"Issiqlik nasos tizimlarida erning past darajadagi issiqlik energiyasidan foydalanish"

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

Yoqilg'i-energetika resurslaridan oqilona foydalanish bugungi kunda global global muammolardan biri bo'lib, uni muvaffaqiyatli hal etish nafaqat dunyo hamjamiyatining yanada rivojlanishi, balki uning yashash muhitini saqlab qolish uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'ladi. Ushbu muammoni hal qilishning istiqbolli usullaridan biri bu yangi energiya tejaydigan texnologiyalarni qo'llashan'anaviy qayta tiklanadigan energiya manbalaridan (NRES) foydalanish An'anaviy qazib olinadigan yoqilg'i zaxiralarining kamayishi va uni yoqishning ekologik oqibatlari so'nggi o'n yilliklarda dunyoning deyarli barcha rivojlangan mamlakatlarida ushbu texnologiyalarga qiziqishning sezilarli darajada oshishiga olib keldi.

Issiqlik ta'minoti texnologiyalarining an'anaviy hamkasblariga nisbatan foydalanish afzalliklari nafaqat bino va inshootlarning hayotini ta'minlash tizimlarida energiya sarfini sezilarli darajada pasayishi bilan, balki ularning atrof-muhitga zararli ekanligi, shuningdek sohadagi yangi imkoniyatlar bilan bog'liq. hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarining avtonomligi darajasini oshirish... Ko'rinishidan, yaqin kelajakda issiqlik energiyasi ishlab chiqaradigan uskunalar bozorida raqobatbardosh vaziyatni shakllantirishda hal qiluvchi rol o'ynaydigan ushbu fazilatlar.

Rossiya iqtisodiyotida energiya tejaydigan texnologiyalardan foydalanishning mumkin bo'lgan sohalarini tahlil qilish noan'anaviy energiya manbalari, Rossiyada ularni amalga oshirishning eng istiqbolli yo'nalishi hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarini qurish ekanligini ko'rsatadi. Shu bilan birga, ko'rib chiqilayotgan texnologiyalarni mahalliy qurilish amaliyotiga joriy etishning juda samarali yo'nalishi, keng tarqalgan bo'lib foydalanishga o'xshaydi. issiqlik nasosining issiqlik ta'minoti tizimlari (TST)er yuzasi qatlamlarining tuproqlaridan foydalanish mumkin bo'lgan past potentsial issiqlik manbai sifatida foydalanish.

Foydalanish erning isishi issiqlik energiyasining ikki turini ajratish mumkin - yuqori potentsial va past potentsial. Yuqori potentsial issiqlik energiyasining manbai gidrotermal manbalardir - geologik jarayonlar natijasida yuqori haroratgacha isitiladigan issiqlik suvlari, bu ularni binolarni isitish uchun ishlatishga imkon beradi. Biroq, Erning yuqori potentsial issiqlik energiyasidan foydalanish ma'lum geologik parametrlarga ega hududlar bilan cheklangan. Rossiyada bu, masalan, Kamchatka, Kavkaz mineral suvlari mintaqasi; Evropada Vengriya, Islandiya va Frantsiyada yuqori darajadagi issiqlik manbalari mavjud.

Yuqori potentsial issiqlik energiyasidan (to'g'ridan-to'g'ri) foydalanishdan farqli o'laroq, erning past darajadagi issiqligidan foydalanish issiqlik nasoslaridan foydalanish deyarli hamma joyda mumkin. Hozirgi vaqtda u eng tez o'sadigan foydalanish sohalaridan biridir noan'anaviy qayta tiklanadigan energiya manbalari.

Past darajadagi er issiqligi har xil turdagi bino va inshootlarda ko'p jihatdan foydalanish mumkin: isitish, issiq suv ta'minoti, konditsioner (sovutish), qish mavsumida isitish yo'llari, muzlarning oldini olish uchun, ochiq stadionlarda isitish maydonchalari va boshqalar. Ingliz tilidagi texnik adabiyotlarda bunday tizimlar "GHP" - "geotermal issiqlik nasoslari" deb belgilangan zamin manbai issiqlik nasoslari.

AQSh va Kanada bilan birgalikda Yerning past potentsial issiqlik energiyasidan foydalanishning asosiy mintaqalari bo'lgan Markaziy va Shimoliy Evropa mamlakatlarining iqlim xususiyatlari, asosan, isitishga bo'lgan ehtiyojni belgilaydi; yozda ham havoni sovutish nisbatan kam uchraydi. Shuning uchun, AQShdan farqli o'laroq, issiqlik nasoslari Evropa mamlakatlarida ular asosan isitish rejimida ishlaydi. AQShda issiqlik nasoslari havoni isitish va tashqi havoni sovutish imkonini beradigan shamollatish bilan birgalikda havo isitish tizimlarida ko'proq ishlatiladi. Evropa mamlakatlarida issiqlik nasoslari odatda issiq suv isitish tizimlarida ishlatiladi. Shu tarzda issiqlik nasosining samaradorligi evaporatator va kondensator o'rtasidagi harorat farqining pasayishi bilan ko'payadi, ko'pincha binolarni isitish uchun sovutish suvi nisbatan past haroratda (35-40 oC) aylanib turadigan isitish tizimlari ishlatiladi.

Ko'pchilik issiqlik nasoslari Evropada elektr energiyasi bilan ishlaydigan kompressorlar bilan jihozlangan, erning past darajadagi issiqligidan foydalanish uchun mo'ljallangan.

So'nggi o'n yil ichida binolarni isitish va sovutish uchun Erning past darajali issiqligidan foydalanadigan tizimlar soni issiqlik nasoslari, sezilarli darajada oshdi. Bunday tizimlarning eng ko'p soni AQShda qo'llaniladi. Bunday tizimlarning ko'pligi Kanada va markaziy va shimoliy Evropada: Avstriya, Germaniya, Shvetsiya va Shveytsariyada ishlaydi. Shveytsariya aholi jon boshiga Erning past darajadagi issiqlik energiyasidan foydalanish bo'yicha etakchi hisoblanadi. So'nggi o'n yil ichida Rossiyada ushbu yo'nalishga ixtisoslashgan texnologiya va "INSOLAR-INVEST" OAJ ishtirokida faqat bitta ob'ektlar qurildi, ulardan eng qiziqlari taqdim etildi.

Moskvada, Nikulino-2 mikrorayonida, aslida birinchi marta qurilgan issiqlik nasosi 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 hamkorlikda amalga oshirildi. "Moskvada uzoq muddatli energiya tejash dasturi".

Issiqlik nasoslarining evaporatatorlari uchun issiqlik energiyasining past potentsial manbai sifatida er yuzasi qatlamlari tuproqlarining issiqligi, shuningdek olib tashlangan shamollatish havosining isishi ishlatiladi. Issiq suv tozalash inshooti binoning podvalida joylashgan. U quyidagi asosiy elementlarni o'z ichiga oladi:

• bug 'siqishni issiqlik nasos agregatlari (HPU);
• issiq suvni saqlash uchun idishlar;
• tuproqning past darajadagi issiqlik energiyasini to'plash tizimlari va chiqarilgan shamollatish havosining past navli issiqligi;
• aylanma nasoslar, asboblar

Kam potentsial tuproq issiqligini to'plash tizimining asosiy issiqlik almashinadigan elementi binoning perimetri bo'ylab joylashgan vertikal tuproq koaksiyal issiqlik almashinuvchilari. Ushbu issiqlik almashtirgichlar uyning yonida joylashgan har birining chuqurligi 32 dan 35 m gacha bo'lgan 8 quduqdir. Issiqlik nasoslaridan foydalanish rejimidan beri erning isishi va chiqarilayotgan havoning isishi doimiy bo'lib, issiq suv iste'moli o'zgaruvchan, issiq suv ta'minoti tizimi saqlash idishlari bilan jihozlangan.

Issiqlik nasoslari yordamida Erning past darajadagi issiqlik energiyasidan foydalanishning global darajasini baholash bo'yicha ma'lumotlar jadvalda keltirilgan.

1-jadval. Issiqlik nasoslari yordamida Erning past darajadagi issiqlik energiyasidan foydalanishning dunyo darajasi

Tuproq past navli issiqlik energiyasining manbai sifatida

Past darajadagi issiqlik energiyasining manbai sifatida nisbatan past haroratli er osti suvlari yoki er yuzasi (400 m gacha chuqurlikdagi) qatlamlari ishlatilishi mumkin.... Tuproq massasining issiqlik tarkibi odatda yuqori. Er yuzasi qatlamlari tuproqlarining termal rejimi ikkita asosiy omil - er yuzasiga tushgan quyosh radiatsiyasi va erning ichki qismidan radiogen issiqlik oqimlari ta'siri ostida shakllanadi.... Quyosh nurlanishining intensivligi va tashqi havo haroratining mavsumiy va kunlik o'zgarishlari tuproqning yuqori qatlamlari haroratining o'zgarishiga olib keladi. Tashqi havo harorati kunlik tebranishlar va chuqurlikdagi quyosh nurlanishining chuqurlik darajasi, o'ziga xos tuproq va iqlim sharoitiga qarab, bir necha o'nlab santimetrdan bir yarim metrgacha o'zgarib turadi. Tashqi havo haroratining mavsumiy tebranishlari va voqea sodir bo'lgan quyosh nurlanishining chuqurlik darajasi, qoida tariqasida, 15-20 m dan oshmaydi.

Ushbu chuqurlikdan pastda joylashgan tuproq qatlamlarining harorat rejimi ("neytral zona") Yer osti suvlaridan kelib chiqadigan issiqlik energiyasi ta'siri ostida shakllanadi va amalda tashqi iqlim parametrlarining o'zgarishiga mavsumiy va hatto kunlik bog'liq emas (1-rasm).

Anjir. 1. Tuproq haroratining chuqurlikka qarab o'zgarishi grafigi

Borayotgan chuqurlik bilan tuproqning harorati geotermal gradiyentga mos ravishda oshadi (har 100 m uchun taxminan 3 daraja). Erning ichki qismidan keladigan radiogen issiqlik oqimining kattaligi turli mintaqalar uchun farq qiladi. Markaziy Evropa uchun bu qiymat 0,05-0,12 Vt / m2 ni tashkil qiladi.

Amaliyot davrida tashqi iqlim parametrlarining mavsumiy o'zgarishi, shuningdek issiqlik to'plash tizimidagi operatsion yuklarning ta'siri tufayli, past potentsial tuproq issiqligini yig'ish tizimining (issiqlik yig'ish tizimi) er osti issiqlik almashtirgichi quvurlari registrining termal ta'sir zonasida joylashgan tuproq massasi, qoida tariqasida, takroriy muzlatishga duchor bo'ladi. eritish. Bunday holda, tabiiy ravishda, tuproqning gözeneklerindeki namlik va umumiy holda, suyuqlikda ham, qattiq va gazli fazalarda ham bir vaqtning o'zida yig'ilish holatining o'zgarishi sodir bo'ladi. Boshqacha qilib aytganda, issiqlik to'plash tizimining tuproq massasi (muzlatilgan yoki erigan) bo'lishidan qat'i nazar, murakkab uch fazali polidisperse heterojen tizim bo'lib, uning skeletlari turli shakl va o'lchamdagi juda katta miqdordagi qattiq zarralar bilan hosil bo'lgan va ikkalasi ham qattiq va ham qattiq bo'lishi mumkin. zarrachalar bir-biriga mahkam bog'langanligiga yoki ular ko'chma fazada materiya bilan bir-birlaridan ajralib chiqishiga qarab va mobil. Qattiq zarralar orasidagi bo'shliqlar minerallashgan namlik, gaz, bug 'va muz yoki ikkalasi bilan to'ldirilishi mumkin. Bunday ko'pkomponentli tizimning issiqlik rejimini tashkil etadigan issiqlik va massa uzatish jarayonlarini modellashtirish juda qiyin vazifadir, chunki bu ularni amalga oshirishning turli mexanizmlarini hisobga olish va matematik tavsiflashni talab qiladi: individual zarrachada issiqlik o'tkazuvchanligi, aloqa paytida bir zarrachadan boshqasiga issiqlik uzatish, bo'shliqlarni to'ldiradigan muhitda molekulyar issiqlik o'tkazuvchanligi. zarrachalar orasidagi, g'ovak bo'shlig'idagi bug' va namlikning konvektsiyasi va boshqalar.

Tuproqning namligi va namlik migratsiyasining uning gözenekli bo'shlig'idagi ta'sirini tuproqning past potentsial issiqlik energiyasi manbai sifatida xususiyatlarini aniqlaydigan issiqlik jarayonlariga ta'siriga alohida e'tibor qaratish lozim.

Issiqlik to'plash tizimining tuproq massasi bo'lgan kapillyar gözenekli tizimlarda, gözenek kosmosida namlik mavjudligi, issiqlik tarqalish jarayoniga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Bugungi kunda ushbu ta'sirni to'g'ri hisobga olish, avvalambor, tizimning ma'lum bir tuzilishida qattiq, suyuq va gazsimon fazalarning tarqalishi tabiati haqida aniq fikrlarning yo'qligi bilan bog'liq bo'lgan jiddiy qiyinchiliklar bilan bog'liq. Hozirga qadar namlik va skelet zarralari orasidagi bog'lanish kuchlarining tabiati, namlikning turli bosqichlarida namlik va material o'rtasidagi bog'lanish shakllarining bog'liqligi va g'ovak bo'shlig'ida namlik harakati mexanizmi aniqlanmagan.

Tuproq massasi qalinligida harorat gradienti mavjud bo'lganda, bug 'molekulalari harorat potentsiali pasaygan joylarga siljiydilar, ammo shu bilan birga, tortishish kuchlari ta'sirida suyuq fazada qarama-qarshi yo'naltirilgan namlik oqimi hosil bo'ladi. Bundan tashqari, tuproqning yuqori qatlamlarining harorat rejimiga atmosfera yog'inlari, shuningdek er osti suvlari ta'sir qiladi.

Ularning ta'siri ostida past potentsial tuproq issiqligini to'plash tizimlarining tuproq massivining harorat rejimi hosil bo'lgan asosiy omillar sek. 2.

Anjir. 2. Uning ta'siri ostida tuproqning harorat rejimi shakllanadigan omillar

Erning past darajadagi issiqlik energiyasidan foydalanish tizimlari turlari

Erdagi issiqlik almashinuvchilari ulanadi issiqlik nasosi uskunalari tuproq massivi bilan. Er issiqligini "chiqarish" dan tashqari, er massasida issiqlik (yoki sovuq) to'plash uchun erdagi issiqlik almashinuvchilari ham ishlatilishi mumkin.

Umuman olganda, Erning past potentsial issiqlik energiyasidan foydalanish uchun ikkita tizim mavjud:

• 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 erga nisbatan harorat pasaygan holda aylanib o'tganda, issiqlik energiyasi erdan "olinadi" va evaparatorga o'tkaziladi issiqlik pompasi (yoki erga nisbatan harorat ko'tarilgan issiqlik tashuvchisidan foydalanganda, uning sovishi).

Ochiq tizimlarning asosiy qismi er osti suvlarini suvli qatlamlardan chiqarib yuboradigan va suvni xuddi shu suvli qatlamlarga qaytaradigan quduqlardir. Buning uchun odatda juftlashgan quduqlar o'rnatiladi. Bunday tizimning diagrammasi sek. 3.

Anjir. 3. Er osti suvlarining past potentsial issiqlik energiyasidan foydalanishning ochiq tizimining sxemasi

Ochiq tizimlarning afzalligi nisbatan arzon narxlarda katta miqdordagi 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 beradigan tuproqning etarli suv o'tkazuvchanligi;
• yaxshi kimyoviy tarkibi quvur devorlarida va korroziyada cho'kma hosil bo'lishi bilan bog'liq muammolarni oldini olish uchun er osti suvlari stoli (masalan, temirning kam miqdori).

Ochiq tizimlar ko'pincha katta binolarni isitish yoki sovutish uchun ishlatiladi. Dunyodagi eng katta geotermal issiqlik nasos tizimi er osti suvlarini past darajadagi issiqlik energiyasining manbai sifatida ishlatadi. Ushbu tizim AQShning Kentukki shtatidagi Luisvil shahrida joylashgan. Tizim mehmonxona-ofis kompleksini issiqlik va sovuq bilan ta'minlash uchun ishlatiladi; uning quvvati taxminan 10 MVt.

Ba'zida Erning issiqligidan foydalanadigan tizimlar tabiiy va sun'iy ochiq suv havzalaridan past darajadagi issiqlikni ishlatadigan tizimlarni o'z ichiga oladi. Ushbu yondashuv, xususan, AQShda qabul qilingan. Suv havzalaridan past darajadagi issiqlikni ishlatadigan tizimlar, er osti suvlaridan past haroratli issiqlikni ishlatadigan tizimlar ham ochiqdir.

O'z navbatida yopiq tizimlar gorizontal va vertikalga bo'linadi.

Landshaft zamin issiqlik almashinuvchisi(ingliz tilidagi adabiyotlarda "zamin issiqlik kollektori" va "gorizontal halqa" atamalari ham ishlatiladi) odatda uyning yonida sayoz chuqurlikda o'rnatiladi (ammo qishda tuproq muzlash darajasidan past). Landshaft zamin issiqlik almashtirgichlaridan foydalanish saytning o'lchamlari bilan cheklangan.

G'arbiy va Markaziy Evropa mamlakatlarida gorizontal er osti issiqlik almashinuvchilari odatda alohida quvurlar bo'lib, ular nisbatan mahkam yotqizilgan va ketma-ket yoki parallel ravishda bog'langan (4a, 4b-rasm). Saytning maydonini tejash uchun issiqlik almashinuvchilarining yaxshilangan turlari ishlab chiqilgan, masalan, gorizontal yoki vertikal holda joylashgan spiral shaklida issiqlik almashinuvchilari (rasm 4e, 4f). Issiqlik almashtirgichning bunday shakli AQShda keng tarqalgan.

Anjir. 4. Landshaft zamin issiqlik almashinuvchilari turlari
a - ketma-ket ulangan quvurlarning issiqlik almashinuvchisi;
b - parallel ulangan quvurlardan yasalgan issiqlik almashtirgich;
c - xandaqda yotqizilgan gorizontal kollektor;
d - pastadir shaklidagi issiqlik almashtirgich;
e - gorizontal holatda joylashgan spiral shaklida issiqlik almashtirgich ("shilimshiq" kollektor deb ataladi);
e - vertikal holda joylashgan lasan shaklidagi issiqlik almashtirgich

Agar gorizontal issiqlik almashinuvchilari bo'lgan tizim faqat issiqlik hosil qilish uchun ishlatilsa, uning normal ishlashi quyosh nurlari ta'sirida er yuzasidan etarli issiqlik chiqishi mavjud bo'lganda mumkin. Shuning uchun issiqlik almashtirgichlar ustidagi sirt quyosh nurlari ta'sirida bo'lishi kerak.

Vertikal zamin issiqlik almashinuvchilari (ingliz tilidagi adabiyotlarda "BHE" - "quduqdagi issiqlik almashinuvchisi" belgisi qabul qilinadi) "neytral zona" ostida (er sathidan 10–20 m) joylashgan tuproq massasining past potentsial issiqlik energiyasidan foydalanishga imkon beradi. Tuproqning vertikal issiqlik almashinuvchilari bo'lgan tizimlar katta maydonlarni talab qilmaydi va er yuzasiga tushgan quyosh nurlanishining intensivligiga bog'liq emas. Vertikal er osti issiqlik almashinuvchilari deyarli barcha turdagi geologik muhitda samarali ishlaydi, quruq qum yoki quruq shag'al kabi past issiqlik o'tkazuvchanligi bo'lgan tuproqlar bundan mustasno. Vertikal tuproqli issiqlik almashinuvchilari bo'lgan tizimlar juda keng tarqalgan.

Vertikal tuproqli issiqlik almashtirgich bilan issiqlik nasosini o'rnatish orqali bitta xonadonli turar joyni isitish va issiq suv bilan ta'minlash sxemasi sek. beshta.

Anjir. 5. Bir xonadonli turar-joy binolarini vertikal zamin issiqlik almashtirgichi yordamida issiqlik pompasi yordamida isitish va issiq suv bilan ta'minlash sxemasi

Sovutish suvi quvurlari orqali (ko'pincha polietilen yoki polipropilen), chuqurligi 50 dan 200 m gacha bo'lgan quduqlarga yotqiziladi, odatda, vertikal er osti issiqlik almashinuvchilari ishlatiladi (6-rasm):

• Pastki qismida ulangan ikkita parallel quvurlar bo'lgan U shaklidagi issiqlik almashtirgich. Bir quduqda bitta yoki ikkita (kamdan-kam uch) juft quvur mavjud. Ushbu tartibga solishning afzalligi nisbatan past ishlab chiqarish narxidir. Ikki karra U shaklidagi issiqlik almashinuvchilari Evropada eng keng tarqalgan vertikal yer issiqlik almashinuvchisi hisoblanadi.
• Koaksiyal (konsentrik) issiqlik almashinuvchisi. Eng oddiy koaksiyal issiqlik almashinuvi turli diametrdagi ikkita quvurdan iborat. Kichikroq diametrli quvur boshqa trubaning ichida joylashgan. Koaksiyal issiqlik almashinuvchilari yanada murakkab konfiguratsiyalarga ega bo'lishi mumkin.

Anjir. 6. Bo'lim har xil turlari vertikal zamin issiqlik almashinuvchilari

Issiqlik almashinuvi samaradorligini oshirish uchun quduq va quvurlar orasidagi bo'shliq maxsus issiqlik o'tkazuvchan materiallar bilan to'ldiriladi.

Har xil o'lchamdagi binolarni isitish va sovutish uchun vertikal tuproqli issiqlik almashinuvchilari bo'lgan tizimlardan foydalanish mumkin. Kichkina bino uchun bitta issiqlik almashinuvchisi etarli; katta binolar uchun vertikal issiqlik almashtirgichli quduqlarning butun guruhini o'rnatish kerak bo'lishi mumkin. Dunyodagi eng ko'p quduqlar AQShning Nyu-Jersi shtatidagi Richard Stockton kollejining isitish va sovutish tizimida ishlatiladi. Kollejning vertikal er osti issiqlik almashinuvchilari 130 chuqurlikdagi 400 quduqda joylashgan bo'lib, Evropada eng katta quduqlar (154 quduq 70 m chuqurlikda) Germaniya havo harakatini boshqarish (Deutsche Flug-sicherung) bosh idorasining isitish va sovutish tizimida ishlatiladi.

Vertikal yopiq tizimlarning alohida holati - bu qurilish inshootlarini zamin issiqlik almashinuvchilari sifatida ishlatish, masalan, monolit quvurlari bo'lgan poydevor qoziqlari. Uchta konturli zamin issiqlik almashtirgichi bilan bunday qoziqning kesimi sek. 7.

Anjir. 7. Binoning poydevor qoziqlariga va bunday qoziqning kesishgan qismiga o'rnatilgan zamin issiqlik almashinuvi sxemasi.

Zamin massivi (vertikal er osti issiqlik almashinuvchilari holatida) va er osti issiqlik almashtirgichlari bo'lgan qurilish inshootlari nafaqat manba sifatida, balki issiqlik energiyasining tabiiy akkumulyatori yoki "sovuq", masalan, quyosh nurlarining isishi sifatida ham ishlatilishi mumkin.

Ochiq yoki yopiq deb tasniflanadigan tizimlar mavjud. Masalan, suv bilan yaxshi to'ldirilgan bitta va bir xil chuqurlik (100 dan 450 m gacha) ishlab chiqarish ham, quyish ham bo'lishi mumkin. Quduqning diametri odatda 15 sm. Quduqning pastki qismida nasos o'rnatiladi, u orqali quduqdan suv issiqlik pompasining bug'lashtiruvchilariga etkazib beriladi. Qaytgan suv xuddi shu quduqdagi suv ustunining yuqori qismiga qaytariladi. Quduqni er osti suvlari bilan doimiy ravishda to'ldirish amalga oshiriladi va ochiq tizim yopiq tizim kabi ishlaydi. Ingliz tilidagi adabiyotlarda ushbu turdagi tizimlar "stand ustun quduqlari tizimi" deb nomlanadi (8-rasm).

Anjir. 8. "Turg'un ustun" sxemasi

Binoni ichimlik suvi bilan ta'minlash uchun odatda ushbu turdagi quduqlar ishlatiladi.... Biroq, bunday tizim quduqni doimiy ravishda suv bilan to'ldirishni ta'minlaydigan tuproqlarda samarali ishlashi mumkin, bu esa uni muzlashdan saqlaydi. Agar suv qatlami juda chuqur bo'lsa, tizimning normal ishlashi uchun kuchli energiya sarfini talab qiladigan kuchli nasos talab qilinadi. Quduqning katta chuqurligi bunday tizimlarning ancha yuqori narxini aniqlaydi, shuning uchun ular kichik binolarni isitish va sovutish uchun ishlatilmaydi. Dunyoda bunday tizimlar AQSh, Germaniya va Evropada mavjud.

Minimal issiqlik energiyasining manbai sifatida minalar va tunnellardagi suvdan foydalanish istiqbolli yo'nalishlardan biri hisoblanadi. Ushbu suvning harorati yil davomida doimiy bo'ladi. Minalar va tunnellardan suv olish oson.

Yerning past potentsial issiqlik energiyasidan foydalanish tizimlarining "barqarorligi"

Er osti issiqlik almashtirgichi ishlayotganda, vaziyat yuzaga kelishi mumkin, isitish mavsumida er osti issiqlik almashtirgichi yaqinidagi tuproq harorati pasayadi va yozgi davrda er dastlabki haroratgacha qizib ketishga vaqt topolmaydi - uning harorat potentsiali pasayadi. Keyingi isitish mavsumida energiya iste'moli er osti haroratining yanada pasayishiga olib keladi va uning harorat potentsiali yanada pasayadi. Bu tizimlarni loyihalashga majbur qiladi erning past darajadagi issiqligidan foydalanish bunday tizimlarning "barqarorligi" muammosini ko'rib chiqing. Aksariyat hollarda energiya manbalari uskunalarning ishlash muddatini qisqartirish uchun juda intensiv ravishda ishlatiladi, bu esa ularning tez eskirishiga olib keladi. Shuning uchun energiya manbalarini ishlatishga imkon beradigan energiya ishlab chiqarishni shunday darajada ushlab turish kerak. uzoq vaqt... Tizimlarning zarur bo'lgan issiqlik ishlab chiqarish darajasini uzoq vaqt ushlab turishga qodirligi bu "barqarorlik" deb nomlanadi. Past darajadan foydalanadigan tizimlar uchun erning isishi Barqarorlik to'g'risida quyidagi ta'rif berilgan: "Erning past darajali issiqligini ishlatadigan har bir tizim uchun va ushbu tizimning har bir ishlash rejimida energiya ishlab chiqarishning ma'lum maksimal darajasi mavjud; ushbu darajadan past energiya ishlab chiqarish uzoq vaqt (100-300 yil) saqlanishi mumkin. "

O'tkazilgan "INSOLAR-INVEST" OAJ Tadqiqotlar isitish mavsumining oxiriga kelib tuproq massasidan issiqlik energiyasini iste'mol qilish issiqlik to'plash tizimidagi quvurlar registri yaqinida tuproq haroratining pasayishiga olib kelishini ko'rsatdi. iqlim sharoiti Rossiya hududining ko'p qismida yozgi mavsumda kompensatsiya qilish uchun vaqt yo'q, va keyingi isitish mavsumi boshlanishi bilan tuproq pasaytirilgan harorat potentsiali bilan chiqadi. Keyingi isitish mavsumida issiqlik energiyasini iste'mol qilish er osti haroratining yanada pasayishiga olib keladi va uchinchi isitish mavsumi boshlanishi bilan uning harorat potentsiali tabiiydan ham farq qiladi. Va boshqalar. Shu bilan birga, issiqlik yig'ish tizimining uzoq muddatli ishlashi tuproqning tabiiy harorat rejimiga termal ta'sirining zarflari aniq eksponent xususiyatiga ega va ishning beshinchi yiliga kelib tuproq yangi rejimga o'tadi, davriy rejimga yaqin, ya'ni ishning beshinchi yilidan boshlab tuproq massividan issiqlik energiyasini uzoq muddatli iste'mol qilish. issiqlik yig'ish tizimi haroratning 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 massivining harorati pasayishini hisobga olish va TST ishining 5-yilida kutilayotgan tuproq massivining haroratini dizayn parametrlari sifatida ishlatish kerak.

Birlashtirilgan tizimlardaissiqlik va sovuq ta'minot uchun ishlatilganda issiqlik muvozanati "avtomatik ravishda" o'rnatiladi: qishda (issiqlik ta'minoti talab qilinadi) tuproq massasi soviydi, yozda (sovuq ta'minlanishi shart) - tuproq massasi isitiladi. Er osti suvlarining past darajadagi issiqlik energiyasidan foydalanadigan tizimlar doimiy ravishda suvni er osti suvlaridan va erning chuqur qatlamlaridan keladigan suvni to'ldirib turadi. Shunday qilib, er osti suvlarining issiqlik tarkibi "yuqoridan" (atmosfera havosining isishi tufayli) va "pastdan" (erning isishi tufayli) oshadi; "yuqoridan" va "pastdan" issiqlik kiritish miqdori suv qatlamining qalinligi va chuqurligiga bog'liq. Issiqlik kirib borishi sababli er osti suvlarining harorati butun mavsum davomida saqlanib turadi va ish paytida ozgina o'zgaradi.

Vertikal zamin issiqlik almashinuvchilari bo'lgan tizimlarda vaziyat boshqacha. Issiqlik o'chirilganda, erdagi issiqlik almashtirgich atrofidagi tuproqning harorati pasayadi. Haroratning pasayishi issiqlik almashtirgichning dizayn xususiyatlariga ham, ish rejimiga ham ta'sir qiladi. Masalan, yuqori issiqlik tarqalish qiymatiga ega tizimlarda (issiqlik almashtirgichning har bir metriga bir necha o'nlab vatt) yoki past issiqlik o'tkazuvchanligi bo'lgan tuproqda joylashgan (masalan, quruq qum yoki quruq shag'alda) harorat pasayishi ayniqsa sezilarli bo'ladi va olib kelishi mumkin. tuproq issiqlik almashtirgichi atrofidagi tuproq massasini muzlatish uchun.

Nemis mutaxassislari Frankfurt-Mayn yaqinida joylashgan, chuqurligi 50 m bo'lgan vertikal tuproqli issiqlik almashinuvchisi o'rnatilgan tuproq massivining haroratini o'lchashdi. Buning uchun asosiy quduq atrofida 2,5, 5 va 10 m masofada bir xil chuqurlikdagi 9 quduq qazilgan. O'nta quduqda haroratni o'lchash uchun har 2 metrda sensorlar o'rnatildi - jami 240 datchik. Shaklda 9da isitish mavsumining boshida va oxirida vertikal tuproqli issiqlik almashtirgich atrofidagi tuproq massasidagi harorat taqsimotini ko'rsatuvchi diagrammalar keltirilgan. Isitish mavsumi oxirida issiqlik almashinuvchisi atrofidagi tuproq massasining pasayishi aniq seziladi. Issiqlik almashtirgichga atrofdagi tuproq massasidan yo'naltirilgan issiqlik oqimi bor, bu issiqlikning "ekstraktsiyasi" tufayli tuproq haroratining pasayishini qisman qoplaydi. Ushbu oqimning kattaligi, ma'lum bir hududda (80-100 mVt / m2) erning issiqlik oqimining kattaligiga nisbatan ancha yuqori (kvadrat metrga bir necha vatt) deb taxmin qilinadi.

Anjir. 9. Birinchi isitish mavsumining boshida va oxirida vertikal tuproqli issiqlik almashtirgich atrofidagi tuproq massasida haroratni taqsimlash sxemalari.

Taxminan 15-20 yil oldin vertikal issiqlik almashtirgichlardan foydalanish keng tarqalgani sababli, butun dunyoda ushbu turdagi issiqlik almashtirgichli tizimlarning uzoq (bir necha o'n yillik) xizmat muddati davomida olingan tajriba ma'lumotlari yo'q. Ushbu tizimlarning barqarorligi, ularning uzoq vaqt davomida ishlashi haqida savol tug'iladi. Erning past darajadagi issiqlik energiyasi qayta tiklanadigan energiya manbaimi? Ushbu manbaning "yangilanish davri" nima?

Yaroslavl viloyatidagi qishloq maktabini boshqarishda jihozlangan issiqlik nasosi tizimivertikal tuproqli issiqlik almashinuvchisidan foydalanib, ma'lum bir issiqlik chiqimining o'rtacha qiymatlari 120-190 Vt / chiziqli darajada edi. m issiqlik moslamasining uzunligi.

1986 yildan beri Shveytsariyada Tsyurix yaqinida vertikal er osti issiqlik almashinuvchilari mavjud bo'lgan tizim o'rganilmoqda. Tuproq massivida chuqurligi 105 m bo'lgan vertikal tuproq koaksial issiqlik almashinuvchisi o'rnatildi va bu issiqlik almashtirgich bitta xonadonli turar-joy binosida o'rnatilgan issiqlik nasos tizimida past darajadagi issiqlik energiyasi manbai sifatida ishlatilgan. Vertikal zamin issiqlik almashtirgichi har bir metrga taxminan 70 vatt kuchlanishni ta'minladi, bu esa atrofdagi tuproq massasiga sezilarli issiqlik yukini yaratdi. Yillik issiqlik ishlab chiqarish taxminan 13 MVt soatni tashkil qiladi

Asosiy quduqdan 0,5 va 1 m masofada yana ikkita quduq qazildi, bunda 1,2, 5, 10, 20, 35, 50, 65, 85 va 105 m chuqurlikda harorat sensori o'rnatildi, shundan so'ng quduqlar to'ldirildi. loy-tsement aralashmasi. Har o'ttiz daqiqada harorat o'lchandi. Tuproq haroratidan tashqari, boshqa parametrlar ham qayd etildi: sovutish moslamasining harakat tezligi, issiqlik nasosi kompressorining haydovchisidan energiya sarfi, havo harorati va boshqalar.

Birinchi kuzatuv davri 1986 yildan 1991 yilgacha davom etgan. O'lchovlar shuni ko'rsatdiki, tashqi havo va quyosh radiatsiyasining ta'siri tuproqning sirt qatlamida 15 m chuqurlikda kuzatiladi.Bu sathdan pastda tuproqning termal rejimi asosan erning isishi natijasida hosil bo'ladi. Dastlabki 2-3 yil davomida tuproq haroratiVertikal issiqlik almashtirgich atrofidagi harorat keskin pasayib ketdi, ammo harorat pasayishi yil sayin pasayib bordi va bir necha yil o'tgach tizim doimiy harorat rejimiga o'tdi, bu vaqt ichida issiqlik almashtirgich atrofidagi tuproq massasi harorati dastlabki darajadan 1-2 ° C ga tushdi.

1996 yilning kuzida, tizim ish boshlaganidan o'n yil o'tgach, o'lchovlar qayta tiklandi. Ushbu o'lchovlar tuproq harorati deyarli o'zgarmaganligini ko'rsatdi. Keyingi yillarda, er haroratining ozgina tebranishi yillik isitish yukiga qarab 0,5 darajagacha bo'lgan. Shunday qilib, tizim dastlabki bir necha yillik faoliyatdan so'ng kvazatsionar rejimga o'tdi.

Eksperimental ma'lumotlarga asoslanib tuproq massivida sodir bo'layotgan jarayonlarning matematik modellari qurildi, bu tuproq massivi haroratining o'zgarishini uzoq muddatli bashorat qilish imkonini berdi.

Matematik modellashtirish shuni ko'rsatdiki, haroratning yillik pasayishi asta-sekin pasayadi va harorat pasayishi sharoitida issiqlik almashinuvchisi atrofidagi tuproq massasi har yili ortib boradi. Amaliyot davrining oxirida regeneratsiya jarayoni boshlanadi: tuproq harorati ko'tarila boshlaydi. Rejeneratsiya jarayonining tabiati issiqlikning "ekstraktsiyasi" jarayonining tabiatiga o'xshaydi: ishning dastlabki yillarida tuproqning harorati keskin ko'tariladi, keyingi yillarda haroratning ko'tarilish tezligi pasayadi. "Qayta tiklash" davrining davomiyligi operatsiya davrining uzunligiga bog'liq. Ushbu ikki davr taxminan bir xil. Bunday holda, zamin issiqlik almashtirgichining xizmat muddati o'ttiz yilni tashkil etdi va "tiklash" davri ham o'ttiz yil deb hisoblanadi.

Shunday qilib, erning 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 operatsiya oxirida yangilanishi mumkin.

Adabiyot

1. Rybach L. Evropada va butun dunyoda geotermal issiqlik nasoslarining (GHP) holati va istiqbollari; IGlarning barqarorligi jihatlari. Xalqaro geotermal issiqlik nasoslari kursi, 2002 yil

2. Vasiliev G.P., Krundyshev N.S. Yaroslavl viloyatidagi energiya tejaydigan qishloq maktabi. 5-AVOK, 2002 yil

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

4. Rybach L. Evropada va butun dunyoda geotermal issiqlik nasoslarining (GHP) holati va istiqbollari; IGlarning barqarorligi jihatlari. Xalqaro geotermal issiqlik nasoslari kursi, 2002 yil

5. ORKUSTOFNUN ishchi guruhi, Islandiya (2001): geotermal energiyani barqaror ishlab chiqarish - taklif etilgan ta'rif. IGA News no. 43, 2001 yil yanvar-mart, 1-2

6. Rybach L., Sanner B. Erdan ishlaydigan issiqlik nasos tizimlari - Evropa tajribasi. GeoHeat - Markaz Bull. 21/1, 2000 yil

7. Sovuq iqlim sharoitida turar-joy issiqlik nasoslari yordamida energiya tejash. Maxi risolasi 08. CADDET, 1997 yil

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

9. Morley T. Qaytilgan issiqlik dvigateli binolarni isitish vositasi sifatida, Muhandis 133: 1922

10. Fearon J. Issiqlik pompasi, sovutish va konditsionerlikning tarixi va rivojlanishi. 1978 yil

11. Vasiliev G.P. Issiqlik nasosli isitish tizimlari bo'lgan energiya tejaydigan binolar. JKKh jurnali, 2002 yil 12-son

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

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

14. Vasiliev G.P. Nikulino-2 mikrorayonidagi energiya tejaydigan eksperimental turar joy binosi. AVOK № 4, 2002 yil

Kapital issiqxonalarni qurishda eng yaxshi, oqilona usullardan biri bu er osti termos issiqxonasi.
Issiqxona qurilmasida er haroratining doimiy ekanligi faktidan foydalanish sovuq mavsumda isitish xarajatlarini tejashga yordam beradi, texnik xizmat ko'rsatishni osonlashtiradi va mikroiqlimni yanada barqaror qiladi..
Bunday issiqxona eng achchiq sovuqlarda ishlaydi, butun yil davomida sabzavot etishtirish, gullarni etishtirishga imkon beradi.
To'g'ri jihozlangan ko'milgan issiqxona, jumladan issiqlikni yaxshi ko'radigan janubiy ekinlarni etishtirishga imkon beradi. Hech qanday cheklovlar yo'q. Issiqxonada sitrus mevalari va hatto ananas ajoyib his qilishi mumkin.
Ammo har bir narsa amalda yaxshi ishlashi uchun vaqt sinovidan o'tgan texnologiyalarni kuzatish juda muhimdir. Oxir oqibat, bu g'oya yangi emas, hatto Rossiyada podshoning davrida ham ko'milgan issiqxonalarda ananas mevalari etishtirilgan bo'lib, ularni savdogar savdogarlar Evropaga sotish uchun eksport qilishgan.
Ba'zi sabablarga ko'ra, bunday issiqxonalarning qurilishi mamlakatimizda keng tarqalishni topa olmadi, umuman olganda, bu shunchaki unutilgan, garchi dizayni bizning iqlimimizga juda mos keladi.
Ehtimol, chuqur chuqur qazish va poydevorni to'ldirish zaruriyati bu erda rol o'ynagan. Dafn etilgan issiqxonaning qurilishi juda qimmatga tushadi, bu polietilen bilan qoplangan issiqxonadan ancha yiroqda, ammo issiqxonaning foydasi ko'proq.
Erga chuqurlashgandan boshlab, umumiy ichki yoritish yo'qolmaydi, g'alati tuyulishi mumkin, ammo ba'zi hollarda yorug'likning to'yinganligi klassik issiqxonalarnikidan ham yuqori.
Tuzilishning mustahkamligi va ishonchliligi haqida gapirish mumkin emas, u odatdagidan taqqoslanmaydigan darajada kuchli, u bo'ronli shamollarga osonlikcha toqat qiladi, do'lga yaxshi qarshi turadi, qor to'siqlari to'siq bo'lmaydi.

1. Quduq

Issiqxonani yaratish poydevor chuqurini qazishdan boshlanadi. Ichki qavatni isitish uchun erning issiqligidan foydalanish uchun issiqxona etarlicha chuqur bo'lishi kerak. Er qanchalik chuqurroq bo'lsa, iliqroq bo'ladi.
Yil davomida harorat yuzadan 2-2,5 metr uzoqlikda 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 mavsumga qarab harorat 4-10 darajani tashkil qiladi.
Issiqxona bir mavsumda quriladi. Ya'ni, qishda u allaqachon ishlay oladi va daromad keltiradi. Qurilish arzon emas, ammo ixtirochilik, murosaviy materiallar yordamida issiqxonaning chuquridan boshlab iqtisodiy variantini yaratish orqali tom ma'noda kattalik tartibini tejash mumkin.
Masalan, qurilish uskunalarini jalb qilmasdan qiling. Garchi ishning eng mashaqqatli qismi - poydevor chuqurini qazish - albatta ekskavatorga berish yaxshidir. Erning bunday hajmini qo'l bilan olib tashlash qiyin va ko'p vaqt talab etadi.
Poydevor chuqurining chuqurligi kamida ikki metr bo'lishi kerak. Bu chuqurlikda, er o'zining issiqligini baham ko'rishni boshlaydi va u biron bir termos kabi ishlaydi. Agar chuqurlik kamroq bo'lsa, unda printsipial jihatdan fikr ishlaydi, ammo samarasi kam bo'ladi. Shuning uchun kelajakdagi issiqxonani chuqurlashtirish uchun barcha kuch va mablag'ni sarflash tavsiya etiladi.
Er osti issiqxonalarining uzunligi har qanday bo'lishi mumkin, ammo kenglikni 5 metr ichida saqlash yaxshidir, agar kengligi kattaroq bo'lsa, isitish va yorug'lik aks ettirishning sifat xususiyatlari yomonlashadi.
Ufqning yon tomonlarida, er osti issiqxonalari oddiy issiqxonalar va issiqxonalar singari sharqdan g'arbga, ya'ni tomonlardan biri janubga qarashi uchun yo'naltirilishi kerak. Ushbu holatda o'simliklar quyosh energiyasining maksimal miqdorini olishadi.

2. Devor va tom

Chuqurning perimetri bo'ylab poydevor quyiladi yoki bloklar yotqiziladi. Poydevor strukturaning devorlari va ramkalari uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Yaxshi issiqlik izolyatsiyasi xususiyatlariga ega materiallardan devorlarni tayyorlash yaxshiroqdir, termobloklar juda yaxshi tanlovdir.

Tom yopish ramkasi ko'pincha yog'ochdan, antiseptik moddalar bilan singdirilgan barlardan yasalgan. Tomning tuzilishi odatda tekis gable. Tarkibning markazida tizma to'siq o'rnatilgan, buning uchun issiqxonaning butun uzunligi bo'ylab polga markaziy tayanchlar o'rnatiladi.

Tog' tizmasi va devorlar bir qator rafters bilan bog'langan. Ramka yuqori tayanchlarsiz amalga oshirilishi mumkin. Ularning o'rniga kichkina narsalar qo'yiladi, ular issiqxonaning qarama-qarshi tomonlarini bog'laydigan xoch nurlariga o'rnatiladi - bu dizayn ichki makonni yanada erkin qiladi.

Uyingizda polikarbonatini tom yopish uchun - mashhur zamonaviy material sifatida olish yaxshiroqdir. Qurilish paytida rafters orasidagi masofa polikarbonat plitalarining kengligi bilan o'rnatiladi. Material bilan ishlash qulay. Qoplama oz sonli bo'g'inlar bilan olinadi, chunki choyshablar 12 m uzunlikda ishlab chiqariladi.

Ular o'z-o'zidan tejamkor vintlar bilan ramkaga biriktirilgan, ularni yuvish vositasi bilan bosh bilan tanlash yaxshidir. Plitaning yorilishiga yo'l qo'ymaslik uchun har bir o'z-o'zidan tejamkor vint ostida matkap bilan mos keladigan diametrli teshikni burg'ulash kerak. Tornavida yoki Phillips bitli an'anaviy matkap yordamida sirlangan ish juda tez o'tadi. Bo'shliqlarni oldini olish uchun, yumshoq kauchukdan yoki boshqa mos materialdan tayyorlangan muhr bilan raftersni tepa bo'ylab oldindan yotqizish yaxshidir va shundan keyingina choyshablarni vidalang. Tomning tizmasi bo'ylab cho'qqini yumshoq izolyatsiya bilan yotqizish va biron bir burchak bilan bosish kerak: plastmassadan yasalgan, boshqa mos materialdan.

Yaxshi issiqlik izolatsiyasi uchun tom ba'zan ikki qavatli polikarbonat yordamida amalga oshiriladi. Shaffoflik taxminan 10% ga kamaygan bo'lsa ham, bu mukammal issiqlik izolyatsiyasi xususiyatlari bilan qoplangan. Shuni ta'kidlash kerakki, bunday tomdagi qor erimaydi. Shuning uchun, tom tomida qor to'planmasligi uchun, qiyalik etarlicha burchak ostida, kamida 30 daraja bo'lishi kerak. Bundan tashqari, chayqalish uchun elektr vibrator o'rnatilgan, u qor yig'ilib qolganda tomni himoya qiladi.

Ikkita shisha tayyorlash ikki usulda amalga oshiriladi:

Ikki varaq orasiga maxsus profil o'rnatiladi, choyshablar yuqoridan ramkaga biriktiriladi;

Birinchidan, pastki oyna qatlami ichkaridan, raftersning pastki chetiga ramkaga biriktirilgan. Tom, odatdagidek, yuqoridan, ikkinchi qavat bilan qoplangan.

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

3. Izolyatsiya va isitish

Devor izolatsiyasi quyidagicha amalga oshiriladi. Birinchidan, siz devorning barcha bo'g'imlari va tikuvlarini eritma bilan yaxshilab qoplashingiz kerak, bu erda siz poliuretan ko'pikini ham qo'llashingiz mumkin. Devorlarning ichki tomoni issiqlik izolatsiyasi folga bilan qoplangan.

Mamlakatning sovuq qismida devorni ikki qatlam bilan qoplagan qalin folga plyonkasini qo'llash yaxshi.

Issiqxonaning chuqur tuproqlaridagi harorat muzlashdan yuqori, ammo o'simlik o'sishi uchun zarur bo'lgan havo haroratidan sovuqroq. Yuqori qatlam quyosh nurlari va issiqxonaning havosi bilan isitiladi, ammo tuproq hali ham issiqlikni yo'qotadi, shuning uchun er osti issiqxonalari ko'pincha "iliq qavatlar" texnologiyasidan foydalanadilar: isitish elementi - elektr kabeli - metall panjara bilan himoyalangan yoki beton bilan quyiladi.

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

Agar etarli quvvat bo'lsa, er osti isitishidan foydalanish butun issiqxonani isitish uchun etarli bo'lishi mumkin. Ammo o'simliklar kombinatsiyalangan isitishni ishlatishi yanada samaraliroq va qulayroq: issiq zamin + havo isitish. Yaxshi o'sishi uchun ular havo harorati taxminan 25 C gacha bo'lgan haroratda 25-35 daraja kerak.

Xulosa

Albatta, issiqxonani qurish odatiy dizayni bilan o'xshash issiqxonani qurishdan ko'ra qimmatroq va osonroq bo'ladi. Ammo issiqxona-termosga yotqizilgan mablag'lar vaqt o'tishi bilan oqlanadi.

Birinchidan, isitish uchun energiyani tejash. Issiq zaminning issiqxonasi qishda qanday isitilsa ham, er osti issiqxonasida shunga o'xshash isitish usulidan har doim qimmatroq va qiyinroq bo'ladi. Ikkinchidan, yorug'likni tejash. Yorug'likni aks ettiruvchi devorlarning folga izolatsiyasi yoritishni ikki baravar oshiradi. Qishda chuqur issiqxonadagi mikroiqlim o'simliklar uchun qulayroq bo'ladi, bu albatta hosilga ta'sir qiladi. Fidan osongina ildiz otadi, nozik o'simliklar ajoyib his qiladi. Bunday issiqxona yil davomida har qanday o'simlikning barqaror, yuqori hosil olishini kafolatlaydi.

Haroratni chuqurlik bilan o'zgartirish. Quyosh issiqlikining notekis ta'minlanishi tufayli er yuzasi ba'zan isitiladi, keyin soviydi. Haroratning ushbu tebranishlari Yerning qalinligiga juda chuqur kirib boradi. Shunday qilib, 1 chuqurlikda kunlik tebranishlar modatda deyarli endi sezilmaydi. Yillik tebranishlarga kelsak, ular turli chuqurliklarga kirib boradilar: issiq mamlakatlarda 10-15 ga m,sovuq va qishi sovuq bo'lgan mamlakatlarda 25-30 va hatto 40 gacha m30-40 yoshdan chuqurroq mer yuzidagi hamma joyda harorat doimiy bo'lib turadi. Masalan, Parij rasadxonasining podvaliga o'rnatilgan termometr 100 yildan ortiq vaqt davomida har doim 11 °, 85C ni ko'rsatib kelmoqda.

Doimiy harorat qatlami butun dunyo bo'ylab kuzatiladi va doimiy yoki neytral haroratning kamari deb ataladi. Ushbu kamarning chuqurligi, iqlim sharoitiga qarab farq qiladi va harorat bu joyning o'rtacha yillik haroratiga teng.

Erga doimiy harorat qatlami ostida chuqurlashganda, odatda haroratning asta-sekin ko'tarilishi kuzatiladi. Buni birinchi marta chuqur shaxtalarda ishchilar payqashdi. Bu tunnellarni yotqizishda ham sezildi. Shunday qilib, masalan, Simplon tunnelini yotqizishda (Alp tog'larida) harorat 60 ° ga ko'tarildi, bu esa ishda katta qiyinchiliklar tug'dirdi. Chuqur quduqlarda undan ham yuqori harorat kuzatilmoqda. Bunga 2220 chuqurlikda joylashgan Chuxovskaya qudug'i (Yuqori Sileziya) misol bo'la oladi mharorat 80 ° dan yuqori (83 °, 1) va hokazo. Erning turli joylarida o'tkazilgan juda ko'p kuzatuvlar asosida, o'rtacha har 33 yilda chuqurlashganda buni aniqlash mumkin edi. mharorat 1 ° C ga ko'tariladi.

Haroratni 1 ° C ga ko'tarish uchun siz Yerga chuqurroq kirib borishingiz kerak bo'lgan metrlar deyiladi geotermal qadam bosuvchi tosh.Turli xil holatlarda geotermal bosqich bir xil emas va ko'pincha 30 dan 35 gacha mBa'zi hollarda, bu tebranishlar yuqori bo'lishi mumkin. Masalan, Michigan shtatida (AQSh) ko'l yaqinidagi quduqlardan birida. Michigan, geotermal qadam 33 emas, balki chiqdi 70 mAksincha, 670 chuqurlikdagi Meksikadagi quduqlardan birida juda kichik geotermal qadam kuzatilgan. m 70 ° haroratli suv paydo bo'ldi. Shunday qilib, geotermal bosqich 12 ga yaqinlashdi mKichik geotermal zinapoyalar vulqon mintaqalarida ham kuzatiladi, ular sayoz chuqurliklarda magmatik tog 'jinslarining muzlatilmagan qatlamlari mavjud bo'lishi mumkin. Ammo bunday holatlarning barchasi istisnolardan tashqari shunchaki qoidalar emas.

Geotermal bosqichning sabablari ko'p. (Yuqorida aytilganlarga qo'shimcha ravishda, siz jinslarning turli issiqlik o'tkazuvchanligini, choyshablarning tabiati va boshqalarni ko'rsatishingiz mumkin.

Relyef relefi haroratni taqsimlashda katta ahamiyatga ega. Ikkinchisini, chizilgan rasmda aniq ko'rish mumkin (23-rasm), Alp tog'larining Simplon tunneli chizig'i bo'ylab kesilgan va geootermiklar nuqta bilan chizilgan (ya'ni Yer ichidagi teng harorat chiziqlari). Bu erdagi geoizotermlar relyefni takrorlayotganga o'xshaydi, lekin chuqurlashishi bilan relefning ta'siri asta-sekin kamayadi. (Balleda geoizotermlarning kuchli pastga egilishi bu erda kuzatilgan suvning kuchli aylanishi bilan bog'liq.)

Katta chuqurlikdagi er harorati. Chuqurlikdagi harorat 2-3 dan oshib ketadigan quduqlardagi haroratni kuzatish km,tabiiyki, ular Erning chuqur qatlamlari harorati to'g'risida tasavvurga ega bo'lolmaydilar. Ammo bu erda er qobig'ining hayotidan ba'zi bir hodisalar bizga yordamga keladi. Vulkanizm bu hodisalardan biridir. Er yuzida keng tarqalgan vulqonlar erigan lavalarni er yuzasiga ko'taradilar, ularning harorati 1000 ° dan oshadi. Shunday qilib, katta chuqurlikda bizda harorat 1000 ° dan yuqori.

Geotermal bosqichga asoslanib, olimlar 1000-2000 ° gacha bo'lgan haroratlar chuqurligini hisoblashga harakat qilgan vaqtlar bo'lgan. Biroq, bunday hisob-kitoblarni etarli darajada asosli deb hisoblash mumkin emas. Sovutish bazalt koptokining harorati bo'yicha olib borilgan kuzatuvlar va nazariy hisob-kitoblar geotermal pog'onaning kattaligi chuqurlik oshib borishini ta'kidlaydi. Ammo bu o'sish qay darajada va qancha chuqurlikda davom etayotganligi to'g'risida hozircha aniq ayta olmaymiz.

Agar harorat doimiy ravishda chuqurlik oshib boradi deb faraz qilsak, unda Erning markazida uni o'n minglab darajalar bilan o'lchash kerak. Bunday haroratda bizga ma'lum bo'lgan barcha tog 'jinslari suyuq holatga aylanishi kerak. To'g'ri, Yerning ichida juda katta bosim mavjud va biz bunday bosimdagi jismlarning holati to'g'risida hech narsa bilmaymiz. Shunday bo'lsa-da, harorat doimiy ravishda chuqurlik oshib boradi, deb aytadigan ma'lumotimiz yo'q. Endi ko'pgina geofiziklar Erdagi harorat 2000 darajadan yuqori bo'lishi mumkin emas degan xulosaga kelishdi.

Issiqlik manbalari. Erning ichki haroratini aniqlaydigan issiqlik manbalariga kelsak, ular boshqacha bo'lishi mumkin. Erni issiq va erigan massadan hosil bo'ladi deb hisoblaydigan gipotezalarga asoslanib, ichki issiqlikni sirtdan sovutadigan tananing qoldiq isishi hisobga olinishi kerak. Ammo, Yerning ichki yuqori haroratining sababi uran, toriy, aktinouran, kaliy va tog 'tarkibidagi boshqa elementlarning radioaktiv parchalanishi bo'lishi mumkin deb taxmin qilish uchun asos bor. Radioaktiv elementlar, asosan, er yuzasi kontsentratsiyasining kislotali jinslarida uchraydi, ulardan kamrog'i chuqur bazaviy jinslarda joylashgan. Shu bilan birga, asosiy jinslar ularda kosmik jismlarning ichki qismlari bo'laklari deb hisoblanadigan temir meteoritlarga qaraganda boyroqdir.

Tog 'jinslarida radioaktiv moddalarning oz miqdori va ularning sekin parchalanishiga qaramay, radioaktiv parchalanish natijasida hosil bo'ladigan issiqlik miqdori juda katta. Sovet geologi V. G. Xlopinerning yuqori 90 kilometrlik qobig'idagi radioaktiv elementlar sayyora issiqligining yo'qolishini nurlanish bilan qoplash uchun etarli ekanligini hisoblab chiqdilar. Radioaktiv parchalanish bilan bir qatorda, issiqlik energiyasi Yerdagi moddalarni siqish paytida, kimyoviy reaktsiyalar paytida va boshqalarda chiqariladi.

- Manba-

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

Ko'rildi: 179

Uglevodorodlarga boy bo'lgan bizning mamlakatimizda geotermal energiya ekzotik resurs bo'lib, mavjud vaziyatni hisobga olib, neft va gaz bilan raqobatlasha olmaydi. Shunga qaramay, energiyaning ushbu alternativ shakli deyarli hamma joyda ishlatilishi mumkin va juda samarali.

Geotermal energiya - bu erning ichki qismining isishi. U chuqurlikda ishlab chiqariladi va er yuzasiga turli shakllarda va har xil intensivlik bilan keladi.

Tuproqning yuqori qatlamlarining harorati asosan tashqi (ekzogen) omillarga - quyosh nuri va havo haroratiga bog'liq. Yozda va kun davomida tuproq ma'lum bir chuqurlikgacha isiydi, qishda va tunda havo haroratining o'zgarishi va biroz kechikish bilan chuqurlashib borgan sari soviydi. Kundalik tebranishlarning ta'siri bir necha o'nlab santimetrgacha chuqurlikda tugaydi. Mevsimsel tebranishlar chuqurroq tuproq qatlamlarini qoplaydi - o'nlab metrgacha.

Muayyan chuqurlikda - o'nlab metrlardan yuzlab metrgacha - tuproq harorati doimiy ravishda saqlanib turadi, bu er yuzasidagi o'rtacha yillik havo haroratiga tengdir. Buni juda chuqur g'orga tushish orqali aniqlash oson.

Muayyan hududda o'rtacha yillik havo harorati noldan past bo'lganda, bu o'zini abadiy sovuq (aniqrog'i, abadiy muz) sifatida namoyon qiladi. Sharqiy Sibirda yil bo'yi muzlatilgan tuproqlarning qalinligi, ya'ni qalinligi joylarda 200-300 m ga etadi.

Ma'lum bir chuqurlikdan (xaritadagi har bir nuqta uchun o'ziga xos), Quyosh va atmosferaning ta'siri shunchalik zaiflashadi, shunda endogen (ichki) omillar yuzaga keladi va erning ichki qismi qiziydi, shunda harorat chuqurlasha boshlaydi.

Erning chuqur qatlamlarini isitish asosan u erda joylashgan radioaktiv elementlarning parchalanishi bilan bog'liq, garchi boshqa issiqlik manbalari, masalan, er qobig'i va mantiyasining chuqur qatlamlarida fizik-kimyoviy, tektonik jarayonlar deb ham nomlanadi. Qanday bo'lmasin, tog 'jinslari va ular bilan bog'liq suyuq va gazsimon moddalar harorati chuqurlik oshib boraveradi. Konchilar bu hodisaga duch kelishadi - chuqur minalarda u doimo issiq bo'ladi. 1 km chuqurlikda o'ttiz daraja issiqlik normaldir va chuqurroq harorat yanada yuqori bo'ladi.

Yer yuzasiga chiqadigan issiqlik ichki oqimi unchalik katta emas - uning kuchi o'rtacha 0,03-0,05 Vt / m 2 yoki yiliga taxminan 350 Vt / m2 ni tashkil qiladi. Quyoshdan keladigan issiqlik oqimi va u isitadigan havo fonida bu sezilmaydigan qiymatdir: Quyosh har yili har bir kvadrat metrga taxminan 4000 kVt / soat beradi, ya'ni 10 000 baravar ko'p (albatta, bu o'rtacha, qutb va ekvatorial kengliklar o'rtasida juda katta tarqalish bilan. va boshqa iqlim va ob-havo omillariga bog'liq).

Issiqlik oqimining sayyoramizning ko'p qismida chuqurlikdan sirtga ahamiyatsizligi jinslarning 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 ko'paygan seysmik faollik vulkanizm va erning ichki energiyasi Bunday zonalar litosferaning termal anomaliyalari bilan ajralib turadi, bu erda er yuzasiga etib boradigan issiqlik oqimi "odatdagidan" kattaroq va hatto kattaroq buyurtmalar ham bo'lishi mumkin. Vulkan portlashlari va issiq suv buloqlari bu zonalarda yuzasiga juda ko'p miqdordagi issiqlik o'tkazadi.

Aynan shu joylar geotermal energiyani rivojlantirish uchun eng qulaydir. Rossiya hududida bular, birinchi navbatda, Kamchatka, Kuril orollari va Kavkaz.

Shu bilan birga, geotermal energiyaning rivojlanishi deyarli hamma joyda mumkin, chunki chuqurlik bilan harorat ko'tarilishi har xil hodisadir va vazifa mineral xom ashyo qazib olinganidek, ichaklardan issiqlikni "chiqarish" dir.

O'rtacha har 100 m uchun harorat 2,5–3 ° S ga ko'tariladi.Turli chuqurlikdagi ikki nuqta orasidagi harorat farqining ular orasidagi chuqurlik farqiga nisbati geotermal gradyan deyiladi.

O'zaro javob - bu geotermal bosqich yoki harorat 1 ° S ga ko'tariladigan chuqurlik oralig'i.

Gradient qanchalik baland bo'lsa va shunga mos ravishda qadam pastroq bo'lsa, erning chuqurliklari iliqligi yuzasiga yaqinlashadi va bu hudud geotermal energiyani rivojlantirish uchun istiqbolli bo'ladi.

Turli sohalarda, geologik tuzilishiga va boshqa mintaqaviy va mahalliy sharoitlarga qarab, harorat chuqurligi bilan ko'tarilish darajasi keskin farq qilishi mumkin. Yer shkalasida geotermal gradyanlar va qadamlar kattaligidagi dalgalanmalar 25 martaga etadi. Masalan, Oregonda (AQSh) gradient km / s ga 150 ° S ga teng va ichida Janubiy Afrika - 1 km uchun 6 ° C.

Savol shuki, katta chuqurlikdagi harorat qanday - 5, 10 km va undan ko'proq? Agar tendentsiya davom etsa, 10 km chuqurlikdagi harorat o'rtacha 250-300 ° S atrofida bo'lishi kerak. Buni superdepudali quduqlarda o'tkazilgan to'g'ridan-to'g'ri kuzatishlar bilan tasdiqlash mumkin, ammo rasm haroratning chiziqli o'sishiga qaraganda ancha murakkabroq.

Masalan, Boltiq kristalli qalqonida qazilgan Kola superdepudasi qudug'ida 3 km chuqurlikdagi harorat 10 ° C / 1 km tezlikda o'zgaradi va keyin geotermal gradyan 2-2,5 baravar yuqori bo'ladi. 7 km chuqurlikda allaqachon 120 ° C, 10 km chuqurlikda - 180 ° C va 12 km chuqurlikda - 220 ° C harorat qayd etilgan.

Yana bir misol - Shimoliy Kaspiy mintaqasida quduq qazilgan, bu erda harorat 42 ° C, 500 km chuqurlikda, 1,5 km da 70 ° C, 2 km da 80 ° C va 3 km da 108 ° C qayd etilgan.

Taxmin qilinishicha, geotermal gradiyent 20-30 km chuqurlikdan boshlanadi: 100 km chuqurlikda, taxmin qilingan harorat 1300-1500 ° S atrofida, 400 km chuqurlikda - 1600 ° C, Yer yadrosida (6000 km dan ortiq chuqurlik) - 4000-5000 ° C

10-12 km chuqurlikda harorat burg'ulash quduqlari orqali o'lchanadi; ular yo'q joyda, bilvosita belgilar bilan aniqlanadi, xuddi chuqurlikdagi kabi. Bunday bilvosita belgilar seysmik to'lqinlar o'tishining tabiati yoki ko'tarilayotgan lavaning harorati bo'lishi mumkin.

Biroq, geotermal energiya maqsadlari uchun 10 km dan oshiq chuqurlikdagi harorat to'g'risidagi ma'lumotlar amaliy jihatdan qiziqish uyg'otmaydi.

Bir necha kilometr chuqurlikda juda ko'p issiqlik bor, lekin uni qanday ko'tarish kerak? Ba'zan tabiatning o'zi biz uchun bu muammoni tabiiy issiqlik tashuvchisi - er yuzasiga chiqadigan yoki bizga etib boradigan chuqurlikda yotadigan isitiladigan termal suv yordamida hal qiladi. 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 'shaklida issiq er osti suvlarini, shu jumladan 20 ° C dan yuqori harorat bilan Er yuzasiga chiqadigan suvlarni, ya'ni, havo haroratidan yuqori bo'lgan suvni anglatadi.

Er osti suvlari, bug ', bug' suvi aralashmalarining isishi gidrotermal energiya hisoblanadi. Shunga ko'ra, uni ishlatishga asoslangan energiya gidrotermal deb ataladi.

Vaziyat to'g'ridan-to'g'ri quruq jinslardan issiqlik energiyasini ishlab chiqarish bilan yanada murakkablashadi - neftotermal energiyasi, ayniqsa yuqori harorat, odatda, bir necha kilometr chuqurlikdan boshlanadi.

Rossiya hududida gidrotermal energiyaning potentsiali gidrotermal energiyasidan yuz baravar yuqori - mos ravishda 3500 va 35 trln. Tonna yoqilg'i ekvivalenti. Bu tabiiydir - Yerning chuqur haroratining iliqligi hamma joyda, va termal suvlar mahalliy joylarda topiladi. Biroq, issiqlik va elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun aniq texnik qiyinchiliklar tufayli, hozirgi paytda termal suvlardan ko'proq foydalanilmoqda.

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

Umuman olganda, Rossiyada tonna ekvivalenti yoki boshqa energiya o'lchov birligi bo'yicha geotermal manbalar qazilma yoqilg'ining zaxiralariga qaraganda qariyb 10 baravar yuqori.

Nazariy jihatdan, faqat geotermal energiya mamlakatning energiya ehtiyojlarini to'liq qondirishi mumkin edi. Amalda, hozirgi paytda, uning ko'pgina hududlarida texnik va iqtisodiy sabablarga ko'ra bu mumkin emas.

Dunyoda geotermal energiyadan foydalanish, asosan, Atlantika tizmasining shimoliy uchida, juda faol tektonik va vulqon zonasida joylashgan Islandiya bilan bog'liq. Eyjafjallajokull vulqonining kuchli otilishini eslashgandir ( Eyjafjallajökull) 2010 yilda.

Aynan ushbu geologik o'ziga xoslik tufayli Islandiyada geotermal energiyaning ulkan zaxiralari, shu jumladan er yuziga chiqadigan va hatto geyzerlar shaklida otilib chiqadigan issiq buloqlar mavjud.

Islandiyada hozirgi vaqtda iste'mol qilinadigan energiyaning 60 foizdan ortig'i Yerdan olinadi. Jumladan, geotermal manbalar isitishning 90 foizini va elektr energiyasining 30 foizini ta'minlaydi. Qolaversa, mamlakatning qolgan elektr energiyasi gidroelektrostantsiyalarda ishlab chiqariladi, ya'ni qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalaniladi, buning natijasida Islandiya o'ziga xos global ekologik standartga o'xshaydi.

20-asrda geotermal energiyani "uyga kiritish" Islandiyaga sezilarli iqtisodiy yordam berdi. O'tgan asrning o'rtalariga qadar u juda kambag'al mamlakat edi, hozirda u o'rnatilgan quvvat va aholi jon boshiga geotermal energiya ishlab chiqarish bo'yicha dunyoda birinchi o'rinda turadi va geotermal elektr stantsiyalarining o'rnatilgan quvvatining mutlaq qiymati bo'yicha birinchi o'ntalikka kiradi. Biroq, uning aholisi atigi 300 ming kishini tashkil etadi, bu ekologik toza energiya manbalariga o'tish vazifasini soddalashtiradi: unga bo'lgan ehtiyoj odatda unchalik katta emas.

Islandiyadan tashqari, elektr energiyasini ishlab chiqarish umumiy balansida geotermal energiyaning yuqori ulushi Yangi Zelandiya va Janubi-Sharqiy Osiyoning orol davlatlarida (Filippin va Indoneziya), Markaziy Amerika va Sharqiy Afrikaning davlatlari, ularning hududlari ham yuqori seysmik va vulqonik faollik bilan ajralib turadi. Ushbu davlatlar 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 misollardan biri bu Italiya, Toskana provinsiyasida joylashgan joy, hozirgi vaqtda Larderello deb ataladi, u erda XIX asr boshlarida tabiiy ravishda quyilgan yoki sayoz quduqlardan olinadigan mahalliy issiq termal suvlar energiya maqsadida ishlatilgan.

Borga boy er osti suvlari borik kislotasini olish uchun ishlatilgan. Dastlab, bu kislota temir qozonlarda bug'lanish orqali olingan va yaqin atrofdagi o'rmonlardan odatdagi o'tin yoqilg'i sifatida olingan, ammo 1827 yilda Francesco Larderel suvlarning o'zi isib ishlaydigan tizim yaratdi. Shu bilan birga, tabiiy suv bug'ining energiyasi burg'ulash qurilmalarini ishlashida, XX asr boshlarida - mahalliy uylar va issiqxonalarni isitish uchun ishlatila boshlandi. Xuddi shu joyda, 1904 yilda Larderello shahrida termal suv bug'lari elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun energiya manbaiga aylandi.

Ba'zi boshqa davlatlar 19-asr oxiri - 20-asr boshlarida Italiya misoliga ergashdilar. Masalan, 1892 yilda termal suvlar birinchi marta AQShda (Boise, Aydaho), 1919 yilda Yaponiyada va 1928 yilda Islandiyada mahalliy isitish uchun ishlatilgan.

AQShda birinchi gidrotermal elektr stantsiyasi 1930 yillarning boshlarida Kaliforniyada, 1958 yilda Yangi Zelandiyada, 1959 yilda Meksikada, 1965 yilda Rossiyada (dunyodagi birinchi qo'shaloq geotermal elektr stantsiyasi) paydo bo'ldi. ...

Yangi manbadagi eski tamoyil

Elektr energiyasini ishlab chiqarish gidroenergetikani isitishga qaraganda yuqori haroratni talab qiladi - 150 ° S dan yuqori. Geotermal elektr stantsiyasining (GeoPP) ishlash printsipi an'anaviy issiqlik elektr stantsiyasining (IES) ishlash printsipiga o'xshaydi. Aslida, geotermal elektr stantsiyasi bu o'ziga xos issiqlik elektr stantsiyasidir.

IESlarda, qoida tariqasida, ko'mir, gaz yoki yoqilg'i moyi asosiy energiya manbai bo'lib xizmat qiladi va suv bug'lari ishlaydigan suyuqlik bo'lib xizmat qiladi. Yoqilg'i, yonish, suvni bug 'turbinasini aylantiradigan bug' holatiga isitadi va u elektr energiyasini ishlab chiqaradi.

GeoPPlardan farqi shundaki, bu erda asosiy energiya manbai erning isishi va bug 'ko'rinishidagi ishchi suyuqlik elektr generatorining turbin pichoqlariga to'g'ridan-to'g'ri ishlab chiqarish qudug'idan etkazib beriladi.

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

Muayyan sxemadan foydalanish yig'ish holati va energiya tashuvchisi haroratiga bog'liq.

Eng sodda va shuning uchun sxemalarning birinchisi to'g'ri chiziq bo'lib, unda quduqdan keladigan bug 'to'g'ridan-to'g'ri turbinadan o'tadi. Larderello dunyodagi birinchi GeoPP 1904 yilda quruq bug 'ustida ishlagan.

Bilvosita ish sxemasiga ega bo'lgan geoPPlar bizning davrimizda eng keng tarqalgan. Ular issiq foydalanishadi er osti suvlari, evaporatatorga yuqori bosim ostida AOK qilinadi, bu erda uning bir qismi bug'lanadi va hosil bo'lgan bug 'turbinani aylantiradi. Ba'zi hollarda geotermal suv va bug'larni agressiv birikmalardan tozalash uchun qo'shimcha qurilmalar va aylanishlar talab qilinadi.

Sarflangan bug 'inyeksiya qudug'iga kiradi yoki kosmik isitish uchun ishlatiladi - bu holda printsip CHPning ishlashida bo'lgani kabi.

Ikkilik GeoPPPlarda issiq termal suv boshqa suyuqlik bilan o'zaro ta'sir qiladi, bu quyi qaynoq nuqtasi bilan ishlaydigan suyuqlik vazifasini bajaradi. Ikkala suyuqlik ham issiqlik almashtirgich orqali o'tadi, u erda termal suv ishlaydigan suyuqlikni bug'laydi, bug 'esa turbinani aylantiradi.

Atmosferaga emissiya muammosini hal qiladigan ushbu tizim yopiq. Bundan tashqari, nisbatan past qaynoq haroratga ega ishlaydigan suyuqliklar juda issiq bo'lmagan termal suvlardan energiya manbai sifatida foydalanish imkonini beradi.

Uchala sxemada gidrotermal manbadan foydalaniladi, ammo elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun neftotermal energiyasidan ham foydalanish mumkin.

Bunday holda sxematik diagramma ham juda oddiy. Bir-biriga bog'langan ikkita quduq qazish kerak - quyish va ishlab chiqarish. Suv quyish qudug'iga quyiladi. Chuqurlikda u qiziydi, keyin kuchli isitish natijasida hosil bo'lgan suv yoki bug 'ishlab chiqarish qudug'i orqali yuzaga etkaziladi. Bundan tashqari, bularning barchasi neftotermal energiyasidan qanday foydalanishga bog'liq - isitish yoki elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun. Yopiq tsikl chiqindi bug 'va suvni in'ektsiya qudug'iga yoki boshqa usul bilan yuborish bilan mumkin.

Bunday tizimning noqulayligi shubhasizdir: ishlaydigan suyuqlikning etarlicha yuqori haroratini olish uchun quduqlarni katta chuqurlikka burg'ulash kerak. Va bu jiddiy xarajatlar va suyuqlik yuqoriga qarab harakatlanayotganda sezilarli issiqlik yo'qotish xavfi. Shu sababli, neftotermal tizimlar hali ham gidrotermal tizimlarga qaraganda kamroq uchraydi, ammo neftotermik energiyaning potentsiali kattaroq kattalikka ega.

Hozirgi vaqtda Avstraliya neftotermal 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 (aka Lord Kelvin) tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlik nasosining ixtirosi insoniyatga tuproqning yuqori qatlamlarining past potentsial issiqligidan foydalanish uchun haqiqiy imkoniyat yaratdi. Issiqlik nasosi tizimi, yoki Tompson buni "issiqlik multiplikatori" deb ataganidek, issiqlik uzatishning fizik jarayoniga asoslanadi. atrof-muhit sovutgichga. Aslida, u petrotermal tizimlarda bo'lgani kabi bir xil printsipdan foydalanadi. Farq issiqlik manbasida, shuning uchun terminologik savol tug'ilishi mumkin: issiqlik pompasini geotermal tizim deb hisoblash mumkinmi? Gap shundaki, yuqori qatlamlarda, o'nlab yuzlab metr chuqurliklarda, jinslar va tarkibidagi suyuqliklar erning chuqur isishi bilan emas, balki quyosh tomonidan qizdiriladi. Shunday qilib, bu holatda issiqlik quyoshning asosiy manbai hisoblanadi, garchi u geotermal tizimlarda bo'lgani kabi erdan olinadi.

Issiqlik nasosining ishlashi atmosferaga nisbatan tuproqni isitish va sovutishning kechikishiga asoslanadi, buning natijasida sirt va chuqur qatlamlar o'rtasida harorat gradienti hosil bo'ladi, ular hatto qishda ham suv havzalarida sodir bo'ladigan issiqlikni saqlab turadi. Issiqlik nasoslarining asosiy maqsadi kosmik isitishdir. Aslida, bu "teskari muzlatgich". Issiqlik pompasi ham, muzlatgich ham uchta tarkibiy qism bilan o'zaro ta'sir qiladi: ichki muhit (birinchi holda - isitish xonasi, ikkinchisida - muzlatgichning sovutilgan kamerasi), tashqi muhit - energiya manbai va sovutish suvi (sovutish suvi), shuningdek, bu issiqlik uzatishni ta'minlovchi yoki issiqlik tashuvchisi. sovuq.

Qaynoq harorati past bo'lgan modda sovutish moddasi vazifasini bajaradi, bu esa unga nisbatan past haroratga ega bo'lgan manbadan issiqlikni olish imkonini beradi.

Sovutgichda suyuq sovutgich sovutgich orqali (bosim regulyatori) evaporatatorga kiradi, bu erda bosim keskin pasayishi natijasida suyuqlik bug'lanadi. Bug'lanish - bu tashqi issiqlik assimilyatsiyasini talab qiladigan endotermik jarayon. Natijada, issiqlik evaporatatorning ichki devorlaridan olinadi, bu sovutgich kamerasida sovutish ta'sirini ta'minlaydi. Bundan tashqari, evaporatatordan sovutish moddasi kompressorga singib ketadi va u erda to'plangan suyuq holatga qaytadi. Bu olib tashlangan issiqlikni tashqi muhitga chiqarilishiga olib keladigan teskari jarayon. Qoida tariqasida, u xonaga tashlanadi va muzlatgichning orqa qismi nisbatan iliq bo'ladi.

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

Haqiqiy issiqlik nasosida suv isitiladi, tashqi palladan o'tadi, erga yoki suv omboriga yotqiziladi, so'ngra evaporatatorga kiradi.

Evaporatatorda issiqlik past qaynoq nuqtasi bo'lgan sovutish suvi bilan to'ldirilgan ichki zanjirga o'tkaziladi, u evaporatatordan o'tib, suyuqlikni gaz holatiga o'tkazadi va issiqlikni oladi.

Bundan tashqari, gazli sovutish moslamasi kompressorga kiradi, u erda u yuqori bosimga va haroratga siqiladi va kondensatorga kiradi, bu erda issiq gaz va isitish tizimidan sovutish suvi o'rtasida issiqlik almashinuvi sodir bo'ladi.

Kompressor elektr energiyasini ishlashini talab qiladi, ammo zamonaviy tizimlarda transformatsiya nisbati (iste'mol qilingan va ishlab chiqarilgan energiya nisbati) ularning samaradorligini ta'minlash uchun etarlicha yuqori.

Bugungi kunda issiqlik nasoslari kosmik isitish uchun, asosan iqtisodiy rivojlangan mamlakatlarda keng qo'llaniladi.

Ekologik jihatdan to'g'ri energiya

Geotermal energiya ekologik toza deb hisoblanadi, bu umuman to'g'ri. Birinchidan, u qayta tiklanadigan va amalda tugaydigan resursdan foydalanadi. Geotermal energiya yirik gidroelektrostantsiyalardan yoki shamol fermalaridan farqli o'laroq katta maydonlarni talab qilmaydi va uglevodorod energiyasidan farqli o'laroq atmosferani ifloslantirmaydi. GeoPP o'rtacha ishlab chiqarilgan 1 GVt elektr energiyasi uchun 400 m 2 ni egallaydi. Ko'mir bilan ishlaydigan elektr stantsiyasi uchun bir xil ko'rsatkich, masalan, 3600 m 2. GeoPPlarning ekologik afzalliklari, shuningdek, suvning kam sarflanishini ham o'z ichiga oladi - 1 kVt uchun 20 litr toza suv, IES va AESlarda esa 1000 litr talab qilinadi. E'tibor bering, bu "o'rtacha" GeoPPning ekologik ko'rsatkichlari.

Ammo salbiy yon ta'siri hali ham mavjud. Ular orasida shovqin, atmosferaning termal ifloslanishi va kimyoviy ifloslanish - suv va tuproq, shuningdek qattiq chiqindilarning shakllanishi eng ko'p ajralib turadi.

Atrof-muhitni kimyoviy ifloslanishining asosiy manbai ko'pincha tarkibida bo'lgan haqiqiy issiqlik suvidir (yuqori harorat va minerallashgan holda) katta miqdorda zaharli birikmalar, buning natijasida oqova suvlar va zararli moddalarni yo'q qilish muammosi mavjud.

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

GeoPP ishlash 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), stol tuzi (NaCl), bor (B), mishyak (As). ), simob (Hg). Atrof muhitga chiqarilgach, ular uning ifloslanish manbai bo'lib qoladilar. Bundan tashqari, agressiv kimyoviy muhit GeoTPP konstruktsiyalariga korroziyaga olib kelishi mumkin.

Shu bilan birga, Geo GESlarda ifloslantiruvchi moddalar chiqindilari IESlarga qaraganda o'rtacha darajada past. Masalan, ishlab chiqarilgan elektr energiyasining har bir kilovatt soati uchun karbonat angidrid chiqindilari GeoPPPlarda 380 g gacha, ko'mir yoqadigan issiqlik elektr stantsiyalarida 1042 g, yoqilg'i moyida 906 g va gaz bilan ishlaydigan issiqlik elektr stantsiyalarida 453 g.

Savol tug'iladi: chiqindi suv bilan nima qilish kerak? Tuzilishi past bo'lganida, soviganidan so'ng uni sirt suvlariga chiqarish mumkin. Yana bir usul - bu bugungi kunda afzal bo'lgan va asosan ishlatiladigan in'ektsiya qudug'i orqali uni suv qatlamiga qaytarish.

Suvli qatlamlardan termal suvni olish (shuningdek oddiy suvni to'kish) tuproqning pasayishiga va harakatlanishiga, boshqa geologik qatlamlarning deformatsiyasiga, mikro-zilzilalarga olib kelishi mumkin. Bunday hodisalarning ehtimolligi, odatda, unchalik katta emas, garchi alohida holatlar qayd etilgan (masalan, Germaniyadagi Staufen im Breisgau shahridagi GeoPPda).

Ta'kidlash joizki, GeoPPlarning aksariyati nisbatan kam aholi yashaydigan joylarda va uchinchi dunyo mamlakatlarida joylashgan bo'lib, ularda ekologik talablar rivojlangan mamlakatlarga qaraganda unchalik qattiq emas. Bundan tashqari, hozirgi vaqtda GeoPPlarning soni va ularning imkoniyatlari nisbatan kichikdir. Geotermal energiyaning yanada keng rivojlanishi bilan ekologik xavflar ko'payib, ko'payishi mumkin.

Yerning energiyasi qancha?

Geotermal tizimlarni qurish uchun investitsiya harajatlari juda katta farq qiladi - o'rnatilgan 1 kVt uchun 200 dan 5000 dollargacha, ya'ni eng arzon variantlar issiqlik elektr stantsiyasini qurish narxlari bilan taqqoslanadi. Ular, birinchi navbatda, termal suvlarning paydo bo'lishi shartlariga, ularning tarkibiga va tizim dizayniga bog'liq. Katta chuqurliklarga burg'ulash, ikkita quduq bilan yopiq tizimni yaratish, suvni tozalash zarurati xarajatlarni ko'paytirishi mumkin.

Masalan, neftotermal aylanish tizimini (SES) yaratishga yo'naltirilgan investitsiyalar 1 kVt quvvatga 1,6–4 ming AQSh dollari miqdorida baholanmoqda, bu atom elektr stantsiyasini qurish xarajatlaridan oshadi va shamol va quyosh elektr stantsiyalarini qurish narxiga teng keladi.

GeoTPP-ning aniq iqtisodiy ustunligi bu bepul energiya tashuvchisi. Taqqoslash uchun, ishlayotgan IES yoki AES xarajatlar tarkibida energiya hozirgi narxlariga qarab 50-80% va undan ham ko'proqni tashkil qiladi. Demak, yana bir ustunlik geotermal tizim: foydalanish xarajatlari yanada barqaror va bashorat qilish mumkin, chunki ular energiya narxining tashqi kon'yunkturasiga bog'liq emas. Umuman olganda, GeoTPPning harajatlari ishlab chiqarilgan quvvatning 1 kVtiga 2–10 tsent (60 tiyin - 3 rubl) baholanmoqda.

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

O'rtacha, 1 kVt / soat geotermal energiyaning qiymati IES bilan taqqoslanadi (Rossiya sharoitida - 1 rubl / 1 kVt soat) va GESlarda elektr energiyasini ishlab chiqarish narxidan o'n baravar yuqori (5-10 kopek / 1 kVt / s) ).

Issiqlik va gidrotexnika inshootlaridan farqli o'laroq, GeoTESning unchalik katta bo'lmagan quvvati yuqori narxning sababi hisoblanadi. Bundan tashqari, xuddi shu hududda va shunga o'xshash sharoitda joylashgan tizimlarni taqqoslash kerak. Masalan, 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, oqova suvlarni yo'q qilish zarurati va bu qanday amalga oshirilayotganligi, resursdan birgalikda foydalanish mumkinligiga bog'liq. Shunday qilib, termal suvdan olingan kimyoviy elementlar va aralashmalar qo'shimcha daromad keltirishi mumkin. Larderello misolini eslaylik: bu erda kimyoviy ishlab chiqarish asosiy bo'lgan va geotermal energiyadan foydalanish dastlab yordamchi bo'lgan.

Geotermal energiyani uzatish

Geotermal energiya shamol va quyoshdan farqli ravishda rivojlanmoqda. Hozirgi paytda bu ko'p jihatdan resursning tabiatiga bog'liq bo'lib, u mintaqa bilan keskin farq qiladi va eng yuqori kontsentratsiya, odatda, tektonik yoriqlar va vulqonizmning rivojlanishi sohalari bilan bog'liq bo'lgan geotermal anomaliyalarning tor zonalari bilan bog'liq.

Bundan tashqari, geotermal energiya shamolga nisbatan texnologik jihatdan kamroq, va quyosh energiyasidan ham past: geotermal elektr stantsiyalari tizimlari juda oddiy.

Jahon elektr energiyasini ishlab chiqarishning umumiy tarkibida geotermal tarkibiy qism 1% dan kamni tashkil qiladi, ammo ba'zi mintaqalar va mamlakatlarda uning ulushi 25-30% ga etadi. Geologik sharoitlar bilan bog'liqligi sababli, geotermal energiya sig'imining muhim qismi uchinchi dunyo mamlakatlarida joylashgan bo'lib, ularda sanoatning eng katta rivojlanishining uchta klasteri ajralib turadi - Janubi-Sharqiy Osiyo, Markaziy Amerika va Sharqiy Afrika orollari. Dastlabki ikki mintaqa Tinch okeanidagi "Yerning olov kamariga" kiritilgan, uchinchisi Sharqiy Afrika Riftiga bog'langan. Ushbu kamarlarda geotermal energiya rivojlanishini davom ettirishi mumkin. Yana uzoq istiqbol - bu bir necha kilometr chuqurlikda joylashgan er qatlamlarining issiqligidan foydalangan holda neftotermik energiyani rivojlantirish. Bu deyarli keng tarqalgan resurs, ammo uni qazib olish katta xarajatlarni talab qiladi, shuning uchun neft va issiqlik energiyasi asosan iqtisodiy va texnologik jihatdan kuchli davlatlarda rivojlanmoqda.

Umuman olganda, geotermal resurslarning har xil taqsimlanishi va ekologik xavfsizlikning maqbul darajasi hisobga olinsa, geotermal energiyaning rivojlanishi yaxshi istiqbolga ega. Ayniqsa an'anaviy energiya manbalarining etishmasligi va ular uchun narxlarning oshib ketish xavfi bilan.

Kamchatkadan Kavkazgacha

Rossiyada geotermal energetikaning rivojlanishi juda uzoq tarixga ega va biz dunyoning etakchilarimiz qatorida, ulkan mamlakatning umumiy energiya balansida geotermal energiyaning ulushi hali ham ahamiyatsiz.

Ikki mintaqa - Kamchatka va Shimoliy Kavkaz - Rossiyada geotermal energiyani rivojlantirishning kashshofi va markaziga aylandi va agar birinchi holda biz birinchi navbatda elektr energetikasi, keyin ikkinchisida - issiqlik suvining issiqlik energiyasidan foydalanish haqida gapiramiz.

Shimoliy Kavkazda - Krasnodar o'lkasida, Chechenistonda, Dog'istonda - termal suvlarning issiqligi energiya maqsadlari uchun ham Buyukdan oldin ishlatilgan. Vatan urushi... 1980 va 1990 yillarda mintaqada geotermal energiyaning rivojlanishi aniq sabablarga ko'ra to'xtab qoldi va hali ham turg'unlik holatidan chiqmadi. Shunga qaramay, Shimoliy Kavkazda geotermal suv ta'minoti taxminan 500 ming kishini issiqlik bilan ta'minlaydi va, masalan, 60 ming aholisi bo'lgan Krasnodar o'lkasidagi Labinsk shahri geotermal suvlar bilan to'liq isitiladi.

Kamchatkada geotermal energiya tarixi asosan geotermal elektr stantsiyalari qurilishi bilan bog'liq. Ularning birinchisi, hanuzgacha ishlayotgan Pauzhetskaya va Paratunskaya stantsiyalari 1965-1967 yillarda qurilgan, quvvati 600 kVt bo'lgan Paratunskaya GeoES esa dunyoda ikkitomonlama tsiklga ega birinchi stansiya bo'ldi. Bu Rossiya fanlar akademiyasining Sibir filiali Termofizika institutidan Sovet olimlari S.S.Kutateladze va A.M.Rozenfeldning rivojlanishi edi, u 1965 yilda 70 ° S haroratda suvdan elektr energiyasini olish uchun mualliflik guvohnomasini oldi. Keyinchalik ushbu texnologiya dunyodagi 400 dan ortiq ikkilik GeoPPlarning prototipiga aylandi.

1966 yilda ishga tushirilgan Pauzhetskaya GeoESning quvvati dastlab 5 MVt edi va keyinchalik 12 MVtga oshirildi. Ayni paytda stantsiyada uning quvvatini yana 2,5 MVtga oshiradigan ikkilik blok qurilmoqda.

SSSR va Rossiyada geotermal energiyaning rivojlanishi an'anaviy energiya manbalari - neft, gaz, ko'mirning mavjudligi bilan to'sqinlik qildi, ammo hech qachon to'xtamadi. Hozirgi kunda eng yirik geotermal energiya inshootlari 1999 yilda ishga tushirilgan umumiy quvvati 12 MVt bo'lgan Verxne-Mutnovskaya GESi va quvvati 50 MVt bo'lgan Mutnovskaya GES hisoblanadi (2002).

Mutnovskaya va Verxne-Mutnovskaya GeoPPlari nafaqat Rossiya uchun, balki global miqyosda noyob ob'ektlardir. Stantsiyalar Mutnovskiy vulqoni etagida, dengiz sathidan 800 metr balandlikda joylashgan va ekstremal iqlim sharoitida ishlaydi, bu erda yiliga 9-10 oy qish bo'ladi. Mutnovskiy GESi uskunalari hozirgi kunda dunyodagi eng zamonaviylaridan biri bo'lib, mahalliy energetika korxonalarida to'liq ishlab chiqarilmoqda.

Hozirgi vaqtda Markaziy Kamchatka energiya markazining energiya iste'moli umumiy tarkibidagi Mutnovskiy zavodlarining ulushi 40 foizni tashkil etadi. Kelgusi yillarda quvvatni oshirish rejalashtirilmoqda.

Alohida-alohida, bu Rossiyaning neftotermik rivojlanishi haqida gapirish kerak. Bizda hali katta DSP-lar yo'q, ammo chuqur burg'ilash uchun ilg'or texnologiyalar mavjud (taxminan 10 km), ular dunyoda ham o'xshash emas. Ularning kelgusida rivojlanishi neftotermal tizimlarini 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 ishlarining mutaxassislari. Rossiyada neftotermal aylanish tizimining loyihasi hozirda eksperimental bosqichda.

Rossiyada geotermal energiyaning istiqbollari juda uzoq bo'lsa ham: hozirgi paytda potentsial juda katta va an'anaviy energiyaning pozitsiyalari kuchli. Shu bilan birga, mamlakatning bir qator chekka hududlarida geotermal energiyadan foydalanish iqtisodiy jihatdan foydali va bugungi kunda talabga ega. Bular yuqori geoenergetik potentsialga ega bo'lgan hududlar (Chukotka, Kamchatka, Kuriles - Tinch okeanining "Yerning o't o'chiruvchi zonasi", Janubiy Sibir va Kavkaz tog'lari) va bir vaqtning o'zida markazlashtirilgan energiya ta'minotidan uzilib qolgan.

Ehtimol, yaqin o'n yilliklarda mamlakatimizda geotermal energiya aynan mana shunday mintaqalarda rivojlanib boradi.

Tuproq harorati doimiylik va chuqurlik bilan o'zgarib turadi. Bu bir qator omillarga bog'liq, ularning ko'pini hisobga olish qiyin. Ikkinchisiga, masalan, o'simliklarning tabiati, qiyalikning tub joylarga tushishi, soyalar, qor qoplami, tuproqlarning o'ziga xos xususiyati, suprapermafrost suvlarining mavjudligi va boshqalar kiradi. barqaror, va bu erda hal qiluvchi ta'sir havo harorati bilan qoladi.

Turli xil chuqurlikdagi tuproq harorativa yilning turli davrlarida tadqiqot davomida qo'yiladigan termal quduqlarda to'g'ridan-to'g'ri o'lchash orqali olinishi mumkin. Ammo bu usul uzoq muddatli kuzatuvlar va katta xarajatlarni talab qiladi, bu har doim ham oqlanmaydi. Bir yoki ikkita quduqdan olingan ma'lumotlar katta maydonlarga va uzunliklarga tarqalib, haqiqatni buzib ko'rsatdi, shuning uchun tuproq harorati bo'yicha hisoblangan ma'lumotlar ko'p hollarda ishonchli bo'ladi.

Permafrost tuproq haroratihar qanday chuqurlikda (sirtdan 10 m gacha) va yilning istalgan davrida quyidagi formula bo'yicha aniqlanishi mumkin:

tr \u003d mt °, (3.7)

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

tr - z chuqurlikda tuproq harorati, daraja.

τr - yilga teng vaqt (8760 h);

τ - tuproqni kuzgi muzlatish boshlangan paytdan boshlab haroratni o'lchash paytigacha, soat bilan hisoblangan vaqt (1 yanvardan keyin);

exp x - eksponensial (exponential funktsiyasi jadvallardan olingan);

m - yilning davriga qarab koeffitsient (oktyabr - may m \u003d 1,5-0,05 g, iyun - sentyabr davri uchun m \u003d 1)

Berilgan chuqurlikdagi eng past harorat (3.7) formuladagi kosin -1 ga teng bo'lganda bo'ladi, ya'ni ma'lum bir chuqurlikda yil davomida tuproqning minimal harorati bo'ladi.

tr min \u003d (1.5-0.05z) t °, (3.8)

Z chuqurlikdagi tuproqning maksimal harorati kosinos teng qiymatni olganda bo'ladi, ya'ni.

tr maks \u003d t °, (3.9)

Uchala formulada ham (3.10) formulaga binoan, hajmli issiqlik sig'imining qiymati m t tuproq harorati uchun hisoblanishi kerak.

C 1 m \u003d 1 / W, (3.10)

Mavsumiy eritish qatlamidagi tuproq haroratiushbu qatlamdagi harorat o'zgarishi chiziqli bog'liqlik bilan quyidagi harorat gradyanlariga to'g'ri yaqinlashishini hisobga olgan holda hisoblash yo'li bilan ham aniqlash mumkin (3.1-jadval).

Tuproq haroratini VGM darajasida (3.8) - (3.9) bittadan foydalanib hisoblab, ya'ni. Z \u003d 0 formulasini qo'yib, 3.1 jadvaldan foydalanib, tuproqning haroratni mavsumiy eritish qatlamida ma'lum bir chuqurlikda aniqlaymiz. Tuproqning eng yuqori qatlamlarida, sirtdan taxminan 1 m masofada, harorat o'zgarishi tabiati juda murakkab.

3.1-jadval

Mavsumiy eritish qatlamidagi harorat gradienti er yuzasidan 1 m chuqurlikda

Eslatma. Gradientning belgisi kun yuzasiga qarab ko'rsatiladi.

Hisoblangan tuproq haroratini erdan bir metrlik qatlamda olish uchun siz quyidagicha davom ettirishingiz mumkin. 1 m chuqurlikdagi haroratni va tuproqning kunlik yuzasi haroratini hisoblang, so'ngra ushbu ikki qiymatdan interpolyatsiya qilib, ma'lum bir chuqurlikda haroratni aniqlang.

Sovuq mavsumda tuproq yuzasidagi harorat havo haroratiga teng olinishi mumkin. Yozda:

t p \u003d 2 + 1.15 t in, (3.11)

bu erda t p - harorat sirt harorati.

t in - havo harorati deg.

Oqimsiz kriyolitozonda tuproq harorati qo'shilish vaqtiga nisbatan boshqacha hisoblanadi. Amalda biz yil davomida VGM darajasida harorat 0 ° S ga teng bo'ladi deb taxmin qilishimiz mumkin. Berilgan chuqurlikda permafrost qatlamining tuproqning hisoblangan harorati interpolyatsiya yo'li bilan aniqlanishi mumkin, agar u chiziq qonuniga binoan V ° M chuqurlikda 10 m dan 0 ° C gacha t ° dan 0 ° C gacha o'zgarsa. Erigan qatlamdagi harorat h t dan 0,5 dan 1,5 ° C gacha olinishi mumkin.

Mevsimsel muzlash h qatlamida tuproq harorati birlashadigan permafrostning mavsumiy erishi qatlami bilan bir xilda hisoblanishi mumkin, ya'ni. h p - 1 m qatlamda harorat gradyani bo'ylab (3.1-jadval), h p chuqurlikdagi harorat sovuq mavsumda 0 ° S ga, yozda esa 1 ° S ga teng. Yuqori 1 m tuproq qatlamida harorat 1 m chuqurlikdagi harorat va sirtdagi harorat o'rtasidagi interpolatsiya orqali aniqlanadi.