Temperatura unutar Zemlje. Određivanje temperature u školjkama Zemlje temelji se na raznim, često posrednim, podacima. Najpouzdaniji podaci o temperaturi odnose se na najgornji dio zemljine kore, izložen minama i bušotinama do maksimalne dubine od 12 km (bunar Kola).

Poziva se porast temperature u stupnjevima Celzijusa po jedinici dubine geotermalni gradijent, i dubina u metrima, tokom koje se temperatura povećava za 1 0 S - geotermalna faza. Geotermalni gradijent i, shodno tome, geotermalni stupanj variraju od mjesta do mjesta, u zavisnosti od geoloških uslova, endogene aktivnosti u različitim regijama, kao i heterogene toplotne provodljivosti stijena. Istovremeno, prema B. Gutenbergu, granice fluktuacije razlikuju se više od 25 puta. Primjer za to su dva oštro različita gradijenta: 1) 150 o na 1 km u Oregonu (SAD), 2) 6 o na 1 km je registrirano u Južna Afrika... Odgovarajući ovim geotermalnim gradijentima, geotermalni korak se mijenja sa 6,67 m u prvom slučaju na 167 m u drugom. Najčešće kolebanja gradijenta kreću se u rasponu od 20-50 o, a geotermalni korak -15-45 m. Prosječni geotermalni gradijent odavno se uzima pri 30 o C na 1 km.

Prema V. N. Zharkovu, geotermalni gradijent u blizini Zemljine površine procjenjuje se na 20 o C na 1 km. Ako pođemo od ove dvije vrijednosti geotermalnog gradijenta i njegove nepromjenjivosti duboko u Zemlju, tada bi na dubini od 100 km trebala postojati temperatura od 3000 ili 2000 o C. Međutim, to je u suprotnosti sa stvarnim podacima. Na tim dubinama periodično potječu komore magme, iz kojih lava istječe na površinu, imajući maksimalnu temperaturu od 1200-1250 o. Uzimajući u obzir ovaj neobični "termometar", brojni autori (V. A. Lyubimov, V. A. Magnitsky) smatraju da na dubini od 100 km temperatura ne može preći 1300-1500 o S.

Pri višim temperaturama, stijene plašta bile bi potpuno otopljene, što je u suprotnosti sa slobodnim prolazom posmičnih seizmičkih valova. Dakle, prosječni geotermalni gradijent prati se samo do određene relativno male dubine od površine (20-30 km), a zatim bi se trebao smanjiti. Ali čak i u ovom slučaju, na istom mjestu, promjena temperature s dubinom je nejednaka. To se može vidjeti na primjeru promjena temperature sa dubinom uz bunar Kola, smještenog unutar stabilnog kristalnog štita platforme. Kada je postavljena ova bušotina, izračunat je geotermalni gradijent od 10 o na 1 km i, prema tome, na projektnoj dubini (15 km) očekivala se temperatura od oko 150 o C. Međutim, taj je gradijent bio samo do dubine od 3 km, a zatim je počeo rasti 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 projektnoj dubini temperatura biti blizu 280 o C. Drugi primjer su podaci iz bušotine izbušene na sjeveru Kaspijska regija, u regiji 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 jezgre Zemlje? Dobijeni su manje ili više pouzdani podaci o temperaturi baze sloja B gornjeg plašta (vidi sliku 1.6). Prema VN Zharkovu, "detaljna proučavanja faznog dijagrama Mg 2 SiO 4 - Fe 2 SiO 4 omogućila su određivanje referentne temperature na dubini koja odgovara zoni prijelaza u prvu fazu (400 km)" (tj. Prijelaz olivina u spinel). Rezultat ovih studija je temperatura ovdje oko 1600 50 o C.

Problem raspodjele temperatura u plaštu ispod sloja B i u jezgri Zemlje još nije riješen, pa se stoga izražavaju različite ideje. Može se samo pretpostaviti da temperatura raste sa dubinom uz značajno smanjenje geotermalnog gradijenta i povećanje geotermalnog koraka. Pretpostavlja se da se temperatura u Zemljinoj jezgri kreće u rasponu 4000-5000 o C.

Prosječan hemijski sastav Zemlje. Za prosudbu hemijskog sastava Zemlje koriste se podaci o meteoritima, koji su najvjerovatniji uzorci protoplanetarnog materijala od kojeg su nastale kopnene planete i asteroidi. Do sada je mnogo palo na Zemlju u različita vremena i na različitim mjestima meteorita. Po sastavu se razlikuju tri vrste meteorita: 1) gvožđe, sastoji se uglavnom od nikla željeza (90-91% Fe), s malom količinom fosfora i kobalta; 2) gvozdeni kamen (sideroliti), koji se sastoji od minerala gvožđa i silikata; 3) kamen, ili aeroliti, koji se uglavnom sastoji od željezo-magnezijevih silikata i inkluzija željeza nikla.

Najrasprostranjeniji su kameni meteoriti - oko 92,7% svih nalaza, željezni kamen 1,3% i željezo 5,6%. Kameni meteoriti podijeljeni su u dvije skupine: a) hondriti s malim zaobljenim zrnima - hondrule (90%); b) ahondriti koji ne sadrže hondrule. Sastav kamenih meteorita blizak je sastavu ultrabazičnih magmatskih stijena. Prema M. Bottu, oni sadrže oko 12% faze željezo-nikal.

Na osnovu analize sastava različitih meteorita, kao i dobijenih eksperimentalnih geokemijskih i geofizičkih podataka, brojni istraživači daju modernu procjenu bruto elementarnog sastava Zemlje, predstavljenu u tabeli. 1.3.

Kao što se može vidjeti iz podataka u tablici, povećana distribucija odnosi se na četiri najvažnija elementa - O, Fe, Si, Mg, koji čine preko 91%. Skupina rjeđih elemenata uključuje Ni, S, Ca, A1. Ostali elementi Mendeljejeva periodičnog sustava na globalnoj razini u smislu opće distribucije od sekundarne su važnosti. Ako usporedimo prikazane podatke sa sastavom zemljine kore, tada možemo jasno uočiti značajnu razliku koja se sastoji u naglom smanjenju O, A1, Si i značajnom povećanju Fe, Mg i pojavi primjetnih količina S i Ni.

Lik Zemlje naziva se geoid. O dubokoj strukturi Zemlje sude uzdužni i poprečni seizmički valovi koji, šireći se unutar Zemlje, doživljavaju lom, refleksiju i slabljenje, što ukazuje na raslojavanje Zemlje. Tri su glavna područja:

zemljina kora;

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

zemljina jezgra je vanjska do dubine od 5120 km, a unutarnja do dubine od 6371 km.

Unutrašnja toplota Zemlje povezana je sa raspadanjem radioaktivnih elemenata - uranijuma, torijuma, kalijuma, rubidija itd. Prosečni toplotni tok je 1,4-1,5 µcal / cm 2. s.

1. Koji je oblik i veličina Zemlje?

2. Koje su metode za proučavanje unutrašnje strukture Zemlje?

3. Kakva je unutrašnja struktura Zemlje?

4. Koji se seizmički presjeci prvog reda jasno razlikuju pri analizi strukture Zemlje?

5. Kojim granicama odgovaraju odjeljci Mohorovichich i Gutenberg?

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

7. Kako se protok toplote menja u različitim zonama? Kako se razumije promjena geotermalnog gradijenta i geotermalne faze?

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

Književnost

• G.V. Voitkevič Temelji teorije o porijeklu Zemlje. M., 1988.

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

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

• Eseji uporedna planetologija. M., 1981.

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

Opis:

Za razliku od "direktne" upotrebe geotermalne toplote visokog potencijala (hidrotermalni resursi), upotreba tla površinskih slojeva Zemlje kao izvora niskog potencijala toplotna energija za geotermalne sisteme toplotne pumpe opskrba toplotom (GTST) moguća je gotovo svugdje. Trenutno je to jedno od najdinamičnijih područja upotrebe netradicionalnih obnovljivih izvora energije u svijetu.

Geotermalni sistemi za opskrbu toplotnom pumpom toplotne pumpe i efikasnost njihove primjene u klimatskim uvjetima Rusije

G. P. Vasiliev, Naučni direktor OJSC "INSOLAR-INVEST"

Za razliku od „direktne“ upotrebe geotermalne toplote visokog potencijala (hidrotermalni resursi), upotreba tla površinskih slojeva Zemlje kao izvora nisko-potencijalne toplotne energije za geotermalne sisteme opskrbe toplotnom pumpom (GTSS) moguća je gotovo svugdje. Trenutno je to jedno od najdinamičnijih područja upotrebe netradicionalnih obnovljivih izvora energije u svijetu.

Tlo površinskih slojeva Zemlje zapravo je akumulator toplote neograničene snage. Termički 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 u intenzitetu sunčevog zračenja i temperaturi vanjskog zraka uzrokuju kolebanja temperature gornjih slojeva tla. Dubina prodiranja dnevnih fluktuacija temperature vanjskog zraka i intenzitet upadajućeg sunčevog zračenja, ovisno o određenom tlu klimatski uslovi kreće se od nekoliko desetina centimetara do jednog i po metra. Dubina prodiranja sezonskih kolebanja temperature vanjskog zraka i intenzitet upadajućeg sunčevog zračenja ne prelazi, po pravilu, 15–20 m.

Termički režim slojeva tla smještenih ispod ove dubine („neutralna zona“) formira se pod utjecajem toplotne energije koja dolazi iz utrobe Zemlje i praktično ne ovisi o sezonskim, a još više svakodnevnim promjenama parametara vanjske klime (slika 1). Sa povećanjem dubine, temperatura tla se takođe povećava u skladu sa geotermalnim gradijentom (oko 3 ° C na svakih 100 m). Veličina fluksa radiogene toplote koja dolazi iz unutrašnjosti Zemlje razlikuje se za različita područja. Ta je vrijednost u pravilu 0,05–0,12 W / m 2.

Slika 1.

Tokom rada GTSS-a, masa tla koja se nalazi u zoni toplotnog uticaja registra cevi razmenjivača toplote tla sistema za sakupljanje toplote tla sa malim potencijalom (sistem za sakupljanje toplote), zbog sezonskih promena parametara spoljne klime, kao i pod uticajem operativnih opterećenja na sistemu sakupljanja toplote, u pravilu je podvrgnuta ponovnom smrzavanju i odmrzavanje. U ovom slučaju, prirodno, dolazi do promjene agregacijskog stanja vlage sadržane u porama tla i, općenito, istovremeno u tečnoj i u čvrstoj i plinovitoj fazi. Istovremeno, u kapilarno-poroznim sistemima, što je masa tla sistema za sakupljanje toplote, prisutnost vlage u pora ima primetni efekat na proces širenja toplote. Ispravno računovodstvo ovog učinka danas je povezano sa značajnim poteškoćama, koje su prvenstveno povezane s nedostatkom jasnih ideja o prirodi raspodjele čvrstih, tečnih i plinovitih faza vlage u određenoj strukturi sistema. U prisustvu temperaturnog gradijenta u debljini masiva tla, molekule vodene pare pomiču se na mjesta sa smanjenim temperaturnim potencijalom, ali istovremeno, pod djelovanjem gravitacijskih sila, u tečnoj fazi dolazi do suprotno usmjerenog protoka vlage. Pored toga, na temperaturni režim gornjih slojeva tla utječe vlaga atmosferskih padavina, kao i podzemna voda.

Karakterističnim osobinama termički uslovi sustavi za prikupljanje topline u tlu kao objekt dizajna trebali bi također uključivati \u200b\u200btakozvanu "informativnu nesigurnost" matematičkih modela koji opisuju takve procese ili, drugim riječima, nedostatak pouzdanih informacija o utjecaju na sustav okoliš (atmosfera i masa tla izvan zone toplotnog uticaja razmenjivača toplote tla sistema za sakupljanje toplote) i krajnja složenost njihove aproksimacije. Zaista, ako se aproksimacija utjecaja na vanjski klimatski sustav, iako složena, ipak može ostvariti uz određeni trošak "računarskog vremena" i upotrebu postojećih modela (na primjer, "tipična klimatska godina"), onda je problem uzimanja u obzir utjecaja na sistem atmosferskog utjecaji (rosa, magla, kiša, snijeg, itd.), kao i aproksimacija toplotnog efekta na masu tla sistema sakupljanja toplote podzemnih i okolnih slojeva tla danas praktički nije rješiv i mogao bi biti predmet zasebnih studija. Tako, na primjer, nedostatak znanja o procesima formiranja filtracijskih tokova podzemnih voda, njihovom režimu brzine, kao i nemogućnost dobivanja pouzdanih informacija o režimu topline i vlage slojeva tla smještenih ispod zone toplotnog utjecaja prizemnog izmjenjivača toplote, znatno komplicira zadatak konstrukcije ispravnog matematičkog modela toplinskog režima sustava za prikupljanje toplote s malim potencijalom. tla.

Da bi se prevladale opisane poteškoće koje nastaju u dizajnu GTST-a, mogu se preporučiti stvorena i u praksi ispitana metoda matematičkog modeliranja toplotnog režima sistema za prikupljanje toplote u zemlji i metoda obračuna faznih prelaza vlage u porenom prostoru masiva tla sistema za prikupljanje toplote.

Suština metode sastoji se u razmatranju razlike između dva problema prilikom konstrukcije matematičkog modela: „osnovnog“ problema koji opisuje toplinski režim tla u njegovom prirodnom stanju (bez utjecaja izmjenjivača toplote tla sistema za sakupljanje topline) i problema koji se rješava, opisujući toplinski režim mase tla s hladnjacima (izvorima). Kao rezultat, metoda omogućava dobivanje rješenja u vezi s određenom novom funkcijom, koja je funkcija utjecaja hladnjaka na prirodni toplinski režim tla i jednake temperaturne razlike između masiva tla u njegovom prirodnom stanju i masiva tla s odvodima (izvorima topline) - sa jedinicom za skladištenje toplote tla u sistemu za prikupljanje topline. Upotreba ove metode u konstrukciji matematičkih modela toplotnog režima sistema za sakupljanje toplote tla sa malim potencijalom omogućila je ne samo zaobilaženje poteškoća povezanih sa aproksimacijom spoljnih uticaja na sistem za sakupljanje toplote, već i upotrebu u modelima podataka o prirodnom toplotnom režimu tla, eksperimentalno dobijenih od meteoroloških stanica. To omogućava djelomično uzimanje u obzir cjelokupnog kompleksa faktora (kao što su prisustvo podzemne vode, njihova brzina i toplotni režimi, struktura i položaj slojeva tla, "toplotna" pozadina Zemlje, atmosferske padavine, fazne transformacije vlage u pora i još mnogo toga), koji značajno utječu na formiranje toplotnog režima sistema za sakupljanje toplote i čije je zajedničko računovodstvo u strogoj formulaciji problema praktički nemoguće.

Metoda obračuna faznih prijelaza vlage u porama tla masiva u dizajnu GTST temelji se na novom konceptu "ekvivalentne" toplotne provodljivosti tla, koji se određuje zamjenom problema toplinskog režima cilindra tla zamrznutog oko cijevi izmjenjivača toplote tla s "ekvivalentom" uslovima, ali sa drugačijom "ekvivalentnom" toplotnom provodljivošću.

Najvažniji zadatak koji se rješava u dizajnu geotermalnih sistema za opskrbu toplotom za zgrade je detaljna procjena energetskih mogućnosti klime u građevinskom području i, na osnovu toga, donošenje zaključka o učinkovitosti i izvodljivosti korištenja jednog ili drugog GTST rješenja kruga. Izračunate vrijednosti klimatskih parametara dane u važećim regulatornim dokumentima ne daju potpunu karakteristiku vanjske klime, njene varijabilnosti po mjesecima, kao ni u određenim periodima u godini - sezoni grijanja, periodu pregrijavanja itd. Stoga, prilikom odlučivanja o temperaturnom potencijalu geotermalne topline, procjenjujući mogućnost nastanka kombinacija s drugim prirodnim izvorima toplote niskog potencijala, procjena nivoa njihovih (izvora) temperature u godišnjem ciklusu, potrebno je privući potpunije klimatske podatke, citirane, na primjer, u Priručniku o klimi SSSR-a (Leningrad: Gidromethioizdat. Izdanja 1–34).

Među takvim klimatskim informacijama, u našem slučaju, treba istaknuti, prije svega:

- podaci o prosječnoj mjesečnoj temperaturi tla na različitim dubinama;

- podaci o dolasku sunčevog zračenja na različito orijentisane površine.

Tabela Slike 1–5 prikazuju podatke o prosječnim mjesečnim temperaturama tla na različitim dubinama za neke gradove Rusije. Tabela 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 proizvodnje radova na polaganju vodoravnih izmjenjivača topline tla.

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

Grad Ja 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 na Amuru 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 Permian 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 Jakutsk -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 Stavropolu (tlo - crna zemlja)

Dubina, m Ja 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 s primjesom humusa, dolje - pijesak)

Dubina, m Ja 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, podtlo - glina)

Dubina, m Ja 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 kameno tlo, skupno)

Dubina, m Ja 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 predstavljeni u tablicama o prirodnom toku temperatura tla na dubini od 3,2 m (tj. U „radnom“ sloju tla za GTS s vodoravnim rasporedom prizemnog izmjenjivača toplote) jasno ilustriraju mogućnosti korištenja tla kao izvora toplote s malim potencijalom. Očigledan je relativno mali interval variranja 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 Stavropolu je 7,4 ° C, a u Jakutsku - (–4,4 ° C); shodno tome, interval promjene temperature tla na datoj dubini iznosi 11,8 stepeni. Ova činjenica omogućava računanje na stvaranje dovoljno jedinstvene opreme toplotne pumpe pogodne za rad praktično na cijelom teritoriju 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 vanjskih temperatura zraka. Minimalne temperature spoljnog vazduha primećuju se svuda u januaru, minimalne temperature u zemlji na dubini od 1,6 m u Stavropolu se primećuju u martu, u Jakutsku - u martu, u Sočiju - u martu, u Vladivostoku - u aprilu ... Dakle, očito je da dok se pojave minimalne temperature u zemlji, opterećenje sistema grijanja toplotne pumpe (gubitak toplote zgrade) opada. Ovaj trenutak otvara prilično ozbiljne mogućnosti za smanjenje instaliranog kapaciteta GTST-a (ušteda kapitalnih troškova) i mora se uzeti u obzir prilikom dizajniranja.

Da bi se procijenila efikasnost upotrebe geotermalnih sistema toplotnih pumpi za opskrbu toplotom u klimatskim uvjetima Rusije, teritorija Ruske Federacije je zonirana prema efikasnosti upotrebe geotermalne topline niskog potencijala u svrhe opskrbe toplotom. Zoniranje je izvedeno na osnovu rezultata numeričkih eksperimenata na modeliranju načina rada GTST-a u klimatskim uslovima različitih regija teritorije Ruske Federacije. Numerički eksperimenti izvedeni su na primjeru hipotetske dvoetažne vikendice grijane površine 200 m 2, opremljene geotermalnim sistemom toplotne pumpe za opskrbu toplotom. Vanjske zatvorene konstrukcije predmetne kuće imaju slijedeće smanjene otpore pri prijenosu topline:

- vanjski zidovi - 3,2 m 2 h ° C / Z;

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

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

Prilikom izvođenja numeričkih eksperimenata uzeti su u obzir:

- sistem za sakupljanje toplote tla sa malom gustinom potrošnje geotermalne energije;

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

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

- vertikalni sistem za sakupljanje toplote iz jedne termalne bušotine prečnika 0,16 m i dužine 40 m.

Studije su pokazale da potrošnja toplotne energije iz mase tla do kraja grejne sezone uzrokuje smanjenje temperature tla u blizini registra cijevi sistema za sakupljanje toplote, što u tlu i klimatskim uslovima većine teritorije Ruske Federacije nema vremena za nadoknadu u ljetnom periodu godine, a do početka sljedeće sezone grijanja tlo izlazi sa smanjenim temperaturnim potencijalom. Potrošnja toplotne energije tokom sljedeće grejne sezone uzrokuje daljnje smanjenje temperature tla, a početkom treće sezone grijanja njezin se temperaturni potencijal još više razlikuje od prirodnog. I tako dalje ... Međutim, omotači toplotnog učinka dugotrajnog rada sistema za sakupljanje toplote na prirodni temperaturni režim tla imaju izražen eksponencijalni karakter, a do pete godine rada tlo prelazi u novi režim, blizak periodičnom, tj. Počev od pete godine rad, dugoročnu potrošnju toplotne energije iz masiva tla sistema za sakupljanje toplote prati periodična promjena njegove temperature. Dakle, prilikom provođenja zoniranja teritorije Ruske Federacije, bilo je potrebno uzeti u obzir pad temperatura masiva tla uzrokovan dugogodišnjim radom sistema za sakupljanje toplote, a kao izračunate parametre temperatura masiva tla koristiti temperature tla očekivane za 5. godinu rada GTST-a. Uzimajući u obzir ovu okolnost, prilikom provođenja zoniranja teritorije Ruske Federacije u pogledu efikasnosti upotrebe GTST-a, kao kriterijum za efikasnost sistema za opskrbu toplotnom pumpom geotermalne toplotne pumpe, K p tr, odabran je prosječni koeficijent transformacije toplote za kp tr, što je odnos korisne toplotne energije koju GTST generira prema potrošenoj energiji njegov pogon i određen za idealni termodinamički Carnotov ciklus kako slijedi:

K tr \u003d T o / (T o - T u), (1)

gdje je T oko temperaturni potencijal odvedene topline u sistem grijanja ili opskrbe toplotom, K;

T i je temperaturni potencijal izvora topline, K.

Koeficijent transformacije sistema za opskrbu toplotnom pumpom topline odnos je korisne topline koja se odvodi do potrošačkog sustava za opskrbu toplinom i potrošene energije na rad GTST-a, i numerički je jednak količini korisne topline primljene na temperaturama T o i T i po jedinici energije potrošene na pogon GTST ... Stvarni odnos transformacije razlikuje se od idealnog odnosa opisanog formulom (1) po vrijednosti koeficijenta h, koji uzima u obzir stepen termodinamičke savršenosti GTST-a i nepovratne gubitke energije tokom ciklusa.

Numerički eksperimenti izvedeni su pomoću programa stvorenog u INSOLAR-INVEST OJSC, koji osigurava određivanje optimalnih parametara sistema za sakupljanje toplote u zavisnosti od klimatskih uslova građevinskog područja, toplotnih zaštitnih kvaliteta zgrade, karakteristika performansi opreme toplotne pumpe, cirkulacionih pumpi, uređaja za grejanje sistema za grejanje, kao i njihovih načina rada. eksploatacija. Program se temelji na prethodno opisanoj metodi izrade matematičkih modela toplotnog režima sistema za sakupljanje toplote tla sa malim potencijalom, što je omogućilo zaobilaženje poteškoća povezanih sa informativnom nesigurnošću modela i aproksimacijom spoljnih uticaja, zbog upotrebe u programu eksperimentalno dobijenih podataka o prirodnom toplotnom režimu tla, što omogućava delimično uzimanje u obzir čitav kompleks faktora (poput prisutnosti podzemne vode, njihove brzine i toplotnih režima, strukture i smještaja slojeva tla, "termičke" pozadine Zemlje, padavina, faznih transformacija vlage u pora i još mnogo toga) koji značajno utječu na formiranje toplinskog režima sustava prikupljanje toplote, a čije zajedničko računovodstvo u strogoj formulaciji problema danas je praktički nemoguće. Kao rješenje „osnovnog“ problema koristili smo podatke SSSR-ovog priručnika o klimi (Leningrad: Gidromethioizdat, izdanje 1–34).

Program zapravo omogućava rješavanje problema višeparametarske optimizacije GTST konfiguracije za određenu zgradu i građevinsko područje. U ovom slučaju ciljana funkcija problema optimizacije su minimalni godišnji troškovi energije za rad GTST-a, a kriteriji optimizacije su radijus cijevi zemaljskog izmjenjivača topline, njegova (izmjenjivač) duljina i dubina.

Rezultati numeričkih eksperimenata i zoniranja teritorije Rusije u pogledu efikasnosti korišćenja geotermalne toplote sa malim potencijalom za opskrbu zgrada predstavljeni su grafički na sl. 2-9.

Na sl. Slika 2 prikazuje vrijednosti i izoline koeficijenta transformacije geotermalnih sistema za opskrbu toplotnom pumpom s vodoravnim sustavima za sakupljanje topline, a na sl. 3 - za GTST sa vertikalnim sistemima za sakupljanje toplote. Kao što se može vidjeti sa slika, maksimalne vrijednosti Kp tr 4,24 za horizontalne sisteme za sakupljanje toplote i 4,14 za vertikalne sisteme mogu se očekivati \u200b\u200bna jugu teritorije Rusije, a minimalne vrijednosti su 2,87, odnosno 2,73 na sjeveru, u Uelenu. Za centralnu Rusiju vrijednosti Kpr za horizontalne sisteme za sakupljanje toplote kreću se u rasponu od 3,4-3,6, a za vertikalne sisteme u rasponu od 3,2-3,4. Privlače se dovoljno visoke vrijednosti Krta (3,2-3,5) za regije Dalekog istoka, regije sa tradicionalno teškim uslovima opskrbe gorivom. Izgleda Daleki istok je regija prioritetne implementacije GTST-a.

Na sl. 4 prikazuje vrijednosti i izoline specifične godišnje potrošnje energije za pogon "horizontalnog" GTST + PD (vršni bliži), uključujući potrošnju energije za grijanje, ventilaciju i opskrba toplom vodom, smanjena na 1 m 2 grijane površine, a na sl. 5 - za GTST sa vertikalnim sistemima za sakupljanje toplote. Kao što se može vidjeti sa slika, godišnja specifična potrošnja energije za pogon horizontalnog GTST-a, smanjena na 1 m2 grijane površine zgrade, varira od 28,8 kWh / (godina m2) na jugu Rusije do 241 kWh / (godina m2) u St. Jakutsk, a za vertikalni GTST, od 28,7 kWh / / (godina m2) na jugu do 248 kWh / / (godina m2) u Jakutsku. Ako pomnožimo vrijednost godišnje specifične potrošnje energije za pogon GTST-a predstavljenu na slikama za određeno područje s vrijednošću za ovo područje K p tr, smanjenom za 1, tada ćemo dobiti količinu energije koju GTST uštedi sa 1 m 2 grijane površine godišnje. Na primjer, za Moskvu za vertikalni GTST ova vrijednost će biti 189,2 kWh od 1 m 2 godišnje. Za usporedbu možemo navesti vrijednosti specifične potrošnje energije utvrđene moskovskim standardima za očuvanje energije MGSN 2.01–99 za niske zgrade sa 130 i za višespratnice sa 95 kWh / (godina m 2). Istodobno, standardizirani MGSN 2,01–99 troškovi energije 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 pristup u procjeni troškova energije za rad zgrade izdvaja u postojećim standardima odabrani članci troškovi energije za grijanje i ventilaciju zgrade i troškovi energije za opskrbu toplom vodom. Istovremeno, potrošnja energije za opskrbu toplom vodom nije standardizirana. Čini se da ovaj pristup nije točan, jer je potrošnja energije za opskrbu toplom vodom često srazmjerna potrošnji energije za grijanje i ventilaciju.

Na sl. 6 prikazuje vrijednosti i izoline racionalnog omjera toplotne snage vrha (PD) i instalirane električne snage horizontalnog GTSS-a u djelićima jedinice, a na sl. 7 - za GTST sa vertikalnim sistemima za sakupljanje toplote. Kriterij za racionalni odnos toplotne snage vrha bliže i instaliranog električnog kapaciteta GTST-a (bez PD) bila je minimalna godišnja potrošnja električne energije za pogon GTST + PD. Kao što se može vidjeti sa slika, racionalni omjer kapaciteta termalnog DP-a i električnog GTST-a (bez DP-a) varira od 0 na jugu Rusije do 2,88 - za horizontalni GTST i 2,92 za vertikalne sisteme u Jakutsku. U centralnoj zoni teritorije Ruske Federacije, racionalni odnos toplotne snage zatvarača i instalirane električne snage GTST + PD je u rasponu od 1,1-1,3 i za horizontalni i za vertikalni GTST. Moramo se detaljnije zaustaviti na ovom pitanju. Činjenica je da prilikom zamjene, na primjer, električnog grijanja u središnjoj zoni Rusije, zapravo imamo priliku smanjiti kapacitet električne opreme instalirane u grijanoj zgradi za 35-40% i, shodno tome, smanjiti električni kapacitet tražen od RAO UES, što danas „košta »Oko 50 hiljada rubalja. za 1 kW električne energije instalirane u kući. Tako ćemo, na primjer, za vikendicu s procijenjenim gubicima topline u najhladnijem petodnevnom razdoblju jednakim 15 kW uštedjeti 6 kW instalirane električne energije i, prema tome, oko 300 tisuća rubalja. ili ≈ 11,5 hiljada američkih dolara. Ova je brojka praktično jednaka trošku GTST-a takvog toplotnog kapaciteta.

Dakle, ako pravilno uzmemo u obzir sve troškove povezane sa povezivanjem zgrade na centralizirano napajanje, ispada da uz trenutne tarife za električnu energiju i spajanje na centralizirane mreže za napajanje u središnjoj zoni Ruske Federacije, čak i uz jednokratni trošak, ispada da je GTST profitabilniji od električnog grijanja, a da ne govorimo o 60 % uštedu energije.

Na sl. 8 prikazuje vrijednosti i izoline specifične težine toplotne energije generisane tokom godine vrhom bliže (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 sa slika, specifična težina toplotne energije koja se tokom godine generiše pri približavanju vrha (PD) u ukupnoj godišnjoj potrošnji energije horizontalnog GTST + PD sistema varira od 0% na jugu Rusije do 38-40% u Jakutsku i Turi, i za vertikalni GTST + PD - respektivno, od 0% na jugu i do 48,5% u Jakutsku. U središnjoj zoni Rusije ove vrijednosti su oko 5-7% i za vertikalni i za horizontalni GTST. Ovo je mala potrošnja energije i s tim u vezi, morate pažljivo razmotriti izbor vrha bližeg. S gledišta specifične kapitalne investicije u 1 kW snage i automatizacije najracionalnije su vršne elektrode. Upotreba kotlova na pelet zaslužuje pažnju.

U zaključku bih se zadržao na vrlo važnom pitanju: problemu odabira racionalnog nivoa toplotne zaštite zgrada. Ovaj je problem danas vrlo ozbiljan zadatak, za čije je rješavanje potrebna ozbiljna numerička analiza, uzimajući u obzir specifičnosti naše klime, te značajke korištene inženjerske opreme, infrastrukture centraliziranih mreža, kao i ekološku situaciju u gradovima, koja se pred našim očima doslovno pogoršava, i još mnogo toga. Očito je da je danas već netačno formulirati bilo kakve zahtjeve za školjku zgrade ne uzimajući u obzir njen (građevinski) odnos s klimom i sistemom napajanja, komunalnim službama itd. Kao rezultat toga, u vrlo bliskoj budućnosti rješenje problema odabira racionalnog nivoa toplinske zaštite bit će moguće samo na osnovu razmatranja složene zgrade + sistem opskrbe energijom + klima + životna sredina kao jedinstveni eko-energetski sistem, a ovim pristupom teško se mogu precijeniti konkurentske prednosti GTST-a na domaćem tržištu.

Književnost

1. Sanner B. Prizemni izvori toplote za toplotne pumpe (klasifikacija, karakteristike, prednosti). Kurs geotermalnih toplotnih pumpi, 2002.

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

3. Vasiliev GP Snabdevanje toplotom zgrada i objekata uz upotrebu toplotne energije niskog potencijala površinskih slojeva Zemlje: Monografija. Izdavačka kuća "Granitsa". - M .: Krasnaja zvezda, 2006.

Zamislite dom koji je uvijek podržan ugodna temperaturai nisu vidljivi sistemi grejanja i hlađenja. Ovaj sistem djeluje efikasno, ali ne zahtijeva složeno održavanje ili posebno znanje od vlasnika.

Svjež zrak, čuje se cvrkut ptica i vjetar koji se lijeno igra s lišćem na drveću. Kuća prima energiju iz zemlje, poput lišća, koja dobiva energiju iz korijena. Lijepa slika, zar ne?

Geotermalni sistemi za grijanje i hlađenje čine ovu sliku stvarnošću. Geotermalni HVAC sistem (grijanje, ventilacija i klimatizacija) koristi temperaturu tla kako bi zimi osigurao grijanje, a ljeti hlađenje.

Kako radi geotermalno grijanje i hlađenje

Temperatura okoline mijenja se sa godišnjim dobima, 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 interne opreme za pročišćavanje, podzemnog cijevnog sistema koji se naziva podzemna petlja i / ili pumpe za cirkulaciju vode. Sistem koristi konstantnu temperaturu tla kako bi pružio "čistu i besplatnu" energiju.

(Nemojte brkati koncept geotermalnog NWC sustava s "geotermalnom energijom", procesom u kojem se električna energija generira izravno iz topline u zemlji. U potonjem slučaju koriste se različite vrste opreme i drugi procesi čija je svrha obično zagrijavanje vode do tačke ključanja.)

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

Zimi voda, prolazeći kroz podzemnu petlju, upija toplotu zemlje. Sobna oprema dodatno povisuje temperaturu i distribuira je u cijeloj zgradi. To je poput klima uređaja koji radi obrnuto. Ljeti geotermalni NWC sistem crpi vodu iz visoke temperature iz zgrade i provodi je kroz podzemnu petlju / pumpu do bunara za ponovno ubrizgavanje, odakle voda ulazi u hladnije tlo / vodonosni sloj.

Za razliku od konvencionalnih sistema za grijanje i hlađenje, geotermalni HVAC sistemi ne koriste fosilna goriva za proizvodnju toplote. Oni jednostavno uzimaju toplotu sa zemlje. Obično se struja koristi samo za pogon ventilatora, kompresora i pumpe.

Tri su glavne komponente geotermalnog sistema za hlađenje i grijanje: toplotna pumpa, fluid za razmenu toplote (otvoreni ili zatvoreni sistem) i sistem za dovod vazduha (sistem cevi).

Za geotermalne toplotne pumpe, kao i za sve druge vrste toplotnih pumpi, izmjeren je odnos njihove efikasnosti i energije potrošene za ovu akciju (efikasnost). Većina geotermalnih sistema 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 su jednostavni za održavanje. Ispravno instalirana, što je vrlo važno, podzemna petlja može pravilno funkcionisati nekoliko generacija. Ventilator, kompresor i pumpa smješteni su u zatvorenom prostoru i zaštićeni od promjenjivih vremenskih uvjeta, tako da njihov životni vijek može trajati dugi niz godina, često i decenijama. Redovne periodične provjere, pravovremena zamjena filtra i godišnje čišćenje namotaja jedino su potrebno održavanje.

Iskustvo upotrebe geotermalna NVK sistemima

Geotermalni NVC sistemi koriste se više od 60 godina širom svijeta. Oni rade s prirodom, a ne protiv nje i ne emitiraju stakleničke plinove (kao što je ranije spomenuto, troše manje električne energije jer koriste konstantnu temperaturu zemlje).

Geotermalni HVAC sustavi sve više postaju atributi održivih domova kao dio rastućeg pokreta zelene gradnje. Zeleni projekti činili su 20 posto svih izgrađenih američkih domova prošle godine... Članak u Wall Street Journal-u kaže da će budžet za zelenu gradnju rasti sa 36 milijardi dolara godišnje na 114 milijardi dolara do 2016. godine. To će činiti 30-40 posto ukupnog tržišta nekretnina.

Ali većina informacija o geotermalnom grijanju i hlađenju temelji se na zastarjelim podacima ili neutemeljenim mitovima.

Probijanje mitova o geotermalnim NVC sistemima

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

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

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

Činjenica: Geotermalni HVAC sistemi recikliraju četiri puta više kilovat-sati za jedan dolar od solarne ili energije vjetra za isti dolar. Ove tehnologije mogu naravno igrati važna uloga za okoliš, ali geotermalni NVC sistem je često najefikasniji i najekonomičniji način za smanjenje utjecaja na okoliš.

3. Geotermalni NVC sistem zahtijeva puno prostora za smještaj polietilenskih cijevi podzemne petlje.

Činjenica: Ovisno o terenu, podzemna petlja se može postaviti vertikalno, što znači da je potrebna mala površina. Ako postoji pristupačni vodonosni sloj, tada je na površini potrebno samo nekoliko četvornih metara. Imajte na umu da se voda vraća u isti vodonosni sloj iz kojeg je uzeta nakon prolaska kroz izmjenjivač topline. Dakle, voda nije otpadna voda i ne zagađuje vodonosni sloj.

4. Toplotne pumpe sa zemaljskim izvorom NVK su bučne.

Činjenica: Sistemi su vrlo tihi i vani nema opreme koja ne bi ometala komšije.

5. Geotermalni sistemi će na kraju biti izbrisani.

Činjenica: Podzemne petlje mogu trajati generacijama. Oprema za prenos toplote obično traje decenijama jer je zaštićena u zatvorenom. Kada dođe vrijeme za potrebnu zamjenu opreme, troškovi takve zamjene znatno su manji od nove. geotermalni sistemjer su podzemna petlja i bušotina najskuplji dijelovi. Nova tehnička rješenja eliminiraju problem zadržavanja toplote u zemlji, tako da sistem može razmjenjivati \u200b\u200btemperature u neograničenoj količini. U prošlosti je bilo slučajeva pogrešno izračunanih sistema koji su se doista pregrijali ili prehladili zemlju do te mjere da više nije postojala temperaturna razlika potrebna da bi sistem mogao funkcionirati.

6. Geotermalni HVAC sistemi rade samo za grijanje.

Činjenica: Oni jednako efikasno rade za hlađenje i mogu biti dizajnirani tako da nema potrebe za dodatnim rezervnim izvorom toplote. Iako neki kupci odluče da je ekonomičnije imati mali sigurnosni sistem za najhladnija vremena. To znači da će njihova podzemna petlja biti manja, a samim tim i jeftinija.

7. Geotermalni HVAC sistemi ne mogu istovremeno zagrijavati potrošnu vodu, zagrijavati vodu u bazenu i grijati dom.

Činjenica: Sistemi mogu biti dizajnirani za istodobno izvršavanje mnogih funkcija.

8. Geotermalni NVC sistemi zagađuju zemlju rashladnim sredstvima.

Činjenica: Većina sistema koristi vodu samo u šarkama.

9. Geotermalni NWC sistemi troše puno vode.

Činjenica: Geotermalni sistemi zapravo ne troše vodu. Ako je izmjena temperature podzemne vode, tada se sva voda vraća u isti vodonosni sloj. U prošlosti je zaista bilo nekih sistema koji su trošili vodu nakon što je prošla kroz izmjenjivač topline, ali takvi sistemi se danas gotovo ne koriste. S komercijalne tačke gledišta, geotermalni NVC sistemi zapravo štede milione litara vode koja bi isparila u tradicionalnim sistemima.

10. Geotermalna NVK tehnologija nije finansijski izvediva bez državnih i regionalnih poreznih poticaja.

Činjenica: Nacionalni i regionalni poticaji obično se kreću od 30 do 60 posto ukupnih troškova geotermalnog sistema, što početnu cijenu često može dovesti do približne cijene konvencionalne opreme. Standardni klimatizacijski sustavi HVAC koštaju približno 3.000 USD po toni toplote ili hladnoće (domovi obično koriste jednu do pet tona). Cijena geotermalnih NVK sistema kreće se od približno 5.000 USD po toni do 8.000-9.000. Međutim, nove metode instalacije značajno smanjuju troškove, sve do cijene konvencionalnih sistema.

Troškove možete smanjiti i popustima na opremu za javnu ili komercijalnu upotrebu, pa čak i za velike narudžbe domaće prirode (posebno velikih marki kao što su Bosch, Carrier i Trane). Otvorene petlje, koristeći pumpu i bunare za ponovno ubrizgavanje, jeftinije je instalirati od zatvorenih sistema.

Na osnovu materijala: energyblog.nationalgeographic.com

Za modeliranje temperaturnih polja i za druge proračune potrebno je znati temperaturu tla na određenoj dubini.

Temperatura tla na dubini mjeri se pomoću termometra za dubinu ispušnog tla. To su planirana istraživanja koja redovno provode 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, dvije laki načini... Obje metode uključuju upotrebu referentnih knjiga:

1. Za približno određivanje temperature možete koristiti dokument TsPI-22. "Tranzicije željeznice cjevovodi ". Ovdje je, u okviru metodologije za termotehnički proračun cjevovoda, dana Tabela 1, gdje su za određene klimatske regije date vrijednosti temperatura tla ovisno o dubini mjerenja. Dajem ovu tabelu u nastavku.

Tabela 1

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

Standardne dubine smrzavanja za neke gradove:

Dubina smrzavanja tla ovisi o vrsti tla:

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

Najpouzdanija opcija za precizne proračune pomoću temperature tla je korištenje podataka meteoroloških službi. Neki mrežni direktoriji temelje se na meteorološkim službama. Na primjer, http://www.atlas-yakutia.ru/.

Ovdje je dovoljno odabrati naselje, vrstu tla i možete doći mapa temperature tlo ili njegovi podaci u tabelarnom obliku. U principu je prikladno, ali izgleda da se ovaj resurs plaća.

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

Možda će vas zanimati sljedeći materijal:

Temperatura u zemlji najčešće je 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

Kao što su naučnici otkrili, temperatura se povećava za 3 stepena na svakih 100 metara duboko u Zemlju. Ova brojka je stalna za sve kontinente i dijelove svijeta. Takav porast temperature javlja se u gornjem dijelu zemljine kore, otprilike prvih 20 kilometara, a zatim se povišenje temperature usporava.

Najveći porast zabilježen je u Sjedinjenim Državama, gdje su temperature porasle za 150 stepeni za 1000 metara u unutrašnjosti. Najsporiji rast zabilježen je u Južnoj Africi, s termometrom koji je porastao za samo 6 stepeni Celzijusa.

Na dubini od oko 35-40 kilometara temperatura varira oko 1400 stepeni. Granica između plašta i vanjskog jezgra na dubini od 25 do 3000 km zagrijava se od 2000 do 3000 stepeni. Unutarnja jezgra se zagrijava na 4000 stepeni. Temperatura u samom središtu Zemlje, prema najnovijim informacijama dobijenim kao rezultat složenih eksperimenata, iznosi oko 6000 stepeni. Sunce se može pohvaliti istom temperaturom na svojoj površini.

Minimalne i maksimalne temperature dubina Zemlje

Pri izračunavanju minimalne i maksimalne temperature unutar Zemlje, podaci traka s konstantnom temperaturom ne uzimaju se u obzir. U ovom pojasu temperatura je konstantna tokom cijele godine. Pojas se nalazi na dubini od 5 metara (tropsko područje) i do 30 metara (visoke geografske širine).

Maksimalna temperatura izmjerena je i zabilježena na dubini od oko 6000 metara i iznosila je 274 stepeni Celzijusa. Minimalna temperatura unutar zemlje zabilježena je uglavnom u sjevernim predjelima naše planete, gdje čak i na dubini većoj od 100 metara termometar pokazuje minus temperature.

Odakle dolazi toplota i kako se distribuira u utrobi planete

Toplina unutar zemlje dolazi iz nekoliko izvora:

1) Raspad radioaktivnih elemenata;

2) Gravitacijska diferencijacija materije zagrijane u Zemljinoj jezgri;

3) Plimno trenje (utjecaj Mjeseca na Zemlju, praćen usporavanjem potonjeg).

Ovo su neke od mogućnosti za pojavu topline u utrobi zemlje, ali pitanje je cijela lista a ispravnost onoga što je već dostupno i dalje je otvorena.

Protok toplote koji izlazi iz unutrašnjosti naše planete varira ovisno o strukturnim zonama. Zbog toga raspodjela toplote na mjestu gdje se nalaze okean, planine ili ravnice ima potpuno različite pokazatelje.