Temperatūra žemės viduje.  Temperatūra žemės apvalkaluose nustatoma remiantis įvairiais, dažnai netiesioginiais, duomenimis. Patikimiausi temperatūros duomenys yra susiję su viršutine žemės plutos dalimi, kurią kasyklos ir gręžiniai veikia maksimaliai 12 km gylyje (Kolos gręžinys).

Temperatūros pakilimas laipsniais Celsijaus gylio vienetui vadinamas geoterminis gradientas  ir gylis metrais, kurio metu temperatūra padidėja 1 0 С - geoterminė stadija.  Geoterminis gradientas ir atitinkamai geoterminė stadija įvairiose vietose skiriasi, atsižvelgiant į geologines sąlygas, endogeninį aktyvumą skirtingose \u200b\u200bvietose, taip pat nevienalytį uolienų šilumos laidumą. Be to, pasak B. Gutenbergo, svyravimo ribos skiriasi daugiau nei 25 kartus. To pavyzdys yra du labai skirtingi nuolydžiai: 1) 150 o / 1 km Oregono valstijoje (JAV), 2) 6 o / 1 km, registruota Pietų Afrikoje. Atsižvelgiant į šiuos geoterminius nuolydžius, geoterminis žingsnis taip pat keičiasi nuo 6,67 m pirmuoju atveju iki 167 m antruoju. Dažniausi gradiento svyravimai yra 20–50 o diapazone, o geoterminė stadija –15–45 m. Vidutinis geoterminis gradientas ilgą laiką buvo priimtas esant 30 o C 1 km.

Anot V. N. Zharkovo, manoma, kad geoterminis nuolydis šalia Žemės paviršiaus yra 20 o C per 1 km. Jei remtumėmės iš šių dviejų geoterminio gradiento verčių ir jo invarianto Žemės gelmėse, tada 100 km gylyje temperatūra turėjo būti 3000 arba 2000 ° C. Tačiau tai prieštarauja tikriems duomenims. Būtent tokiame gylyje periodiškai susidaro magmos kameros, iš kurių ji teka į lavos paviršių, kurio maksimali temperatūra yra 1200–1250 o. Atsižvelgiant į tokį „termometrą“, nemažai autorių (V. A. Lyubimovas, V. A. Magnitskis) mano, kad 100 km gylyje temperatūra negali viršyti 1300–1500 o C.

Esant aukštesnei temperatūrai, mantijos akmenys būtų visiškai ištirpę, o tai prieštarauja laisvam skersinių seisminių bangų praleidimui. Taigi vidutinį geoterminį nuolydį galima atsekti tik iki gana nedidelio paviršiaus gylio (20–30 km), tada jis turėtų mažėti. Bet net ir tokiu atveju toje pačioje vietoje temperatūros pokyčiai gyliu yra nevienodi. Tai galima pamatyti esant temperatūros pokyčiams gylyje išilgai Kolos šulinio, esančio stabiliame platforminiame kristaliniame skyde. Kai buvo pastatytas šis šulinys, buvo apskaičiuotas 10 ° geometrinis nuolydis 1 km, todėl projektiniame gylyje (15 km) buvo laukiama apie 150 ° C temperatūra, tačiau toks nuolydis buvo tik iki 3 km gylio, o vėliau jis pradėjo didėti 1,5. -2,0 kartus. 7 km gylyje temperatūra buvo 120 ° C, 10 km –180 ° C, esant 12 km –220 ° C. Manoma, kad projektiniame gylyje temperatūra bus artima 280 ° C. Antrasis pavyzdys yra šulinio, esančio šiaurėje, duomenys. Kaspijos pakrantės regionai, aktyvesnio endogeninio režimo regione. Jame, 500 m gylyje, temperatūra pasirodė esanti 42,2 o C, esant 1500 m – 69,9 o C, 2000 m – 80,4 o C, 3000 m – 108,3 o C.

Kokia temperatūra gilesnėse Žemės mantijos ir šerdies zonose? Gauta daugiau ar mažiau patikimų duomenų apie viršutinio apvalkalo sluoksnio pagrindo temperatūrą (žr. 1.6 pav.). Anot V. N. Zharkovo, „išsamūs Mg 2 SiO 4 - Fe 2 Si0 4 fazės diagramos tyrimai leido nustatyti pamatinę temperatūrą gylyje, atitinkančiame pirmąją fazių perėjimo zoną (400 km)“ (t. Y. Olivino perėjimą į spinelį). Dėl šių tyrimų temperatūra čia yra apie 1600 50 o C.

Temperatūros pasiskirstymas mantijoje po B sluoksniu ir Žemės branduoliu dar nėra išspręstas, todėl išsakomos įvairios idėjos. Mes galime tik manyti, kad temperatūra didėja gyliu, ženkliai sumažėjus geoterminiam gradientui ir padidėjus geoterminiam tarpsniui. Tarkime, kad temperatūra žemės šerdyje yra 4000–5000 o C.

Vidutinė cheminė Žemės sudėtis. Norint įvertinti žemės cheminę sudėtį, naudojami duomenys apie meteoritus, kurie yra labiausiai tikėtini protoplanetinės medžiagos pavyzdžiai, iš kurių susidarė sausumos planetos ir asteroidai. Iki šiol daugelis meteoritų, nukritusių į Žemę skirtingu metu ir skirtingose \u200b\u200bvietose, buvo gerai ištirti. Trys meteoritų tipai išskiriami pagal sudėtį: 1) geležies sudarytas daugiausia iš nikelio geležies (90–91% Fe), su nedideliu fosforo ir kobalto mišiniu; 2) geležies akmenys  (siderolitai), sudaryti iš geležies ir silikatinių mineralų; 3) akmuo  arba aerolitai  sudarytas daugiausia iš geležies turinčių magnio silikatų ir nikelio geležies intarpų.

Akmens meteoritai yra labiausiai paplitę - apie 92,7% visų radinių, geležies akmuo - 1,3% ir geležis - 5,6%. Akmens meteoritai skirstomi į dvi grupes: a) chondritai su mažais suapvalintais grūdeliais - chondrai (90%); b) achondritas, kuriame nėra chondrų. Akmens meteoritų sudėtis yra artima ultrabazinėms negirdėtoms uolienoms. Anot M. Botto, juose yra apie 12% geležies-nikelio fazės.

Remdamiesi įvairių meteoritų sudėties analize, taip pat gautais eksperimentiniais geocheminiais ir geofizikiniais duomenimis, nemažai tyrinėtojų pateikia šiuolaikinį bendrosios žemės elementinės sudėties įvertinimą, pateiktą 4 lentelėje. 1.3.

Kaip matyti iš lentelės, padidėjęs pasiskirstymas susijęs su keturiais svarbiausiais elementais - O, Fe, Si, Mg, turinčiais daugiau kaip 91%. Mažiau paplitusių elementų grupei priklauso Ni, S, Ca, A1. Likę periodinės lentelės elementai pasauliniu mastu bendro paskirstymo srityje yra antraeilės svarbos. Palyginę duomenis su žemės plutos sudėtimi, galime aiškiai pastebėti reikšmingą skirtumą, kurį sudaro staigus O, A1, Si sumažėjimas ir reikšmingas Fe, Mg padidėjimas bei pastebimų S ir Ni kiekių atsiradimas.

Žemės figūra vadinama geoidais.  Gilioji Žemės struktūra vertinama pagal išilgines ir skersines seismines bangas, kurios sklinda Žemės viduje, patiria refrakciją, atspindį ir silpnėjimą, o tai rodo Žemės stratifikaciją. Yra trys pagrindinės sritys:

Žemės pluta;

mantija: viršutinė iki 900 km gylio, apatinė iki 2900 km gylio;

Žemės šerdis yra išorėje iki 5120 km gylio, vidinė - 6371 km gylyje.

Vidinis žemės karštis susijęs su radioaktyviųjų elementų - urano, torio, kalio, rubidžio ir kt. - irimu. Vidutinis šilumos srautas yra 1,4–1,5 µcal / cm2.

1. Kokia yra žemės forma ir matmenys?

2. Kokie yra vidinės Žemės struktūros tyrimo metodai?

3. Kokia yra vidinė žemės struktūra?

4. Kokios pirmosios eilės seisminės sekcijos aiškiai išsiskiria analizuojant Žemės struktūrą?

5. Kokias ribas atitinka Mokhorovičiaus ir Gutenbergo skyriai?

6. Koks yra vidutinis Žemės tankis ir kaip jis keičiasi prie mantijos ir šerdies ribos?

7. Kaip keičiasi šilumos srautas skirtingose \u200b\u200bzonose? Kaip suprantamas geoterminio gradiento ir geoterminės stadijos pokytis?

8. Kokie duomenys naudojami vidutinei Žemės cheminei sudėčiai nustatyti?

Literatūra

• Voitkevič G.V.  Žemės kilmės teorijos pagrindai. M., 1988 m.

• Zharkov V.N.  Vidinė Žemės ir planetų struktūra. M., 1978 m.

• Magnitsky V.A.  Žemės vidinė struktūra ir fizika. M., 1965 m.

• Esė  lyginamoji planetologija. M., 1981 m.

• Ringwood A.E.  Žemės sudėtis ir kilmė. M., 1981 m.

Aprašymas:

Skirtingai nuo „tiesioginio“ didelio potencialo geoterminės šilumos (hidroterminių išteklių) naudojimo, beveik visur galima naudoti gruntą iš žemės paviršiaus sluoksnių kaip mažo potencialo šiluminės energijos šaltinį geoterminių šilumos siurblių šilumos tiekimo sistemoms (GTST). Šiuo metu pasaulyje ji yra viena iš dinamiškiausiai besivystančių netradicinių atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimo sričių.

Geoterminio šilumos siurblio šildymo sistemos ir jų naudojimo efektyvumas Rusijos klimato sąlygomis

G. P. Vasiljevas, „INSOLAR-INVEST OJSC“ mokslinis direktorius

Skirtingai nuo „tiesioginio“ didelio potencialo geoterminės šilumos (hidroterminių išteklių) naudojimo, beveik visur galima naudoti gruntą iš žemės paviršiaus sluoksnių kaip mažo potencialo šiluminės energijos šaltinį geoterminių šilumos siurblių šilumos tiekimo sistemoms (GTST). Šiuo metu pasaulyje ji yra viena iš dinamiškiausiai besivystančių netradicinių atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimo sričių.

Žemės paviršiaus sluoksnių dirvožemis iš tikrųjų yra neribotos galios šilumos akumuliatorius. Dirvožemio šiluminis režimas susidaro veikiant dviem pagrindiniams veiksniams - saulės spinduliuotės paviršiui ir radiogeninės šilumos srautui iš žemės žarnų. Sezoniniai ir kasdieniniai saulės spinduliuotės intensyvumo bei lauko oro temperatūros pokyčiai sukelia temperatūros svyravimus viršutiniuose dirvožemio sluoksniuose. Kasdieninių lauko oro temperatūros svyravimų ir patenkančios saulės spinduliuotės intensyvumo skverbimosi gylis, atsižvelgiant į konkrečias dirvožemio ir klimato sąlygas, svyruoja nuo kelių dešimčių centimetrų iki pusantro metro. Lauko oro temperatūros sezoninių svyravimų ir patenkančios saulės spinduliuotės intensyvumo prasiskverbimo gylis paprastai neviršija 15–20 m.

Grunto sluoksnių, esančių žemiau šio gylio („neutrali zona“), šiluminis režimas susidaro veikiant šiluminei energijai, sklindančiai iš Žemės žarnų, ir praktiškai nepriklauso nuo sezoninių ir dar daugiau kasdieninių išorinio klimato parametrų pokyčių (1 pav.). Didėjant gyliui, dirvožemio temperatūra taip pat didėja atsižvelgiant į geoterminį nuolydį (maždaug 3 ° C kas 100 m). Radioaktyviosios šilumos, sklindančios iš žemės žarnų, srauto dydis įvairiose vietose skiriasi. Paprastai ši vertė yra 0,05–0,12 W / m 2.

1 pav

GTST eksploatacijos metu dirvožemio masė, esanti mažo potencialo dirvožemio šilumos kaupimo sistemos (šilumos surinkimo sistemos) dirvožemio šilumokaičio vamzdžių registro paveiktoje zonoje, dėl sezoninių lauko klimato pokyčių, taip pat veikiant šilumos apkrovos sistemos eksploatacinėms apkrovoms, paprastai yra pakartotinai užšaldoma ir atšildymas. Šiuo atveju natūraliai pasikeičia drėgmės agregacijos būsena, esanti dirvožemio porose ir paprastai esanti tiek skystoje, tiek kietoje ir dujinėje fazėse. Be to, porėtose kapiliarinėse sistemose, kurios yra šilumos kaupimo sistemos dirvožemio masė, drėgmės buvimas porų erdvėje daro pastebimą poveikį šilumos paskirstymo procesui. Teisingas šios įtakos apskaita šiandien susiduria su nemažais sunkumais, kurie pirmiausia yra susiję su aiškių minčių apie kietų, skystų ir dujinių drėgmės fazių pasiskirstymą vienoje ar kitoje sistemos struktūroje prigimtimi nebuvimu. Jei didžiojoje dirvožemio masės dalyje yra temperatūros gradientas, vandens garų molekulės juda į vietas, kuriose yra mažesnis temperatūros potencialas, tačiau tuo pat metu, veikiant gravitacinėms jėgoms, skysčio fazėje vyksta priešingai nukreiptas drėgmės srautas. Be to, viršutinių dirvožemio sluoksnių temperatūrą įtakoja atmosferos kritulių drėgmė, taip pat požeminis vanduo.

Vadinamasis „informatyvusis neapibrėžtumas“, susijęs su matematiniais modeliais, apibūdinančiais panašius procesus, arba, kitaip tariant, patikimos informacijos apie aplinkos (atmosferos ir dirvožemio masės), esančios dirvožemio šilumos surinkimo sistemų, kaip projektavimo objekto, šiluminiu režimu, trūkumas taip pat turėtų būti priskirtas už šilumos surinkimo sistemos dirvožemio šilumokaičio paveiktos zonos ribų) ir jų aproksimavimo ypatingas sudėtingumas. Iš tiesų, jei poveikio aplinkos klimato sistemai suderinimas, nors ir sudėtingas, vis tiek gali būti įgyvendintas su tam tikromis „kompiuterio laiko“ sąnaudomis ir esamų modelių naudojimu (pvz., „Tipiškais klimato metais“), tada iškiltų problema, kaip atsižvelgti į atmosferos poveikį modelyje. Poveikiai (rasa, rūkas, lietus, sniegas ir kt.), taip pat apytikslis šiluminis poveikis dirvožemio masei, esančiai požeminių ir aplinkinių dirvožemio sluoksnių šilumos kaupimo sistemoje, šiandien praktiškai netirpsta ir gali pasukti atskirų tyrimų objektą. Taigi, pavyzdžiui, menkos žinios apie požeminio vandens filtravimo srautų formavimo procesus, jų greičio režimą, taip pat neįmanoma gauti patikimos informacijos apie dirvožemio sluoksnių šilumos ir drėgmės sąlygas žemiau dirvožemio šilumokaičio paveiktos zonos, labai apsunkina užduotį sudaryti teisingą matematinį mažo potencialo šilumos surinkimo sistemos šiluminio režimo modelį. dirvožemis.

Norint įveikti aprašytus sunkumus, kylančius projektuojant GTST, gali būti rekomenduotas sukurtas ir praktikoje išbandytas dirvožemio šilumos surinkimo sistemų šiluminio režimo matematinio modeliavimo metodas ir metodas, kuriuo atsižvelgiama į drėgmės fazinius perėjimus šilumos kaupimo sistemų dirvožemio porų erdvėje.

Metodo esmė susideda iš svarstant, kuriant matematinį modelį, skirtumą tarp dviejų užduočių: „pagrindinės“ problemos, apibūdinančios dirvožemio šiluminį režimą natūralioje būsenoje (be šilumos kaupimo sistemos dirvožemio šilumokaičio įtakos), ir spręstinos problemos, apibūdinančios dirvožemio masės šiluminį režimą šilumnešiais (šaltiniais). Dėl to šis metodas leidžia gauti sprendimą dėl tam tikros naujos funkcijos, kuri yra šilumos kriauklių įtakos natūraliam dirvožemio šiluminiam režimui ir lygaus temperatūrų skirtumo tarp dirvožemio masės natūralioje būsenoje ir dirvožemio masės su kanalizacijomis (šilumos šaltiniais) - su šilumos kaupimo sistemos antžeminiu šilumokaičiu. Šio metodo panaudojimas konstruojant mažo potencialo dirvožemio šilumos kaupimo sistemų šiluminio režimo matematinius modelius leido ne tik apeiti sunkumus, susijusius su apytiksliu išorės poveikiu šilumos surinkimo sistemai, bet ir modeliuose naudoti informaciją apie natūralų dirvožemio šiluminį režimą, eksperimentiniu būdu gautą oro stočių. Tai leidžia iš dalies atsižvelgti į visą veiksnių kompleksą (pvz., Požeminio vandens buvimą, jų greitį ir šiluminius režimus, dirvožemio sluoksnių struktūrą ir vietą, „šiluminį“ Žemės foną, atmosferos kritulius, drėgmės fazines transformacijas porų erdvėje ir daug daugiau), kurie daro didelę įtaką šilumos surinkimo sistemos šiluminio režimo sudarymas ir kurio bendra apskaita griežtai apibūdinant problemą yra praktiškai neįmanoma.

Drėgmės fazių perėjimo į dirvožemio masės porų tarpus GTF apskaičiavimo metodas grindžiamas nauja „lygiaverčio“ dirvožemio šilumos laidumo koncepcija, kuri nustatoma pakeičiant dirvožemio cilindro, užšalusio aplink dirvožemio šilumokaičio vamzdžius, šiluminio režimo problemą „lygiaverte“ kvazistacine problema, kai yra artimas temperatūros laukas ir ta pati riba. sąlygomis, tačiau esant kitokiam „lygiaverčiam“ šilumos laidumui.

Svarbiausias uždavinys, kuris turi būti išspręstas projektuojant pastatų geoterminio šilumos tiekimo sistemas, yra detalus statybvietės klimato energetinio potencialo įvertinimas ir tuo remiantis pateikiant išvadą apie vienos ar kitos GTST grandinės projekto taikymo efektyvumą ir pagrįstumą. Dabartiniuose norminiuose dokumentuose pateiktos apskaičiuotos klimato parametrų vertės nepateikia išsamaus išorinio klimato aprašymo, jo kintamumo pagal mėnesius, taip pat tam tikrais metų laikotarpiais - šildymo sezono, perkaitimo laikotarpio ir kt., Todėl, priimdami sprendimą dėl geoterminės šilumos temperatūros potencialo, įvertinkite jo galimybę. derinant su kitais natūraliais mažo potencialo šilumos šaltiniais, įvertinant jų (šaltinių) temperatūros lygį metiniame cikle, būtina pritraukti išsamesnius klimato veiksnius duomenys, nurodyti, pavyzdžiui, SSRS klimato vadove (L .: Gidromethioizdat. 1–34 leidimas).

Tarp tokios informacijos apie klimatą mūsų atveju pirmiausia reikėtų išskirti:

- duomenys apie vidutinę mėnesio dirvožemio temperatūrą skirtinguose gyliuose;

- duomenys apie saulės spinduliuotės patekimą į įvairiai orientuotus paviršius.

Lentelėje. 1–5 paveiksluose pateikti duomenys apie vidutinę mėnesio dirvožemio temperatūrą įvairiuose Rusijos miestuose esant įvairiems gyliams. Lentelėje. 1 paveiksle parodyta vidutinė mėnesinė dirvožemio temperatūra 23 Rusijos Federacijos miestuose 1,6 m gylyje, kuri atrodo racionaliausia atsižvelgiant į dirvožemio temperatūros potencialą ir horizontalių žemės šilumokaičių gamybos mechanizavimo galimybes.

1 lentelė Kai kuriuose Rusijos miestuose mėnesinė vidutinė dirvožemio temperatūra 1,6 m gylyje

Miestas Aš II III IV V VI VII VIII IX X Xi XII Archangelskas 4,0 3,5 3,1 2,7 2,5 3,0 4,5 6,0 7,1 7,0 6,1 4,9 Astrachanė 7,5 6,1 5,9 7,3 11 14,6 17,4 19,1 19,1 16,7 13,6 10,2 Barnaulas 2,6 1,7 1,2 1,4 4,3 8,2 11,0 12,4 11,6 9,2 6,2 3,9 Bratskas 0,4 -0,2 -0,6 -0,5 -0,2 0 3,0 6,8 7,2 5,4 2,9 1,4 Vladivostoke 3,7 2,0 1,2 1,0 1,5 5,3 9,1 12,4 13,8 12,7 9,7 6,4 Irkutskas -0,8 -2,8 -2,7 -1,1 -0,5 -0,2 1,7 5,0 6,7 5,6 3,2 1,2 Komsomolskas    ant Amūro 0,8 -0,4 -0,9 -0,4 0 1,9 6,7 10,5 11,3 9,0 5,5 2,7 Magadanas -6,5 -8,0 -8,8 -8,7 -3,9 -2,6 -0,8 0,1 0,4 0,1 -0,2 -2,0 Maskva 3,8 3,2 2,7 3,0 6,2 9,6 12,1 13,4 12,5 10,1 7,3 5,0 Murmanskas 0,7 0,3 0 -0,3 -0,3 0,2 4,0 6,7 6,6 4,2 2,7 1,0 Novosibirskas 2,1 1,2 0,6 0,5 1,3 5,0 9,1 11,3 10,9 8,8 5,8 3,6 Orenburgas 4,1 2,6 1,9 2,2 4,9 8,0 10,7 12,4 12,6 11,2 8,6 6,0 Permė 2,9 2,3 1,9 1,6 3,4 7,2 10,5 12,1 11,5 9,0 6,0 4,0 Petropavlovskas    Kamchatskis 2,6 1,9 1,5 1,1 1,2 3,4 6,7 9,1 9,6 8,3 5,6 3,8 Rostovas prie Dono 8,0 6,6 5,9 6,8 9,9 12,9 15,5 17,3 17,5 15,8 13,0 10,0 Salekhardas 1,6 1,0 0,7 0,5 0,4 0,9 3,9 6,8 7,1 5,6 3,5 2,3 Sočis 11,2 9,8 9,6 11,0 13,4 16,2 18,9 20,8 21,0 19,2 16,8 13,5 Turukhanskas 0,9 0,5 0,2 0 0 0,1 1,6 6,2 6,4 4,5 2,8 1,8 Turas -0,9 -0,3 -5,2 -5,3 -3,2 -1,6 -0,7 1,2 2,0 0,7 0 -0,2 Banginis -6,9 -8,0 -8,6 -8,7 -6,3 -1,2 -0,4 0,1 0,2 0 -0,8 -3,7 Chabarovskas 0,3 -1,8 -2,3 -1,1 -0,4 2,5 9,5 13,3 13,5 10,9 6,7 3,0 Jakutske -5,6 -7,4 -7,9 -7,0 -4,1 -1,8 0,3 1,5 1,1 0,1 -0,1 -2,4 Jaroslavlis 2,8 2,2 1,9 1,7 3,9 7,8 10,7 12,4 11,5 9,5 6,3 3,9

2 lentelė Stavropolio dirvožemio temperatūra (dirvožemis - chernozemas)

Gylis, m Aš 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

3 lentelė    Dirvožemio temperatūra Jakutske    (smėlingas smėlio dirvožemis, sumaišytas su humusu, smėlis žemiau)

Gylis, m Aš 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

4 lentelė Dirvožemio temperatūra Pskove (dugnas, priemolio dirva, podirvis - molis)

Gylis, m Aš 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

5 lentelė Dirvožemio temperatūra Vladivostoke (ruda akmenuota, biri dirva)

Gylis, m Aš 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

Lentelėse pateikta informacija apie natūralią dirvožemio temperatūros kaitą iki 3,2 m gylyje (tai yra „darbiniame“ dirvožemio sluoksnyje GTST su horizontaliu dirvožemio šilumokaičio išdėstymu) aiškiai parodo galimybę naudoti dirvožemį kaip mažo potencialo šilumos šaltinį. Akivaizdus palyginti nedidelis Rusijos sluoksnių, esančių tame pačiame gylyje, temperatūros pokyčiai. Pavyzdžiui, Stavropolio mieste žemiausia dirvožemio temperatūra 3,2 m gylyje nuo paviršiaus yra 7,4 ° С, o Jakutsko mieste - (–4,4 ° С); atitinkamai dirvožemio temperatūros intervalas tam tikrame gylyje yra 11,8 laipsnio. Šis faktas leidžia tikėtis, kad bus sukurta pakankamai suvienyta šilumos siurblio įranga, tinkama eksploatuoti praktiškai visoje Rusijoje.

Kaip matyti iš lentelių, būdingas natūralaus dirvožemio temperatūros režimo bruožas yra minimalios dirvožemio temperatūros vėlavimas, palyginti su minimalios lauko temperatūros atvykimo laiku. Sausio mėnesį visur stebima minimali lauko temperatūra, žemiausia temperatūra 1,6 m gylyje Stavropolyje - kovo mėn., Jakutske - kovo mėn., Sočyje - kovo mėn., Vladivostoke - balandžio mėn. . Taigi akivaizdu, kad tuo metu, kai dirvožemyje susidaro minimalios temperatūros, sumažėja šilumos siurblio šilumos tiekimo sistemos apkrova (pastato šilumos nuostoliai). Šis momentas atveria gana rimtas galimybes sumažinti įdiegtą GTST pajėgumą (taupyti kapitalo sąnaudas) ir į tai reikia atsižvelgti kuriant.

Norint įvertinti geoterminių šilumos siurblių šilumos tiekimo sistemų naudojimo efektyvumą Rusijos klimato sąlygomis, buvo atliktas Rusijos Federacijos teritorijos zonavimas atsižvelgiant į mažo potencialo geoterminės šilumos panaudojimo šilumos tiekimo tikslams efektyvumą. Zonavimas buvo atliktas remiantis skaitmeninių eksperimentų, skirtų imituoti GTST veikimo sąlygas įvairių Rusijos Federacijos regionų klimato sąlygomis, rezultatais. Skaitmeniniai eksperimentai buvo atlikti hipotetinio dviejų aukštų kotedžo, kurio šildomasis plotas yra 200 m 2, pavyzdžiu, kuriame įrengta geoterminio šilumos siurblio šilumos tiekimo sistema. Minėtos namo išorinės uždaromosios konstrukcijos pasižymi tokiu mažesniu atsparumu šilumos perdavimui:

- išorinės sienos - 3,2 m 2 h ° C / W;

- langai ir durys - 0,6 m 2 h ° C / W;

- dangos ir lubos - 4,2 m 2 h ° C / W.

Atliekant skaitinius eksperimentus buvo atsižvelgiama į:

- dirvožemio šilumos kaupimo su mažu geoterminės energijos suvartojimo tankiu sistema;

- horizontali šilumos surinkimo iš 0,05 m skersmens ir 400 m ilgio polietileno vamzdžių sistema;

- dirvožemio šilumos kaupimo su dideliu geoterminės energijos suvartojimo tankiu sistema;

- vertikali šilumos surinkimo iš vieno šiluminio šulinio sistema, kurios skersmuo yra 0,16 m, o ilgis - 40 m.

Tyrimai parodė, kad šiluminės energijos sunaudojimas iš dirvožemio masės šildymo sezono pabaigoje lemia dirvožemio temperatūros sumažėjimą šalia šilumos surinkimo vamzdžių registro, kuris dirvožemio ir klimato sąlygomis daugumoje Rusijos Federacijos neturi laiko kompensuoti vasaros sezono metu, o iki kito šildymo sezono pradžios dirvožemis išeina su sumažinta temperatūra. Šilumos energijos sunaudojimas kitą šildymo sezoną dar labiau sumažina dirvožemio temperatūrą, o iki trečiojo šildymo sezono pradžios jo temperatūros potencialas dar labiau skiriasi nuo natūralaus. Ir taip toliau ... Tačiau ilgalaikio šilumos kaupimo sistemos šiluminio poveikio apvalkalai natūraliam dirvožemio temperatūros režimui turi ryškų eksponentinį pobūdį, o iki penktų darbo metų dirvožemis pereina į naują režimą, artimą periodiniam, tai yra, pradedant penktaisiais metais. veikimas, ilgalaikis šilumos energijos suvartojimas iš šilumos kaupimo sistemos dirvožemio masės yra lydimas periodinių jos temperatūros pokyčių. Taigi, zonavus Rusijos Federacijos teritoriją, reikėjo atsižvelgti į dirvožemio masės kritimą, atsirandantį dėl ilgalaikio šilumos surinkimo sistemos veikimo, ir kaip apskaičiuotus dirvožemio masės temperatūros parametrus naudoti grunto temperatūrą, numatomą 5-iems GTS eksploatavimo metams. Atsižvelgiant į šią aplinkybę, zonuojant Rusijos Federacijos teritoriją pagal ŠESD naudojimo efektyvumą, geoterminio šilumos siurblio šilumos tiekimo sistemos efektyvumo kriterijumi buvo pasirinktas vidutinis šilumos perdavimo koeficientas K p tr 5-iems eksploatavimo metams, tai yra ŠESD pagamintos naudingos šilumos energijos santykis su savo pavara ir apibūdina idealų Carnot termodinaminį ciklą:

Norėdami mp \u003d T o / (T o - T u), (1)

kur T o yra šilumos, nukreiptos į šildymo ar šilumos tiekimo sistemą, potencialas, K;

T ir - šilumos šaltinio temperatūros potencialas, K.

Šilumos siurblio šilumos tiekimo sistemos transformacijos koeficientas K tr rodo šilumos energijos, naudojamos vartotojo šilumos tiekimo sistemoje, santykį su energija, sunaudota dujiniam terminio apdorojimo įrenginiui eksploatuoti, ir yra skaitmeniškai lygus gaunamos šilumos kiekiui temperatūrose T o ir T bei energijos vienetui, sunaudotam dujų šilumos siurblio sistemoje. . Faktinis transformacijos koeficientas skiriasi nuo idealaus, aprašyto (1) formule, koeficiento h reikšme, kurioje atsižvelgiama į HSTC termodinaminio tobulumo laipsnį ir negrįžtamus energijos nuostolius vykdant ciklą.

Skaitmeniniai eksperimentai buvo atlikti naudojantis „INSOLAR-INVEST OJSC“ sukurta programa, kuri nustato optimalius šilumos surinkimo sistemos parametrus atsižvelgiant į statybvietės klimatines sąlygas, pastato šilumos izoliacijos savybes, šilumos siurblio įrangos, cirkuliacinių siurblių, šildymo sistemos šildymo prietaisų eksploatacines charakteristikas, taip pat jų režimus. operacija. Programa remiasi anksčiau aprašytu žemo potencialo dirvožemio šilumos kaupimo sistemų šiluminio režimo matematinių modelių konstravimo metodu, kuris, naudodamas eksperimentiškai gautą informaciją apie natūralų dirvožemio šiluminį režimą, išvengė sunkumų, susijusių su modelių informaciniu neapibrėžtumu ir išorinių poveikių derinimu, ir tai leidžia iš dalies atsižvelgti. visas veiksnių kompleksas (pavyzdžiui, požeminio vandens buvimas, jų greitis ir šiluminiai režimai, struktūra ir vieta) dirvožemio sluoksniai, „šiluminis“ Žemės fonas, atmosferos krituliai, fazės drėgmės virsmai porų erdvėje ir daug daugiau), kurie reikšmingai veikia šilumos surinkimo sistemos šiluminio režimo formavimąsi ir kurių bendra apskaita griežtai apibūdinant problemą šiandien yra praktiškai neįmanoma. „Pagrindinės“ problemos sprendimui mes panaudojome SSRS klimato vadovo duomenis (L .: Gidromethioizdat. 1–34 leidimas).

Programa iš tikrųjų leidžia išspręsti GTST konfigūracijos kelių parametrų optimizavimo problemą konkrečioje pastato ir konstrukcijos srityje. Tuo pat metu tikslinė optimizavimo užduoties funkcija yra minimalios metinės energijos sąnaudos GTST veikimui, o optimizavimo kriterijai yra dirvožemio šilumokaičio vamzdžių spindulys, jo (šilumokaičio) ilgis ir gylis.

Skaitmeninių eksperimentų ir Rusijos teritorijos zonavimo rezultatai dėl mažo potencialo geoterminės šilumos panaudojimo pastatų šilumos tiekimui efektyvumo yra pateikti grafine forma pav. 2–9.

Fig. 2 paveiksle pavaizduotos geoterminio šilumos siurblio šilumos tiekimo sistemų su horizontaliomis šilumos surinkimo sistemomis transformacijos koeficiento vertės ir izolinai, o 2 pav. 3 - skirtas GTST su vertikaliomis šilumos surinkimo sistemomis. Kaip matyti iš skaičių, maksimalių K r mp verčių horizontaliose šilumos surinkimo sistemose 4,24 ir vertikaliųjų 4,14 galima tikėtis Rusijos pietuose, o minimalių verčių atitinkamai 2,87 ir 2,73 šiaurėje, Ulenoje. Centrinėje Rusijoje horizontalių šilumos surinkimo sistemų K p tr vertės yra 3,4–3,6, vertikalių sistemų - 3–3,4. Gana aukštos K p tr (3.2–3.5) reikšmės pritraukia Tolimųjų Rytų regionus ir vietoves, kuriose tradiciškai sudėtingos degalų tiekimo sąlygos. Matyt, Tolimieji Rytai yra prioritetinis GTST įgyvendinimo regionas.

Fig. 4 paveiksle pavaizduotos „horizontalios“ GTST + PD (smailės arčiau esančios pavaros) konkretaus metinio energijos suvartojimo vertės ir izolinai, įskaitant energijos suvartojimą šildymui, vėdinimui ir karšto vandens tiekimui, sumažintą iki 1 m 2 šildomo ploto, ir pav. 5 - skirtas GTST su vertikaliomis šilumos surinkimo sistemomis. Kaip matyti iš skaičių, metinis savitasis energijos suvartojimas kuriant horizontalią dujų turbinų elektrinę, sumažintą iki 1 m 2 šildomo pastato ploto, svyruoja nuo 28,8 kW h / (m 2 metais) Rusijos pietuose iki 241 kW h / (m 2 metams). Jakutske ir vertikaliojoje GTST atitinkamai nuo 28,7 kWh / / (m 2 metai) pietuose ir iki 248 kWh / / (m 2 metai) Jakutske. Jei padaugintume konkrečios vietovės paveiksluose parodyto metinio savitojo energijos suvartojimo vertę, važiuodami GTS, su šios vietos verte K p tr, sumažinta 1, gautume GTS sutaupytą energijos kiekį su 1 m 2 šildomo ploto per metus. Pavyzdžiui, Maskvoje vertikalaus GTST atveju ši vertė bus 189,2 kWh nuo 1 m 2 per metus. Palyginimui galime paminėti savitojo energijos suvartojimo vertes, nustatytas pagal Maskvos energijos taupymo standartus MGSN 2.01–99, mažaaukščiams pastatams, kurių lygis yra 130, o aukštybiniams pastatams - 95 kWh / (m 2). Tuo pačiu metu MGSN 2.01–99 standartizuotas energijos suvartojimas apima tik šildymo ir vėdinimo energijos sąnaudas, mūsų atveju į energijos sąnaudas įskaičiuojamos karšto vandens tiekimo energijos sąnaudos. Faktas yra tas, kad pagal dabartinius standartus galiojantis požiūris į pastato eksploatavimo energijos sąnaudų vertinimą paskirsto pastato šildymo ir vėdinimo energijos sąnaudas ir jo karšto vandens tiekimo energijos sąnaudas atskirais gaminiais. Tuo pačiu metu karšto vandens tiekimo energijos sąnaudos nėra standartizuotos. Šis požiūris neatrodo teisingas, nes karšto vandens tiekimo energijos sąnaudos dažnai yra proporcingos šildymo ir vėdinimo energijos sąnaudoms.

Fig. 6 paveiksle pavaizduotos smailių artimųjų elementų šiluminės galios (PD) ir horizontaliosios GTS instaliuotosios galios racionalaus santykio vertės ir kontūrai vieneto dalimis, ir Fig. 7 - skirtas GTST su vertikaliomis šilumos surinkimo sistemomis. Racionalaus smailės artimojo šiluminės galios ir GTST sumontuotosios elektros galios (neįskaitant PD) racionalaus santykio kriterijus buvo minimalus metinis energijos suvartojimas GTST + PD pavarai. Kaip matyti iš skaičių, racionalus šiluminės PD ir elektrinių dujų turbinų (be dujų) pajėgumų santykis skiriasi nuo 0 Rusijos pietuose iki 2,88 horizontalioje dujų turbinoje ir 2,92 vertikalių sistemų Jakutske. Rusijos Federacijos teritorijos centrinėje juostoje racionalus arčiau esančios šiluminės galios ir sumontuotosios GTST + PD elektrinės galios santykis yra horizontalus ir vertikalus GTST per 1.1–1.3. Šioje vietoje reikia pagulėti išsamiau. Faktas yra tas, kad keičiant, pavyzdžiui, elektrinį šildymą centrinėje Rusijos juostoje, mes iš tikrųjų turime galimybę 35–40% sumažinti šildomame pastate sumontuotos elektros įrangos galią ir atitinkamai sumažinti „RAO UES“ reikalaujamą elektros energiją, kuri šiandien „kainuoja“. „Apie 50 tūkstančių rublių. už 1 kW name įrengtos elektros energijos. Taigi, pavyzdžiui, kotedžui, kurio apskaičiuoti šilumos nuostoliai per šalčiausią penkių dienų laikotarpį yra lygūs 15 kW, sutaupysime 6 kW įdiegtos elektros energijos ir atitinkamai apie 300 tūkstančių rublių. arba .5 11,5 tūkst. JAV dolerių. Šis skaičius yra beveik lygus tokios šiluminės galios GTST kainai.

Taigi, jei teisingai atsižvelgiama į visas išlaidas, susijusias su pastato prijungimu prie centralizuoto elektros energijos tiekimo, paaiškėja, kad net ir atsižvelgiant į dabartinius elektros energijos tarifus ir prisijungimą prie centralizuotų energijos tiekimo tinklų Rusijos Federacijos centrinėje zonoje, GTTS yra pelningesnis nei elektrinis šildymas, jau nekalbant apie 60 % sutaupytos energijos.

Fig. 8 paveiksle pavaizduotos šiluminės energijos savitasis sunkis, apskaičiuotas per metus pagal smailės artiklį (PD), procentais, atsižvelgiant į bendrą horizontaliosios GTST + PD sistemos energijos suvartojimą procentais, ir pav. 9 - skirtas GTST su vertikaliomis šilumos surinkimo sistemomis. Kaip matyti iš skaičių, šiluminės energijos, susidarančios per artimiausią smailę (PD), dalis per metus suvartojamos visos sistemos horizontalios GTC + PD sistemos energijos sąnaudos svyruoja nuo 0% Rusijos pietuose iki 38–40% Jakutsko ir Turo miestuose. vertikaliojo GTST + PD atveju atitinkamai nuo 0% pietuose ir iki 48,5% Jakutsko mieste. Rusijos centrinėje juostoje šios vertikaliųjų ir horizontaliųjų GTST vertės yra apie 5–7%. Tai yra nedidelės energijos sąnaudos, ir šiuo atžvilgiu turite būti atidūs pasirinkdami arčiau esančią piką. Racionaliausi, kalbant apie konkrečias kapitalo investicijas į 1 kW galią ir automatiką, yra didžiausi elektros laidininkai. Atkreiptinas dėmesys į granulinių katilų naudojimą.

Baigdamas norėčiau pakalbėti apie labai svarbų klausimą: racionalaus pastatų šiluminės apsaugos lygio pasirinkimo problemą. Ši problema šiandien reiškia labai rimtą užduotį, kurios sprendimas reikalauja rimtos skaitmeninės analizės, atsižvelgiant į mūsų klimato specifiką, ypač į taikomąją inžinerinę įrangą, centralizuotų tinklų infrastruktūrą, taip pat į ekologinę situaciją miestuose, blogėjančią pažodžiui prieš mūsų akis, ir daug daugiau. Akivaizdu, kad šiandien jau neteisinga suformuluoti bet kokius reikalavimus pastato apvalkalams, neatsižvelgiant į jo (pastato) sąsajas su klimato ir energijos tiekimo sistema, komunalinėmis paslaugomis ir kt. Todėl artimiausiu metu racionalaus šiluminės apsaugos lygio pasirinkimo problemos sprendimas bus įmanomas tik tada. Remiantis pastatų komplekso + energijos tiekimo sistemos + klimato + aplinkos kaip vienos ekologinės energijos sistemos vertinimu ir laikantis šio požiūrio, GTST konkurencinius pranašumus vidaus rinkoje sunku pervertinti. MB.

Literatūra

1. Sanner B. Šilumos siurblių žemės šilumos šaltiniai (klasifikacija, charakteristikos, pranašumai). Geoterminių šilumos siurblių kursai, 2002 m.

2. Vasiliev G. P. Ekonomiškai pagrįstas pastatų šiluminės apsaugos lygis // Energijos taupymas. - 2002. - Nr.5.

3. Vasiliev G. P. Šilumos ir šalčio tiekimas pastatams ir statiniams, naudojant žemo potencialo žemės paviršiaus sluoksnių šilumos energiją: Monografija. Leidykla „Pasienis“. - M.: Raudonoji žvaigždė, 2006 m.

Įsivaizduokite namą, kuriame visada palaikoma komfortiška temperatūra, o šildymo ir aušinimo sistemos nėra matomos. Ši sistema veikia efektyviai, tačiau savininkams nereikia atlikti sudėtingos priežiūros ar specialių žinių.

Gaivus oras, galite išgirsti paukščių čiulbėjimą ir vėjo tinginį žaidimą su lapais ant medžių. Namas gauna energiją iš žemės, kaip ir lapai, gaunantys energiją iš šaknų. Puikus vaizdas, tiesa?

Geoterminės šildymo ir vėsinimo sistemos šį vaizdą paverčia tikrove. Geoterminė NEC sistema (šildymas, vėdinimas ir oro kondicionavimas) naudoja žemės temperatūrą, kad žiemą būtų galima šildyti, o vasarą vėsinti.

Kaip veikia geoterminis šildymas ir aušinimas

Aplinkos temperatūra kinta keičiantis sezonams, tačiau požeminė temperatūra dėl žemės izoliacinių savybių taip stipriai nesikeičia. 1,5–2 metrų gylyje temperatūra ištisus metus išlieka pastovi. Geoterminę sistemą paprastai sudaro vidinė perdirbimo įranga, požeminė vamzdžių sistema, vadinama požemine kilpa, ir (arba) vandens cirkuliacinis siurblys. Sistema naudoja pastovią žemės temperatūrą, kad būtų „švari ir laisva“ energija.

(Nepainiokite geoterminės NEC sistemos sąvokos su „geotermine energija" - procesas, kurio metu elektra gaminama tiesiogiai iš aukštos temperatūros žemėje. Pastaruoju atveju naudojama kita įranga ir kiti procesai, kurių tikslas paprastai yra pašildyti vandenį iki virimo taško.)

Požeminę kilpą sudarantys vamzdžiai paprastai yra pagaminti iš polietileno ir gali būti išdėstyti horizontaliai arba vertikaliai po žeme, atsižvelgiant į reljefą. Jei yra vandeningasis sluoksnis, inžinieriai gali suprojektuoti „atviros kilpos“ sistemą, tam reikia gręžti šulinį požeminiam vandeniui. Vanduo išpumpuojamas, praeina per šilumokaitį, o perpumpuojamas į tą patį vandeningą sluoksnį.

Žiemą vanduo, einantis per požeminę kilpą, sugeria žemės šilumą. Vidinė įranga dar labiau pakelia temperatūrą ir paskirsto ją visame pastate. Tai yra lyg oro kondicionierius, veikiantis atvirkščiai. Vasarą geoterminė NEC sistema iš pastato ištraukia aukštos temperatūros vandenį ir per požeminę kilpą / siurblį nuneša jį į pakartotinio įpurškimo šulinį, iš kur vanduo patenka į vėsesnį gruntą / vandeningąjį sluoksnį.

Skirtingai nuo įprastų šildymo ir aušinimo sistemų, geoterminės NEC sistemos šilumai gaminti nenaudoja iškastinio kuro. Jie tiesiog paima šilumą iš žemės. Paprastai elektra naudojama tik ventiliatoriaus, kompresoriaus ir siurblio veikimui.

Geoterminę aušinimo ir šildymo sistemą sudaro trys pagrindiniai komponentai: šilumos siurblys, skysta šilumos mainų terpė (atvira arba uždara sistema) ir oro tiekimo sistema (vamzdžių sistema).

Geoterminiams šilumos siurbliams, kaip ir visiems kitiems šilumos siurbliams, buvo išmatuotas jų efektyvaus veikimo ir šiam veiksmui sunaudotos energijos santykis (efektyvumas). Daugumos geoterminių šilumos siurblių sistemų efektyvumas yra nuo 3,0 iki 5,0. Tai reiškia, kad sistema vieną energijos vienetą paverčia 3–5 šilumos vienetais.

Geoterminėms sistemoms nereikia sudėtingos priežiūros. Tinkamai įrengus, o tai labai svarbu, požeminė kilpa gali tinkamai veikti kelioms kartoms. Ventiliatorius, kompresorius ir siurblys yra patalpoje ir yra apsaugoti nuo kintančių oro sąlygų, todėl jų tarnavimo laikas gali trukti ilgus metus, dažnai dešimtmečius. Reguliarūs periodiniai patikrinimai, laiku keičiamas filtras ir kasmetinis ritės valymas yra vienintelės būtinos paslaugos.

Geoterminių NEC sistemų naudojimo patirtis

Geoterminės NEC sistemos buvo naudojamos daugiau nei 60 metų visame pasaulyje. Jie veikia su gamta, o ne prieš ją, ir neišskiria šiltnamio efektą sukeliančių dujų (kaip minėta anksčiau, jie sunaudoja mažiau elektros energijos, nes naudoja pastovią žemės temperatūrą).

Geoterminės NEC sistemos vis labiau tampa žaliųjų namų atributais kaip populiarėjančio žaliųjų pastatų judėjimo dalis. Ekologiški projektai sudarė 20 procentų visų JAV namų, pastatytų praėjusiais metais. Viename iš „Wall Street Journal“ straipsnių rašoma, kad iki 2016 m. Ekologiškų statybų biudžetas išaugs nuo 36 milijardų dolerių per metus iki 114 milijardų. Tai sudarys 30–40 procentų visos nekilnojamojo turto rinkos.

Tačiau didžioji dalis informacijos apie geoterminį šildymą ir vėsinimą yra pagrįsta pasenusiais duomenimis arba nepagrįstais mitais.

Mitų apie geotermines NEC sistemas sunaikinimas

1. Geoterminės NEC sistemos nėra atsinaujinanti technologija, nes jos naudoja elektrą.

Faktas: Geoterminės NEC sistemos sunaudoja tik vieną elektros energijos vienetą, kad pagamintų iki penkių aušinimo ar šildymo vienetų.

2. Saulės ir vėjo energija yra palankesnės atsinaujinančios technologijos, palyginti su geoterminėmis NEC sistemomis.

Faktas: Geoterminės NEC sistemos vienam doleriui apdoroja keturis kartus daugiau kilovatų per valandą, nei saulės ar vėjo energija sukuria tą patį dolerį. Šios technologijos, be abejo, gali atlikti svarbų vaidmenį aplinkai, tačiau geoterminė NEC sistema dažnai yra pats efektyviausias ir ekonomiškiausias būdas sumažinti poveikį aplinkai.

3. Geoterminei NEC sistemai reikia daug vietos, kad tilptų požeminės kilpos polietileno vamzdžiai.

Faktas: atsižvelgiant į reljefą, požeminė kilpa gali būti išdėstyta vertikaliai, o tai reiškia, kad reikia nedidelio žemės paviršiaus. Jei yra prieinamas vandeningasis sluoksnis, tada jums reikia tik kelių kvadratinių pėdų paviršiaus. Atkreipkite dėmesį, kad vanduo grįžta į tą patį vandeningą sluoksnį, iš kurio jis buvo paimtas, praplaukęs per šilumokaitį. Taigi vanduo nėra kanalizacija ir neteršia vandeningojo sluoksnio.

4. NVC geoterminiai šilumos siurbliai yra triukšmingi.

Faktas: Sistemos veikia labai tyliai ir nėra jokios įrangos, kuri netrukdytų kaimynams.

5. Geoterminės sistemos ilgainiui „išdžiūsta“.

Faktas: Požeminės linijos gali tarnauti kartoms. Šilumos perdavimo įranga paprastai tarnauja dešimtmečius, nes ji yra apsaugota patalpose. Atėjus būtinam įrangos pakeitimui, tokio pakeitimo išlaidos yra daug mažesnės nei naujos geoterminės sistemos, nes požeminė kilpa ir šulinys yra brangiausios jos dalys. Nauji techniniai sprendimai pašalina šilumos sulaikymo žemėje problemą, todėl sistema gali keistis temperatūra neribotais kiekiais. Anksčiau buvo atvejų, kai netinkamai suprojektuotos sistemos perkaitino ar atšaldė žemę tokiu mastu, kad nebereikėjo temperatūros skirtumo, reikalingo sistemai valdyti.

6. Geoterminės NEC sistemos veikia tik šildymui.

Faktas: jie veikia taip pat efektyviai aušindami ir gali būti suprojektuoti taip, kad nereikia papildomo atsarginio šilumos šaltinio. Nors kai kurie klientai nusprendžia, kad ekonomiškiausia yra turėti mažą atsarginę sistemą šalčiausiais laikais. Tai reiškia, kad jų požeminė kilpa bus mažesnė ir atitinkamai pigesnė.

7. Geoterminės NEC sistemos negali vienu metu šildyti vandens buities reikmėms, šildyti vandens baseine ir šildyti namą.

Faktas: Sistemos gali būti suprojektuotos atlikti daugelį funkcijų vienu metu.

8. Geoterminės NEC sistemos teršia žemę šaltnešiais.

Faktas: daugumoje sistemų vyriai naudoja tik vandenį.

9. Geoterminės NEC sistemos sunaudoja daug vandens.

Faktas: Geoterminės sistemos iš tikrųjų nenaudoja vandens. Jei temperatūros mainams naudojamas požeminis vanduo, tada visas vanduo grįžta į tą patį vandeningą sluoksnį. Anksčiau iš tikrųjų buvo naudojamos kai kurios sistemos, kurios švaistydavo vandenį po to, kai jis praeidavo per šilumokaitį, tačiau tokios sistemos šiandien beveik nenaudojamos. Pažvelgus į šį klausimą komerciniu požiūriu, geoterminės NEC sistemos iš tikrųjų sutaupo milijonus litrų vandens, kuris išgaruotų tradicinėse sistemose.

10. Geoterminė NEC technologija nėra finansiškai įmanoma be valstybinių ir regioninių mokesčių lengvatų.

Faktas: Paprastai valstybinės ir regioninės paskatos sudaro nuo 30 iki 60 procentų visų geoterminės sistemos išlaidų, todėl dažnai jos pradinė kaina gali sumažėti beveik iki įprastinės įrangos kainų lygio. NEC standartinės oro sistemos kainuoja apie 3000 USD už toną šilumos ar šalčio (paprastai namuose naudojama nuo vienos iki penkių tonų). Geoterminių NEC sistemų kaina yra maždaug nuo 5000 USD už toną iki 8000–9 000. Tačiau nauji diegimo būdai žymiai sumažina sąnaudas, palyginti su įprastų sistemų kainomis.

Jūs taip pat galite sumažinti kainą, naudodamiesi nuolaida viešajai ar komercinei įrangai ar net atlikdami didelius buitinio pobūdžio užsakymus (ypač iš didelių prekių ženklų, tokių kaip „Bosch“, „Carrier“ ir „Trane“). Atviros grandinės, kai naudojamas siurblys ir pakartotinio įpurškimo šuliniai, yra pigesnės nei uždarose sistemose.

Remiasi: energyblog.nationalgeographic.com

Temperatūros laukų modeliavimui ir kitiems skaičiavimams būtina išsiaiškinti dirvožemio temperatūrą tam tikrame gylyje.

Grunto temperatūra gylyje matuojama naudojant išmetamo dirvožemio gylio termometrus. Tai yra planiniai tyrimai, kuriuos reguliariai vykdo oro stotys. Tyrimų duomenys yra klimato atlasų ir norminių dokumentų pagrindas.

Norėdami gauti dirvožemio temperatūrą tam tikrame gylyje, galite išbandyti, pavyzdžiui, du paprastus metodus. Abu metodai apima informacinių knygų naudojimą:

1. Norėdami apytiksliai nustatyti temperatūrą, galite naudoti dokumentą ЦПИ-22. "Geležinkelių pervaža vamzdynais". Vamzdynų šilumos inžinerijos skaičiavimo metodikos pagrindu pateikiama 1 lentelė, kurioje tam tikriems klimato regionams nurodomos dirvožemio temperatūros vertės, atsižvelgiant į matavimo gylį. Pateikiu šią lentelę žemiau.

1 lentelė

1. Dirvožemio temperatūros lentelė įvairiuose gyliuose nuo šaltinio „siekiant padėti dujų pramonės darbuotojui“ nuo TSRS laikų

Standartinis užšalimo gylis kai kuriuose miestuose:

Dirvožemio užšalimo gylis priklauso nuo dirvožemio rūšies:

Manau, lengviausias pasirinkimas yra naudoti aukščiau pateiktus referencinius duomenis ir tada atlikti interpoliaciją.

Patikimiausias būdas atlikti tikslius skaičiavimus naudojant dirvožemio temperatūrą yra naudoti meteorologinių tarnybų duomenis. Kai kurie internetiniai katalogai veikia remiantis meteorologinėmis tarnybomis. Pvz., Http://www.atlas-yakutia.ru/.

Čia pakanka pasirinkti gyvenvietę, dirvožemio tipą ir lentelės forma galite gauti dirvožemio temperatūros žemėlapį arba jo duomenis. Iš esmės tai yra patogu, tačiau atrodo, kad šie ištekliai yra sumokėti.

Jei vis dar žinote, kaip nustatyti dirvožemio temperatūrą tam tikrame gylyje, tada parašykite komentarus.

Galbūt jus domina ši medžiaga:

Temperatūra žemės viduje dažniausiai yra gana subjektyvus rodiklis, nes tikslią temperatūrą galima nustatyti tik prieinamose vietose, pavyzdžiui, Kola šulinyje (12 km gylyje). Tačiau ši vieta priklauso išorinei žemės plutos daliai.

Skirtingo Žemės gylio temperatūra

Kaip išsiaiškino mokslininkai, temperatūra vidutiniškai kas 100 metrų pakyla 3 laipsniais. Šis skaičius yra pastovus visuose žemynuose ir Žemės rutulio dalyse. Toks temperatūros padidėjimas atsiranda viršutinėje žemės plutos dalyje, maždaug per pirmus 20 kilometrų, tada temperatūros kilimas sulėtėja.

Didžiausias padidėjimas užfiksuotas JAV, kur oro temperatūra pakilo 150 laipsnių per 1000 metrų sausumoje. Lėčiausiai augęs Pietų Afrikoje, termometras pakilo tik 6 laipsniais šilumos.

Maždaug 35–40 kilometrų gylyje temperatūra svyruoja apie 1400 laipsnių. Mantijos ir išorinės šerdies riba 25–3000 km gylyje įkaista nuo 2 000 iki 3 000 laipsnių. Vidinė šerdis įkaista iki 4000 laipsnių. Temperatūra pačiame Žemės centre, remiantis naujausia informacija, gauta atlikus sudėtingus eksperimentus, yra apie 6000 laipsnių. Saulė gali pasigirti tokia pat temperatūra savo paviršiuje.

Minimali ir maksimali Žemės gelmių temperatūra

Skaičiuojant žemiausią ir maksimalią temperatūrą Žemės viduje, į nuolatinės temperatūros diržų duomenis neatsižvelgiama. Šioje zonoje temperatūra yra pastovi visus metus. Diržas yra 5 metrų gylyje (tropikai) ir iki 30 metrų (aukštos platumos).

Maksimali temperatūra buvo išmatuota ir užfiksuota maždaug 6000 metrų gylyje ir siekė 274 laipsnius šilumos. Minimali temperatūra žemės viduje užfiksuota daugiausia šiauriniuose mūsų planetos regionuose, kur net didesniame nei 100 metrų gylyje termometras rodo minusinę temperatūrą.

Iš kur sklinda šiluma ir kaip ji pasiskirsto planetos žarnyne?

Šilumą žemės viduje gauna iš kelių šaltinių:

1) Radioaktyviųjų elementų skilimas;

2) Medžiagos gravitacinė diferenciacija, įšilusi Žemės šerdyje;

3) Potvynio trintis (Mėnulio poveikis Žemei, lydimas pastarosios lėtėjimo).

Tai yra keletas karščių atsiradimo žemės žarnyne galimybių, tačiau vis dar nėra išspręstas klausimas dėl visiško sąrašo ir esamo teisingumo.

Šilumos srautas, sklindantis iš mūsų planetos žarnų, skiriasi priklausomai nuo struktūrinių zonų. Todėl šilumos paskirstymas toje vietoje, kur yra vandenynas, kalnai ar lygumos, turi visiškai skirtingus rodiklius.