Θερμοκρασία στο έδαφος σε βάθος 2 μ. Στη Γη - Σχετικά με τη ζωή στη Γη σε αρμονία με τη Φύση. Πώς υπολογίζονται τα έξοδα θέρμανσης και ψύξης του αέρα

Το επιφανειακό στρώμα του εδάφους της Γης είναι ένας φυσικός συσσωρευτής θερμότητας. Η κύρια πηγή θερμικής ενέργειας που εισέρχεται στα ανώτερα στρώματα της Γης είναι η ηλιακή ακτινοβολία. Σε βάθος περίπου 3 m ή περισσότερο (κάτω από το επίπεδο κατάψυξης), η θερμοκρασία του εδάφους πρακτικά δεν αλλάζει κατά τη διάρκεια του έτους και είναι περίπου ίση με μέση ετήσια θερμοκρασίαεξωτερικός αέρας. Σε βάθος 1,5-3,2 m το χειμώνα, η θερμοκρασία κυμαίνεται από +5 έως + 7 ° C και το καλοκαίρι από +10 έως + 12 ° C. Με αυτή τη ζέστη, μπορείτε να αποτρέψετε το σπίτι να παγώσει το χειμώνα και αποτρέψτε την υπερθέρμανση πάνω από 18 το καλοκαίρι. -20 ° C

Ο απλούστερος τρόπος χρήσης της θερμότητας της γης είναι η χρήση εναλλάκτη θερμότητας εδάφους (PHE). Κάτω από το έδαφος, κάτω από το επίπεδο κατάψυξης του εδάφους, τοποθετείται ένα σύστημα αεραγωγών, οι οποίοι εκτελούν τη λειτουργία ενός εναλλάκτη θερμότητας μεταξύ του εδάφους και του αέρα που διέρχεται από αυτούς τους αεραγωγούς. Το χειμώνα, ο εισερχόμενος κρύος αέρας που εισέρχεται και διέρχεται από τους σωλήνες θερμαίνεται και το καλοκαίρι ψύχεται. Με μια ορθολογική τοποθέτηση αεραγωγών, μπορεί να ληφθεί σημαντική ποσότητα θερμικής ενέργειας από το έδαφος με μικρή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας.

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί εναλλάκτης θερμότητας σωλήνας σε σωλήνα. Οι εσωτερικοί αεραγωγοί από ανοξείδωτο χάλυβα λειτουργούν εδώ ως αναρροφητές.

Cύξη το καλοκαίρι

Στη ζεστή εποχή, ένας εναλλάκτης θερμότητας εδάφους παρέχει ψύξη του αέρα παροχής. Ο εξωτερικός αέρας εισέρχεται μέσω της συσκευής εισαγωγής αέρα στον εναλλάκτη θερμότητας εδάφους, όπου ψύχεται από το έδαφος. Στη συνέχεια, ο ψυχόμενος αέρας τροφοδοτείται με αεραγωγούς στη μονάδα χειρισμού αέρα, στην οποία καλοκαιρινή περίοδοςεγκαθίσταται ένα θερινό ένθετο αντί για έναν ανακτητή. Χάρη σε αυτή τη λύση, η θερμοκρασία στους χώρους μειώνεται, το μικροκλίμα στο σπίτι βελτιώνεται και η κατανάλωση ενέργειας για κλιματισμό μειώνεται.

Εργασία εκτός εποχής

Όταν η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ εξωτερικού και εσωτερικού αέρα είναι μικρή, η παροχή καθαρός αέραςμπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω της γρίλιας παροχής που βρίσκεται στον τοίχο του σπιτιού στο υπέργειο τμήμα. Στην περίοδο που η διαφορά είναι σημαντική, η παροχή φρέσκου αέρα μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω του εναλλάκτη θερμότητας, παρέχοντας θέρμανση / ψύξη του αέρα παροχής.

Εξοικονόμηση το χειμώνα

Στην κρύα εποχή, ο εξωτερικός αέρας εισέρχεται μέσω της συσκευής εισαγωγής αέρα στον εναλλάκτη θερμότητας, όπου θερμαίνεται και στη συνέχεια εισέρχεται στη μονάδα χειρισμού αέρα για θέρμανση στον ανακτητή. Η προθέρμανση του αέρα στη μονάδα διαχείρισης αέρα μειώνει την πιθανότητα παγώματος στον ανακτητή της μονάδας χειρισμού αέρα, αυξάνοντας τον αποτελεσματικό χρόνο χρήσης του αναρροφητή και ελαχιστοποιώντας το κόστος της πρόσθετης θέρμανσης αέρα στο νερό / ηλεκτρικό θερμαντήρα.

Πώς υπολογίζονται τα έξοδα θέρμανσης και ψύξης του αέρα

Είναι δυνατό να υπολογίσετε εκ των προτέρων το κόστος θέρμανσης του αέρα το χειμώνα για ένα δωμάτιο όπου παρέχεται αέρας με πρότυπο 300 m3 / h. Το χειμώνα, η μέση ημερήσια θερμοκρασία για 80 ημέρες είναι -5 ° C - πρέπει να θερμανθεί στους + 20 ° C. Για να θερμάνετε αυτήν την ποσότητα αέρα, πρέπει να δαπανήσετε 2,55 kW ανά ώρα (ελλείψει συστήματος ανάκτησης θερμότητας ). Όταν χρησιμοποιείτε ένα γεωθερμικό σύστημα, ο εξωτερικός αέρας θερμαίνεται στους +5 και στη συνέχεια 1,02 kW χρησιμοποιείται για να ζεστάνει τον εισερχόμενο αέρα στον άνετο. Η κατάσταση είναι ακόμη καλύτερη όταν χρησιμοποιείτε ανάκτηση - χρειάζεται μόνο να δαπανήσετε 0,714 kW. Σε διάστημα 80 ημερών, αντίστοιχα, θα δαπανηθούν 2.448 kWh θερμικής ενέργειας και τα γεωθερμικά συστήματα θα μειώσουν το κόστος κατά 1175 ή 685 kWh.

Στην εκτός εποχής, εντός 180 ημερών, η μέση ημερήσια θερμοκρασία είναι + 5 ° C - πρέπει να θερμανθεί στους + 20 ° C. Το προγραμματισμένο κόστος είναι 3305 kWh και τα γεωθερμικά συστήματα θα μειώσουν το κόστος κατά 1322 ή 1102 kWh.

Το καλοκαίρι, για 60 ημέρες, η μέση ημερήσια θερμοκρασία είναι περίπου + 20 ° C, αλλά για 8 ώρες είναι εντός + 26 ° C. Το κόστος ψύξης θα είναι 206 kWh και το γεωθερμικό σύστημα θα μειώσει το κόστος κατά 137 kWh Το

Καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους, η λειτουργία ενός τέτοιου γεωθερμικού συστήματος αξιολογείται χρησιμοποιώντας τον συντελεστή - SPF (εποχικός συντελεστής ισχύος), ο οποίος ορίζεται ως ο λόγος της ποσότητας θερμικής ενέργειας που λαμβάνεται προς την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται, λαμβάνοντας υπόψη τις εποχιακές αλλαγές θερμοκρασία αέρα / εδάφους.

Για τη λήψη 2634 kWh θερμικής ισχύος από το έδαφος, η μονάδα εξαερισμού δαπανά 635 kWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως. SPF = 2634/635 = 4,14.
Με βάση τα υλικά.

Θερμοκρασία στο εσωτερικό της Γης.Ο προσδιορισμός της θερμοκρασίας στα κελύφη της Γης βασίζεται σε διάφορα, συχνά έμμεσα, δεδομένα. Τα πιο αξιόπιστα δεδομένα θερμοκρασίας αναφέρονται στο ανώτατο τμήμα του φλοιού της γης, που εκτίθεται από ορυχεία και γεωτρήσεις σε μέγιστο βάθος 12 χιλιομέτρων (πηγάδι Κόλα).

Η αύξηση της θερμοκρασίας σε βαθμούς Κελσίου ανά μονάδα βάθους ονομάζεται γεωθερμική κλίση,και το βάθος σε μέτρα, κατά το οποίο η θερμοκρασία αυξάνεται κατά 1 0 С - γεωθερμικό βήμα.Η γεωθερμική κλίση και, κατά συνέπεια, το γεωθερμικό στάδιο ποικίλλουν από τόπο σε τόπο ανάλογα με τις γεωλογικές συνθήκες, την ενδογενή δραστηριότητα σε διαφορετικές περιοχές, καθώς και την ετερογενή θερμική αγωγιμότητα των πετρωμάτων. Ταυτόχρονα, σύμφωνα με τον B. Gutenberg, τα όρια των διακυμάνσεων διαφέρουν περισσότερο από 25 φορές. Ένα παράδειγμα αυτού είναι δύο έντονα διαφορετικές κλίσεις: 1) 150 o ανά 1 km στο Όρεγκον (ΗΠΑ), 2) 6 o ανά 1 km είναι καταχωρημένο στο Νότια Αφρική... Σύμφωνα με αυτές τις γεωθερμικές κλίσεις, το γεωθερμικό βήμα αλλάζει επίσης από 6,67 m στην πρώτη περίπτωση σε 167 m στη δεύτερη. Οι πιο συχνές διακυμάνσεις της κλίσης είναι στην περιοχή 20-50 o, και το γεωθερμικό βήμα -15-45 μ. Η μέση γεωθερμική κλίση έχει από καιρό γίνει στα 30 oC ανά 1 km.

Σύμφωνα με τον VN Zharkov, η γεωθερμική κλίση κοντά στην επιφάνεια της Γης εκτιμάται στους 20 o C ανά 1 km. Αν προχωρήσουμε από αυτές τις δύο τιμές της γεωθερμικής κλίσης και το αμετάβλητο της βαθιά στη Γη, τότε σε βάθος 100 χιλιομέτρων θα έπρεπε να υπάρχει θερμοκρασία 3000 ή 2000 o C. Ωστόσο, αυτό έρχεται σε αντίθεση με την πραγματική δεδομένα. Σε αυτά τα βάθη προέρχονται περιοδικά οι θάλαμοι μάγματος, από τους οποίους χύνεται λάβα στην επιφάνεια, η οποία έχει μέγιστη θερμοκρασία 1200-1250 ο. Λαμβάνοντας υπόψη αυτό το περίεργο "θερμόμετρο", ένας αριθμός συγγραφέων (V. A. Lyubimov, V. A. Magnitsky) πιστεύουν ότι σε βάθος 100 km η θερμοκρασία δεν μπορεί να υπερβεί τους 1300-1500 o C.

Με περισσότερα υψηλές θερμοκρασίεςτα πετρώματα του μανδύα θα λιώσουν εντελώς, πράγμα που έρχεται σε αντίθεση με την ελεύθερη διέλευση των διατμητικών σεισμικών κυμάτων. Έτσι, η μέση γεωθερμική κλίση εντοπίζεται μόνο σε ένα σχετικά μικρό ρηχό βάθος από την επιφάνεια (20-30 χιλιόμετρα) και στη συνέχεια θα πρέπει να μειωθεί. Αλλά ακόμη και σε αυτή την περίπτωση, στην ίδια θέση, η αλλαγή θερμοκρασίας με το βάθος είναι άνιση. Αυτό φαίνεται στο παράδειγμα των μεταβολών της θερμοκρασίας με το βάθος κατά μήκος του φρεατίου Kola, που βρίσκεται εντός της σταθερής κρυσταλλικής ασπίδας της πλατφόρμας. Όταν τοποθετήθηκε αυτό το πηγάδι, υπολογίστηκε μια γεωθερμική κλίση 10 o ανά 1 km και, ως εκ τούτου, στο βάθος σχεδιασμού (15 km), αναμενόταν μια θερμοκρασία περίπου 150 o C. Ωστόσο, μια τέτοια κλίση ήταν μόνο έως βάθος 3 χιλιομέτρων, και στη συνέχεια άρχισε να αυξάνεται κατά 1,5 -2,0 φορές. Σε βάθος 7 km, η θερμοκρασία ήταν 120 oC, στα 10 km -180 o C, στα 12 km -220 o C. Θεωρείται ότι στο βάθος σχεδιασμού η θερμοκρασία θα είναι κοντά στους 280 o C. Caspian Sea περιοχή, στην περιοχή ενός πιο ενεργού ενδογενούς καθεστώτος. Σε αυτό, σε βάθος 500 m, η θερμοκρασία αποδείχθηκε 42,2 o C, στα 1500 m - 69,9 o C, στα 2000 m - 80,4 o C, στα 3000 m - 108,3 o C.

Ποια είναι η θερμοκρασία στις βαθύτερες ζώνες του μανδύα και του πυρήνα της Γης; Λίγο ή πολύ αξιόπιστα δεδομένα ελήφθησαν για τη θερμοκρασία της βάσης του στρώματος Β του άνω μανδύα (βλέπε Εικ. 1.6). Σύμφωνα με τον VN Zharkov, "λεπτομερείς μελέτες του διαγράμματος φάσης Mg 2 SiO 4 - Fe 2 SiO 4 έκαναν δυνατό τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας αναφοράς σε βάθος που αντιστοιχεί στη ζώνη μετάβασης πρώτης φάσης (400 km)" (δηλαδή, η μετάβαση ολιβίνη σε σπινέλο). Η θερμοκρασία εδώ, ως αποτέλεσμα αυτών των μελετών, είναι περίπου 1600 50 o C.

Το πρόβλημα της κατανομής των θερμοκρασιών στο μανδύα κάτω από το στρώμα Β και στον πυρήνα της Γης δεν έχει επιλυθεί ακόμη, και ως εκ τούτου διατυπώνονται διαφορετικές ιδέες. Μπορεί μόνο να υποτεθεί ότι η θερμοκρασία αυξάνεται με το βάθος με σημαντική μείωση της γεωθερμικής κλίσης και αύξηση του γεωθερμικού βήματος. Θεωρείται ότι η θερμοκρασία στον πυρήνα της Γης κυμαίνεται από 4000-5000 o C.

Μέση τιμή χημική σύνθεσηΓη. Για να κριθεί η χημική σύνθεση της Γης, χρησιμοποιούνται δεδομένα για μετεωρίτες, οι οποίοι είναι τα πιο πιθανά δείγματα πρωτοπλανητικού υλικού από τα οποία σχηματίστηκαν οι επίγειοι πλανήτες και οι αστεροειδείς. Μέχρι τώρα, πολλοί από τους πεσμένους στη Γη διαφορετικές εποχέςκαι σε διαφορετικά σημεία μετεωριτών. Ανά σύνθεση, υπάρχουν τρεις τύποι μετεωριτών: 1) σίδερο,αποτελείται κυρίως από νικέλιο σίδηρο (90-91% Fe), με μικρή πρόσμιξη φωσφόρου και κοβαλτίου. 2) σιδερένια πέτρα(σιδερολίτες), που αποτελούνται από σίδηρο και πυριτικά ορυκτά. 3) πέτρα,ή αερολίτες,που αποτελείται κυρίως από σιδηρούχα-μαγνησιακά πυριτικά άλατα και εγκλείσματα σιδήρου νικελίου.

Οι πιο διαδεδομένοι είναι οι πέτρινοι μετεωρίτες - περίπου το 92,7% όλων των ευρημάτων, η πέτρα σιδήρου 1,3% και ο σίδηρος 5,6%. Οι πέτρινοι μετεωρίτες υποδιαιρούνται σε δύο ομάδες: α) χονδρίτες με μικρούς στρογγυλεμένους κόκκους - χονδρίδες (90%). β) αχονδρίτες που δεν περιέχουν χονδρίδες. Η σύνθεση των πέτρινων μετεωριτών είναι κοντά σε αυτή των υπεραυσικών πυριγενών πετρωμάτων. Σύμφωνα με τον M. Bott, περιέχουν περίπου το 12% της φάσης σιδήρου-νικελίου.

Με βάση την ανάλυση της σύνθεσης διαφόρων μετεωριτών, καθώς και τα λαμβανόμενα πειραματικά γεωχημικά και γεωφυσικά δεδομένα, ένας αριθμός ερευνητών δίνουν μια σύγχρονη εκτίμηση της ακαθάριστης στοιχειακής σύνθεσης της Γης, που παρουσιάζεται στον Πίνακα. 1.3

Όπως φαίνεται από τα στοιχεία του πίνακα, η αυξημένη κατανομή αναφέρεται στα τέσσερα πιο σημαντικά στοιχεία - O, Fe, Si, Mg, που αντιπροσωπεύουν πάνω από 91%. Η ομάδα των λιγότερο συνηθισμένων στοιχείων περιλαμβάνει Ni, S, Ca, A1. Τα υπόλοιπα στοιχεία του περιοδικού συστήματος του Mendeleev σε παγκόσμια κλίμακα ως προς τη γενική κατανομή είναι δευτερεύουσας σημασίας. Αν συγκρίνουμε τα δεδομένα που παρουσιάζονται με τη σύνθεση του φλοιού της γης, τότε μπορούμε σαφώς να δούμε μια σημαντική διαφορά, που συνίσταται σε απότομη μείωση των O, A1, Si και σημαντική αύξηση του Fe, Mg και την εμφάνιση σε αισθητές ποσότητες S και Νι.

Το σχήμα της γης ονομάζεται γεωειδές.Η βαθιά δομή της Γης κρίνεται από διαμήκη και εγκάρσια σεισμικά κύματα, τα οποία, διαδίδοντας μέσα στη Γη, αντιμετωπίζουν διάθλαση, αντανάκλαση και εξασθένηση, πράγμα που υποδηλώνει τη διαστρωμάτωση της Γης. Υπάρχουν τρεις βασικοί τομείς:

Φλοιός της γης;

μανδύας: άνω σε βάθος 900 km, χαμηλότερο σε βάθος 2900 km.

ο πυρήνας της Γης είναι εξωτερικός σε βάθος 5120 km, εσωτερικός σε βάθος 6371 km.

Η εσωτερική θερμότητα της Γης σχετίζεται με την αποσύνθεση των ραδιενεργών στοιχείων - ουρανίου, θορίου, καλίου, ρουβιδίου κλπ. Η μέση ροή θερμότητας είναι 1,4-1,5 μcal / cm 2. s.

1. Ποιο είναι το σχήμα και το μέγεθος της Γης;

2. Ποιες είναι οι μέθοδοι μελέτης της εσωτερικής δομής της Γης;

3. Ποια είναι η εσωτερική δομή της Γης;

4. Ποια σεισμικά τμήματα της πρώτης τάξης διακρίνονται σαφώς κατά την ανάλυση της δομής της Γης;

5. Σε ποια όρια αντιστοιχούν τα τμήματα των Mohorovichich και Gutenberg;

6. Ποια είναι η μέση πυκνότητα της Γης και πώς αλλάζει στο όριο μεταξύ του μανδύα και του πυρήνα;

7. Πώς αλλάζει η ροή θερμότητας σε διαφορετικές ζώνες; Πώς γίνεται κατανοητή η αλλαγή στη γεωθερμική κλίση και το γεωθερμικό βήμα;

8. Ποια δεδομένα χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της μέσης χημικής σύστασης της Γης;

Λογοτεχνία

• G.V. VoitkevichΘεμέλια της θεωρίας της προέλευσης της Γης. Μ., 1988

• Zharkov V.N. Εσωτερική δομήΓη και πλανήτες. Μ., 1978.

• Magnitsky V.A.Εσωτερική δομή και φυσική της Γης. Μ., 1965.

• Δοκίμιασυγκριτική πλανητολογία. Μ., 1981.

• Ringwood A.E.Σύνθεση και προέλευση της Γης. Μ., 1981.

Μπορεί να φαίνεται σαν φαντασίωση αν δεν ήταν αληθινό. Αποδεικνύεται ότι στις σκληρές συνθήκες της Σιβηρίας, μπορείτε να πάρετε θερμότητα απευθείας από το έδαφος. Οι πρώτες εγκαταστάσεις με γεωθερμικά συστήματα θέρμανσης εμφανίστηκαν στην περιοχή Tomsk πέρυσι και παρόλο που μπορούν να μειώσουν το κόστος της θερμότητας σε σύγκριση με τις παραδοσιακές πηγές κατά περίπου τέσσερις φορές, δεν υπάρχει ακόμη μαζική κυκλοφορία "υπόγεια". Αλλά η τάση είναι αισθητή και, το πιο σημαντικό, αποκτά δυναμική. Στην πραγματικότητα, αυτή είναι η πιο προσιτή εναλλακτική πηγή ενέργειας για τη Σιβηρία, όπου, για παράδειγμα, τα ηλιακά πάνελ ή οι αιολικές γεννήτριες δεν μπορούν πάντα να δείξουν την αποτελεσματικότητά τους. Η γεωθερμική ενέργεια είναι, στην πραγματικότητα, ακριβώς κάτω από τα πόδια μας.

«Το βάθος της κατάψυξης του εδάφους είναι 2–2,5 μέτρα. Η θερμοκρασία της γης κάτω από αυτό το σημάδι παραμένει η ίδια τόσο το χειμώνα όσο και το καλοκαίρι στην περιοχή από συν ένα έως συν πέντε βαθμούς Κελσίου. Το έργο της αντλίας θερμότητας βασίζεται σε αυτήν την ιδιότητα, - λέει ο μηχανικός ισχύος του Τμήματος Εκπαίδευσης της Περιφερειακής Διοίκησης Τομσκ. Ρομάν Αλεξένκο... - Οι σωλήνες επικοινωνίας είναι θαμμένοι στο χωμάτινο περίγραμμα σε βάθος 2,5 μέτρων, σε απόσταση περίπου ενάμιση μέτρου μεταξύ τους. Το ψυκτικό κυκλοφορεί στο σύστημα σωλήνων - αιθυλενογλυκόλη. Ένα εξωτερικό οριζόντιο χωμάτινο κύκλωμα επικοινωνεί με μια μονάδα ψύξης, στην οποία κυκλοφορεί ένα ψυκτικό - φρέον, ένα αέριο με χαμηλό σημείο βρασμού. Σε συν τρεις βαθμούς Κελσίου, αυτό το αέριο αρχίζει να βράζει και όταν ο συμπιεστής συμπιέσει απότομα το αέριο που βράζει, η θερμοκρασία του τελευταίου ανεβαίνει στους συν 50 βαθμούς Κελσίου. Το θερμαινόμενο αέριο κατευθύνεται σε έναν εναλλάκτη θερμότητας στον οποίο κυκλοφορεί συνηθισμένο απεσταγμένο νερό. Το υγρό θερμαίνεται και μεταφέρει θερμότητα σε όλο το σύστημα θέρμανσης δαπέδου ».

Καθαρή φυσική και χωρίς θαύματα

Ένα νηπιαγωγείο εξοπλισμένο με ένα σύγχρονο δανέζικο γεωθερμικό σύστημα θέρμανσης άνοιξε στο χωριό Turuntaevo κοντά στο Tomsk το περασμένο καλοκαίρι. Σύμφωνα με τον διευθυντή της εταιρείας Tomsk "Ecoclimate" Τζορτζ Γκράνιν, το ενεργειακά αποδοτικό σύστημα επέτρεψε τη μείωση της πληρωμής για παροχή θερμότητας αρκετές φορές. Για οκτώ χρόνια, αυτή η επιχείρηση στο Τομσκ έχει ήδη εξοπλίσει περίπου διακόσια αντικείμενα διαφορετικές περιοχέςΡωσία και συνεχίζει να το κάνει αυτό στην περιοχή Τομσκ. Δεν υπάρχει καμία αμφιβολία λοιπόν για τα λόγια του Γκρανίν. Ένα χρόνο πριν από τα εγκαίνια του νηπιαγωγείου στο Turuntaevo, το "Ecoclimate" εξοπλισμένο με γεωθερμικό σύστημα θέρμανσης, το οποίο κόστισε 13 εκατομμύρια ρούβλια, άλλο Νηπιαγωγείο « Ηλιόλουστο κουνελάκι"Στη μικροπεριοχή του Τομσκ" Πράσινοι λόφοι ". Στην πραγματικότητα, αυτή ήταν η πρώτη εμπειρία αυτού του είδους. Και αποδείχθηκε αρκετά επιτυχημένος.

Το 2012, κατά τη διάρκεια επίσκεψης στη Δανία που διοργανώθηκε στο πλαίσιο του προγράμματος Euro Info του Κέντρου Αλληλογραφίας (περιοχή EICC-Tomsk), η εταιρεία κατάφερε να συμφωνήσει σε συνεργασία με τη δανική εταιρεία Danfoss. Και σήμερα ο δανικός εξοπλισμός βοηθά στην εξαγωγή θερμότητας από το υπέδαφος του Τομσκ και, όπως λένε οι ειδικοί χωρίς αδικαιολόγητη σεμνότητα, αποδεικνύεται αρκετά αποτελεσματικά. Ο κύριος δείκτης αποδοτικότητας είναι η οικονομία. "Το σύστημα θέρμανσης ενός κτιρίου νηπιαγωγείου 250 τετραγωνικών μέτρων στο Turuntaevo κόστισε 1,9 εκατομμύρια ρούβλια", λέει ο Granin. - Και η πληρωμή για θέρμανση είναι 20-25 χιλιάδες ρούβλια το χρόνο. " Αυτό το ποσό είναι ασύγκριτο με αυτό που θα πληρώσει ένα νηπιαγωγείο για θερμότητα χρησιμοποιώντας παραδοσιακές πηγές.

Το σύστημα λειτούργησε χωρίς προβλήματα στις συνθήκες του χειμώνα της Σιβηρίας. Έγινε υπολογισμός για τη συμμόρφωση του θερμικού εξοπλισμού με τα πρότυπα SanPiN, σύμφωνα με τον οποίο πρέπει να διατηρεί θερμοκρασία στο κτίριο του νηπιαγωγείου όχι χαμηλότερη από + 19 ° C σε εξωτερική θερμοκρασία αέρα -40 ° C. Συνολικά, περίπου τέσσερα εκατομμύρια ρούβλια δαπανήθηκαν για την ανάπλαση, την επισκευή και τον επανεξοπλισμό του κτιρίου. Μαζί με την αντλία θερμότητας, το ποσό ήταν μόλις κάτω από έξι εκατομμύρια. Χάρη στις αντλίες θερμότητας, η θέρμανση του νηπιαγωγείου είναι πλέον ένα πλήρως μονωμένο και ανεξάρτητο σύστημα. Δεν υπάρχουν παραδοσιακά καλοριφέρ στο κτίριο τώρα και η θέρμανση των χώρων πραγματοποιείται με τη βοήθεια του συστήματος "θερμού δαπέδου".

Το νηπιαγωγείο Turuntaevsky είναι μονωμένο, όπως λένε, "από" και "έως" - το κτίριο είναι εξοπλισμένο με πρόσθετη θερμομόνωση: στην κορυφή του υπάρχοντος τοίχου (πάχους τριών τούβλων), εγκαθίσταται ένα στρώμα μόνωσης 10 cm, ισοδύναμο με δύο ή τρία τούβλα. Υπάρχει ένα κενό αέρα πίσω από τη μόνωση, ακολουθούμενο από μεταλλική επένδυση. Η οροφή είναι μονωμένη με τον ίδιο τρόπο. Η κύρια εστίαση των κατασκευαστών ήταν στο "ζεστό πάτωμα" - το σύστημα θέρμανσης του κτιρίου. Πολλά στρώματα αποδείχθηκαν: ένα τσιμεντένιο πάτωμα, ένα στρώμα αφρού πάχους 50 mm, ένα σύστημα σωλήνων στο οποίο κυκλοφορεί ζεστό νερόκαι λινέλαιο. Αν και η θερμοκρασία του νερού στον εναλλάκτη θερμότητας μπορεί να φτάσει τους + 50 ° C, η μέγιστη θέρμανση της πραγματικής επένδυσης δαπέδου δεν υπερβαίνει τους + 30 ° C. Η πραγματική θερμοκρασία κάθε δωματίου μπορεί να ρυθμιστεί χειροκίνητα - οι αυτόματοι αισθητήρες σας επιτρέπουν να ρυθμίσετε τη θερμοκρασία του δαπέδου με τέτοιο τρόπο ώστε το δωμάτιο του νηπιαγωγείου να ζεσταθεί στα απαιτούμενα πρότυπα υγιεινής.

Η ισχύς της αντλίας στο νηπιαγωγείο Turuntaevsky είναι 40 kW παραγόμενης θερμικής ενέργειας, για την παραγωγή της οποίας η αντλία θερμότητας απαιτεί 10 kW ηλεκτρική ισχύ... Έτσι, από 1 kW κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, η αντλία θερμότητας παράγει 4 kW θερμότητας. «Φοβόμασταν λίγο τον χειμώνα - δεν ξέραμε πώς θα συμπεριφέρονταν οι αντλίες θερμότητας. Αλλά ακόμη και σε σοβαρούς παγετούς στο νηπιαγωγείο ήταν σταθερά ζεστό - από συν 18 έως 23 βαθμούς Κελσίου, - λέει ο διευθυντής του Turuntaevskaya Λύκειο Ευγένιος Μπελονόγκοφ... - Φυσικά, εδώ αξίζει να ληφθεί υπόψη ότι το ίδιο το κτίριο ήταν καλά μονωμένο. Ο εξοπλισμός είναι ανεπιτήδευτος στη συντήρηση και παρά το γεγονός ότι πρόκειται για δυτική εξέλιξη, στις σκληρές συνθήκες της Σιβηρίας μας έχει αποδειχθεί αρκετά αποτελεσματικός ».

Ένα ολοκληρωμένο έργο για την ανταλλαγή εμπειριών στον τομέα της διατήρησης των πόρων υλοποιήθηκε από την περιοχή EICC-Tomsk του Εμπορικού και Βιομηχανικού Επιμελητηρίου Tomsk. Παρακολούθησαν μικρές και μεσαίες επιχειρήσεις που αναπτύσσουν και εφαρμόζουν τεχνολογίες εξοικονόμησης πόρων. Τον Μάιο του περασμένου έτους, στο πλαίσιο του ρωσο-δανικού έργου, Δανοί εμπειρογνώμονες επισκέφθηκαν το Τομσκ και το αποτέλεσμα ήταν, όπως λένε, προφανές.

Η καινοτομία έρχεται στο σχολείο

Νέο σχολείο στο χωριό Vershinino, περιοχή Tomsk, χτισμένο από έναν αγρότη Μιχαήλ Κολπάκοφ, είναι το τρίτο αντικείμενο στην περιοχή που χρησιμοποιεί τη θερμότητα της γης ως πηγή θερμότητας για θέρμανση και παροχή ζεστού νερού. Το σχολείο είναι επίσης μοναδικό επειδή έχει την υψηλότερη κατηγορία ενεργειακής απόδοσης - "Α". Το σύστημα θέρμανσης σχεδιάστηκε και ξεκίνησε από την ίδια εταιρεία "Ecoclimate".

"Όταν αποφασίζαμε τι είδους θέρμανση θα κάνουμε στο σχολείο, είχαμε διάφορες επιλογές - ένα λέβητα με κάρβουνο και αντλίες θερμότητας", λέει ο Μιχαήλ Κολπάκοφ. -Μελετήσαμε την εμπειρία ενός ενεργειακά αποδοτικού νηπιαγωγείου στο Zelenye Gorki και υπολογίσαμε ότι η θέρμανση με τον παλιομοδίτικο τρόπο, χρησιμοποιώντας κάρβουνο, θα μας κόστιζε περισσότερα από 1,2 εκατομμύρια ρούβλια το χειμώνα και χρειαζόμαστε επίσης ζεστό νερό. Και με τις αντλίες θερμότητας, το κόστος θα είναι περίπου 170 χιλιάδες για όλο το χρόνο, μαζί με ζεστό νερό ».

Το σύστημα χρειάζεται μόνο ηλεκτρική ενέργεια για να παράγει θερμότητα. Αντλώντας 1 kW ηλεκτρικής ενέργειας, οι αντλίες θερμότητας στο σχολείο παράγουν περίπου 7 kW θερμικής ενέργειας. Επιπλέον, σε αντίθεση με τον άνθρακα και το φυσικό αέριο, η θερμότητα της γης είναι μια αυτοανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Η εγκατάσταση ενός σύγχρονου συστήματος θέρμανσης για το σχολείο κόστισε περίπου 10 εκατομμύρια ρούβλια. Για το σκοπό αυτό, άνοιξαν 28 πηγάδια στο χώρο του σχολείου.

«Η αριθμητική είναι απλή εδώ. Υπολογίσαμε ότι η συντήρηση ενός λέβητα με καύση άνθρακα, λαμβάνοντας υπόψη τον μισθό του στοιχήματος και το κόστος των καυσίμων, θα κοστίσει περισσότερα από ένα εκατομμύριο ρούβλια ετησίως, - λέει ο επικεφαλής του τμήματος εκπαίδευσης. Σεργκέι Εφίμοφ... - Όταν χρησιμοποιείτε αντλίες θερμότητας, θα πρέπει να πληρώσετε περίπου δεκαπέντε χιλιάδες ρούβλια το μήνα για όλους τους πόρους. Τα αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα της χρήσης αντλιών θερμότητας είναι η αποδοτικότητα και η φιλικότητα προς το περιβάλλον. Το σύστημα παροχής θερμότητας σάς επιτρέπει να ρυθμίζετε την παροχή θερμότητας ανάλογα με τον καιρό έξω, πράγμα που αποκλείει τη λεγόμενη «υποπλημμύρα» ή «υπερθέρμανση» του δωματίου ».

Σύμφωνα με τους προκαταρκτικούς υπολογισμούς, ο ακριβός εξοπλισμός της Δανίας θα πληρώσει για τον εαυτό του σε τέσσερα έως πέντε χρόνια. Η διάρκεια ζωής των αντλιών θερμότητας Danfoss με τις οποίες συνεργάζεται η Ecoclimate LLC είναι 50 χρόνια. Λαμβάνοντας πληροφορίες σχετικά με τη θερμοκρασία του αέρα έξω, ο υπολογιστής καθορίζει πότε θα ζεσταθεί το σχολείο και πότε δεν μπορεί να γίνει. Επομένως, το ζήτημα της ημερομηνίας ενεργοποίησης και απενεργοποίησης της θέρμανσης εξαφανίζεται εντελώς. Ανεξάρτητα από τον καιρό έξω από τα παράθυρα μέσα στο σχολείο, ο κλιματισμός θα λειτουργεί πάντα για τα παιδιά.

«Όταν ο Πρέσβης και ο Πρέσβης του Βασιλείου της Δανίας ήρθε στη συν-ρωσική συνάντηση πέρυσι και επισκέφθηκε το νηπιαγωγείο μας στο Zelenye Gorki, εξεπλάγη ευχάριστα που οι τεχνολογίες που θεωρούνται καινοτόμες ακόμη και στην Κοπεγχάγη έχουν εφαρμοστεί και λειτουργούν την περιοχή Tomsk, - λέει ο εμπορικός διευθυντής της εταιρείας "Ecoclimate" Αλέξανδρος Γκρανίν.

Σε γενικές γραμμές, η χρήση τοπικών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε διάφορους τομείς της οικονομίας, στην προκειμένη περίπτωση στην κοινωνική σφαίρα, που περιλαμβάνει σχολεία και νηπιαγωγεία, είναι μία από τις κύριες κατευθύνσεις που εφαρμόζονται στην περιοχή στο πλαίσιο του προγράμματος εξοικονόμησης ενέργειας και ενεργειακής απόδοσης. Η ανάπτυξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας υποστηρίζεται ενεργά από τον Κυβερνήτη της περιοχής Σεργκέι Ζβάτσκιν... Και τρεις δημοσιονομικά ιδρύματαμε ένα σύστημα γεωθερμικής θέρμανσης - μόνο τα πρώτα βήματα προς την υλοποίηση ενός μεγάλου και πολλά υποσχόμενου έργου.

Το νηπιαγωγείο στο Zelenye Gorki αναγνωρίστηκε ως η καλύτερη ενεργειακά αποδοτική εγκατάσταση στη Ρωσία στον διαγωνισμό Skolkovo. Στη συνέχεια, το σχολείο Vershininskaya εμφανίστηκε με γεωθερμική θέρμανση επίσης την υψηλότερη κατηγορίαενεργειακής απόδοσης. Το επόμενο αντικείμενο, όχι λιγότερο σημαντικό για την περιοχή Tomsk, είναι ένα νηπιαγωγείο στο Turuntaevo. Φέτος, οι Gazkhimstroyinvest και Stroygarant έχουν ήδη ξεκινήσει την κατασκευή παιδικών σταθμών για 80 και 60 παιδιά στα χωριά της περιοχής Tomsk, Kopylovo και Kandinka, αντίστοιχα. Και οι δύο νέες εγκαταστάσεις θα θερμανθούν με γεωθερμικά συστήματα θέρμανσης - από αντλίες θερμότητας. Συνολικά, φέτος η περιφερειακή διοίκηση σκοπεύει να δαπανήσει σχεδόν 205 εκατομμύρια ρούβλια για την κατασκευή νέων παιδικών σταθμών και την επισκευή των υπαρχόντων. Αναμένεται να γίνει ανακατασκευή και εξοπλισμός ενός κτιρίου για νηπιαγωγείο στο χωριό Ταχταμισέβο. Σε αυτό το κτίριο, η θέρμανση θα πραγματοποιηθεί επίσης μέσω αντλιών θερμότητας, αφού το σύστημα έχει καταφέρει να αποδειχθεί καλά.

Για την προσομοίωση των πεδίων θερμοκρασίας και για άλλους υπολογισμούς, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τη θερμοκρασία του εδάφους σε ένα δεδομένο βάθος.

Η θερμοκρασία του εδάφους σε βάθος μετριέται με τη βοήθεια θερμόμετρων εξαγωγής βάθους εδάφους. Πρόκειται για προγραμματισμένες μελέτες που διεξάγονται τακτικά μετεωρολογικοί σταθμοί... Τα ερευνητικά δεδομένα χρησιμεύουν ως βάση για τους κλιματικούς άτλαντες και τα κανονιστικά έγγραφα.

Για να λάβετε τη θερμοκρασία του εδάφους σε ένα δεδομένο βάθος, μπορείτε να δοκιμάσετε, για παράδειγμα, δύο εύκολους τρόπους... Και οι δύο μέθοδοι περιλαμβάνουν τη χρήση βιβλίων αναφοράς:

1. Για τον κατά προσέγγιση προσδιορισμό της θερμοκρασίας, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το έγγραφο CPI-22. «Διέλευση σιδηροδρόμων με αγωγούς». Εδώ, στο πλαίσιο της μεθοδολογίας για τον υπολογισμό της θερμικής μηχανικής των αγωγών, δίνεται ο Πίνακας 1, όπου για ορισμένες κλιματικές περιοχές οι τιμές των θερμοκρασιών του εδάφους δίνονται ανάλογα με το βάθος της μέτρησης. Σας παρουσιάζω αυτόν τον πίνακα εδώ παρακάτω.

Τραπέζι 1

1. Πίνακας θερμοκρασιών εδάφους σε διάφορα βάθη από μια πηγή "για να βοηθήσει έναν εργαζόμενο στη βιομηχανία αερίου" από την εποχή της ΕΣΣΔ

Τυπικά βάθη διείσδυσης παγετού για ορισμένες πόλεις:

Το βάθος της κατάψυξης του εδάφους εξαρτάται από τον τύπο του εδάφους:

Νομίζω ότι η ευκολότερη επιλογή είναι να χρησιμοποιήσετε τα παραπάνω δεδομένα αναφοράς και στη συνέχεια να παρέμβετε.

Η πιο αξιόπιστη επιλογή για ακριβείς υπολογισμούς χρησιμοποιώντας τις θερμοκρασίες του εδάφους είναι η χρήση δεδομένων από τις μετεωρολογικές υπηρεσίες. Υπάρχουν ορισμένοι διαδικτυακοί κατάλογοι που βασίζονται στις μετεωρολογικές υπηρεσίες. Για παράδειγμα, http://www.atlas-yakutia.ru/.

Εδώ αρκεί να επιλέξετε τον οικισμό, τον τύπο του εδάφους και μπορείτε να πάρετε χάρτης θερμοκρασίαςχώμα ή τα δεδομένα του σε μορφή πίνακα. Κατ 'αρχήν, είναι βολικό, αλλά φαίνεται ότι αυτός ο πόρος πληρώνεται.

Εάν γνωρίζετε περισσότερους τρόπους για να προσδιορίσετε τη θερμοκρασία του εδάφους σε ένα δεδομένο βάθος, τότε γράψτε τα σχόλιά σας.

Μπορεί να σας ενδιαφέρει το ακόλουθο υλικό:

Αντί προλόγου.
Έξυπνοι και καλοπροαίρετοι άνθρωποι μου επεσήμαναν ότι αυτή η περίπτωση θα πρέπει να αξιολογηθεί μόνο σε ένα μη στάσιμο περιβάλλον, ενόψει της τεράστιας θερμικής αδράνειας της γης και να ληφθεί υπόψη το ετήσιο καθεστώς των μεταβολών της θερμοκρασίας. Το παράδειγμα που εκτελέστηκε λύθηκε για ένα σταθερό θερμικό πεδίο, επομένως, έχει προφανώς λανθασμένα αποτελέσματα, οπότε θα πρέπει να θεωρηθεί μόνο ως ένα είδος εξιδανικευμένου μοντέλου με τεράστιο αριθμό απλουστεύσεων που δείχνουν την κατανομή της θερμοκρασίας σε στάσιμη λειτουργία. Έτσι, όπως λένε, τυχόν συμπτώσεις είναι καθαρή σύμπτωση ...

***************************************************

Ως συνήθως, δεν θα δώσω πολλές λεπτομέρειες σχετικά με τις αποδεκτές θερμικές αγωγιμότητες και τα πάχη των υλικών, θα περιοριστώ να περιγράψω μόνο μερικά, υποθέτουμε ότι άλλα στοιχεία είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά σε πραγματικές δομές - τα θερμοφυσικά χαρακτηριστικά εκχωρούνται σωστά, και το πάχος των υλικών είναι κατάλληλο για πραγματικές περιπτώσεις κατασκευαστικής πρακτικής. Ο σκοπός του άρθρου είναι να αποκτήσει μια ιδέα-πλαίσιο για την κατανομή της θερμοκρασίας στο όριο Κτιρίου-Εδάφους υπό διάφορες συνθήκες.

Λίγο για το τι πρέπει να ειπωθεί. Τα υπολογισμένα σχήματα σε αυτό το παράδειγμα περιέχουν 3 όρια θερμοκρασίας, το 1ο είναι ο εσωτερικός αέρας των χώρων του θερμαινόμενου κτιρίου +20 ° C, το 2ο είναι ο εξωτερικός αέρας -10 ° C (-28 ° C) και το 3ο η θερμοκρασία στο έδαφος σε ένα συγκεκριμένο βάθος, στο οποίο κυμαίνεται γύρω από μια ορισμένη σταθερή τιμή. Σε αυτό το παράδειγμα, η τιμή αυτού του βάθους είναι 8m και η θερμοκρασία είναι +10 o C. Εδώ, κάποιος μπορεί να μαλώσει μαζί μου σχετικά με τις υιοθετημένες παραμέτρους του 3ου ορίου, αλλά η διαφωνία σχετικά με τις ακριβείς τιμές δεν είναι έργο του αυτό το άρθρο, καθώς και τα αποτελέσματα που λαμβάνονται δεν ισχυρίζονται ότι είναι ιδιαίτερα ακριβή και μπορούν να συνδεθούν με μια συγκεκριμένη περίπτωση έργου. Και πάλι, το καθήκον είναι να αποκτήσουμε μια θεμελιώδη ιδέα-πλαίσιο για την κατανομή της θερμοκρασίας και να ελέγξουμε κάποιες καλά εδραιωμένες ιδέες για αυτό το ζήτημα.

Τώρα απευθείας στο θέμα. Έτσι, οι θέσεις που πρέπει να ελεγχθούν.
1. Το έδαφος κάτω από το θερμαινόμενο κτίριο έχει θετική θερμοκρασία.
2. Κανονικό βάθος της κατάψυξης του εδάφους (αυτό είναι περισσότερο ερώτηση παρά δήλωση). Λαμβάνεται υπόψη η χιονοκάλυψη του εδάφους κατά την αναφορά δεδομένων παγώματος σε γεωλογικές εκθέσεις, επειδή, κατά κανόνα, η περιοχή γύρω από το σπίτι καθαρίζεται από χιόνι, καθαρίζονται μονοπάτια, πεζοδρόμια, τυφλοί χώροι, πάρκινγκ κλπ;

Η κατάψυξη του εδάφους είναι μια διαδικασία στο χρόνο, επομένως, για τον υπολογισμό, λαμβάνουμε την εξωτερική θερμοκρασία ίση με μέση θερμοκρασίαο πιο κρύος μήνας είναι -10 ο C. Θα πάρουμε το χώμα με τη μειωμένη λάμδα = 1 σε όλο το βάθος.

Εικ. 1 Σχέδιο υπολογισμού.

Εικ. 2 Ισολίνες θερμοκρασιών. Σχέδιο χωρίς κάλυψη χιονιού.

Γενικά, η θερμοκρασία του εδάφους κάτω από το κτίριο είναι θετική. Τα ψηλά είναι πιο κοντά στο κέντρο του κτιρίου, τα ελάχιστα στους εξωτερικούς τοίχους. Το οριζόντιο περίγραμμα μηδενικών θερμοκρασιών αφορά μόνο την προβολή του θερμαινόμενου δωματίου στο οριζόντιο επίπεδο.
Η κατάψυξη του εδάφους μακριά από το κτίριο (δηλαδή η επίτευξη αρνητικών θερμοκρασιών) συμβαίνει σε βάθος ~ 2,4 μέτρων, η οποία είναι μεγαλύτερη από την τυπική τιμή για τη συμβατικά επιλεγμένη περιοχή (1,4-1,6μ.).

Τώρα προσθέστε 400 χιλιοστά χιονιού μέσης πυκνότητας με 0,3 λάμδα.

Εικ. 3 Ισολίνες θερμοκρασιών. Διάταξη με κάλυμμα χιονιού 400mm.

Οι ισολίνες θετικών θερμοκρασιών εκτοπίζουν τις αρνητικές θερμοκρασίες έξω, μόνο θετικές θερμοκρασίες κάτω από το κτίριο.
Κατάψυξη εδάφους κάτω από χιονοκάλυψη ~ 1,2 μέτρα (-0,4μ χιόνι = 0,8μ πάγωμα εδάφους). Η «κουβέρτα» του χιονιού μειώνει σημαντικά το βάθος της κατάψυξης (σχεδόν 3 φορές).
Προφανώς, η παρουσία χιονοκάλυψης, το ύψος και ο βαθμός συμπύκνωσής του δεν είναι σταθερές τιμές, επομένως το μέσο βάθος κατάψυξης είναι στην περιοχή των αποτελεσμάτων των 2 σχημάτων, (2,4 + 0,8) * 0,5 = 1,6 μέτρα, που αντιστοιχεί σε την τυπική τιμή.

Τώρα ας δούμε τι θα συμβεί εάν οι ισχυροί παγετοί χτυπήσουν (-28 ° C) και σταθούν αρκετά για να σταθεροποιηθεί το θερμικό πεδίο, ενώ δεν υπάρχει χιονοκάλυψη γύρω από το κτίριο.

Εικ. 4 Σχέδιο στους -28Ο Χωρίς κάλυψη χιονιού.

Οι αρνητικές θερμοκρασίες σέρνονται κάτω από το κτίριο, οι θετικές πιέζονται στο πάτωμα του θερμαινόμενου δωματίου. Στην περιοχή των θεμελίων, τα εδάφη παγώνουν. Σε απόσταση από το κτίριο, το χώμα παγώνει κατά ~ 4,7 μέτρα.

Δείτε προηγούμενες αναρτήσεις ιστολογίου.