Temperatura unutar Zemlje. Određivanje temperature u Zemljinim školjkama zasniva se na različitim, često indirektnim, podacima. Najpouzdaniji podaci o temperaturi odnose se na najgornji dio zemljine kore, izložen rudnicima i bušotinama do maksimalne dubine od 12 km (Kola bunar).

Porast temperature u stepenima Celzijusa po jedinici dubine naziva se geotermalni gradijent, i dubina u metrima, tokom koje se temperatura povećava za 1 0 C - geotermalni korak. Geotermalni gradijent i, shodno tome, geotermalni stupanj variraju od mjesta do mjesta ovisno o tome geološki uslovi, endogena aktivnost u različitim regijama, kao i nehomogena toplotna provodljivost stijena. Istovremeno, prema B. Gutenbergu, granice fluktuacija se razlikuju više od 25 puta. Primjer za to su dva oštro različita nagiba: 1) 150 o na 1 km u Oregonu (SAD), 2) 6 o na 1 km je registrovano u Južna Afrika... Prema ovim geotermalnim gradijentima, geotermalni korak se također mijenja od 6,67 m u prvom slučaju na 167 m u drugom. Najčešća kolebanja u gradijentu su u rasponu od 20-50 o, a geotermalni korak -15-45 m. Prosječni geotermalni gradijent odavno se uzima na 30 o C po 1 km.

Prema V. N. Žarkovu, geotermalni gradijent u blizini površine Zemlje procjenjuje se na 20 o C na 1 km. Ako polazimo od ove dvije vrijednosti geotermalnog gradijenta i njegove nepromjenjivosti duboko u Zemlji, tada je na dubini od 100 km trebala biti temperatura od 3000 ili 2000 o C. Međutim, to je u suprotnosti sa stvarnim podaci. Na tim dubinama povremeno nastaju komore magme, iz kojih lava teče na površinu, čija je maksimalna temperatura 1200-1250 o. Uzimajući u obzir ovaj osebujni "termometar", brojni autori (V. A. Lyubimov, V. A. Magnitsky) smatraju da na dubini od 100 km temperatura ne može prijeći 1300-1500 o C.

Na višim temperaturama, stijene plašta bi se potpuno otopile, što je u suprotnosti sa slobodnim prolazom posmičnih seizmičkih valova. Dakle, prosječni geotermalni gradijent se prati samo do određene relativno male dubine od površine (20-30 km), a zatim bi se trebao smanjiti. Ali čak iu ovom slučaju, na istom mjestu, promjena temperature sa dubinom je neujednačena. To se može vidjeti na primjeru promjene temperature sa dubinom duž bunara Kola, koji se nalazi unutar stabilnog kristalnog štita platforme. Prilikom postavljanja ovog bunara izračunat je geotermalni gradijent od 10 o na 1 km, pa se na projektnoj dubini (15 km) očekivala temperatura od oko 150 o C. Međutim, takav gradijent je bio samo do dubine od 3 km, a zatim se počeo povećavati za 1,5 -2,0 puta. Na dubini od 7 km temperatura je bila 120 o C, na 10 km -180 o C, na 12 km -220 o C. Pretpostavlja se da će na projektovanoj dubini temperatura biti blizu 280 o C. Kaspijsko more regionu, u regionu aktivnijeg endogenog režima. U njemu se na dubini od 500 m ispostavilo da je temperatura 42,2 o C, na 1500 m - 69,9 o C, na 2000 m - 80,4 o C, na 3000 m - 108,3 o C.

Kolika je temperatura u dubljim zonama plašta i jezgra Zemlje? Dobiveni su manje-više pouzdani podaci o temperaturi baze sloja B gornjeg plašta (vidi sliku 1.6). Prema VN Žarkovu, "detaljne studije faznog dijagrama Mg 2 SiO 4 - Fe 2 SiO 4 omogućile su određivanje referentne temperature na dubini koja odgovara prvoj zoni faznog prijelaza (400 km)" (tj. olivin u spinel). Temperatura ovdje, kao rezultat ovih istraživanja, iznosi oko 1600 50 o C.

Pitanje raspodjele temperatura u omotaču ispod sloja B i u jezgru Zemlje još uvijek nije riješeno, pa se stoga iznose različite ideje. Može se samo pretpostaviti da temperatura raste sa dubinom sa značajnim smanjenjem geotermalnog gradijenta i povećanjem geotermalnog koraka. Pretpostavlja se da je temperatura u Zemljinom jezgru u rasponu od 4000-5000 o C.

Prosjek hemijski sastav Zemlja. Za procjenu hemijskog sastava Zemlje koriste se podaci o meteoritima, koji su najvjerovatniji uzorci protoplanetarnog materijala od kojeg su nastale zemaljske planete i asteroidi. Do sada je mnogo palo na Zemlju različita vremena i na različitim mjestima meteorita. Prema svom sastavu postoje tri vrste meteorita: 1) željezo, sastoji se uglavnom od gvožđa nikla (90-91% Fe), sa malom količinom fosfora i kobalta; 2) gvozdeni kamen(sideroliti), koji se sastoje od minerala željeza i silikata; 3) kamen, ili aeroliti, koji se uglavnom sastoje od fero-magnezijskih silikata i inkluzija nikl-gvožđa.

Najrasprostranjeniji su kameni meteoriti - oko 92,7% svih nalaza, željezni kamen 1,3% i željezo 5,6%. Kameni meteoriti se dijele u dvije grupe: a) hondriti sa malim zaobljenim zrnima - hondrule (90%); b) ahondriti koji ne sadrže hondrule. Sastav kamenih meteorita je blizak ultrabazičnim magmatskim stijenama. Prema M. Bottu, oni sadrže oko 12% gvožđe-nikl faze.

Na osnovu analize sastava različitih meteorita, kao i dobijenih eksperimentalnih geohemijskih i geofizičkih podataka, jedan broj istraživača daje savremenu procenu bruto elementarnog sastava Zemlje, prikazanu u tabeli. 1.3.

Kao što se vidi iz podataka u tabeli, povećana distribucija se odnosi na četiri najvažnija elementa – O, Fe, Si, Mg, koji čine preko 91%. Grupa manje uobičajenih elemenata uključuje Ni, S, Ca, A1. Ostali elementi periodnog sistema Mendeljejeva na globalnom nivou u smislu opšte distribucije su od sekundarnog značaja. Ako uporedimo date podatke sa sastavom zemljine kore, onda se jasno može uočiti značajna razlika, koja se sastoji u naglom smanjenju O, A1, Si i značajnom porastu Fe, Mg i pojavljivanju uočljivih količina S. i Ni.

Lik Zemlje naziva se geoid. O dubinskoj strukturi Zemlje sude se po uzdužnim i poprečnim seizmičkim talasima, koji, šireći se unutar Zemlje, doživljavaju prelamanje, refleksiju i slabljenje, što ukazuje na slojevitost Zemlje. Postoje tri glavna područja:

Zemljina kora;

plašt: gornji do dubine od 900 km, donji do dubine od 2900 km;

Zemljino jezgro je vanjsko do dubine od 5120 km, a unutrašnje do dubine od 6371 km.

Unutrašnja toplota Zemlje povezana je sa raspadom radioaktivnih elemenata - uranijuma, torija, kalijuma, rubidijuma, itd. Prosječan toplotni tok je 1,4-1,5 µcal/cm 2. s.

1. Kakav je oblik i veličina Zemlje?

2. Koje su metode za proučavanje unutrašnje strukture Zemlje?

3. Kakva je unutrašnja struktura Zemlje?

4. Koje seizmičke sekcije prvog reda se jasno razlikuju pri analizi strukture Zemlje?

5. Kojim granicama odgovaraju dijelovi Mohorovichicha i Gutenberga?

6. Kolika je prosječna gustina Zemlje i kako se mijenja na granici između plašta i jezgra?

7. Kako se mijenja protok topline u različitim zonama? Kako se razumije promjena geotermalnog gradijenta i geotermalnog koraka?

8. Koji se podaci koriste za određivanje prosječnog hemijskog sastava Zemlje?

Književnost

• G.V. Voitkevich Osnove teorije o nastanku Zemlje. M., 1988.

• Zharkov V.N. Unutrašnja struktura Zemlja i planete. M., 1978.

• Magnitsky V.A. Unutrašnja struktura i fizika Zemlje. M., 1965.

• Eseji komparativna planetologija. M., 1981.

• Ringwood A.E. Sastav i porijeklo Zemlje. M., 1981.

Opis:

Za razliku od "direktne" upotrebe geotermalne topline visokog potencijala (hidrotermalnih resursa), korištenje tla površinskih slojeva Zemlje kao izvora niskog potencijala toplotnu energiju za geotermalne toplotne pumpe (GTST) moguće je skoro svuda. Trenutno je to jedno od oblasti korišćenja netradicionalnih obnovljivih izvora energije koje se najdinamičnije razvija u svetu.

Sistemi za snabdevanje toplotom geotermalne toplotne pumpe i efikasnost njihove primene u klimatskim uslovima Rusije

G. P. Vasiljev, naučni nadzornik OJSC "INSOLAR-INVEST"

Za razliku od „direktne“ upotrebe geotermalne toplote visokog potencijala (hidrotermalnih resursa), korišćenje tla površinskih slojeva Zemlje kao izvora toplotne energije niskog potencijala za sisteme snabdevanja toplotom geotermalne toplotne pumpe (GTST) moguće je skoro svuda. Trenutno je to jedno od oblasti korišćenja netradicionalnih obnovljivih izvora energije koje se najdinamičnije razvija u svetu.

Tlo površinskih slojeva Zemlje je zapravo akumulator toplote neograničene snage. Toplotni režim tla formira se pod uticajem dva glavna faktora - sunčevog zračenja koje pada na površinu i protoka radiogene toplote iz unutrašnjosti zemlje. Sezonske i dnevne promjene intenziteta sunčevog zračenja i temperature vanjskog zraka uzrokuju fluktuacije temperature gornjih slojeva tla. Dubina prodiranja dnevnih kolebanja temperature vanjskog zraka i intenziteta upadnog sunčevog zračenja, ovisno o specifičnim zemljišnim i klimatskim uslovima, kreće se od nekoliko desetina centimetara do jednog i po metra. Dubina prodora sezonskih kolebanja temperature vanjskog zraka i intenziteta upadnog sunčevog zračenja u pravilu ne prelazi 15-20 m.

Toplotni režim slojeva tla koji se nalaze ispod ove dubine („neutralna zona“) formira se pod utjecajem toplinske energije koja dolazi iz utrobe Zemlje i praktički ne ovisi o sezonskim, a još više dnevnim promjenama parametara spoljašnja klima (slika 1). Sa povećanjem dubine, temperatura tla se takođe povećava u skladu sa geotermalnim gradijentom (oko 3°C na svakih 100 m). Veličina toka radiogene toplote koja dolazi iz unutrašnjosti Zemlje razlikuje se za različita područja. U pravilu, ova vrijednost je 0,05-0,12 W / m 2.

Slika 1.

Tokom rada GTST-a, masa tla, koja se nalazi u zoni toplotnog uticaja registra cevi zemljišnog izmenjivača toplote sistema za prikupljanje niskopotencijalne toplote zemljišta (sistem za prikupljanje toplote), usled sezonskih promena u parametara vanjske klime, kao i pod utjecajem operativnih opterećenja na sustav prikupljanja topline, u pravilu je podvrgnut ponovnom smrzavanju i odmrzavanje. U ovom slučaju, naravno, dolazi do promjene agregatnog stanja vlage sadržane u porama tla i općenito iu tečnoj iu čvrstoj i plinovitoj fazi istovremeno. Istovremeno, u kapilarno-poroznim sistemima, što je masa tla sistema za prikupljanje toplote, prisustvo vlage u pornom prostoru ima primetan uticaj na proces širenja toplote. Ispravno obračunavanje ovog uticaja danas je povezano sa značajnim poteškoćama, koje su prvenstveno povezane sa nedostatkom jasnih ideja o prirodi distribucije čvrste, tečne i gasovite faze vlage u određenoj strukturi sistema. U prisustvu temperaturnog gradijenta u debljini zemljišnog masiva, molekuli vodene pare se pomiču na mjesta sa smanjenim temperaturnim potencijalom, ali se istovremeno pod djelovanjem gravitacijskih sila javlja suprotno usmjeren tok vlage u tekućini. faza. Osim toga, na temperaturni režim gornji slojevi tla su pod utjecajem vlage atmosferskih padavina, kao i podzemnih voda.

Na karakteristične karakteristike termičke uslove Sistemi za sakupljanje toplote tla kao projektni objekat bi takođe trebali uključivati ​​tzv. „informativnu nesigurnost“ matematičkih modela koji opisuju takve procese, odnosno, drugim riječima, nedostatak pouzdanih informacija o utjecaju na sistem. okruženje(atmosfera i masa tla izvan zone toplotnog uticaja prizemnog izmenjivača toplote sistema za prikupljanje toplote) i izuzetna složenost njihove aproksimacije. Zaista, ako se aproksimacija uticaja na sistem spoljašnje klime, iako je komplikovana, ipak može realizovati uz određeni utrošak „računarskog vremena“ i korišćenje postojećih modela (na primer, „tipična klimatska godina“), zatim problem uzimanja u obzir u modelu uticaja na sistem atmosferskih uticaja (rosa, magla, kiša, sneg itd.), kao i aproksimacija toplotnog efekta na masu tla sistema sakupljanja toplote. temeljnih i okolnih slojeva tla danas praktično nije rješiva ​​i mogla bi biti predmet posebnih proučavanja. Tako, na primjer, nedostatak poznavanja procesa formiranja filtracijskih tokova podzemnih voda, njihovog režima brzine, kao i nemogućnost dobivanja pouzdanih informacija o režimu topline i vlage slojeva tla koji se nalaze ispod zone termičkog utjecaja. izmenjivača toplote zemlje, značajno komplikuje zadatak konstruisanja ispravnog matematičkog modela toplotnog režima sistema za prikupljanje niskopotencijalne toplote tla.

Za prevazilaženje opisanih poteškoća koje nastaju pri projektovanju GTST-a, kreirana je i u praksi testirana metoda matematičkog modeliranja toplotnog režima sistema za prikupljanje toplote tla i metoda obračuna faznih prelaza vlage u pornom prostoru tla. može se preporučiti masiv sistema za prikupljanje toplote.

Suština metode je da se prilikom konstruisanja matematičkog modela razmotri razlika između dva problema: "osnovni" problem koji opisuje termički režim tla u njegovom prirodnom stanju (bez uticaja izmjenjivača topline tla sistema za prikupljanje topline) , i problem koji se rješava, opisujući termički režim zemljišne mase sa ponorima (izvorima). Kao rezultat toga, metoda omogućava da se dobije rješenje u odnosu na određenu novu funkciju, koja je u funkciji djelovanja odvoda topline na prirodni toplinski režim tla i jednake temperaturne razlike između masiva tla u njegovom prirodno stanje i masiv tla sa drenovima (izvorima toplote) - sa izmenjivačem toplote tla sistema za prikupljanje toplote. Upotreba ove metode u izgradnji matematičkih modela toplotnog režima sistema za prikupljanje niskopotencijalne toplote tla omogućila je ne samo da se zaobiđu poteškoće povezane sa aproksimacijom spoljašnjih uticaja na sistem prikupljanja toplote, već i da se koriste u modelima informacije o prirodnom termičkom režimu tla, eksperimentalno dobijene od meteoroloških stanica. Ovo omogućava da se delimično uzme u obzir čitav kompleks faktora (kao što su prisustvo podzemnih voda, njihova brzina i termički režimi, struktura i lokacija slojeva tla, "toplinska" pozadina Zemlje, atmosferske padavine, fazne transformacije vlage u pornom prostoru i još mnogo toga), koji značajno utiču na formiranje toplotnog režima sistema za prikupljanje toplote i čije je zajedničko obračunavanje u strogoj formulaciji problema praktično nemoguće.

Metoda obračuna faznih prelaza vlage u pornom prostoru zemljišnog masiva u projektovanju GTST-a zasnovana je na novom konceptu „ekvivalentne“ toplotne provodljivosti tla, koji se utvrđuje zamenom problema izolacije. termički režim cilindra tla smrznutog oko cijevi izmjenjivača topline tla sa „ekvivalentnim“ kvazistacionarnim problemom sa bliskim temperaturnim poljem i istim graničnim uslovima, ali sa različitom „ekvivalentnom“ toplotnom provodljivošću.

Najvažniji zadatak koji se rješava pri projektovanju sistema geotermalnog grijanja zgrada je detaljna procjena energetskih mogućnosti klime u građevinskom području i na osnovu toga izvođenje zaključka o efikasnosti i izvodljivosti korištenja jednog ili drugog kruga. dizajn GTST-a. Izračunate vrijednosti klimatskih parametara date u važećim regulatornim dokumentima ne daju pune karakteristike spoljna klima, njena varijabilnost po mesecima, kao iu pojedinim periodima godine - grejna sezona, period pregrijavanja itd. Stoga, prilikom odlučivanja o temperaturnom potencijalu geotermalne toplote, procenjuje se mogućnost njenog kombinovanja sa drugim prirodnim izvorima. niske potencijalne toplote, procjenjujući njihov (izvorni) temperaturni nivo u godišnjem ciklusu, potrebno je koristiti potpunije klimatske podatke, citirane, na primjer, u Priručniku o klimi SSSR-a (Lenjingrad: Gidromethioizdat. Izdanje 1–34 ).

Među takvima klimatske informacije u našem slučaju, prije svega treba istaći:

- podatke o prosječnoj mjesečnoj temperaturi tla na različitim dubinama;

- podaci o dolasku sunčevog zračenja na različito orijentisane površine.

Table Na slikama 1–5 prikazani su podaci o prosječnim mjesečnim temperaturama tla na različitim dubinama za neke gradove Rusije. Table 1 prikazane su prosječne mjesečne temperature tla u 23 grada Ruske Federacije na dubini od 1,6 m, što se čini najracionalnijim sa stanovišta temperaturnog potencijala tla i mogućnosti mehanizacije izvođenja radova na polaganje horizontalnih izmjenjivača topline u tlo.

Tabela 1 Prosječne temperature tla po mjesecima na dubini od 1,6 m za neke gradove Rusije

Town I II III IV V VI Vii VIII IX X XI XII Arkhangelsk 4,0 3,5 3,1 2,7 2,5 3,0 4,5 6,0 7,1 7,0 6,1 4,9 Astrakhan 7,5 6,1 5,9 7,3 11 14,6 17,4 19,1 19,1 16,7 13,6 10,2 Barnaul 2,6 1,7 1,2 1,4 4,3 8,2 11,0 12,4 11,6 9,2 6,2 3,9 Bratsk 0,4 -0,2 -0,6 -0,5 -0,2 0 3,0 6,8 7,2 5,4 2,9 1,4 Vladivostok 3,7 2,0 1,2 1,0 1,5 5,3 9,1 12,4 13,8 12,7 9,7 6,4 Irkutsk -0,8 -2,8 -2,7 -1,1 -0,5 -0,2 1,7 5,0 6,7 5,6 3,2 1,2 Komsomolsk on-Amur 0,8 -0,4 -0,9 -0,4 0 1,9 6,7 10,5 11,3 9,0 5,5 2,7 Magadan -6,5 -8,0 -8,8 -8,7 -3,9 -2,6 -0,8 0,1 0,4 0,1 -0,2 -2,0 Moskva 3,8 3,2 2,7 3,0 6,2 9,6 12,1 13,4 12,5 10,1 7,3 5,0 Murmansk 0,7 0,3 0 -0,3 -0,3 0,2 4,0 6,7 6,6 4,2 2,7 1,0 Novosibirsk 2,1 1,2 0,6 0,5 1,3 5,0 9,1 11,3 10,9 8,8 5,8 3,6 Orenburg 4,1 2,6 1,9 2,2 4,9 8,0 10,7 12,4 12,6 11,2 8,6 6,0 permski 2,9 2,3 1,9 1,6 3,4 7,2 10,5 12,1 11,5 9,0 6,0 4,0 Petropavlovsk Kamčatka 2,6 1,9 1,5 1,1 1,2 3,4 6,7 9,1 9,6 8,3 5,6 3,8 Rostov na Donu 8,0 6,6 5,9 6,8 9,9 12,9 15,5 17,3 17,5 15,8 13,0 10,0 Salekhard 1,6 1,0 0,7 0,5 0,4 0,9 3,9 6,8 7,1 5,6 3,5 2,3 Sochi 11,2 9,8 9,6 11,0 13,4 16,2 18,9 20,8 21,0 19,2 16,8 13,5 Turukhansk 0,9 0,5 0,2 0 0 0,1 1,6 6,2 6,4 4,5 2,8 1,8 Tour -0,9 -0,3 -5,2 -5,3 -3,2 -1,6 -0,7 1,2 2,0 0,7 0 -0,2 Whalen -6,9 -8,0 -8,6 -8,7 -6,3 -1,2 -0,4 0,1 0,2 0 -0,8 -3,7 Khabarovsk 0,3 -1,8 -2,3 -1,1 -0,4 2,5 9,5 13,3 13,5 10,9 6,7 3,0 Yakutsk -5,6 -7,4 -7,9 -7,0 -4,1 -1,8 0,3 1,5 1,1 0,1 -0,1 -2,4 Yaroslavl 2,8 2,2 1,9 1,7 3,9 7,8 10,7 12,4 11,5 9,5 6,3 3,9

tabela 2 Temperatura tla u Stavropolju (tlo - crnica)

Dubina, m I II III IV V VI Vii VIII IX X XI XII 0,4 1,2 1,3 2,7 7,7 13,8 17,9 20,3 19,6 15,4 11,4 6,0 2,8 0,8 3,0 1,9 2,5 6,0 11,5 15,4 17,6 17,6 15,3 12,2 7,8 4,6 1,6 5,0 4,0 3,8 5,3 8,8 12,2 14,4 15,7 15,1 12,7 9,7 6,8 3,2 8,9 8,0 7,4 7,4 8,4 9,9 11,3 12,6 13,2 12,7 11,6 10,1

Tabela 3 Temperature tla u Jakutsku (muljevito-pjeskovito tlo sa dodatkom humusa, ispod - pijesak)

Dubina, m I II III IV V VI Vii VIII IX X XI XII 0,2 -19,2 -19,4 -16,2 -7,9 4,3 13,4 17,5 15,5 7,0 -3,1 -10,8 -15,6 0,4 -16,8 17,4 -15,2 -8,4 2,5 11,0 15,0 13,8 6,7 -1,9 -8,0 -12,9 0,6 -14,3 -15,3 -13,7 -8,5 0,2 7,9 12,1 11,8 6,2 -0,5 -5,2 -10,3 0,8 -12,4 -14,1 -12,7 -8,4 -1,4 5,0 9,4 9,6 5,3 0 -3,4 -8,1 1,2 -8,7 -10,2 -10,2 -8,0 -3,3 0,1 4,1 5,0 2,8 0 -0,9 -4,9 1,6 -5,6 -7,4 -7,9 -7,0 -4,1 -1,8 0,3 1,5 1,1 0,1 -0,1 -2,4 2,4 -2,6 -4,4 -5,4 -5,6 -4,4 -3,0 -2,0 -1,4 -1,0 -0,9 -0,9 -1,0 3,2 -1,7 -2,6 -3,8 -4,4 -4,2 -3,4 -2,8 -2,3 -1,9 -1,8 -1,6 -1,5

Tabela 4 Temperature tla u Pskovu (dno, ilovasto tlo, podzemlje - glina)

Dubina, m I II III IV V VI Vii VIII IX X XI XII 0,2 -0,8 -1,1 -0,3 3,3 11,4 15,1 19 17,2 12,3 6,7 2,6 0,2 0,4 0,6 0 0 2,4 9,6 13,5 16,9 16,5 12,9 7,8 4,2 1,7 0,8 1,7 0,9 0,8 2,0 7,8 11,6 15,0 15,6 13,2 8,8 5,4 2,9 1,6 3,2 2,4 1,9 2,2 5,6 9,2 11,9 13,2 12,0 9,7 6,9 4,6

Tabela 5 Temperatura tla u Vladivostoku (smeđe kamenito tlo, rasuti)

Dubina, m I II III IV V VI Vii VIII IX X XI XII 0,2 -6,1 -5,5 -1,3 2,7 9,3 14,8 18,9 21,2 18,4 11,6 3,2 -2,3 0,4 -3,7 -3,8 -1,1 1,0 7,3 12,7 16,7 19,5 17,5 12,3 5,2 0,2 0,8 -0,1 -1,4 -0,6 0 4,4 10,4 14,2 17,3 17,0 13,5 7,8 2,9 1,6 3,6 2,0 1,3 1,1 2,9 7,7 11,0 14,2 15,4 13,8 10,2 6,4 3,2 8,0 6,4 5,2 4,4 4,2 5,5 7,5 9,4 11,3 12,4 11,7 10

Podaci prikazani u tabelama o prirodnom toku temperatura tla na dubini od 3,2 m (tj. u "radnom" sloju tla za GTST sa horizontalnim rasporedom izmjenjivača topline tla) jasno ilustruju mogućnosti korištenja tla kao izvor toplote niskog potencijala. Očigledan je relativno mali interval varijacije temperature slojeva koji se nalaze na istoj dubini na teritoriji Rusije. Na primjer, minimalna temperatura tla na dubini od 3,2 m od površine u Stavropolju je 7,4 ° C, au Jakutsku - (–4,4 ° C); shodno tome, interval promjene temperature tla na datoj dubini je 11,8 stepeni. Ova činjenica omogućava da se računa na stvaranje dovoljno jedinstvene opreme toplotne pumpe pogodne za rad praktično na cijeloj teritoriji Rusije.

Kao što možete vidjeti iz predstavljenih tabela, karakteristična karakteristika Prirodni temperaturni režim tla je zaostajanje minimalnih temperatura tla u odnosu na vrijeme dolaska minimalnih temperatura vanjskog zraka. Minimalne spoljne temperature se primećuju svuda u januaru, minimalne temperature u tlu na dubini od 1,6 m u Stavropolju se primećuju u martu, u Jakutsku - u martu, u Sočiju - u martu, u Vladivostoku - u aprilu. . Dakle, očito je da do trenutka kada nastupe minimalne temperature u tlu, opterećenje na sistemu za dovod topline toplinske pumpe (toplotni gubitak zgrade) se smanjuje. Ovaj trenutak otvara prilično ozbiljne mogućnosti za smanjenje instaliranog kapaciteta GTST-a (ušteda kapitalnih troškova) i mora se uzeti u obzir pri projektovanju.

Za procjenu efikasnosti korištenja sistema geotermalnih toplotnih pumpi za opskrbu toplinom u klimatskim uvjetima Rusije, izvršeno je zoniranje teritorije Ruske Federacije prema efikasnosti korištenja geotermalne topline niskog potencijala za potrebe opskrbe toplinom. Zoniranje je izvršeno na osnovu rezultata numeričkih eksperimenata na modeliranju režima rada GTST-a u klimatskim uslovima različitih regiona teritorije Ruske Federacije. Numerički eksperimenti su izvedeni na primjeru hipotetičke dvoetažne vikendice grijane površine 200 m2, opremljene geotermalnim sistemom toplinske pumpe za opskrbu toplinom. Vanjske ogradne konstrukcije predmetne kuće imaju sljedeće smanjene otpore prijenosa topline:

- vanjski zidovi - 3,2 m 2 h ° C / W;

- prozori i vrata - 0,6 m 2 h ° C / W;

- obloge i podovi - 4,2 m 2 h ° C / W.

Prilikom izvođenja numeričkih eksperimenata uzeto je u obzir sljedeće:

- sistem za prikupljanje toplote tla sa niskom gustinom potrošnje geotermalne energije;

- horizontalni sistem za prikupljanje toplote od polietilenskih cevi prečnika 0,05 m i dužine 400 m;

- sistem za prikupljanje toplote tla sa velikom gustinom potrošnje geotermalne energije;

- vertikalni sistem za prikupljanje toplote iz jednog termalnog bunara prečnika 0,16 m i dužine 40 m.

Istraživanja su pokazala da potrošnja toplotne energije iz zemljišne mase do kraja grejne sezone izaziva smanjenje temperature tla u blizini registra cevi sistema za prikupljanje toplote, što u zemljišno-klimatskim uslovima većine teritorija Ruske Federacije nema vremena za nadoknadu u ljetni period godine, a do početka naredne sezone grijanja tlo izlazi sa smanjenim temperaturnim potencijalom. Potrošnja toplotne energije u narednoj grejnoj sezoni izaziva dalje smanjenje temperature zemljišta, a do početka treće grejne sezone njen temperaturni potencijal se još više razlikuje od prirodnog. I tako dalje, dugotrajna potrošnja toplotne energije iz masiva tla sistema za prikupljanje toplote je praćena periodičnim promenama njegove temperature. Dakle, prilikom zoniranja teritorije Ruske Federacije bilo je potrebno uzeti u obzir pad temperatura zemljišnog masiva izazvanog dugotrajnim radom sistema za prikupljanje toplote, te iskoristiti temperature tla očekivane za 5. godina rada GTST-a kao izračunati parametri temperatura masiva tla. Uzimajući u obzir ovu okolnost, prilikom zoniranja teritorije Ruske Federacije prema efikasnosti GTST aplikacije, kao kriterijum efikasnosti sistema za snabdevanje toplotnom energijom geotermalne toplotne pumpe izabran je prosečni koeficijent toplotne transformacije K p tr. 5. godina rada, što predstavlja odnos korisne toplotne energije koju generiše GTST i energije utrošene na njegov pogon, a određena za idealni termodinamički Carnotov ciklus na sledeći način:

K tr = T o / (T o - T u), (1)

gdje je T o - temperaturni potencijal topline koja se odvodi u sistem grijanja ili toplinske energije, K;

T i temperaturni potencijal izvora toplote, K.

Omjer transformacije sistema za opskrbu toplinom toplinske pumpe Ktr je omjer korisne topline koja se odvodi u sistem za opskrbu toplinom potrošača i energije utrošene na rad GTST-a, a numerički je jednak količini korisne topline dobivene na temperaturama T o i T i po jedinici energije potrošene na pogon GTST-a ... Realni omjer transformacije razlikuje se od idealnog opisanog formulom (1) po vrijednosti koeficijenta h, koji uzima u obzir stepen termodinamičkog savršenstva GTST-a i nepovratne gubitke energije tokom ciklusa.

Numerički eksperimenti su sprovedeni korišćenjem programa kreiranog u INSOLAR-INVEST OJSC, koji obezbeđuje određivanje optimalnih parametara sistema za prikupljanje toplote u zavisnosti od klimatskih uslova građevinskog područja, kvaliteta toplotne zaštite zgrade, karakteristika performansi. opreme toplotne pumpe, cirkulacionih pumpi, grejnih uređaja sistema grejanja, kao i njihovih načina eksploatacije. Program se zasniva na prethodno opisanoj metodi za konstruisanje matematičkih modela toplotnog režima sistema za prikupljanje niskopotencijalne toplote tla, što je omogućilo da se zaobiđu poteškoće povezane sa informativnom nesigurnošću modela i aproksimacijom spoljašnjih uticaja, usled na korištenje eksperimentalno dobijenih informacija o prirodnom termičkom režimu tla u programu, koji omogućava djelimično uzimanje u obzir čitavog kompleksa faktora (kao što su prisustvo podzemnih voda, njihova brzina i termički režimi, struktura i lokacija tla slojeva, "toplinske" pozadine Zemlje, padavina, faznih transformacija vlage u pornom prostoru i još mnogo toga) koji značajno utiču na formiranje toplotnog režima sistema sakupljanja toplote, i čiji zajednički obračun u strogom formulisanje problema danas je praktično nemoguće. Kao rješenje "osnovnog" problema koristili smo podatke iz Priručnika o klimi SSSR-a (Lenjingrad: Gidromethioizdat. Izdanje 1–34).

Program zapravo omogućava rješavanje problema višeparametarske optimizacije GTST konfiguracije za određenu građevinu i građevinsko područje. U ovom slučaju, ciljna funkcija optimizacijskog problema je minimalni godišnji troškovi energije za rad GTST-a, a kriteriji optimizacije su polumjer cijevi izmjenjivača topline zemlje, njegova (izmjenjivača) dužina i dubina.

Rezultati numeričkih eksperimenata i zoniranja teritorije Rusije u pogledu efikasnosti korišćenja geotermalne toplote niskog potencijala za snabdevanje zgrada toplotom prikazani su grafički na Sl. 2-9.

Na sl. 2 prikazane su vrijednosti i izolinije omjera transformacije sistema za opskrbu toplinom geotermalne toplinske pumpe sa horizontalnim sustavima za prikupljanje topline, a na sl. 3 - za GTST sa vertikalnim sistemima za sakupljanje toplote. Kao što se vidi iz slika, maksimalne vrijednosti Kp tr 4,24 za horizontalne sisteme sakupljanja toplote i 4,14 - za vertikalne sisteme mogu se očekivati ​​na jugu teritorije Rusije, a minimalne vrijednosti 2,87 odnosno 2,73 na sjeveru, u Uelenu. Za centralnu Rusiju, vrijednosti K ptr za horizontalne sisteme sakupljanja topline su u rasponu od 3,4–3,6, a za vertikalne sisteme u rasponu od 3,2–3,4. Privlače se dovoljno visoke vrijednosti Krrt (3,2–3,5) za regije Dalekog istoka, regije s tradicionalno teškim uvjetima snabdijevanja gorivom. Očigledno Daleki istok je regija prioritetne implementacije GTST-a.

Na sl. 4 prikazane su vrijednosti i izolinije specifične godišnje potrošnje energije za pogon "horizontalnog" GTST + PD (vršni dio bliže), uključujući potrošnju energije za grijanje, ventilaciju i opskrba toplom vodom smanjen na 1 m 2 grijane površine, a na Sl. 5 - za GTST sa vertikalnim sistemima za sakupljanje toplote. Kao što se može vidjeti iz slika, godišnja specifična potrošnja energije za pogon horizontalnog GTST-a, svedena na 1 m2 grijane građevinske površine, varira od 28,8 kWh/(god m2) na jugu Rusije do 241 kWh/(god m2 ) u St. Jakutsku, a za vertikalni GTST, respektivno, od 28,7 kWh / / (godina m2) na jugu i do 248 kWh / / (godina m2) u Jakutsku. Ako pomnožimo vrijednost godišnje specifične potrošnje energije za pogon GTST-a prikazane na slikama za određeno područje sa vrijednošću za ovu oblast K r tr, umanjenom za 1, onda ćemo dobiti količinu energije koju je uštedio GTST iz 1 m 2 grijane površine godišnje. Na primjer, za Moskvu za vertikalni GTST, ova vrijednost će biti 189,2 kWh sa 1 m 2 godišnje. Za poređenje, možemo navesti vrijednosti specifične potrošnje energije utvrđene moskovskim standardima za uštedu energije MGSN 2.01–99 za niske zgrade na 130, a za višespratnice na 95 kWh / (godina m 2). Istovremeno, standardizirani troškovi energije MGSN 2.01–99 uključuju samo troškove energije za grijanje i ventilaciju, u našem slučaju troškovi energije za opskrbu toplom vodom također su uključeni u troškove energije. Činjenica je da postojeći u važećim standardima pristup procjeni troškova energije za rad zgrade izdvaja u odabrani članci troškovi energije za grijanje i ventilaciju zgrade i troškovi energije za njeno snabdijevanje toplom vodom. Istovremeno, potrošnja energije za opskrbu toplom vodom nije standardizirana. Ovaj pristup se ne čini ispravnim, jer je potrošnja energije za opskrbu toplom vodom često srazmjerna potrošnji energije za grijanje i ventilaciju.

Na sl. 6 prikazane su vrijednosti i izolinije racionalnog omjera toplinske snage vršnog zatvarača (PD) i instalirane električne snage horizontalnog GTSS-a u dijelovima jedinice, a na sl. 7 - za GTST sa vertikalnim sistemima za sakupljanje toplote. Kriterij za racionalni omjer toplinske snage vršnog zatvarača i instalirane električne snage GTST-a (bez PD) bila je minimalna godišnja potrošnja električne energije za GTST + PD pogon. Kao što se vidi iz slika, racionalni odnos kapaciteta termičkog DP i električnog GTST (bez DP) varira od 0 na jugu Rusije, do 2,88 - za horizontalni GTST i 2,92 za vertikalne sisteme u Jakutsku. U središnjoj zoni teritorije Ruske Federacije, racionalni omjer toplinske snage zatvarača i instalirane električne snage GTST + PD je u rasponu od 1,1-1,3 i za horizontalni i za vertikalni GTST. U ovom trenutku, morate se zadržati detaljnije. Činjenica je da prilikom zamjene, na primjer, električnog grijanja u centralnoj zoni Rusije, zapravo imamo priliku smanjiti kapacitet električne opreme instalirane u grijanoj zgradi za 35-40% i, shodno tome, smanjiti električnu energiju zatražio od RAO UES, koji danas „košta »oko 50 hiljada rubalja. za 1 kW električne energije instalirane u kući. Tako, na primjer, za vikendicu s procijenjenim gubitkom topline u najhladnijem petodnevnom periodu jednakim 15 kW, uštedjet ćemo 6 kW instalirane električne energije i, shodno tome, oko 300 tisuća rubalja. ili ≈ 11,5 hiljada američkih dolara. Ova brojka je praktički jednaka cijeni GTST-a takvog toplinskog kapaciteta.

Dakle, ako pravilno uzmemo u obzir sve troškove vezane za priključenje zgrade na centralizirano napajanje, ispada da sa sadašnjim tarifama za električnu energiju i priključenjem na mreže centraliziranog napajanja u centralnoj zoni Ruske Federacije, čak i na jednokratni trošak, GTST se ispostavi da je isplativiji od električnog grijanja, a da ne spominjemo 60% uštede energije.

Na sl. 8 prikazane su vrijednosti i izolinije specifične težine toplotne energije proizvedene tokom godine vršnim bližim (PD) u ukupnoj godišnjoj potrošnji energije horizontalnog GTST + PD sistema u procentima, a na Sl. 9 - za GTST sa vertikalnim sistemima za sakupljanje toplote. Kao što se može vidjeti iz slika, specifična težina toplotne energije proizvedene tokom godine od strane bližnjeg vrha (PD) u ukupnoj godišnjoj potrošnji energije horizontalnog GTST + PD sistema varira od 0% u južnoj Rusiji do 38-40% u Jakutsku i Turu, a za vertikalni GTST + PD - respektivno, od 0% na jugu i do 48,5% u Jakutsku. U centralnoj zoni Rusije, ove vrijednosti su oko 5-7% za vertikalni i horizontalni GTST. Ovo je mala potrošnja energije i s tim u vezi morate biti oprezni pri odabiru bližeg vrha. Najracionalnije sa stanovišta kako specifičnog kapitalnog ulaganja u 1 kW snage, tako i automatizacije su vršne elektrode. Upotreba kotlova na pelet zaslužuje pažnju.

U zaključku, želio bih se zadržati na vrlo važnom pitanju: problemu izbora racionalnog nivoa toplinske zaštite zgrada. Ovaj problem je danas vrlo ozbiljan problem, za čije je rješavanje potrebna ozbiljna numerička analiza, uzimajući u obzir kako specifičnosti našeg podneblja, tako i karakteristike korišćene inženjerske opreme, infrastrukture centralizovanih mreža, kao i ekološka situacija u gradovima, bukvalno pogoršava pred našim očima, i još mnogo toga. Očigledno je da je danas već pogrešno formulirati bilo kakve zahtjeve za ljusku zgrade bez uzimanja u obzir njenih (zgrade) odnosa sa klimom i sistemom snabdijevanja energijom, komunalnim uslugama itd. Kao rezultat toga, u vrlo bliskoj budućnosti , rešenje problema izbora racionalnog nivoa toplotne zaštite biće moguće samo na osnovu razmatranja kompleksne zgrade + sistema za snabdevanje energijom + klima + životna sredina kao jedinstvenog eko-energetskog sistema, a ovim pristupom se i konkurentske prednosti GTST-a na domaćem tržištu teško se može precijeniti.

Književnost

1. Sanner B. Izvori toplote tla za toplotne pumpe (klasifikacija, karakteristike, prednosti). Tečaj geotermalnih toplotnih pumpi, 2002.

2. Vasiliev GP Ekonomski razuman nivo toplotne zaštite zgrada Energosberezhenie. - 2002. - br. 5.

3. Vasiljev GP Snabdevanje toplotom i hladnoćom zgrada i objekata korišćenjem niskopotencijalne toplotne energije površinskih slojeva Zemlje: Monografija. Izdavačka kuća "Granitsa". - M.: Krasnaja zvezda, 2006.

Zamislite dom koji je uvijek podržan ugodna temperatura, a sistemi grijanja i hlađenja se ne vide. Ovaj sistem radi efikasno, ali ne zahtijeva složeno održavanje ili posebna znanja vlasnika.

Svjež zrak, čuje se cvrkut ptica i vjetar koji se lijeno igra lišćem na drveću. Kuća prima energiju iz zemlje, kao i lišće, koje prima energiju iz korijena. Lepa slika, zar ne?

Geotermalni sistemi grijanja i hlađenja čine ovu sliku stvarnošću. Geotermalni HVAC sistem (grijanje, ventilacija i klimatizacija) koristi temperaturu tla za grijanje zimi i hlađenje ljeti.

Kako funkcionira geotermalno grijanje i hlađenje

Temperatura okoline se mijenja s promjenom godišnjih doba, ali se temperatura podzemlja ne mijenja toliko zbog izolacijskih svojstava zemlje. Na dubini od 1,5-2 metra temperatura ostaje relativno konstantna tokom cijele godine. Geotermalni sistem se obično sastoji od unutrašnje opreme za tretman, podzemnog sistema cijevi koji se naziva podzemna petlja i/ili pumpe za cirkulaciju vode. Sistem koristi konstantnu temperaturu tla kako bi osigurao "čistu i besplatnu" energiju.

(Nemojte brkati koncept geotermalnog NVC sistema sa „geotermalnom energijom“, procesom u kojem se električna energija proizvodi direktno iz topline u zemlji. U posljednjem slučaju koriste se različite vrste opreme i drugih procesa, u svrhu koji obično zagreva vodu do tačke ključanja.)

Cijevi koje čine podzemnu petlju obično su izrađene od polietilena i mogu se postaviti horizontalno ili vertikalno ispod zemlje, ovisno o terenu. Ako je vodonosnik dostupan, inženjeri mogu dizajnirati sistem "otvorene petlje" bušenjem bunara do podzemne vode. Voda se ispumpava, prolazi kroz izmjenjivač topline, a zatim se "ponovnim ubrizgavanjem" ubrizgava u isti vodonosnik.

Zimi voda, prolazeći kroz podzemnu petlju, apsorbira toplinu zemlje. Unutrašnja oprema dodatno podiže temperaturu i distribuira je po cijeloj zgradi. To je kao da klima uređaj radi obrnuto. Ljeti, geotermalni NWC sistem izvlači vodu visoke temperature iz zgrade i prenosi je kroz podzemnu petlju/pumpu do bunara za ponovno ubrizgavanje, odakle voda ulazi u hladnije tlo/akvifer.

Za razliku od konvencionalnih sistema grijanja i hlađenja, geotermalni HVAC sistemi ne koriste fosilna goriva za proizvodnju topline. Oni samo uzimaju visoka temperatura iz zemlje. Obično se električna energija koristi samo za rad ventilatora, kompresora i pumpe.

Postoje tri glavne komponente u geotermalnom sistemu hlađenja i grijanja: toplotna pumpa, fluid za prijenos topline (otvoreni ili zatvoreni sistem) i sistem za dovod zraka (cijevni sistem).

Za toplotne pumpe iz zemlje, kao i za sve ostale tipove toplotnih pumpi, meren je omjer korisna akcija na energiju utrošenu za ovu akciju (efikasnost). Većina sistema geotermalnih toplotnih pumpi ima efikasnost između 3,0 i 5,0. To znači da sistem pretvara jednu jedinicu energije u 3-5 jedinica toplote.

Geotermalni sistemi se lako održavaju. Ispravno ugrađena, što je vrlo važno, podzemna petlja može ispravno funkcionirati nekoliko generacija. Ventilator, kompresor i pumpa smješteni su u zatvorenom prostoru i zaštićeni su od izmjenjivanja vremenskim uvjetima stoga njihov životni vek može trajati mnogo godina, često decenijama. Rutinske periodične provere, pravovremena zamena filtera i godišnje čišćenje spirale su jedino održavanje koje je potrebno.

Iskustvo upotrebe geotermalni NVK sistemima

Geotermalni NVC sistemi su u upotrebi više od 60 godina širom sveta. Oni rade sa prirodom, a ne protiv nje, i ne emituju gasove staklene bašte (kao što je ranije rečeno, troše manje električne energije jer koriste konstantnu temperaturu zemlje).

Geotermalni HVAC sistemi sve više postaju atributi održivih domova kao dio rastućeg pokreta zelene gradnje. Zeleni projekti činili su 20 posto svih izgrađenih kuća u SAD-u prošle godine... Članak u Wall Street Journalu kaže da će budžet zelene zgrade porasti sa 36 milijardi dolara godišnje na 114 milijardi dolara do 2016. To će činiti 30-40 posto ukupnog tržišta nekretnina.

Ali veliki dio informacija o geotermalnom grijanju i hlađenju zasnovan je na zastarjelim podacima ili neutemeljenim mitovima.

Razbijanje mitova o geotermalnim NVC sistemima

1. Geotermalni NVC sistemi nisu obnovljiva tehnologija jer koriste električnu energiju.

Činjenica: Geotermalni HVAC sistemi koriste samo jednu jedinicu električne energije za proizvodnju do pet jedinica za hlađenje ili grijanje.

2. Solarna energija i energija vjetra su povoljnije obnovljive tehnologije od geotermalnih NVC sistema.

Činjenica: Geotermalni HVAC sistemi recikliraju četiri puta više kilovat-sati za jedan dolar nego solarna ili energija vjetra za isti dolar. Ove tehnologije se, naravno, mogu igrati važnu ulogu za životnu sredinu, ali geotermalni NVC sistem je često najefikasniji i najisplativiji način za smanjenje uticaja na životnu sredinu.

3. Geotermalni NVK sistem zahtijeva mnogo prostora za smještaj polietilenske cijevi podzemna petlja.

Činjenica: U zavisnosti od terena, podzemna petlja se može postaviti vertikalno, što znači da je potrebna mala površina. Ako postoji pristupačan vodonosnik, tada je potrebno samo nekoliko kvadratnih metara na površini. Imajte na umu da se voda vraća u isti vodonosnik iz kojeg je uzeta nakon prolaska kroz izmjenjivač topline. Dakle, voda nije otpadna voda i ne zagađuje vodonosnik.

4. HBK toplotne pumpe sa zemljom su bučne.

Činjenica: Sistemi su veoma tihi i napolju nema opreme koja ne bi uznemiravala komšije.

5. Geotermalni sistemi će na kraju biti izbrisani.

Činjenica: Podzemne petlje mogu trajati generacijama. Oprema za prijenos topline obično traje decenijama jer je zaštićena u zatvorenom prostoru. Kada dođe vrijeme za potrebnu zamjenu opreme, cijena takve zamjene je mnogo manja od nove. geotermalni sistem jer su podzemna petlja i bušotina najskuplji njeni dijelovi. Nova tehnička rješenja eliminiraju problem zadržavanja topline u zemlji, tako da sistem može razmjenjivati ​​temperature u neograničenoj količini. U prošlosti je bilo slučajeva pogrešno izračunatih sistema koji su zaista pregrijavali ili prehlađivali tlo do te mjere da više nije postojala temperaturna razlika potrebna za funkcioniranje sistema.

6. Geotermalni HVAC sistemi rade samo za grijanje.

Činjenica: jednako efikasno rade za hlađenje i mogu biti dizajnirani na takav način da nema potrebe za dodatnim rezervnim izvorom topline. Iako neki klijenti odluče da je ekonomičnije imati mali backup sistem za najhladnija vremena. To znači da će njihova podzemna petlja biti manja i samim tim jeftinija.

7. Geotermalni HVAC sistemi ne mogu istovremeno grijati vodu za domaćinstvo, vodu u bazenu i grijati dom.

Činjenica: Sistemi mogu biti dizajnirani da obavljaju više funkcija u isto vrijeme.

8. Geotermalni NVC sistemi zagađuju tlo rashladnim fluidima.

Činjenica: Većina sistema koristi vodu samo u šarkama.

9. Geotermalni NWC sistemi koriste mnogo vode.

Činjenica: Geotermalni sistemi zapravo ne troše vodu. Ako je izmjena temperature Podzemne vode, tada se sva voda vraća u isti vodonosnik. U prošlosti su zaista postojali sistemi koji su trošili vodu nakon što je prošla kroz izmjenjivač topline, ali se takvi sistemi danas rijetko koriste. Sa komercijalne tačke gledišta, geotermalni NVC sistemi zapravo štede milione litara vode koja bi isparila u tradicionalnim sistemima.

10. Geotermalna NVK tehnologija nije finansijski izvodljiva bez državnih i regionalnih poreskih podsticaja.

Činjenica: Državni i regionalni poticaji se obično kreću od 30 do 60 posto ukupne cijene geotermalnog sistema, što često može spustiti početnu cijenu blizu nivoa konvencionalne opreme. Standardni HVAC vazdušni sistemi koštaju približno 3.000 dolara po toni toplote ili hladnoće (kuće obično koriste jednu do pet tona). Cijena geotermalnih NVK sistema kreće se od približno 5.000 dolara po toni do 8.000-9.000 dolara. Međutim, nove metode ugradnje značajno smanjuju troškove, sve do cijene konvencionalnih sistema.

Troškove možete smanjiti i kroz popuste na opremu za javnu ili komercijalnu upotrebu, ili čak za velike narudžbe domaće prirode (posebno velikih brendova kao što su Bosch, Carrier i Trane). Otvorene petlje, koje koriste pumpe i bunare za ponovno ubrizgavanje, jeftinije su za ugradnju od zatvorenih sistema.

Na osnovu materijala: energyblog.nationalgeographic.com

Za simulaciju temperaturnih polja i za druge proračune potrebno je znati temperaturu tla na datoj dubini.

Temperatura tla na dubini mjeri se pomoću termometara za dubinu ekstrakcije tla. Riječ je o planskim istraživanjima koja redovno sprovode meteorološke stanice. Podaci istraživanja služe kao osnova za klimatske atlase i regulatorne dokumente.

Da biste dobili temperaturu tla na određenoj dubini, možete pokušati, na primjer, dva lake načine... Oba načina uključuju korištenje priručnika:

1. Za približno određivanje temperature možete koristiti dokument CPI-22. „Tranzicije željeznice cjevovodi“. Ovdje je, u okviru metodologije toplotnog proračuna cjevovoda, data tabela 1, gdje su za pojedine klimatske regije date vrijednosti temperatura tla u zavisnosti od dubine mjerenja. Predstavljam ovu tabelu u nastavku.

Tabela 1

1. Tabela temperatura tla na različitim dubinama iz izvora "za pomoć radniku u gasnoj industriji" iz vremena SSSR-a

Standardne dubine prodora mraza za neke gradove:

Dubina smrzavanja tla ovisi o vrsti tla:

Mislim da je najlakša opcija koristiti gornje referentne podatke i zatim interpolirati.

Najpouzdanija opcija za tačne proračune korištenjem temperatura tla je korištenje podataka meteoroloških službi. Postoje neki online imenici zasnovani na meteorološkim službama. Na primjer, http://www.atlas-yakutia.ru/.

Ovdje je dovoljno izabrati lokalitet, vrstu tla i možete dobiti temperaturna karta tlo ili njegovi podaci u tabelarnom obliku. U principu je zgodno, ali izgleda da je ovaj resurs plaćen.

Ako znate više načina za određivanje temperature tla na određenoj dubini, napišite svoje komentare.

Možda će vas zanimati sljedeći materijal:

Temperatura unutar zemlje je najčešće prilično subjektivan pokazatelj, jer se tačna temperatura može nazvati samo na pristupačnim mjestima, na primjer, u bunaru Kola (dubina 12 km). Ali ovo mjesto pripada vanjskom dijelu zemljine kore.

Temperature na različitim dubinama Zemlje

Kako su naučnici otkrili, temperatura raste za 3 stepena na svakih 100 metara duboko u Zemlju. Ova brojka je konstantna za sve kontinente i dijelove. globus... Takav porast temperature javlja se u gornjem dijelu zemljine kore, otprilike prvih 20 kilometara, a zatim se porast temperature usporava.

Najveći porast zabilježen je u Sjedinjenim Državama, gdje su temperature porasle za 150 stepeni na 1.000 metara u unutrašnjosti. Najsporiji rast zabilježen je u Južnoj Africi, gdje je termometar porastao za samo 6 stepeni Celzijusa.

Na dubini od oko 35-40 kilometara temperatura se kreće oko 1400 stepeni. Granica između plašta i vanjskog jezgra na dubini od 25 do 3000 km zagrijava se od 2000 do 3000 stepeni. Unutrašnje jezgro se zagreva na 4000 stepeni. Temperatura u samom centru Zemlje, prema najnovijim informacijama dobijenim kao rezultat složenih eksperimenata, iznosi oko 6.000 stepeni. Sunce se može pohvaliti istom temperaturom na svojoj površini.

Minimalne i maksimalne temperature dubina Zemlje

Prilikom izračunavanja minimalne i maksimalne temperature unutar Zemlje ne uzimaju se u obzir podaci pojasa konstantne temperature. U ovom pojasu temperatura je konstantna tokom cijele godine. Pojas se nalazi na dubini od 5 metara (tropi) i do 30 metara (visoke geografske širine).

Maksimalna temperatura je izmjerena i zabilježena na dubini od oko 6.000 metara i iznosila je 274 stepena Celzijusa. Minimalna temperatura unutar zemlje bilježi se uglavnom u sjevernim područjima naše planete, gdje čak i na dubini većoj od 100 metara termometar pokazuje temperature ispod nule.

Odakle dolazi toplina i kako se distribuira u utrobi planete

Toplota unutar zemlje dolazi iz nekoliko izvora:

1) Raspad radioaktivnih elemenata;

2) Gravitaciona diferencijacija materije zagrejane u Zemljinom jezgru;

3) Trenje plime (udarac Mjeseca na Zemlju, praćen usporavanjem potonjeg).

Ovo su neke opcije za pojavu topline u utrobi zemlje, ali pitanje puna lista a ispravnost onoga što je već dostupno je još uvijek otvorena.

Toplotni tok koji izlazi iz utrobe naše planete varira u zavisnosti od strukturnih zona. Stoga raspodjela topline na mjestu gdje se nalaze okean, planine ili ravnice ima potpuno različite pokazatelje.