подтвердили возможность создания нагревательных элементов на основе бетэла. Перспективной для целей отопления является система отопления нагревом пола с электронагревательными элементами из бетэла и полимерным изоляционным покрытием пола по ним.