"Issiqlik nasos tizimlarida erning past darajadagi issiqlik energiyasidan foydalanish"

Vasilev G.P., "INSOLAR-INVEST" OAJ ilmiy direktori, texnika fanlari doktori, "INSOLAR-INVEST" OAJ direktorlar kengashi raisi
N.V.Shilkin, muhandis, NIISF (Moskva)

Yoqilg'i-energetika resurslaridan oqilona foydalanish bugungi kunda global global muammolardan biri bo'lib, uning muvaffaqiyatli hal etilishi nafaqat jahon hamjamiyatini yanada rivojlantirish, balki uning yashash muhitini saqlab qolish uchun ham hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'ladi. Ushbu muammoni hal qilishning istiqbolli usullaridan biri energiya tejovchi yangi texnologiyalarni qo'llash noan'anaviy qayta tiklanadigan energiya manbalaridan (NRES) foydalanish An'anaviy qazilma yoqilg'i zahiralarining kamayishi va uni yoqishning ekologik oqibatlari so'nggi o'n yilliklarda dunyoning deyarli barcha rivojlangan mamlakatlarida ushbu texnologiyalarga qiziqishning sezilarli darajada oshishiga olib keldi.

An'anaviy hamkasblari bilan solishtirganda qo'llaniladigan issiqlik ta'minoti texnologiyalarining afzalliklari nafaqat binolar va inshootlarning hayotini ta'minlash tizimlarida energiya sarfini sezilarli darajada kamaytirish, balki ularning ekologik tozaligi, shuningdek, sohadagi yangi imkoniyatlar bilan bog'liq. hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarining avtonomiya darajasini oshirish... Ko'rinishidan, yaqin kelajakda aynan shu fazilatlar issiqlik ishlab chiqaruvchi uskunalar bozorida raqobatbardosh vaziyatni shakllantirishda hal qiluvchi rol o'ynaydi.

Rossiya iqtisodiyotida energiya tejovchi texnologiyalardan foydalanishning mumkin bo'lgan sohalarini tahlil qilish noan'anaviy energiya manbalari, Rossiyada ularni amalga oshirishning eng istiqbolli yo'nalishi binolarning hayotni ta'minlash tizimlari ekanligini ko'rsatadi. Shu bilan birga, ko'rib chiqilayotgan texnologiyalarni mahalliy qurilish amaliyotiga joriy etishning juda samarali yo'nalishi ko'rinadi. issiqlik nasosining issiqlik ta'minoti tizimlari (TST) universal mavjud past potentsial issiqlik manbai sifatida Yerning sirt qatlamlari tuprog'idan foydalanish.

Foydalanish erning issiqligi issiqlik energiyasining ikki turini ajratish mumkin - yuqori potentsial va past potentsial. Yuqori potentsial issiqlik energiyasining manbai gidrotermal resurslar - geologik jarayonlar natijasida yuqori haroratgacha qizdirilgan termal suvlardir, bu ularni binolarni isitish uchun ishlatishga imkon beradi. Biroq, Yerning yuqori potentsial issiqligidan foydalanish ma'lum geologik parametrlarga ega bo'lgan hududlar bilan chegaralanadi. Rossiyada bu, masalan, Kamchatka, Kavkaz mineral suvlari mintaqasi; Evropada Vengriya, Islandiya va Frantsiyada yuqori potentsial issiqlik manbalari mavjud.

Yuqori potentsial issiqlikdan (gidrotermal resurslar) "to'g'ridan-to'g'ri" foydalanishdan farqli o'laroq, Yerning past darajadagi issiqligidan foydalanish issiqlik nasoslari yordamida deyarli hamma joyda mumkin. Hozirda u eng dinamik rivojlanayotgan foydalanish sohalaridan biri hisoblanadi. noan'anaviy qayta tiklanadigan energiya manbalari.

Yerning past darajadagi isishi har xil turdagi binolar va inshootlarda ko'p jihatdan qo'llanilishi mumkin: isitish, issiq suv ta'minoti, konditsionerlik (sovutish), qish mavsumida yo'llarni isitish, muzlashning oldini olish, ochiq stadionlarda maydonlarni isitish va hokazo. Ingliz tilida - tildagi texnik adabiyotlar, bunday tizimlar "GHP" - "geotermal issiqlik nasoslari", yer manbali issiqlik nasoslari.

AQSh va Kanada bilan birgalikda Yerning past potentsial issiqligidan foydalanishning asosiy mintaqalari bo'lgan Markaziy va Shimoliy Evropa mamlakatlarining iqlimiy xususiyatlari asosan isitishga bo'lgan ehtiyojni belgilaydi; ichida ham havo sovutish yozgi davr nisbatan kamdan-kam hollarda talab qilinadi. Shuning uchun, Qo'shma Shtatlardan farqli o'laroq, issiqlik nasoslari Evropa mamlakatlarida ular asosan isitish rejimida ishlaydi. AQSHDA issiqlik nasoslari ventilyatsiya bilan birlashtirilgan havo isitish tizimlarida ko'proq qo'llaniladi, bu esa tashqi havoni isitish va sovutish imkonini beradi. Yevropa mamlakatlarida issiqlik nasoslari odatda issiq suv isitish tizimlarida ishlatiladi. Shu darajada issiqlik nasosining samaradorligi evaporatator va kondensator o'rtasidagi harorat farqining pasayishi bilan ortadi; ko'pincha binolarni isitish uchun er osti isitish tizimlari qo'llaniladi, ularda sovutish suvi nisbatan past haroratda (35-40 oC) aylanadi.

Ko'pchilik issiqlik nasoslari Evropada Yerning past darajadagi issiqligidan foydalanish uchun mo'ljallangan, elektr bilan boshqariladigan kompressorlar bilan jihozlangan.

So'nggi o'n yil ichida binolarni isitish va sovutish uchun Yerning past darajadagi issiqligidan foydalanadigan tizimlar soni issiqlik nasoslari, sezilarli darajada oshdi. Bunday tizimlarning eng ko'p soni Qo'shma Shtatlarda qo'llaniladi. Ko'p sonli bunday tizimlar Kanadada va markaziy va shimoliy Evropa mamlakatlarida ishlaydi: Avstriya, Germaniya, Shvetsiya va Shveytsariya. Shveytsariya aholi jon boshiga Yerning past darajadagi issiqlik energiyasidan foydalanish bo'yicha etakchi hisoblanadi. Rossiyada so'nggi o'n yil ichida texnologiyaga muvofiq va ushbu sohaga ixtisoslashgan INSOLAR-INVEST OAJ ishtirokida faqat bir nechta ob'ektlar qurilgan, ulardan eng qiziqarlilari taqdim etilgan.

Moskvada, Nikulino-2 mikrorayonida, aslida birinchi marta qurilgan issiqlik pompasi issiq suv tizimi ko'p qavatli turar-joy binosi. Ushbu loyiha 1998-2002 yillarda Rossiya Federatsiyasi Mudofaa vazirligi tomonidan Moskva hukumati, Rossiya Sanoat va fan vazirligi, "AVOK" NP assotsiatsiyasi bilan birgalikda va Rossiya Federatsiyasi Mudofaa vazirligi tomonidan amalga oshirildi. "Moskvada uzoq muddatli energiya tejash dasturi".

Erning sirt qatlamlari tuprog'ining issiqligi, shuningdek, chiqarilgan shamollatish havosining issiqligi issiqlik nasoslarining evaporatorlari uchun issiqlik energiyasining past potentsial manbai sifatida ishlatiladi. Issiq suvni tozalash inshooti binoning podvalida joylashgan. U quyidagi asosiy elementlarni o'z ichiga oladi:

• bug 'siqish issiqlik nasos agregatlari (HPU);
• issiq suv saqlash idishlari;
• tuproqning past darajadagi issiqlik energiyasini va chiqarilgan shamollatish havosining past darajadagi issiqligini yig'ish tizimlari;
• aylanma nasoslar, asboblar

Past potentsialli tuproqli issiqlikni yig'ish uchun tizimning asosiy issiqlik almashinuvi elementi binoning perimetri bo'ylab tashqarida joylashgan vertikal tuproqli koaksiyal issiqlik almashtirgichlardir. Bu issiqlik almashtirgichlar uyning yaqinida joylashgan har birining chuqurligi 32 dan 35 m gacha bo'lgan 8 ta quduqdir. Foydalanish issiqlik nasoslari ish rejimi beri erning issiqligi va chiqarilgan havoning issiqligi doimiy va issiq suv iste'moli o'zgaruvchan, issiq suv ta'minoti tizimi saqlash tanklari bilan jihozlangan.

Issiqlik nasoslari yordamida Yerning past darajadagi issiqlik energiyasidan foydalanishning jahon darajasini baholovchi ma'lumotlar jadvalda keltirilgan.

1-jadval. Issiqlik nasoslari yordamida Yerning past darajadagi issiqlik energiyasidan foydalanishning jahon darajasi

Tuproq past darajadagi issiqlik energiyasining manbai sifatida

Past potentsialli issiqlik energiyasi manbai sifatida nisbatan past haroratli er osti suvlari yoki Yerning er usti (400 m chuqurlikgacha) qatlamlari tuprog'idan foydalanish mumkin.... Tuproq massasining issiqlik miqdori odatda yuqori bo'ladi. Er yuzasi qatlamlari tuprog'ining issiqlik rejimi ikkita asosiy omil - yer yuzasiga tushadigan quyosh radiatsiyasi va erning ichki qismidan radiogenik issiqlik oqimi ta'sirida shakllanadi.... Quyosh nurlanishining intensivligi va tashqi havo haroratining mavsumiy va kunlik o'zgarishi tuproqning yuqori qatlamlari haroratining o'zgarishiga olib keladi. Tashqi havo haroratining kunlik tebranishlarining kirib borish chuqurligi va tushayotgan quyosh radiatsiyasining intensivligi o'ziga xos tuproq va iqlim sharoitiga qarab bir necha o'n santimetrdan bir yarim metrgacha o'zgarib turadi. Tashqi havo haroratidagi mavsumiy tebranishlarning kirib borish chuqurligi va quyosh nurlanishining intensivligi, qoida tariqasida, 15-20 m dan oshmaydi.

Ushbu chuqurlikdan ("neytral zona") pastda joylashgan tuproq qatlamlarining harorat rejimi Yer ostidan keladigan issiqlik energiyasi ta'sirida shakllanadi va amalda mavsumiy va undan ham ko'proq kunlik parametrlarning o'zgarishiga bog'liq emas. tashqi iqlim (1-rasm).

Guruch. 1. Tuproq haroratining chuqurlikka qarab o’zgarishi grafigi

Chuqurlikning oshishi bilan tuproqning harorati geotermal gradientga muvofiq oshadi (har 100 m uchun taxminan 3 daraja). Yerning ichki qismidan keladigan radiogen issiqlik oqimining kattaligi turli hududlar uchun farq qiladi. Markaziy Evropa uchun bu qiymat 0,05-0,12 Vt / m2 ni tashkil qiladi.

Foydalanish davrida tuproq massasi past potentsial tuproq issiqligini (issiqlik yig'ish tizimi) yig'ish tizimining er osti issiqlik almashtirgichi quvurlari registrining issiqlik ta'siri zonasida joylashgan bo'lib, parametrlarning mavsumiy o'zgarishi sababli. tashqi iqlim, shuningdek, issiqlik yig'ish tizimidagi operatsion yuklarning ta'siri ostida, qoida tariqasida, qayta-qayta muzlash va eritishga duchor bo'ladi. Bunday holda, tabiiy ravishda, tuproqning g'ovaklarida va umumiy holatda ham suyuqlikda, ham qattiq va gazsimon fazalarda bir vaqtning o'zida mavjud bo'lgan namlikning agregatsiya holatida o'zgarishlar yuz beradi. Boshqacha qilib aytganda, issiqlik yig'ish tizimining tuproq massivi, qanday holatda bo'lishidan qat'i nazar (muzlatilgan yoki erigan) murakkab uch fazali polidispers geterogen tizim bo'lib, uning skeleti juda ko'p miqdordagi qattiq zarralardan hosil bo'ladi. har xil shakl va oʻlchamlarga ega boʻlib, zarrachalarning mustahkam bogʻlanganligiga yoki mobil fazada bir-biridan materiya bilan ajratilganligiga qarab ham qattiq, ham harakatchan boʻlishi mumkin. Qattiq jismlar orasidagi bo'shliqlar sho'rlangan namlik, gaz, bug 'va muz yoki ikkalasi bilan to'ldirilishi mumkin. Bunday ko'p komponentli tizimning issiqlik rejimini tashkil etuvchi issiqlik va massa almashinuv jarayonlarini modellashtirish juda qiyin vazifadir, chunki ularni amalga oshirishning turli mexanizmlarini hisobga olish va matematik tavsiflashni talab qiladi: alohida zarrachadagi issiqlik o'tkazuvchanligi, bitta zarrachadan issiqlik o'tkazuvchanligi. boshqasi bilan aloqa qilishda molekulyar issiqlik o'tkazuvchanligi, zarralar orasidagi bo'shliqlarni to'ldiradigan muhitda, bug'ning konvektsiyasi va g'ovak bo'shlig'idagi namlik va boshqalar.

Tuproq massivining namligi va uning g'ovak bo'shlig'idagi namlikning migratsiyasining tuproqning past potentsial issiqlik energiyasi manbai sifatidagi xususiyatlarini aniqlaydigan issiqlik jarayonlariga ta'siriga alohida e'tibor berish kerak.

Issiqlik yig'ish tizimining tuproq massasi bo'lgan kapillyar-g'ovakli tizimlarda g'ovak bo'shlig'ida namlikning mavjudligi issiqlik tarqalish jarayoniga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Bugungi kunda ushbu ta'sirni to'g'ri hisobga olish muhim qiyinchiliklar bilan bog'liq bo'lib, ular birinchi navbatda tizimning ma'lum bir tuzilishida namlikning qattiq, suyuq va gazsimon fazalarini taqsimlash tabiati haqida aniq g'oyalarning yo'qligi bilan bog'liq. Hozirgacha namlikning skelet zarralari bilan bog'lanish kuchlarining tabiati, namlikning turli bosqichlarida namlikning material bilan bog'lanish shakllarining bog'liqligi, namlikning g'ovak bo'shlig'ida harakatlanish mexanizmi aniqlanmagan. .

Tuproq massivining qalinligida harorat gradienti mavjud bo'lganda, bug 'molekulalari harorat potentsiali past bo'lgan joylarga o'tadi, lekin shu bilan birga, tortishish kuchlari ta'sirida suyuqlik fazasida teskari yo'naltirilgan namlik oqimi paydo bo'ladi. . Bundan tashqari, tuproqning yuqori qatlamlarining harorat rejimiga atmosfera yog'inlarining namligi, shuningdek, er osti suvlari ta'sir qiladi.

Ularning ta'siri ostida shakllanadigan asosiy omillar harorat rejimi past potentsial tuproq issiqligini yig'ish tizimlarining tuproq massivi shaklda ko'rsatilgan. 2.

Guruch. 2. Tuproqning harorat rejimi ta'sirida hosil bo'ladigan omillar

Yerning past potentsial issiqlik energiyasidan foydalanish tizimlarining turlari

Tuproqli issiqlik almashinuvchilari ulanadi issiqlik nasos uskunalari tuproq massivi bilan. Erning issiqligini "chiqarish" dan tashqari, er osti issiqlik almashtirgichlari er massasida issiqlik (yoki sovuq) to'plash uchun ham ishlatilishi mumkin.

Umumiy holda, Yerning past potentsial issiqlik energiyasidan foydalanish uchun ikkita turdagi tizimlarni ajratish mumkin.:

• ochiq tizimlar: to'g'ridan-to'g'ri issiqlik nasoslariga etkazib beriladigan er osti suvlari past darajadagi issiqlik energiyasining manbai sifatida ishlatiladi;
• yopiq tizimlar: issiqlik almashinuvchilari tuproq massasida joylashgan; sovutish suvi ular orqali erga nisbatan past haroratda aylanganda, issiqlik energiyasi erdan "olib olinadi" va bug'lanish moslamasiga o'tkaziladi. issiqlik pompasi(yoki erga nisbatan ko'tarilgan haroratga ega bo'lgan issiqlik tashuvchini ishlatganda, uning sovishi).

Ochiq tizimlarning asosiy qismi er osti suvlarini suvli qatlamlardan chiqaradigan va suvni yana bir xil suvli qatlamlarga qaytaradigan quduqlardir. Buning uchun odatda juft quduqlar tashkil etiladi. Bunday tizimning diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. 3.

Guruch. 3. Er osti suvlarining past potentsial issiqlik energiyasidan foydalanishning ochiq tizimining diagrammasi

Ochiq tizimlarning afzalligi nisbatan arzon narxlarda katta miqdorda issiqlik energiyasini olish qobiliyatidir. Biroq, quduqlar parvarish qilishni talab qiladi. Bundan tashqari, bunday tizimlardan foydalanish barcha sohalarda mumkin emas. Tuproq va er osti suvlariga qo'yiladigan asosiy talablar quyidagilardan iborat:

• suv ta'minotini to'ldirishga imkon beruvchi tuproqning etarli darajada suv o'tkazuvchanligi;
• yaxshi er osti suvlari kimyosi (masalan, past temir miqdori) quvurlar devori konlari va korroziya bilan bog'liq muammolarni oldini olish uchun.

Ochiq tizimlar ko'pincha katta binolarni isitish yoki sovutish uchun ishlatiladi. Dunyodagi eng katta geotermal issiqlik nasosi tizimi er osti suvlaridan past darajadagi issiqlik energiyasi manbai sifatida foydalanadi. Ushbu tizim AQShning Kentukki shtati, Luisvil shahrida joylashgan. Tizim mehmonxona-ofis majmuasini issiqlik va sovuq bilan ta'minlash uchun ishlatiladi; uning quvvati taxminan 10 MVt.

Ba'zida Yerning issiqligidan foydalanadigan tizimlar tabiiy va sun'iy ochiq suv havzalaridan past darajadagi issiqlikdan foydalanish tizimlarini o'z ichiga oladi. Bu yondashuv, xususan, AQShda qabul qilingan. Suv ob'ektlaridan past darajadagi issiqlikdan foydalanadigan tizimlar, er osti suvlaridan past darajadagi issiqlikdan foydalanadigan tizimlar kabi ochiq tizimlar deb tasniflanadi.

Yopiq tizimlar, o'z navbatida, gorizontal va vertikalga bo'linadi.

Gorizontal tuproqli issiqlik almashtirgich(ingliz tilidagi adabiyotda "erning issiqlik kollektori" va "gorizontal pastadir" atamalari ham qo'llaniladi) odatda uyning yonida sayoz chuqurlikda (lekin qishda muzlash darajasidan past) o'rnatiladi. Gorizontal tuproqli issiqlik almashtirgichlardan foydalanish mavjud saytning o'lchami bilan cheklangan.

G'arbiy va Markaziy Evropa mamlakatlarida gorizontal tuproqli issiqlik almashinuvchilari odatda alohida quvurlar bo'lib, ular nisbatan mahkam yotqizilgan va ketma-ket yoki parallel ravishda ulangan (4a, 4b-rasm). Sayt maydonini tejash uchun issiqlik almashtirgichlarning takomillashtirilgan turlari ishlab chiqildi, masalan, gorizontal yoki vertikal ravishda joylashgan spiral ko'rinishidagi issiqlik almashtirgichlar (4e, 4f-rasm). Issiqlik almashtirgichning bu shakli Qo'shma Shtatlarda keng tarqalgan.

Guruch. 4. Gorizontal tuproqli issiqlik almashtirgichlarning turlari
a - ketma-ket ulangan quvurlardan tayyorlangan issiqlik almashtirgich;
b - parallel ulangan quvurlardan tayyorlangan issiqlik almashtirgich;
v - xandaqqa yotqizilgan gorizontal kollektor;
d - pastadir shaklidagi issiqlik almashtirgich;
e - gorizontal ravishda joylashgan spiral ko'rinishidagi issiqlik almashtirgich ("shilka" deb ataladigan kollektor;
e - vertikal ravishda joylashgan spiral shaklidagi issiqlik almashtirgich

Gorizontal issiqlik almashinuvchilari bo'lgan tizim faqat issiqlik hosil qilish uchun ishlatilsa, uning normal ishlashi faqat quyosh radiatsiyasi tufayli er yuzasidan etarli issiqlik miqdori mavjud bo'lganda mumkin. Shu sababli, issiqlik almashinuvchilari ustidagi sirt quyosh nuriga ta'sir qilishi kerak.

Vertikal tuproqli issiqlik almashtirgichlar(ingliz tilidagi adabiyotda "BHE" - "quduq issiqlik almashinuvchisi" belgisi qabul qilinadi) "neytral zona" dan (erdan 10-20 m) pastda joylashgan tuproq massasining past potentsial issiqlik energiyasidan foydalanishga imkon beradi. Daraja). Vertikal tuproqli issiqlik almashinuvchilari bo'lgan tizimlar katta maydonlarni talab qilmaydi va sirtga tushadigan quyosh radiatsiyasining intensivligiga bog'liq emas. Vertikal tuproqli issiqlik almashtirgichlar quruq qum yoki quruq shag'al kabi past issiqlik o'tkazuvchanligi bo'lgan tuproqlar bundan mustasno, deyarli barcha turdagi geologik muhitda samarali ishlaydi. Vertikal tuproqli issiqlik almashtirgichli tizimlar juda keng tarqalgan.

Yakka tartibdagi turar-joy binosini vertikal tuproqli issiqlik almashtirgichli issiqlik nasosi o'rnatish orqali isitish va issiq suv bilan ta'minlash sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 5.

Guruch. 5. Bir xonadonli turar-joy binosini vertikal tuproqli issiqlik almashtirgichli issiqlik nasosi o'rnatish orqali isitish va issiq suv bilan ta'minlash sxemasi

Sovutish suyuqligi chuqurligi 50 dan 200 m gacha bo'lgan vertikal quduqlarga yotqizilgan quvurlar (ko'pincha polietilen yoki polipropilen) orqali aylanadi.Odatda, ikki turdagi vertikal tuproqli issiqlik almashtirgichlar qo'llaniladi (6-rasm):

• Pastki qismida ulangan ikkita parallel quvur bo'lgan U shaklidagi issiqlik almashtirgich. Bir quduqda bir yoki ikkita (kamdan-kam uch) juft bunday quvurlar mavjud. Ushbu tartibning afzalligi nisbatan past ishlab chiqarish narxidir. Ikkita U shaklidagi issiqlik almashtirgichlar Evropada eng ko'p ishlatiladigan vertikal tuproqli issiqlik almashinuvchilaridir.
• Koaksiyal (konsentrik) issiqlik almashtirgich. Eng oddiy koaksiyal issiqlik almashtirgich turli diametrli ikkita quvurdan iborat. Kichikroq diametrli quvur boshqa quvur ichida joylashgan. Koaksiyal issiqlik almashinuvchilari murakkabroq konfiguratsiyaga ega bo'lishi mumkin.

Guruch. 6. Bo'lim turli xil turlari vertikal tuproqli issiqlik almashinuvchilari

Issiqlik almashtirgichlarning samaradorligini oshirish uchun quduq devorlari va quvurlar orasidagi bo'shliq maxsus issiqlik o'tkazuvchi materiallar bilan to'ldiriladi.

Har xil o'lchamdagi binolarni isitish va sovutish uchun vertikal tuproqli issiqlik almashtirgichli tizimlardan foydalanish mumkin. Kichkina bino uchun bitta issiqlik almashtirgich etarli; katta binolar uchun vertikal issiqlik almashtirgichli quduqlarning butun guruhini o'rnatish kerak bo'lishi mumkin. Dunyodagi eng koʻp quduqlardan AQShning Nyu-Jersi shtatidagi Richard Stokton kollejining isitish va sovutish tizimida foydalaniladi. Kollejning vertikal yer osti issiqlik almashtirgichlari chuqurligi 130 m bo‘lgan 400 ta quduqda joylashgan.Yevropada eng ko‘p (chuqurligi 70 m bo‘lgan 154 quduq) Germaniya havo transporti xizmati (Deutsche) bosh idorasining isitish va sovutish tizimida foydalaniladi. Flug-sicherung).

Vertikal yopiq tizimlarning o'ziga xos holati - bu qurilish inshootlarini er osti issiqlik almashinuvi sifatida ishlatish, masalan, monolit quvurlari bo'lgan poydevor qoziqlari. Tuproqli issiqlik almashtirgichning uchta konturiga ega bo'lgan bunday qoziqning kesimi rasmda ko'rsatilgan. 7.

Guruch. 7. Binoning poydevor qoziqlariga o'rnatilgan tuproqli issiqlik almashtirgichlarning diagrammasi va bunday qoziqning ko'ndalang kesimi

Tuproq massivi (vertikal er osti issiqlik almashtirgichlari bo'lsa) va er osti issiqlik almashtirgichlari bo'lgan qurilish inshootlari nafaqat manba sifatida, balki issiqlik energiyasining tabiiy akkumulyatori yoki "sovuq", masalan, quyosh issiqligi sifatida ham ishlatilishi mumkin. radiatsiya.

Shunday tizimlar mavjudki, ularni ochiq yoki yopiq deb aniq tasniflash mumkin emas. Masalan, suv bilan to'ldirilgan bir xil chuqurlikdagi (100 dan 450 m gacha) quduq ham ishlab chiqarish, ham in'ektsiya bo'lishi mumkin. Quduqning diametri odatda 15 sm.Quduqning pastki qismida nasos o'rnatiladi, u orqali quduqdan suv issiqlik nasosining bug'lanish moslamalariga beriladi. Qaytgan suv bir xil quduqdagi suv ustunining yuqori qismiga qaytadi. Quduqni er osti suvlari bilan doimiy ravishda to'ldirish mavjud va ochiq tizim yopiq kabi ishlaydi. Ingliz tilidagi adabiyotlarda bunday turdagi tizimlar "tik turgan ustunli quduq tizimi" deb ataladi (8-rasm).

Guruch. 8. "Turuvchi ustunli quduq" sxemasi

Odatda, bu turdagi quduqlar ham binoni ichimlik suvi bilan ta'minlash uchun ishlatiladi.... Biroq, bunday tizim faqat quduqni doimiy suv bilan to'ldirishni ta'minlaydigan tuproqlarda samarali ishlashi mumkin, bu esa muzlashdan saqlaydi. Agar suv qatlami juda chuqur bo'lsa, tizimning normal ishlashi uchun kuchli nasos kerak bo'ladi, bu esa energiya sarfini oshirishni talab qiladi. Quduqning katta chuqurligi bunday tizimlarning ancha yuqori narxini belgilaydi, shuning uchun ular kichik binolarni issiqlik va sovutish bilan ta'minlash uchun ishlatilmaydi. Hozirda dunyoda AQSH, Germaniya va Yevropada bir qancha bunday tizimlar mavjud.

Istiqbolli yo‘nalishlardan biri - shaxta va tunnel suvlaridan past darajadagi issiqlik energiyasi manbai sifatida foydalanish. Bu suvning harorati yil davomida doimiy. Minalar va tunnellardan suv osongina mavjud.

Yerning past darajadagi issiqligidan foydalanish tizimlarining "barqarorligi"

Tuproqli issiqlik almashtirgichning ishlashi paytida, isitish mavsumida er osti issiqlik almashinuvchisi yaqinidagi tuproqning harorati pasayganda va yozda erning boshlang'ich haroratiga qadar isishi uchun vaqt topa olmaydigan vaziyat yuzaga kelishi mumkin - uning harorat potentsiali pasayadi. Keyingi isitish mavsumida energiya iste'moli er haroratining yanada ko'proq pasayishiga olib keladi va uning harorat potentsiali yanada kamayadi. Bu tizimlarni loyihalashga majbur qiladi Yerning past darajadagi issiqligidan foydalanish bunday tizimlarning "barqarorligi" muammosini ko'rib chiqing. Ko'pincha energiya resurslari uskunalarning o'zini oqlash muddatini qisqartirish uchun juda intensiv foydalaniladi, bu esa ularning tez tükenmesine olib kelishi mumkin. Shuning uchun energiya manbalaridan foydalanishga imkon beradigan energiya ishlab chiqarish darajasini saqlab qolish kerak. uzoq vaqt... Tizimlarning issiqlik ishlab chiqarishning zarur darajasini uzoq vaqt davomida saqlab turish qobiliyati "barqarorlik" deb ataladi. Past darajali tizimlar uchun erning issiqligi barqarorlikka quyidagi ta’rif berilgan: “Yerning past darajadagi issiqligidan foydalanishning har bir tizimi va ushbu tizimning har bir ish rejimi uchun energiya ishlab chiqarishning ma’lum maksimal darajasi mavjud; Ushbu darajadan past energiya ishlab chiqarish uzoq vaqt davomida (100-300 yil) saqlanishi mumkin.

O'tkazilgan "INSOLAR-INVEST" OAJ tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, isitish mavsumi oxirigacha tuproq massasidan issiqlik energiyasini iste'mol qilish issiqlik yig'ish tizimining quvurlari registri yaqinida tuproq haroratining pasayishiga olib keladi, bu esa tuproqda iqlim sharoiti Rossiya hududining ko'p qismida yilning yozgi davrida kompensatsiya qilish uchun vaqt yo'q va keyingi isitish mavsumi boshlanishi bilan tuproq haroratning pasayishi potentsiali bilan chiqadi. Keyingi isitish mavsumida issiqlik energiyasini iste'mol qilish tuproq haroratining yanada pasayishiga olib keladi va uchinchi isitish mavsumining boshiga kelib, uning harorat potentsiali tabiiydan yanada farq qiladi. Va boshqalar. Shu bilan birga, issiqlik yig'ish tizimining uzoq muddatli ishlashining tuproqning tabiiy harorat rejimiga issiqlik ta'sirining konvertlari aniq eksponensial xususiyatga ega va foydalanishning beshinchi yilida tuproq yangi rejimga o'tadi. davriy, ya'ni ishning beshinchi yilidan boshlab, tuproq massivi issiqlik yig'ish tizimidan issiqlik energiyasini uzoq muddatli iste'mol qilish uning haroratining davriy o'zgarishi bilan birga keladi. Shunday qilib, loyihalashda issiqlik nasosining issiqlik ta'minoti tizimlari issiqlik yig'ish tizimining uzoq muddatli ishlashi natijasida yuzaga kelgan tuproq massivi haroratining pasayishini hisobga olish va loyiha parametrlari sifatida tuproq massivining 5-yilda foydalanish uchun kutilayotgan haroratlardan foydalanish kerak. TST.

Kombinatsiyalangan tizimlarda issiqlik va sovuq ta'minot uchun ishlatiladigan issiqlik balansi "avtomatik ravishda" o'rnatiladi: qishda (issiqlik ta'minoti talab qilinadi) tuproq massivi sovutiladi, yozda (sovuq ta'minot talab qilinadi) - tuproq massivi isitiladi. Past darajali er osti suvlari issiqligidan foydalanadigan tizimlar doimiy ravishda suv ta'minotini yerdan oqib chiqayotgan suvdan va erning chuqur qatlamlaridan suv bilan to'ldiradi. Shunday qilib, er osti suvlarining issiqlik miqdori "yuqoridan" ko'tariladi (issiqlik tufayli atmosfera havosi), va "pastdan" (Yerning issiqligi tufayli); "yuqoridan" va "pastdan" issiqlik kiritish miqdori suv qatlamining qalinligi va chuqurligiga bog'liq. Ushbu issiqlik kiritishlari tufayli er osti suvlarining harorati butun mavsum davomida doimiy bo'lib qoladi va ish paytida ozgina o'zgaradi.

Vertikal tuproqli issiqlik almashtirgichli tizimlarda vaziyat boshqacha. Issiqlik chiqarilganda, erning issiqlik almashinuvchisi atrofidagi tuproqning harorati pasayadi. Haroratning pasayishi issiqlik almashtirgichning dizayn xususiyatlariga ham, uning ishlash rejimiga ham ta'sir qiladi. Masalan, issiqlik energiyasining yuqori qiymatlari olib tashlangan tizimlarda (issiqlik almashtirgich uzunligi metriga bir necha o'n vatt) yoki issiqlik o'tkazuvchanligi past bo'lgan tuproqda (masalan, quruq qum yoki quruq) joylashgan tuproqli issiqlik almashtirgichli tizimlarda shag'al), haroratning pasayishi ayniqsa sezilarli bo'ladi va tuproq issiqlik almashinuvchisi atrofidagi tuproq massasining muzlashiga olib kelishi mumkin.

Nemis mutaxassislari Frankfurt-Mayn yaqinida joylashgan 50 m chuqurlikdagi vertikal tuproq issiqlik almashtirgichi o'rnatilgan tuproq massivining haroratini o'lchashdi. Buning uchun asosiy quduq atrofida 2,5, 5 va 10 m masofada bir xil chuqurlikdagi 9 ta quduq qazilgan. Barcha o'nta quduqda haroratni o'lchash uchun har 2 m da sensorlar o'rnatildi - jami 240 datchik. Shaklda. 9 birinchi isitish mavsumining boshida va oxirida vertikal tuproq issiqlik almashinuvchisi atrofida tuproq massasidagi harorat taqsimotini ko'rsatadigan diagrammalarni ko'rsatadi. Issiqlik mavsumining oxirida issiqlik almashtirgich atrofidagi tuproq massasining haroratining pasayishi aniq seziladi. Atrofdagi tuproq massasidan issiqlik almashtirgichga yo'naltirilgan issiqlik oqimi mavjud bo'lib, u issiqlikning "chiqarish" natijasida yuzaga keladigan tuproq haroratining pasayishini qisman qoplaydi. Ushbu oqimning kattaligi ma'lum bir hududda (80-100 mVt / m2) erning ichki qismidan keladigan issiqlik oqimining kattaligiga nisbatan ancha yuqori (kvadrat metr uchun bir necha vatt) deb taxmin qilinadi.

Guruch. 9. Birinchi isitish mavsumining boshida va oxirida vertikal tuproq issiqlik almashinuvchisi atrofida tuproq massasida haroratni taqsimlash sxemalari.

Vertikal issiqlik almashtirgichlarning nisbatan keng qo'llanilishi taxminan 15-20 yil oldin boshlanganligi sababli, butun dunyoda ushbu turdagi issiqlik almashtirgichli tizimlarning uzoq (bir necha o'n yillar) xizmat qilish muddati bilan olingan eksperimental ma'lumotlarning etishmasligi mavjud. . Ushbu tizimlarning barqarorligi, ularning uzoq muddat ishlashi uchun ishonchliligi haqida savol tug'iladi. Yerning past darajadagi issiqligi qayta tiklanadigan energiya manbaimi? Ushbu manba uchun "yangilanish" davri qanday?

Yaroslavl viloyatida jihozlangan qishloq maktabi ishlayotganda issiqlik nasosi tizimi vertikal tuproqli issiqlik almashtirgichdan foydalangan holda, o'ziga xos issiqlik chiqishining o'rtacha qiymatlari 120-190 Vt / chiziqli darajasida edi. m issiqlik almashtirgichning uzunligi.

1986 yildan boshlab Tsyurix yaqinidagi Shveytsariyada vertikal yer osti issiqlik almashtirgichlari bo'lgan tizim bo'yicha tadqiqotlar olib borildi. Tuproq massivida 105 m chuqurlikdagi vertikal tuproqli koaksial issiqlik almashtirgich o'rnatildi.Ushbu issiqlik almashtirgich bir xonadonli turar-joy binosida o'rnatilgan issiqlik nasosi tizimi uchun past darajadagi issiqlik energiyasi manbai sifatida ishlatilgan. Vertikal tuproqli issiqlik almashtirgich uzunligi har bir metr uchun taxminan 70 vatt bo'lgan eng yuqori quvvatni ta'minladi, bu esa atrofdagi tuproq massasiga sezilarli termal yukni yaratdi. Yillik issiqlik ishlab chiqarish taxminan 13 MVt / soatni tashkil qiladi

Asosiy quduqdan 0,5 va 1 m masofada ikkita qo'shimcha quduq qazildi, ularda 1, 2, 5, 10, 20, 35, 50, 65, 85 va 105 m chuqurlikdagi harorat sensorlari o'rnatildi. shundan so'ng quduqlar loy-sement aralashmasi bilan to'ldirilgan. Har o'ttiz daqiqada harorat o'lchanadi. Tuproq haroratiga qo'shimcha ravishda, boshqa parametrlar ham qayd etilgan: sovutish suvi harakat tezligi, issiqlik pompasi kompressorining drayveri tomonidan energiya iste'moli, havo harorati va boshqalar.

Birinchi kuzatuv davri 1986 yildan 1991 yilgacha davom etgan. O‘lchovlar shuni ko‘rsatdiki, tashqi havo issiqligi va quyosh radiatsiyasining ta’siri 15 m chuqurlikdagi tuproqning sirt qatlamida kuzatiladi.Ushbu darajadan pastda tuproqning issiqlik rejimi asosan issiqlik ta’sirida hosil bo‘ladi. yerning ichki qismi. Operatsiyaning dastlabki 2-3 yili uchun tuproq harorati Vertikal issiqlik almashtirgichni o'rab turgan harorat keskin pasayib ketdi, ammo haroratning pasayishi har yili kamaydi va bir necha yil o'tgach, issiqlik almashtirgich atrofidagi tuproq massasining harorati 1-2 ° C ga tushganda tizim doimiy rejimga o'tdi. dastlabkisidan pastroq.

1996 yilning kuzida, tizim ishga tushirilgandan o'n yil o'tgach, o'lchovlar qayta tiklandi. Bu o'lchovlar tuproq harorati sezilarli darajada o'zgarmasligini ko'rsatdi. Keyingi yillarda yillik isitish yukiga qarab 0,5 daraja S oralig'ida er haroratining engil o'zgarishi qayd etilgan. Shunday qilib, tizim dastlabki bir necha yil ishlagandan so'ng kvazstatsionar rejimga erishdi.

Eksperimental ma'lumotlar asosida tuproq massasida sodir bo'ladigan jarayonlarning matematik modellari qurildi, bu tuproq massasi haroratining o'zgarishini uzoq muddatli prognoz qilish imkonini berdi.

Matematik modellashtirish shuni ko'rsatdiki, haroratning yillik pasayishi asta-sekin kamayib boradi va haroratning pasayishi bilan issiqlik almashtirgich atrofidagi tuproq massasining hajmi har yili ortib boradi. Ishlash davrining oxirida regeneratsiya jarayoni boshlanadi: tuproq harorati ko'tarila boshlaydi. Regeneratsiya jarayonining tabiati issiqlikni «chiqarish» jarayonining tabiatiga o'xshaydi: ishning birinchi yillarida tuproq haroratining keskin oshishi, keyingi yillarda esa o'sish sur'ati kuzatiladi. harorat pasayadi. "Regeneratsiya" davrining davomiyligi operatsion davrning davomiyligiga bog'liq. Bu ikki davr taxminan bir xil. Bunday holda, er osti issiqlik almashtirgichining ishlash muddati o'ttiz yilni tashkil etdi va "qayta tiklash" davri ham o'ttiz yilga baholanadi.

Shunday qilib, Yerning past darajadagi issiqligidan foydalanadigan binolarni isitish va sovutish tizimlari hamma joyda ishlatilishi mumkin bo'lgan ishonchli energiya manbai hisoblanadi. Ushbu manba etarlicha uzoq vaqt davomida ishlatilishi mumkin va foydalanish muddati oxirida yangilanishi mumkin.

Adabiyot

1. Rybach L. Evropada va butun dunyoda geotermal issiqlik nasoslarining (GHP) holati va istiqbollari; GHP ning barqarorlik jihatlari. Geotermal issiqlik nasoslarining xalqaro kursi, 2002 yil

2. Vasilev G.P., Krundyshev N.S. Yaroslavl viloyatidagi energiya tejamkor qishloq maktabi. AVOK № 5, 2002 y

3. Sanner B. Issiqlik nasoslari uchun er osti issiqlik manbalari (tasnifi, xususiyatlari, afzalliklari). 2002 yil

4. Rybach L. Evropada va butun dunyoda geotermal issiqlik nasoslarining (GHP) holati va istiqbollari; GHP ning barqarorlik jihatlari. Geotermal issiqlik nasoslarining xalqaro kursi, 2002 yil

5. ORKUSTOFNUN Ishchi guruhi, Islandiya (2001): Geotermal energiyaning barqaror ishlab chiqarilishi - tavsiya etilgan ta'rif. IGA Yangiliklar raqami. 43, 2001 yil yanvar-mart, 1-2

6. Rybach L., Sanner B. Yerdan ishlaydigan issiqlik nasoslari tizimlari - Evropa tajribasi. GeoHeat- Center Bull. 21/1, 2000 yil

7. Sovuq iqlim sharoitida uy-joy issiqlik nasoslari bilan energiyani tejash. Maxi risolasi 08. CADDET, 1997 yil

8. Atkinson Schaefer L. Yagona bosimli yutilish issiqlik nasosining tahlili. Akademik fakultetga taqdim etilgan dissertatsiya. Jorjiya texnologiya instituti, 2000 yil

9. Morley T. Binolarni isitish vositasi sifatida teskari issiqlik dvigateli, Muhandis 133: 1922

10. Fearon J. Issiqlik nasosining tarixi va rivojlanishi, sovutish va havoni tozalash. 1978 yil

11. Vasilev G.P. Issiqlik nasosli isitish tizimlari bilan energiya tejaydigan binolar. "Uy-joy kommunal xo'jaligi" jurnali, 2002 yil 12-son

12. Ikkilamchi energiya resurslari va noan'anaviy qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalangan holda issiqlik nasoslaridan foydalanish bo'yicha ko'rsatmalar. Moskomarkxitektura. "NIATs" davlat unitar korxonasi, 2001 yil

13. Moskvadagi energiya tejamkor turar-joy binosi. AVOK № 4, 1999 yil

14. Vasilev G.P. Nikulino-2 mikrorayonidagi energiya tejamkor eksperimental turar-joy binosi. AVOK № 4, 2002 y

Poytaxt issiqxonalarini qurishda eng yaxshi, oqilona usullardan biri er osti termos issiqxonasi hisoblanadi.
Issiqxona qurilmasida chuqurlikdagi er haroratining doimiyligi haqidagi ushbu faktdan foydalanish sovuq mavsumda isitish xarajatlarini sezilarli darajada tejash imkonini beradi, parvarish qilishni osonlashtiradi va mikroiqlimni yanada barqaror qiladi..
Bunday issiqxona eng achchiq sovuqlarda ishlaydi, sabzavot ishlab chiqarishga, butun yil davomida gullarni etishtirishga imkon beradi.
To'g'ri jihozlangan ko'milgan issiqxona issiqlikni yaxshi ko'radigan janubiy ekinlarni o'stirishga imkon beradi. Amalda hech qanday cheklovlar yo'q. Issiqxonada tsitrus mevalari va hatto ananaslar ajoyib his qilishlari mumkin.
Ammo amalda hamma narsa to'g'ri ishlashi uchun er osti issiqxonalari qurilgan vaqt sinovidan o'tgan texnologiyalarga rioya qilish kerak. Axir, bu g'oya yangi emas, hatto podshoh davrida ham Rossiyada ko'milgan issiqxonalarda ananas hosili hosil bo'lgan, tadbirkor savdogarlar sotish uchun Evropaga eksport qilgan.
Ba'zi sabablarga ko'ra, bunday issiqxonalarni qurish mamlakatimizda keng tarqalmagan, umuman olganda, u unutilgan, garchi dizayn bizning iqlimimiz uchun juda mos keladi.
Ehtimol, bu erda rol chuqur poydevor chuqurini qazish va poydevorni to'ldirish zarurati bilan o'ynagan. Ko'milgan issiqxonani qurish juda qimmatga tushadi, bu polietilen bilan qoplangan issiqxonadan uzoqdir, ammo issiqxonaning daromadi ancha yuqori.
Erga chuqurlashishdan boshlab, umumiy ichki yorug'lik yo'qolmaydi, g'alati tuyulishi mumkin, lekin ba'zi hollarda yorug'lik to'yinganligi klassik issiqxonalarnikidan ham yuqori.
Strukturaning mustahkamligi va ishonchliligi haqida gapirmaslik mumkin emas, u odatdagidan beqiyos kuchliroq, u shamolning bo'ronli shamollariga osonroq toqat qiladi, do'lga yaxshi qarshilik ko'rsatadi va qor qoziqlari to'siq bo'lmaydi.

1. Poydevor chuquri

Issiqxonani yaratish poydevor chuqurini qazish bilan boshlanadi. Erning issiqligini ichki makonni isitish uchun ishlatish uchun issiqxona etarlicha chuqur bo'lishi kerak. Qanchalik chuqurroq bo'lsa, er shunchalik issiq bo'ladi.
Harorat yil davomida sirtdan 2-2,5 metr masofada deyarli o'zgarmaydi. 1 m chuqurlikda tuproq harorati ko'proq o'zgarib turadi, ammo qishda uning qiymati ijobiy bo'lib qoladi, odatda o'rta chiziqda harorat mavsumga qarab 4-10 S ni tashkil qiladi.
Chuqur issiqxona bir mavsumda quriladi. Ya'ni, qishda u allaqachon ishlay oladi va daromad keltiradi. Qurilish arzon emas, lekin zukkolik, murosasiz materiallardan foydalangan holda, poydevor chuquridan boshlab issiqxonaning iqtisodiy versiyasini yaratish orqali tom ma'noda butun tartibni tejash mumkin.
Masalan, qurilish uskunalari ishtirokisiz bajaring. Garchi ishning eng ko'p vaqt talab qiladigan qismi - poydevor chuqurini qazish - shubhasiz, ekskavatorga topshirilishi yaxshiroqdir. Bunday hajmdagi erni qo'lda olib tashlash qiyin va ko'p vaqt talab etadi.
Poydevor chuqurining chuqurligi kamida ikki metr bo'lishi kerak. Bunday chuqurlikda yer o'z issiqligini baham ko'ra boshlaydi va qandaydir termos kabi ishlaydi. Agar chuqurlik kamroq bo'lsa, unda printsipial jihatdan g'oya ishlaydi, lekin unchalik samarali emas. Shuning uchun kelajakdagi issiqxonani chuqurlashtirish uchun hech qanday kuch va pulni ayamaslik tavsiya etiladi.
Er osti issiqxonalarining uzunligi har qanday bo'lishi mumkin, lekin kengligi 5 metr ichida saqlash yaxshiroqdir, agar kenglik kattaroq bo'lsa, isitish va yorug'likni aks ettirishning sifat xususiyatlari yomonlashadi.
Ufqning yon tomonlarida er osti issiqxonalari oddiy issiqxonalar va issiqxonalar kabi sharqdan g'arbga, ya'ni tomonlardan biri janubga qaragan bo'lishi kerak. Bu holatda o'simliklar maksimal quyosh energiyasini oladi.

2. Devor va tom

Chuqurning perimetri bo'ylab poydevor quyiladi yoki bloklar yotqiziladi. Poydevor strukturaning devorlari va ramkalari uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Devorlarni yaxshi issiqlik izolyatsiyasi xususiyatlariga ega bo'lgan materiallardan yasash yaxshiroqdir, termobloklar - bu ajoyib variant.

Uyingizda ramkasi ko'pincha yog'ochdan yasalgan, antiseptik moddalar bilan singdirilgan barlardan. Uyingizda tuzilishi odatda tekis gabledir. Strukturaning o'rtasiga tizma paneli o'rnatiladi, buning uchun issiqxonaning butun uzunligi bo'ylab polga markaziy tayanchlar o'rnatiladi.

Tizma nuri va devorlari bir qator rafters bilan bog'langan. Ramka yuqori tayanchlarsiz amalga oshirilishi mumkin. Ular issiqxonaning qarama-qarshi tomonlarini bog'laydigan o'zaro faoliyat nurlarga o'rnatiladigan kichiklar bilan almashtiriladi - bu dizayn ichki makonni erkinroq qiladi.

Tom yopish uchun uyali polikarbonatni olish yaxshiroqdir - mashhur zamonaviy material. Qurilish vaqtida rafters orasidagi masofa polikarbonat plitalarining kengligi bilan o'rnatiladi. Materiallar bilan ishlash qulay. Qoplama oz sonli bo'g'inlar bilan olinadi, chunki choyshablar 12 m uzunlikda ishlab chiqariladi.

Ular ramkaga o'z-o'zidan tebranish vintlari bilan biriktirilgan, ularni yuvish vositasi shaklida bosh bilan tanlash yaxshidir. Plitalar yorilishining oldini olish uchun har bir o'z-o'zidan tejamkor vint ostida matkap bilan mos keladigan diametrli teshikni burish kerak. Tornavida yoki Phillips bitli an'anaviy matkap yordamida oynalash ishi juda tez harakat qiladi. Bo'shliqlar bo'lmasligi uchun raftersni oldindan yumshoq kauchuk yoki boshqa mos materialdan yasalgan plomba bilan yotqizish va shundan keyingina choyshablarni burab qo'yish yaxshidir. Tizma bo'ylab tomning cho'qqisi yumshoq izolyatsiya bilan yotqizilishi va biron bir burchak bilan bosilishi kerak: plastmassa, qalay yoki boshqa mos material.

Yaxshi issiqlik izolyatsiyasi uchun tom ba'zan ikki qavatli polikarbonat bilan amalga oshiriladi. Shaffoflik taxminan 10% ga kamaygan bo'lsa-da, bu mukammal issiqlik izolyatsiyasi xususiyatlari bilan qoplanadi. Shuni ta'kidlash kerakki, bunday uyingizda qor erimaydi. Shuning uchun, tomga qor to'planmasligi uchun nishab etarli burchak ostida, kamida 30 daraja bo'lishi kerak. Bundan tashqari, tebranish uchun elektr vibrator o'rnatilgan, u qor to'plangan taqdirda tomni himoya qiladi.

Ikkita oynali oynalar ikki usulda amalga oshiriladi:

Ikki varaq orasiga maxsus profil o'rnatilgan, choyshablar yuqoridan ramkaga biriktirilgan;

Birinchidan, pastki oynali qatlam ichki qismdan ramkaga, raftersning pastki qismiga biriktiriladi. Uyingizda, odatdagidek, yuqoridan ikkinchi qatlam bilan qoplangan.

Ishni tugatgandan so'ng, barcha bo'g'inlarni lenta bilan yopishtirish tavsiya etiladi. Tayyor uyingizda juda ta'sirli ko'rinadi: keraksiz bo'g'inlarsiz, silliq, chiqadigan qismlarsiz.

3. Izolyatsiya va isitish

Devorlarni izolyatsiyalash quyidagi tarzda amalga oshiriladi. Birinchidan, devorning barcha bo'g'inlari va tikuvlarini eritma bilan ehtiyotkorlik bilan qoplashingiz kerak, bu erda siz poliuretan ko'pikini ham qo'llashingiz mumkin. Devorlarning ichki tomoni issiqlik izolyatsiyalovchi folga bilan qoplangan.

Mamlakatning sovuqroq hududlarida devorni ikki qavatli qatlam bilan qoplagan qalin folga plyonkasidan foydalanish yaxshidir.

Issiqxona tuprog'ining chuqurligidagi harorat muzlashdan yuqori, lekin o'simlik o'sishi uchun zarur bo'lgan havo haroratidan sovuqroq. Yuqori qatlam quyosh nurlari va issiqxona havosi bilan isitiladi, lekin tuproq hali ham issiqlikni oladi, shuning uchun er osti issiqxonalari ko'pincha "issiq pollar" texnologiyasidan foydalanadi: isitish elementi - elektr kabeli - himoyalangan. metall panjara yoki beton bilan quyiladi.

Ikkinchi holda, to'shak uchun tuproq beton ustiga quyiladi yoki ko'katlar qozonlarda va gulzorlarda o'stiriladi.

Yerdan isitishdan foydalanish, agar etarli quvvat bo'lsa, butun issiqxonani isitish uchun etarli bo'lishi mumkin. Ammo o'simliklar uchun kombinatsiyalangan isitishdan foydalanish yanada samarali va qulayroqdir: issiq zamin + havo isitish. Yaxshi o'sishi uchun ular 25-35 daraja havo haroratida, erning harorati taxminan 25 C bo'lishi kerak.

XULOSA

Albatta, chuqurlashtirilgan issiqxonani qurish qimmatroq bo'ladi va an'anaviy dizayndagi shunga o'xshash issiqxonani qurishdan ko'ra ko'proq harakat talab etiladi. Ammo issiqxona termosiga kiritilgan mablag'lar vaqt o'tishi bilan oqlanadi.

Birinchidan, isitish uchun energiya tejaydi. Oddiy tuproqli issiqxona qishda qanday isitilishidan qat'i nazar, u har doim er osti issiqxonasida isitishning shunga o'xshash usuliga qaraganda qimmatroq va qiyinroq bo'ladi. Ikkinchidan, yoritishni tejash. Yorug'likni aks ettiruvchi devorlarning folga izolatsiyasi yorug'likni ikki baravar oshiradi. Qishda chuqur issiqxonadagi mikroiqlim o'simliklar uchun qulayroq bo'ladi, bu albatta hosilga ta'sir qiladi. Ko'chatlar osongina ildiz otadi, nozik o'simliklar ajoyib his qiladi. Bunday issiqxona butun yil davomida har qanday o'simliklarning barqaror, yuqori hosildorligini kafolatlaydi.

Chuqurlik bilan harorat o'zgarishi. Yer yuzasi quyosh issiqligining notekis ta'minlanishi tufayli qiziydi, keyin soviydi. Bu harorat tebranishlari Yer qalinligiga juda sayoz kirib boradi. Shunday qilib, 1 chuqurlikdagi kunlik tebranishlar m odatda deyarli sezilmaydi. Yillik tebranishlarga kelsak, ular turli xil chuqurliklarga kiradi: issiq mamlakatlarda 10-15 ga. m, qishi sovuq va yozi issiq bo'lgan mamlakatlarda 25-30 va hatto 40 gacha m. 30-40 dan chuqurroq m allaqachon Yerning hamma joyida harorat doimiy ravishda saqlanadi. Misol uchun, Parij rasadxonasining podvaliga o'rnatilgan termometr 100 yildan ortiq vaqt davomida har doim 11 °, 85C ni ko'rsatmoqda.

Doimiy haroratli qatlam butun dunyoda kuzatiladi va doimiy yoki neytral haroratli kamar deb ataladi. Ushbu kamarning chuqurligi, iqlim sharoitiga qarab, har xil bo'lib, harorat taxminan bu joyning o'rtacha yillik haroratiga teng.

Erga doimiy harorat qatlami ostida chuqurroq kirsangiz, odatda haroratning asta-sekin o'sishi kuzatiladi. Buni birinchi marta chuqur konlarda ishlaydigan ishchilar payqashgan. Bu tunnellarni yotqizishda ham sezildi. Masalan, Simplon tunnelini yotqizishda (Alp tog'larida) harorat 60 ° ga ko'tarildi, bu ishda katta qiyinchiliklar tug'dirdi. Chuqur quduqlarda undan ham yuqori haroratlar kuzatiladi. Bunga Chuxovskaya qudug'i (Yuqori Sileziya) misol bo'la oladi, unda 2220 chuqurlikda joylashgan. m harorat 80 ° dan yuqori (83 °, 1) va hokazo. m harorat 1 ° C ga ko'tariladi.

Harorat 1 ° C ga ko'tarilishi uchun siz Yerga chuqurroq kirishingiz kerak bo'lgan metrlar soni deyiladi geotermal qadam. Geotermal bosqich turli holatlarda bir xil emas va ko'pincha u 30 dan 35 gacha m. Ba'zi hollarda bu tebranishlar yanada yuqori bo'lishi mumkin. Misol uchun, Michigan shtatida (AQSh), ko'l yaqinida joylashgan quduqlardan birida. Michigan, geotermal qadam 33 emas, balki chiqdi 70 m. Aksincha, Meksikadagi quduqlardan birida 670 chuqurlikdagi juda kichik geotermal qadam kuzatilgan. m 70 ° haroratli suv paydo bo'ldi. Shunday qilib, geotermal bosqich atigi 12 ga aylandi m. Kichik geotermik qadamlar vulqon mintaqalarida ham kuzatiladi, bu erda sayoz chuqurliklarda hali ham magmatik jinslarning sovutilmagan qatlamlari bo'lishi mumkin. Ammo bunday holatlarning barchasi istisnolar kabi qoidalar emas.

Geotermal bosqichning ko'p sabablari bor. (Yuqoridagilarga qo'shimcha ravishda, siz jinslarning turli xil issiqlik o'tkazuvchanligini, to'shaklarning tabiatini va boshqalarni ko'rsatishingiz mumkin.

Haroratni taqsimlashda relyefning ahamiyati katta. Ikkinchisini ilova qilingan chizmada (23-rasm) yaqqol ko‘rish mumkin, bunda Alp tog‘larining Simplon tunnel chizig‘i bo‘ylab kesmasi tasvirlangan, geoizotermlar nuqtali chiziq (ya’ni Yer ichidagi teng haroratli chiziqlar) bilan tasvirlangan. Bu yerdagi geoizotermlar go'yo relyefni takrorlaydi, lekin chuqurlashgani sari relyefning ta'siri asta-sekin kamayadi. (Baledagi geoizotermlarning kuchli pastga egilishi bu erda kuzatilgan kuchli suv aylanishi bilan bog'liq.)

Katta chuqurlikdagi Yer harorati. Chuqurligi kamdan-kam hollarda 2-3 dan oshadigan quduqlardagi haroratni kuzatish km, tabiiyki, ular Yerning chuqur qatlamlari harorati haqida tasavvur bera olmaydi. Ammo bu erda bizga er qobig'ining hayotidan ba'zi hodisalar yordam beradi. Vulkanizm ana shunday hodisalardan biridir. Vulkanlar keng tarqalgan yer yuzasi, Er yuzasiga harorati 1000 ° dan yuqori bo'lgan erigan lavalarni olib chiqing. Shuning uchun, katta chuqurliklarda bizda 1000 ° dan ortiq harorat mavjud.

Olimlar geotermal qadamga asoslanib, 1000-2000 ° gacha bo'lgan haroratlar bo'lishi mumkin bo'lgan chuqurlikni hisoblashga harakat qilgan vaqtlar bor edi. Biroq, bunday hisob-kitoblarni etarli darajada asosli deb hisoblash mumkin emas. Sovutish bazalt sharining harorati ustida olib borilgan kuzatishlar va nazariy hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, geotermal qadamning kattaligi chuqurlik bilan ortadi. Ammo bunday o'sish qay darajada va qay darajada davom etayotganini hozircha ayta olmaymiz.

Agar harorat chuqurlik bilan doimiy ravishda oshib boradi deb hisoblasak, unda Yerning markazida uni o'n minglab darajalarda o'lchash kerak. Bunday haroratlarda bizga ma'lum bo'lgan barcha jinslar suyuq holatga aylanishi kerak. To'g'ri, Yerning ichida juda katta bosim bor va biz bunday bosimdagi jismlarning holati haqida hech narsa bilmaymiz. Shunga qaramay, bizda harorat chuqurlik bilan doimiy ravishda oshib borishini tasdiqlovchi hech qanday ma'lumot yo'q. Endi ko'pchilik geofiziklar Yer ichidagi harorat 2000 ° dan yuqori bo'lishi mumkin emas degan xulosaga kelishdi.

Issiqlik manbalari. Yerning ichki haroratini aniqlaydigan issiqlik manbalariga kelsak, ular har xil bo'lishi mumkin. Erni qizil-issiq va erigan massadan hosil bo'lgan deb hisoblaydigan gipotezalarga asoslanib, ichki issiqlik sirtdan sovigan tananing qoldiq issiqligi deb hisoblanishi kerak. Biroq, Yerning ichki yuqori haroratining sababi uran, toriy, aktinourani, kaliy va tog 'jinslari tarkibidagi boshqa elementlarning radioaktiv parchalanishi bo'lishi mumkin, deb hisoblash uchun asoslar mavjud. Radioaktiv elementlar asosan er yuzasi qoplamining kislotali jinslarida tarqalgan, ularning kamroq qismi chuqur joylashgan asosli jinslarda uchraydi. Shu bilan birga, asosiy jinslar temir meteoritlarga qaraganda boyroqdir, ular vayronalar hisoblanadi. ichki qismlar kosmik jismlar.

Tog' jinslarida radioaktiv moddalarning oz miqdori va ularning sekin parchalanishiga qaramay, radioaktiv parchalanish natijasida hosil bo'lgan issiqlikning umumiy miqdori katta. Sovet geologi V. G. Xlopin Yerning 90 kilometrlik yuqori qobig'idagi radioaktiv elementlar sayyoramizning radiatsiya ta'sirida issiqlik yo'qotilishini qoplash uchun etarli ekanligini hisoblab chiqdi. Radioaktiv parchalanish bilan birga issiqlik energiyasi Yer moddasini siqish paytida, kimyoviy reaksiyalar paytida va hokazo.

- Manba -

Polovinkin, A.A. Umumiy geografiya asoslari / A.A. Polovinkin. - M .: RSFSR Ta'lim vazirligining Davlat o'quv-pedagogik nashriyoti, 1958. - 482 b.

Ko'rishlar soni: 179

Uglevodorodlarga boy mamlakatimizda geotermal energiya ekzotik resurs bo‘lib, hozirgi vaziyatdan kelib chiqib, neft va gaz bilan raqobatlasha olmaydi. Shunga qaramay, energiyaning bu muqobil shakli deyarli hamma joyda ishlatilishi mumkin va juda samarali.

Geotermal energiya - bu yerning ichki qismidagi issiqlikdir. U chuqurlikda ishlab chiqariladi va Yer yuzasiga turli shakllarda va turli intensivlikda keladi.

Tuproqning yuqori qatlamlarining harorati asosan tashqi (ekzogen) omillarga - quyosh nuriga va havo haroratiga bog'liq. Yozda va kunduzda tuproq ma'lum bir chuqurlikgacha qiziydi, qishda va tunda u havo haroratining o'zgarishi va biroz kechikish bilan chuqurlik bilan ortib, soviydi. Havo haroratining kunlik tebranishlarining ta'siri bir necha o'n santimetrdan bir necha o'n santimetrgacha chuqurlikda tugaydi. Mavsumiy tebranishlar tuproqning chuqur qatlamlarini qamrab oladi - o'nlab metrgacha.

Muayyan chuqurlikda - o'nlab metrdan yuzlab metrgacha - tuproq harorati doimiy ravishda saqlanadi, bu Yer yuzasidagi o'rtacha yillik havo haroratiga teng. Etarlicha chuqur g'orga tushib, bunga ishonch hosil qilish oson.

Ma'lum bir hududda o'rtacha yillik havo harorati noldan past bo'lsa, bu abadiy muzlik (aniqrog'i, abadiy muzlik) sifatida namoyon bo'ladi. Sharqiy Sibirda yil davomida muzlagan tuproqlarning qalinligi, ya'ni qalinligi joylarda 200-300 m ga etadi.

Muayyan chuqurlikdan (xaritaning har bir nuqtasi uchun o'ziga xos) Quyosh va atmosferaning ta'siri shunchalik zaiflashadiki, endogen (ichki) omillar birinchi o'ringa chiqadi va yerning ichki qismi ichkaridan qiziydi, shuning uchun harorat chuqurlik bilan ko'tarila boshlaydi.

Erning chuqur qatlamlarining isishi asosan u erda joylashgan radioaktiv elementlarning parchalanishi bilan bog'liq, ammo boshqa issiqlik manbalari, masalan, er qobig'i va mantiyaning chuqur qatlamlarida fizik-kimyoviy, tektonik jarayonlar deb ataladi. Ammo nima sababdan bo'lishidan qat'iy nazar, jinslar va ular bilan bog'liq bo'lgan suyuq va gazsimon moddalarning harorati chuqurlik bilan o'sib boradi. Konchilar bu hodisaga duch kelishadi - chuqur konlarda har doim issiq. 1 km chuqurlikda o'ttiz daraja issiqlik normal, chuqurroq harorat esa undan ham yuqori.

Yerning ichki qismidagi issiqlik oqimi Yer yuzasiga etib boradi, unchalik katta emas - o'rtacha quvvati yiliga 0,03-0,05 Vt / m 2 yoki taxminan 350 Vt / m 2 ni tashkil qiladi. Quyoshdan issiqlik oqimi va u tomonidan isitiladigan havo fonida bu sezilmas qiymatdir: Quyosh har yili er yuzasining har kvadrat metriga taxminan 4000 kVt / soat, ya'ni 10 000 baravar ko'p beradi (albatta, bu o'rtacha, qutb va ekvatorial kengliklar o'rtasida katta tarqalish bilan va boshqa iqlim va ob-havo omillariga bog'liq).

Sayyoramizning katta qismida chuqurlikdan yer yuzasiga issiqlik oqimining ahamiyatsizligi tog 'jinslarining past issiqlik o'tkazuvchanligi va geologik tuzilishning o'ziga xos xususiyatlari bilan bog'liq. Ammo istisnolar mavjud - issiqlik oqimi yuqori bo'lgan joylar. Bular, birinchi navbatda, tektonik yoriqlar zonalari, kuchaygan seysmik faollik va vulkanizm, bu erda yerning ichki qismidagi energiya chiqish yo'lini topadi. Bunday zonalar litosferaning termal anomaliyalari bilan ajralib turadi, bu erda er yuzasiga etib boradigan issiqlik oqimi "odatiy" dan bir necha marta va hatto kattalikdagi buyurtmalardan ham kuchliroq bo'lishi mumkin. Vulqon otilishi va issiq suv buloqlari bu zonalarda katta miqdordagi issiqlikni yuzaga chiqaradi.

Aynan shu hududlar geotermal energiyani rivojlantirish uchun eng qulay hisoblanadi. Rossiya hududida bular, birinchi navbatda, Kamchatka, Kuril orollari va Kavkaz.

Shu bilan birga, geotermal energiyani rivojlantirish deyarli hamma joyda mumkin, chunki chuqurlik bilan haroratning oshishi hamma joyda uchraydigan hodisa bo'lib, vazifa u erdan mineral xom ashyo olinadigandek, ichaklardan issiqlikni "chiqarish" dir.

O'rtacha harorat har 100 m uchun 2,5-3 ° S ga chuqurlik bilan ortadi.Har xil chuqurlikdagi ikki nuqta orasidagi harorat farqining ular orasidagi chuqurlikdagi farqga nisbati geotermik gradient deb ataladi.

O'zaro geotermik qadam yoki chuqurlik oralig'i bo'lib, harorat 1 ° C ga ko'tariladi.

Gradient qanchalik baland bo'lsa va shunga mos ravishda qadam qanchalik past bo'lsa, Yerning chuqurlikdagi issiqligi shunchalik yaqinroq bo'ladi va bu hudud geotermal energiyani rivojlantirish uchun qanchalik istiqbolli bo'ladi.

Turli hududlarda, geologik tuzilishga va boshqa mintaqaviy va mahalliy sharoitlarga qarab, chuqurlik bilan haroratning ko'tarilish tezligi keskin farq qilishi mumkin. Yer miqyosida geotermal gradientlar va qadamlar kattaligidagi tebranishlar 25 martaga etadi. Masalan, Oregon shtatida (AQSh) gradient km uchun 150 ° C ni tashkil qiladi Janubiy Afrika- 1 km uchun 6 ° C.

Savol shundaki, katta chuqurlikdagi harorat qanday - 5, 10 km yoki undan ko'p? Agar tendentsiya davom etsa, 10 km chuqurlikdagi harorat o'rtacha 250-300 ° S atrofida bo'lishi kerak. Bu juda chuqur quduqlarda to'g'ridan-to'g'ri kuzatishlar bilan ko'proq yoki kamroq tasdiqlanadi, garchi rasm haroratning chiziqli o'sishiga qaraganda ancha murakkabroq.

Masalan, Boltiq kristalli qalqonida burg'ulangan Kola superdeep qudug'ida 3 km chuqurlikdagi harorat 10 ° C / 1 km tezlikda o'zgaradi va keyin geotermal gradient 2-2,5 baravar ko'payadi. 7 km chuqurlikda 120 ° C harorat, 10 km chuqurlikda - 180 ° C va 12 km - 220 ° S harorat qayd etilgan.

Yana bir misol, Shimoliy Kaspiy mintaqasida burg'ulangan quduq bo'lib, u erda 500 m chuqurlikda 42 ° C, 1,5 kmda 70 ° C, 2 kmda 80 ° C va 3 kmda 108 ° S harorat qayd etilgan.

Geotermal gradient 20-30 km chuqurlikdan boshlab pasayadi, deb taxmin qilinadi: 100 km chuqurlikda, taxmin qilingan haroratlar taxminan 1300-1500 ° S, 400 km chuqurlikda - 1600 ° S, Yerda. yadro (6000 km dan ortiq chuqurlik) - 4000-5000 ° S.

10-12 km gacha bo'lgan chuqurlikda harorat burg'ulash quduqlari orqali o'lchanadi; ular yo'q bo'lganda, u kattaroq chuqurlikdagi kabi bilvosita belgilar bilan aniqlanadi. Bunday bilvosita belgilar seysmik to'lqinlarning o'tish tabiati yoki chiqadigan lavaning harorati bo'lishi mumkin.

Biroq, geotermal energiya maqsadlari uchun 10 km dan ortiq chuqurlikdagi haroratlar haqidagi ma'lumotlar hali amaliy qiziqish uyg'otmaydi.

Bir necha kilometr chuqurlikda juda ko'p issiqlik bor, lekin uni qanday ko'tarish kerak? Ba'zan bu muammo biz uchun tabiatning o'zi tomonidan tabiiy issiqlik tashuvchisi yordamida hal qilinadi - isitiladi termal suvlar yer yuzasiga chiqadigan yoki biz uchun mavjud bo'lgan chuqurlikda yotgan. Ba'zi hollarda, chuqurlikdagi suv bug 'holatiga qadar isitiladi.

"Termal suvlar" atamasining qat'iy ta'rifi yo'q. Qoida tariqasida, ular suyuq holatda yoki bug 'shaklidagi issiq er osti suvlarini, shu jumladan 20 ° C dan yuqori haroratda, ya'ni, qoida tariqasida, havo haroratidan yuqori bo'lgan er yuzasiga chiqadigan suvlarni anglatadi.

Er osti suvlari, bug ', bug'-suv aralashmalarining issiqligi gidrotermal energiya hisoblanadi. Shunga ko'ra, uni ishlatishga asoslangan energiya gidrotermal deb ataladi.

Vaziyat to'g'ridan-to'g'ri quruq jinslardan issiqlik ishlab chiqarish bilan murakkabroq - nefttermal energiya, ayniqsa yuqori haroratlar, qoida tariqasida, bir necha kilometr chuqurlikdan boshlanadi.

Rossiya hududida neft-termal energiya salohiyati gidrotermal energiyadan yuz baravar yuqori - mos ravishda 3500 va 35 trillion tonna yoqilg'i ekvivalenti. Bu juda tabiiy - Yer tubining issiqligi hamma joyda, termal suvlar esa mahalliy darajada. Biroq, issiqlik va elektr energiyasini ishlab chiqarishdagi aniq texnik qiyinchiliklar tufayli bugungi kunda asosan termal suvlardan foydalaniladi.

Harorati 20-30 ° C va 100 ° C gacha bo'lgan suvlar isitish uchun, 150 ° C va undan yuqori haroratlarda - va geotermal elektr stantsiyalarida elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun javob beradi.

Umuman olganda, Rossiya hududidagi geotermal resurslar tonna ekvivalent yoqilg'i yoki boshqa energiya o'lchov birligi bo'yicha qazib olinadigan yoqilg'i zaxiralaridan taxminan 10 baravar yuqori.

Nazariy jihatdan faqat geotermal energiya mamlakatning energiyaga bo‘lgan ehtiyojini to‘liq qondirishi mumkin edi. Amalda, hozirgi vaqtda uning hududining aksariyat qismida bu texnik va iqtisodiy sabablarga ko'ra amalga oshirilmaydi.

Dunyoda geotermal energiyadan foydalanish ko'pincha Islandiya bilan bog'liq - O'rta Atlantika tizmasining shimoliy uchida, o'ta faol tektonik va vulqon zonasida joylashgan mamlakat. Ehtimol, hamma Eyjafjallajokull vulqonining kuchli otilishini eslaydi ( Eyjafjallajökull) 2010 yilda.

Aynan shu geologik o'ziga xoslik tufayli Islandiya geotermal energiyaning ulkan zahiralariga ega, jumladan, Yer yuzasiga chiqadigan va hatto geyzerlar shaklida otilib chiqadigan issiq buloqlar.

Islandiyada hozirda iste'mol qilinadigan energiyaning 60% dan ortig'i Yerdan olinadi. Jumladan, geotermal manbalar isitishning 90 foizini va elektr energiyasining 30 foizini ta'minlaydi. Qo'shimcha qilamizki, mamlakat elektr energiyasining qolgan qismi gidroelektrostantsiyalarda, ya'ni qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalangan holda ishlab chiqariladi, buning natijasida Islandiya o'ziga xos global ekologik standartga o'xshaydi.

20-asrda geotermal energiyani o'zlashtirish Islandiyaga sezilarli darajada iqtisodiy yordam berdi. O'tgan asrning o'rtalariga qadar u juda kambag'al mamlakat edi, hozir u o'rnatilgan quvvat va aholi jon boshiga geotermal energiya ishlab chiqarish bo'yicha dunyoda birinchi o'rinni egallaydi va geotermal o'rnatilgan quvvatlarning mutlaq qiymati bo'yicha birinchi o'ntalikka kiradi. elektr stansiyalari. Biroq, uning aholisi bor-yo'g'i 300 ming kishini tashkil etadi, bu esa ekologik toza energiya manbalariga o'tish vazifasini soddalashtiradi: unga bo'lgan ehtiyoj odatda kichikdir.

Islandiyadan tashqari, Yangi Zelandiya va Janubi-Sharqiy Osiyoning orol shtatlari (Filippin va Indoneziya), Markaziy Amerika va Sharqiy Afrika mamlakatlari, hududi 100 ga yaqin bo'lgan mamlakatlarda elektr energiyasi ishlab chiqarishning umumiy balansida geotermal energiyaning yuqori ulushi ta'minlanadi. shuningdek, yuqori seysmik va vulqon faolligi bilan ajralib turadi. Ushbu mamlakatlar uchun hozirgi rivojlanish darajasi va ehtiyojlarini hisobga olgan holda geotermal energiya ijtimoiy-iqtisodiy rivojlanishga katta hissa qo'shadi.

Geotermal energiyadan foydalanish juda uzoq tarixga ega. Birinchi ma'lum bo'lgan misollardan biri Italiya, Toskana provinsiyasidagi hozirda Larderello deb ataladigan joy, u erda 19-asrning boshlarida tabiiy ravishda quyilgan yoki sayoz quduqlardan olingan mahalliy issiq termal suvlar ishlatilgan. energiya maqsadlari.

Olish uchun bu yerda borga boy er osti suvlaridan foydalanilgan borik kislotasi... Dastlab, bu kislota temir qozonlarda bug'lanish yo'li bilan olingan va yaqin atrofdagi o'rmonlardan oddiy o'tin yoqilg'i sifatida olingan, ammo 1827 yilda Franchesko Larderel suvning issiqligida ishlaydigan tizimni yaratgan. Shu bilan birga, tabiiy suv bug'ining energiyasi burg'ulash qurilmalarining ishlashi uchun, 20-asrning boshlarida esa mahalliy uylar va issiqxonalarni isitish uchun ishlatila boshlandi. Xuddi shu joyda, 1904 yilda Larderelloda termal suv bug'i elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun energiya manbai bo'ldi.

Ba'zi boshqa mamlakatlar 19-asr oxiri va 20-asr boshlarida Italiyadan o'rnak olishdi. Misol uchun, 1892 yilda termal suvlar birinchi marta AQShda (Boise, Aydaho), 1919 yilda Yaponiyada va 1928 yilda Islandiyada mahalliy isitish uchun ishlatilgan.

Qo'shma Shtatlarda birinchi gidrotermal elektr stantsiyasi Kaliforniyada 1930-yillarning boshlarida, 1958 yilda Yangi Zelandiyada, 1959 yilda Meksikada, 1965 yilda Rossiyada (dunyodagi birinchi ikkilik geotermal elektr stantsiyasi) ...

Yangi manba bo'yicha eski tamoyil

Elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun gidro manbaning isitishga qaraganda yuqori harorati talab qilinadi - 150 ° C dan yuqori. Geotermal elektr stantsiyasining (GeoPP) ishlash printsipi an'anaviy issiqlik elektr stantsiyasining (IES) ishlash printsipiga o'xshaydi. Aslida, geotermal elektr stantsiyasi issiqlik elektr stantsiyasining bir turi.

IESlarda, qoida tariqasida, ko'mir, gaz yoki mazut energiyaning asosiy manbai, suv bug'i esa ishchi suyuqlik bo'lib xizmat qiladi. Yoqilg'i, yonish, suvni bug 'holatiga qizdiradi, bug' turbinasini aylantiradi va u elektr energiyasini ishlab chiqaradi.

GeoPPlarning farqi shundaki, bu erda energiyaning asosiy manbai erning ichki qismidagi issiqlikdir va bug 'shaklidagi ishchi suyuqlik to'g'ridan-to'g'ri ishlab chiqarishdan "tayyor" shaklda elektr generatorining turbina qanotlariga etkazib beriladi. yaxshi.

GeoPP ishining uchta asosiy sxemasi mavjud: to'g'ridan-to'g'ri, quruq (geotermal) bug' yordamida; bilvosita, gidrotermal suvga asoslangan va aralash yoki ikkilik.

Bu yoki boshqa sxemani qo'llash agregatsiya holatiga va energiya tashuvchining haroratiga bog'liq.

Eng oddiy va shuning uchun o'zlashtirilgan sxemalarning birinchisi to'g'ri chiziq bo'lib, unda quduqdan keladigan bug' to'g'ridan-to'g'ri turbina orqali o'tadi. Larderellodagi dunyodagi birinchi GeoPP ham 1904 yilda quruq bug'da ishlagan.

Bilvosita ish sxemasiga ega bo'lgan GeoPPlar bizning davrimizda eng keng tarqalgan. Ular issiqdan foydalanadilar er osti suvlari, bu bug'lanish moslamasiga yuqori bosim ostida pompalanadi, bu erda uning bir qismi bug'lanadi va hosil bo'lgan bug 'turbinani aylantiradi. Ba'zi hollarda geotermal suv va bug'ni agressiv birikmalardan tozalash uchun qo'shimcha qurilmalar va sxemalar talab qilinadi.

Chiqindilarni bug 'in'ektsiya qudug'iga kiradi yoki kosmik isitish uchun ishlatiladi - bu holda, printsip CHPning ishlashi bilan bir xil.

Ikkilik GeoPPlarda issiq termal suv quyi qaynash nuqtasi bo'lgan ishchi suyuqlik vazifasini bajaradigan boshqa suyuqlik bilan o'zaro ta'sir qiladi. Ikkala suyuqlik ham issiqlik almashtirgich orqali o'tadi, bu erda termal suv ishchi suyuqlikni bug'laydi, uning bug'i turbinani aylantiradi.

Bu tizim yopiq bo'lib, atmosferaga chiqindilarni chiqarish muammosini hal qiladi. Bundan tashqari, nisbatan past qaynash nuqtasi bo'lgan ishlaydigan suyuqliklar energiyaning asosiy manbai sifatida juda issiq bo'lmagan termal suvlardan foydalanishga imkon beradi.

Barcha uchta sxema gidrotermal manbadan foydalanadi, ammo neft-termal energiya elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ham ishlatilishi mumkin.

Bu holatda sxematik diagramma ham juda oddiy. Bir-biriga bog'langan ikkita quduqni - quyish va ishlab chiqarish quduqlarini burg'ulash kerak. Inyeksiya qudug'iga suv quyiladi. Chuqurlikda u qiziydi, keyin isitiladigan suv yoki kuchli isitish natijasida hosil bo'lgan bug' ishlab chiqarish qudug'i orqali yuzaga chiqariladi. Bundan tashqari, barchasi neft-termik energiya qanday ishlatilishiga bog'liq - isitish yoki elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun. Yopiq tsikl chiqindi bug' va suvni in'ektsiya qudug'iga qaytarish yoki yo'q qilishning boshqa usuli bilan mumkin.

Bunday tizimning kamchiliklari aniq: ishchi suyuqlikning etarlicha yuqori haroratini olish uchun quduqlarni katta chuqurlikka burg'ulash kerak. Va bu jiddiy xarajatlar va suyuqlik yuqoriga qarab harakat qilganda sezilarli issiqlik yo'qotish xavfi. Shu sababli, neft-termik tizimlar hali ham gidrotermallarga qaraganda kamroq tarqalgan, garchi neft-termik energiyaning potentsiali kattaroqdir.

Hozirgi vaqtda Avstraliya neft-termik aylanish tizimlarini (PCS) yaratishda etakchi hisoblanadi. Bundan tashqari, geotermal energiyaning ushbu yo'nalishi AQSh, Shveytsariya, Buyuk Britaniya va Yaponiyada faol rivojlanmoqda.

Lord Kelvinning sovg'asi

1852 yilda fizik Uilyam Tompson (Lord Kelvin nomi bilan atalgan) tomonidan issiqlik nasosining ixtiro qilinishi insoniyatga tuproqning yuqori qatlamlarining past potentsial issiqligidan foydalanish uchun haqiqiy imkoniyatni taqdim etdi. Issiqlik nasosi tizimi yoki Tompson aytganidek, issiqlik ko'paytiruvchisi issiqlikni issiqlik uzatishning fizik jarayoniga asoslangan. muhit sovutgichga. Aslida, u neft-termik tizimlarda bo'lgani kabi bir xil printsipdan foydalanadi. Farqi issiqlik manbaida, shuning uchun terminologik savol tug'ilishi mumkin: issiqlik nasosini qay darajada geotermal tizim deb hisoblash mumkin? Gap shundaki, yuqori qatlamlarda o‘nlab metrdan yuzlab metrgacha chuqurlikdagi toshlar va ular tarkibidagi suyuqliklar yerning chuqur isishi emas, balki quyosh ta’sirida isitiladi. Shunday qilib, bu holda issiqlikning asosiy manbai quyoshdir, garchi u geotermal tizimlarda bo'lgani kabi, erdan olinadi.

Issiqlik nasosining ishi atmosferaga nisbatan tuproqni isitish va sovutishning kechikishiga asoslanadi, buning natijasida sirt va chuqur qatlamlar o'rtasida harorat gradienti hosil bo'ladi, ular qishda ham issiqlikni saqlaydi. suv havzalarida nima sodir bo'ladi. Issiqlik nasoslarining asosiy maqsadi kosmik isitishdir. Aslida, bu "teskari muzlatgich". Issiqlik pompasi ham, muzlatgich ham uchta komponent bilan o'zaro ta'sir qiladi: ichki muhit (birinchi holatda - isitiladigan xona, ikkinchisida - muzlatgichning sovutgich kamerasi), tashqi muhit - energiya manbai va sovutgich (sovutgich) , shuningdek, issiqlik uzatish yoki sovuqni ta'minlaydigan issiqlik tashuvchisi.

Past qaynash nuqtasi bo'lgan modda sovutgich vazifasini bajaradi, bu esa hatto nisbatan past haroratga ega bo'lgan manbadan issiqlikni olish imkonini beradi.

Sovutgichda suyuq sovutgich bug'lanish moslamasiga gaz kelebeği (bosim regulyatori) orqali kiradi, bu erda bosimning keskin pasayishi tufayli suyuqlik bug'lanadi. Bug'lanish endotermik jarayon bo'lib, tashqi issiqlikni yutishni talab qiladi. Natijada, evaporatatorning ichki devorlaridan issiqlik olinadi, bu sovutgich kamerasida sovutish effektini ta'minlaydi. Bundan tashqari, evaporatatordan sovutgich kompressorga so'riladi va u erda agregatsiyaning suyuq holatiga qaytadi. Bu chiqarilgan issiqlikning tashqi muhitga tarqalishiga olib keladigan teskari jarayon. Qoida tariqasida, u xonaga tashlanadi va muzlatgichning orqa tomoni nisbatan issiq bo'ladi.

Issiqlik pompasi xuddi shunday ishlaydi, farqi shundaki, issiqlik tashqi muhitdan olinadi va evaporatator orqali ichki muhitga - xonani isitish tizimiga kiradi.

Haqiqiy issiqlik nasosida suv isitiladi, tashqi kontur bo'ylab o'tadi, erga yoki suv omboriga yotqiziladi va keyin evaporatatorga kiradi.

Evaporatatorda issiqlik qaynash nuqtasi past bo'lgan sovutgich bilan to'ldirilgan ichki kontaktlarning zanglashiga olib boriladi, u evaporatatordan o'tib, suyuqlikdan gaz holatiga o'tadi va issiqlikni oladi.

Bundan tashqari, gazli sovutgich kompressorga kiradi, u erda yuqori bosim va haroratgacha siqiladi va kondensatorga kiradi, bu erda issiq gaz va isitish tizimidagi sovutish suvi o'rtasida issiqlik almashinuvi sodir bo'ladi.

Kompressor ishlashi uchun elektr energiyasi talab qilinadi, ammo zamonaviy tizimlarda transformatsiya nisbati (iste'mol qilinadigan va ishlab chiqarilgan energiya nisbati) ularning samaradorligini ta'minlash uchun etarlicha yuqori.

Hozirgi vaqtda issiqlik nasoslari asosan iqtisodiy rivojlangan mamlakatlarda kosmik isitish uchun keng qo'llaniladi.

Ekologik to'g'ri energiya

Geotermal energiya ekologik jihatdan qulay hisoblanadi, bu umuman to'g'ri. Birinchidan, u qayta tiklanadigan va amalda tugamaydigan resursdan foydalanadi. Geotermal energiya yirik gidroelektrostansiyalar yoki shamol stansiyalaridan farqli ravishda katta maydonlarni talab qilmaydi va uglevodorod energiyasidan farqli ravishda atmosferani ifloslantirmaydi. O'rtacha, GeoPP ishlab chiqarilgan 1 GVt elektr energiyasi bo'yicha 400 m 2 maydonni egallaydi. Ko'mir bilan ishlaydigan elektr stantsiyasi uchun bir xil ko'rsatkich, masalan, 3600 m 2 ni tashkil qiladi. GeoPPlarning ekologik afzalliklari, shuningdek, kam suv iste'molini o'z ichiga oladi - 1 kVt uchun 20 litr toza suv, IES va AES uchun esa taxminan 1000 litr kerak bo'ladi. E'tibor bering, bu "o'rtacha" GeoPP ning ekologik ko'rsatkichlari.

Lekin salbiy yon effektlar hali ham mavjud. Ular orasida shovqin, atmosferaning termal ifloslanishi va kimyoviy ifloslanish - suv va tuproq, shuningdek, qattiq chiqindilarning shakllanishi ko'pincha ajralib turadi.

Atrof-muhitning kimyoviy ifloslanishining asosiy manbai termal suvning o'zi (bilan yuqori harorat va mineralizatsiya), ko'pincha o'z ichiga oladi katta miqdorda toksik birikmalar, ular bilan bog'liq holda chiqindi suv va xavfli moddalarni yo'q qilish muammosi mavjud.

Geotermal energiyaning salbiy ta'sirini quduqlarni burg'ulashdan boshlab bir necha bosqichda kuzatish mumkin. Bu erda har qanday quduqni burg'ulashda bir xil xavf tug'diradi: tuproq va o'simlik qoplamining yo'q qilinishi, tuproq va er osti suvlarining ifloslanishi.

GeoPPni ishlatish bosqichida atrof-muhitning ifloslanishi muammolari saqlanib qolmoqda. Issiqlik suyuqliklari - suv va bug 'odatda karbonat angidrid (CO 2), oltingugurt sulfidi (H 2 S), ammiak (NH 3), metan (CH 4), osh tuzi (NaCl), bor (B), mishyak (As) o'z ichiga oladi. ), simob (Hg). Atrof-muhitga chiqarilganda ular uning ifloslanish manbalariga aylanadi. Bundan tashqari, agressiv kimyoviy muhit GeoTPP konstruksiyalariga korroziyaga olib kelishi mumkin.

Shu bilan birga, GeoPP larda ifloslantiruvchi moddalar emissiyasi IES larga qaraganda o'rtacha past. Misol uchun, ishlab chiqarilgan har bir kilovatt-soat elektr energiyasi uchun karbonat angidrid gazi chiqindilari GeoPPda 380 g gacha, ko'mirda ishlaydigan IESda 1042 g, mazutda 906 g va gaz bilan ishlaydigan IESda 453 g gacha.

Savol tug'iladi: chiqindi suv bilan nima qilish kerak? Sho'rlanish darajasi past bo'lsa, u soviganidan keyin er usti suvlariga quyilishi mumkin. Yana bir usul - uni in'ektsiya qudug'i orqali suvli qatlamga qaytarish, bugungi kunda afzal qilingan va asosan qo'llaniladi.

Suvli qatlamlardan termal suvni olish (shuningdek, oddiy suvni haydash) tuproqning cho'kishi va harakatlanishiga, geologik qatlamlarning boshqa deformatsiyalariga, mikrozilzilaga olib kelishi mumkin. Bunday hodisalarning ehtimoli, qoida tariqasida, kichik, garchi alohida holatlar qayd etilgan bo'lsa ham (masalan, Germaniyaning Staufen im Breisgau shahridagi GeoPPda).

Shuni ta'kidlash kerakki, GeoPPlarning aksariyati nisbatan kam aholi yashaydigan hududlarda va ekologik talablar rivojlangan mamlakatlarga qaraganda kamroq qattiq bo'lgan Uchinchi dunyo mamlakatlarida joylashgan. Bundan tashqari, hozirgi vaqtda GeoPPlar soni va ularning quvvatlari nisbatan kichik. Geotermal energiyaning yanada keng rivojlanishi bilan ekologik xavflar o'sishi va ko'payishi mumkin.

Yerning energiyasi qancha?

Geotermal tizimlarni qurish uchun investitsiya xarajatlari juda keng diapazonda o'zgarib turadi - o'rnatilgan quvvatning 1 kVt uchun 200 dan 5000 dollargacha, ya'ni eng arzon variantlar issiqlik elektr stantsiyasini qurish narxi bilan taqqoslanadi. Ular, birinchi navbatda, termal suvlarning paydo bo'lish shartlariga, ularning tarkibiga va tizimning dizayniga bog'liq. Katta chuqurlikdagi burg'ulash, ikkita quduqli yopiq tizim yaratish, suvni tozalash zarurati xarajatlarni ko'paytirishi mumkin.

Masalan, neft-termik aylanish tizimini (PCS) yaratishga investitsiyalar 1 kVt o'rnatilgan quvvat uchun 1,6-4 ming dollarga baholanadi, bu atom elektr stansiyasini qurish narxidan oshadi va shamol va elektr stantsiyasini qurish xarajatlari bilan taqqoslanadi. quyosh elektr stansiyalari.

GeoTPP ning aniq iqtisodiy afzalligi bepul energiya tashuvchisidir. Taqqoslash uchun, ishlaydigan IES yoki AESning tannarx tarkibida yoqilg'i energiyaning joriy narxlariga qarab 50-80% yoki undan ham ko'proqni tashkil qiladi. Demak, geotermal tizimning yana bir afzalligi: operatsion xarajatlar yanada barqaror va oldindan aytib bo'ladigan, chunki ular energiya narxlarining tashqi kon'yunkturasiga bog'liq emas. Umuman olganda, GeoTPP ning operatsion xarajatlari ishlab chiqarilgan 1 kVt / soat quvvat uchun 2-10 tsent (60 kopek - 3 rubl) miqdorida baholanadi.

Ikkinchi yirik (energiya tashuvchidan keyin) (va juda muhim) xarajatlar moddasi, qoida tariqasida, mamlakatlar va mintaqalar bo'yicha tubdan farq qilishi mumkin bo'lgan zavod xodimlarining ish haqi hisoblanadi.

O'rtacha 1 kVt / soat geotermal energiya narxi IESlar bilan taqqoslanadi (Rossiya sharoitida - taxminan 1 rubl / 1 kVt / soat) va gidroelektrostantsiyalarda elektr energiyasini ishlab chiqarish narxidan (5-10 tiyin / 1) o'n baravar yuqori. kVt/soat).

Yuqori xarajat sabablarining bir qismi issiqlik va gidravlika elektr stantsiyalaridan farqli o'laroq, GeoTPP nisbatan kichik quvvatga ega. Bundan tashqari, bir xil mintaqada va o'xshash sharoitlarda joylashgan tizimlarni solishtirish kerak. Misol uchun, Kamchatkada, mutaxassislarning fikriga ko'ra, 1 kVt / soat geotermal elektr energiyasi mahalliy issiqlik elektr stantsiyalarida ishlab chiqarilgan elektr energiyasidan 2-3 baravar arzon.

Geotermal tizimning iqtisodiy samaradorligi ko'rsatkichlari, masalan, chiqindi suvni yo'q qilish kerakmi yoki qanday yo'llar bilan amalga oshirilganligi, resursdan birgalikda foydalanish mumkinmi yoki yo'qligiga bog'liq. Shunday qilib, kimyoviy elementlar va termal suvdan olingan aralashmalar qo'shimcha daromad keltirishi mumkin. Larderello misolini eslaylik: u erda asosiy narsa kimyoviy ishlab chiqarish edi va geotermal energiyadan foydalanish dastlab yordamchi edi.

Geotermal energiya oldinga

Geotermal energiya shamol va quyosh energiyasidan biroz boshqacha rivojlanmoqda. Hozirgi vaqtda bu ko'p jihatdan resursning o'ziga xos xususiyatiga bog'liq bo'lib, u mintaqalar bo'yicha keskin farq qiladi va eng yuqori kontsentratsiyalar, qoida tariqasida, tektonik yoriqlar va vulkanizm zonalari bilan bog'liq bo'lgan tor geotermal anomaliyalar zonalari bilan bog'liq.

Bundan tashqari, geotermal energiya shamolga nisbatan kamroq texnologik quvvatga ega va hatto quyosh energiyasi bilan taqqoslaganda: geotermal o'simliklarning tizimlari juda oddiy.

Jahon elektr energiyasi ishlab chiqarishning umumiy tarkibida geotermal komponent 1% dan kamroqni tashkil qiladi, ammo ba'zi mintaqalar va mamlakatlarda uning ulushi 25-30% ga etadi. Bog'lanish tufayli geologik sharoitlar geotermal energiya salohiyatining muhim qismi sanoatning eng katta rivojlangan uchta klasteri - Janubi-Sharqiy Osiyo, Markaziy Amerika va Sharqiy Afrika orollari mavjud bo'lgan uchinchi dunyo mamlakatlarida to'plangan. Birinchi ikkita mintaqa Tinch okeanining "Yerning olov kamari" ga kiritilgan, uchinchisi Sharqiy Afrika Riftiga bog'langan. BILAN ehtimoldan xoli emas geotermal energiya bu zonalarda rivojlanishda davom etadi. Yana uzoqroq istiqbol - bu bir necha kilometr chuqurlikda joylashgan er qatlamlarining issiqligidan foydalangan holda neft-termik energiyani rivojlantirishdir. Bu deyarli hamma joyda mavjud bo'lgan resurs, lekin uni qazib olish katta xarajatlarni talab qiladi, shuning uchun neft-termal energiya birinchi navbatda iqtisodiy va texnologik jihatdan kuchli mamlakatlarda rivojlanmoqda.

Umuman olganda, geotermal resurslarning hamma joyda tarqalishi va ekologik xavfsizlikning maqbul darajasini hisobga olgan holda, geotermal energiya yaxshi rivojlanish istiqbollariga ega deb hisoblash uchun asoslar mavjud. Ayniqsa, an'anaviy energiya manbalarining taqchilligi va ular uchun narxlarning ko'tarilishi tahdidining kuchayishi bilan.

Kamchatkadan Kavkazgacha

Rossiyada geotermal energetikaning rivojlanishi ancha uzoq tarixga ega va biz bir qator pozitsiyalarda jahon yetakchilari qatoridamiz, garchi ulkan mamlakatning umumiy energiya balansida geotermal energiyaning ulushi hali ham ahamiyatsiz.

Ikki mintaqa - Kamchatka va Shimoliy Kavkaz - Rossiyada geotermal energiyani rivojlantirishning kashshoflari va markazlariga aylandi va agar birinchi holatda biz birinchi navbatda elektr energetikasi haqida gapiradigan bo'lsak, ikkinchisida - issiqlik energiyasidan foydalanish haqida. termal suvdan.

Shimoliy Kavkazda - ichida Krasnodar o'lkasi, Checheniston, Dog'iston - termal suvlarning issiqligi energiya maqsadlarida Buyuk Britaniyadan oldin ham ishlatilgan. Vatan urushi... 1980-90-yillarda mintaqada geotermal energetikaning rivojlanishi aniq sabablarga ko'ra to'xtab qoldi va hali turg'unlik holatidan chiqmadi. Shunga qaramay, Shimoliy Kavkazdagi geotermal suv ta'minoti taxminan 500 ming kishini issiqlik bilan ta'minlaydi va, masalan, 60 ming kishilik Krasnodar o'lkasidagi Labinsk shahri geotermal suvlar bilan to'liq isitiladi.

Kamchatkada geotermal energiya tarixi birinchi navbatda GeoPPs qurilishi bilan bog'liq. Ulardan birinchisi, hanuzgacha ishlaydigan Pauzetskaya va Paratunskaya stantsiyalari 1965-1967 yillarda qurilgan, 600 kVt quvvatga ega Paratunskaya GeoPP esa dunyodagi birinchi ikkilik tsiklli stantsiyaga aylandi. Bu Rossiya Fanlar akademiyasining Sibir bo'limining Termofizika institutidan sovet olimlari S.S.Kutateladze va A.M.Rozenfeldning rivojlanishi bo'lib, ular 1965 yilda 70 ° S haroratli suvdan elektr energiyasini olish uchun mualliflik guvohnomasini oldilar. Keyinchalik bu texnologiya dunyodagi 400 dan ortiq ikkilik GeoPP uchun prototipga aylandi.

1966 yilda ishga tushirilgan Pauzetskaya GeoPP quvvati dastlab 5 MVtni tashkil etgan va keyinchalik 12 MVt ga ko'tarilgan. Ayni paytda stansiyada uning quvvatini yana 2,5 MVtga oshiradigan binar bloki qurilmoqda.

SSSR va Rossiyada geotermal energetikaning rivojlanishi an'anaviy energiya manbalari - neft, gaz, ko'mirning mavjudligi bilan to'sqinlik qildi, lekin hech qachon to'xtamadi. Hozirgi vaqtda eng yirik geotermal energetika ob'ektlari 1999 yilda ishga tushirilgan umumiy quvvati 12 MVt energiya bloklari bo'lgan Verxne-Mutnovskaya GeoPP va quvvati 50 MVt bo'lgan Mutnovskaya GeoPP (2002).

Mutnovskaya va Verkhne-Mutnovskaya GeoPPs nafaqat Rossiya uchun, balki jahon miqyosida ham noyob ob'ektlardir. Stansiyalar Mutnovskiy vulqonining etagida, dengiz sathidan 800 metr balandlikda joylashgan bo'lib, yiliga 9-10 oy qish bo'lgan ekstremal iqlim sharoitida ishlaydi. Hozirgi kunda dunyodagi eng zamonaviylaridan biri bo'lgan Mutnovskiy GeoPP uskunalari to'liq mahalliy energetika korxonalarida yaratilgan.

Hozirgi vaqtda Mutnovskie zavodlarining ulushi Markaziy Kamchatka energiya uzelining energiya iste'molining umumiy tarkibida 40% ni tashkil qiladi. Kelgusi yillarda quvvatni oshirish rejalashtirilgan.

Alohida-alohida, Rossiya neft-termik ishlanmalari haqida gapirish kerak. Bizda hali katta DSP-lar yo'q, lekin katta chuqurliklarga (taxminan 10 km) burg'ulash uchun ilg'or texnologiyalar mavjud bo'lib, ularning ham dunyoda o'xshashi yo'q. Ularning yanada rivojlantirish neft-termik tizimlarni yaratish xarajatlarini keskin kamaytirish imkonini beradi. Ushbu texnologiyalar va loyihalarni ishlab chiquvchilar N. A. Gnatus, M. D. Xutorskoy (Geologiya instituti, RAS), A. S. Nekrasov (Iqtisodiy prognozlash instituti, RAS) va Kaluga turbinasi zavodi mutaxassislari. Rossiyada neft-termik aylanish tizimi loyihasi hozirda eksperimental bosqichda.

Rossiyada geotermal energiyaning istiqbollari nisbatan uzoqda bo'lsa ham mavjud: hozirgi vaqtda salohiyat ancha katta va an'anaviy energiyaning pozitsiyalari kuchli. Shu bilan birga, mamlakatimizning bir qator chekka hududlarida geotermal energiyadan foydalanish iqtisodiy jihatdan foydali bo‘lib, hozirda talab mavjud. Bular yuqori geoenergetik salohiyatga ega hududlar (Chukotka, Kamchatka, Kuril orollari - Rus qismi Tinch okeani "Yerning olov kamari", Janubiy Sibir va Kavkaz tog'lari) va ayni paytda markazlashtirilgan elektr ta'minotidan uzoq va uzilgan.

Ehtimol, yaqin o'n yilliklarda mamlakatimizda geotermal energiya aynan shunday hududlarda rivojlanadi.

Tuproq harorati chuqurlik va vaqt bilan doimiy ravishda o'zgarib turadi. Bu bir qator omillarga bog'liq, ularning ko'pchiligini hisobga olish qiyin. Ikkinchisiga, masalan, quyidagilar kiradi: o'simliklarning tabiati, qiyalikning asosiy nuqtalarga ta'siri, soyalar, qor qoplami, tuproqlarning tabiati, yuqori muzli suvlarning mavjudligi va boshqalar barqaror va bu erda hal qiluvchi ta'sir. havo harorati bilan qoladi.

Turli chuqurlikdagi tuproq harorati va yilning turli davrlarida tadqiqot davomida yotqizilgan termal quduqlarda to'g'ridan-to'g'ri o'lchovlar bilan olinishi mumkin. Ammo bu usul uzoq muddatli kuzatishlar va sezilarli xarajatlarni talab qiladi, bu har doim ham oqlanmaydi. Bir yoki ikkita quduqdan olingan ma'lumotlar katta maydonlar va uzunliklarga tarqalib, haqiqatni sezilarli darajada buzadi, shuning uchun tuproqning harorati bo'yicha hisoblangan ma'lumotlar ko'p hollarda ishonchliroq bo'lib chiqadi.

Permafrost tuproq harorati har qanday chuqurlikda (er yuzidan 10 m gacha) va yilning istalgan davri uchun quyidagi formula bo'yicha aniqlanishi mumkin:

tr = mt °, (3,7)

bu erda z - VGM dan o'lchangan chuqurlik, m;

tr - z chuqurlikdagi tuproq harorati, deg.

tr - bir yilga teng vaqt (8760 soat);

t - tuproqning kuzgi muzlashi boshlangan paytdan boshlab harorat o'lchanadigan vaqtgacha (1 yanvardan keyin) oldinga hisoblangan vaqt, soatlarda;

exp x - ko'rsatkich (eksponensial funktsiya jadvallardan olingan);

m - yil davriga qarab koeffitsient (oktyabr - may davri uchun m = 1,5-0,05z va iyun - sentyabr davri uchun m = 1)

Eng past harorat ma'lum bir chuqurlikda (3.7) formuladagi kosinus -1 ga teng bo'lganda bo'ladi, ya'ni ma'lum bir chuqurlikda bir yil uchun minimal tuproq harorati bo'ladi.

tr min = (1,5-0,05z) t °, (3,8)

z chuqurlikdagi maksimal tuproq harorati kosinus birga teng qiymatni olganida bo'ladi, ya'ni.

tr maks = t °, (3,9)

Barcha uchta formulada (3.10) formula bo'yicha tuproq harorati t ° uchun hajmli issiqlik sig'imi C m qiymatini hisoblash kerak.

C 1 m = 1 / Vt, (3.10)

Mavsumiy eritish qatlamidagi tuproq harorati ushbu qatlamdagi harorat o'zgarishi quyidagi harorat gradientlarida chiziqli bog'liqlik bilan etarlicha aniq yaqinlashishini hisobga olgan holda hisoblash yo'li bilan ham aniqlanishi mumkin (3.1-jadval).

(3.8) - (3.9) formulalaridan biri yordamida VGM darajasida tuproq haroratini hisoblab, ya'ni. Z = 0 formulalarini qo'yib, keyin 3.1-jadvaldan foydalanib, biz mavsumiy eritish qatlamida berilgan chuqurlikdagi tuproqning haroratini aniqlaymiz. Tuproqning eng yuqori qatlamlarida, sirtdan taxminan 1 m gacha, harorat o'zgarishining tabiati juda murakkab.

3.1-jadval

Er yuzasidan 1 m dan past chuqurlikdagi mavsumiy erish qatlamidagi harorat gradienti

Eslatma. Gradient belgisi kun yuzasiga qarab ko'rsatilgan.

Sirtdan metrli qatlamda hisoblangan tuproq haroratini olish uchun siz quyidagi tarzda harakat qilishingiz mumkin. 1 m chuqurlikdagi haroratni va tuproqning kunduzgi sirtining haroratini hisoblang, so'ngra ushbu ikki qiymatdan interpolyatsiya qilib, berilgan chuqurlikdagi haroratni aniqlang.

Sovuq mavsumda tuproq yuzasidagi harorat t p havo haroratiga teng bo'lishi mumkin. Yozda:

t p = 2 + 1,15 t dyuym, (3,11)

bu yerda t p - gradusdagi sirtdagi harorat.

t in - havo harorati deg.

Oqimsiz kriolitozondagi tuproq harorati birlashtirgandan farqli ravishda hisoblab chiqiladi. Amalda, biz VGM darajasidagi harorat yil davomida 0 ° C ga teng bo'lishini taxmin qilishimiz mumkin. Berilgan chuqurlikdagi permafrost qatlamlarining hisoblangan tuproq harorati, VGM chuqurligida 10 m chuqurlikdagi t ° dan 0 ° C gacha chuqurlikda chiziqli qonunga muvofiq chuqurlikda o'zgarishini nazarda tutgan holda, interpolyatsiya bilan aniqlanishi mumkin. Eritilgan qatlamdagi harorat h t 0,5 dan 1,5 ° S gacha olinishi mumkin.

Mavsumiy muzlash qatlamida h p, tuproq harorati birlashuvchi permafrostning mavsumiy erishi qatlami bilan bir xil tarzda hisoblanishi mumkin, ya'ni. h p qatlamida - harorat gradienti bo'ylab 1 m (3.1-jadval), h p chuqurligidagi harorat sovuq mavsumda 0 ° S va yozda 1 ° S ga teng. Yuqori 1 m tuproq qatlamida harorat 1 m chuqurlikdagi harorat va sirtdagi harorat o'rtasidagi interpolyatsiya orqali aniqlanadi.