Երկրի ջերմաստիճանը 2 կմ խորության վրա։ Երկրի խորքերի ջերմաստիճանը

Մշտական ​​ջերմոցների կառուցման լավագույն, ռացիոնալ մեթոդներից մեկը ստորգետնյա թերմոս ջերմոցն է։
Ջերմոցի կառուցման ժամանակ երկրագնդի ջերմաստիճանի կայունության այս փաստի օգտագործումը ցուրտ սեզոնում ահռելի խնայողություններ է ապահովում ջեռուցման ծախսերի վրա, հեշտացնում է սպասարկումը և միկրոկլիման ավելի կայուն դարձնում:.
Նման ջերմոցն աշխատում է ամենադառը սառնամանիքներում և թույլ է տալիս բանջարեղեն արտադրել և ծաղիկներ աճեցնել ամբողջ տարին։
Պատշաճ կերպով կահավորված ներգետնյա ջերմոցը հնարավորություն է տալիս, ի թիվս այլ բաների, աճեցնել ջերմասեր հարավային մշակաբույսերը: Գործնականում սահմանափակումներ չկան։ Ցիտրուսային մրգերը և նույնիսկ արքայախնձորները կարող են ծաղկել ջերմոցում:
Բայց որպեսզի գործնականում ամեն ինչ նորմալ գործի, հրամայական է հետևել ստորգետնյա ջերմոցների կառուցման ժամանակի փորձարկված տեխնոլոգիաներին։ Ի վերջո, այս գաղափարը նոր չէ, նույնիսկ Ռուսաստանում ցարի օրոք խորտակված ջերմոցներում ստացվում էր արքայախնձորի բերք, որը ձեռնարկատիրական վաճառականները արտահանում էին Եվրոպա վաճառելու համար:
Չգիտես ինչու, մեր երկրում նման ջերմոցների կառուցումը լայն տարածում չի գտել, մեծ հաշվով այն պարզապես մոռացվել է, թեև դիզայնը իդեալական է մեր կլիմայական պայմանների համար։
Հավանաբար այստեղ դեր է խաղացել խորը փոս փորելու եւ հիմքը լցնելու անհրաժեշտությունը։ Թաղված ջերմոցի կառուցումը բավականին ծախսատար է, այն հեռու է պոլիէթիլենով պատված ջերմոց լինելուց, բայց ջերմոցից վերադարձը շատ ավելի մեծ է։
Ընդհանուր ներքին լուսավորությունը չի կորչում հողի մեջ թաղվելուց, սա կարող է տարօրինակ թվալ, բայց որոշ դեպքերում լույսի հագեցվածությունը նույնիսկ ավելի բարձր է, քան դասական ջերմոցներում:
Անհնար է չհիշատակել կառուցվածքի ամրությունն ու հուսալիությունը, այն սովորականից անհամեմատ ամուր է, ավելի հեշտ է դիմանում փոթորիկ քամու պոռթկումներին, լավ է դիմանում կարկուտին, իսկ ձյան բեկորները խոչընդոտ չեն դառնա։

1. Փոս

Ջերմոց ստեղծելը սկսվում է փոս փորելուց: Երկրի ջերմությունը ինտերիերը տաքացնելու համար օգտագործելու համար ջերմոցը պետք է բավական խորը լինի։ Ինչքան խորանում ես, այնքան երկիրը տաքանում է:
Ջերմաստիճանը մնում է գրեթե անփոփոխ ամբողջ տարվա ընթացքում՝ մակերեսից 2-2,5 մետր հեռավորության վրա։ 1 մ խորության վրա հողի ջերմաստիճանն ավելի շատ է տատանվում, բայց նույնիսկ ձմռանը դրա արժեքը մնում է դրական, սովորաբար միջին գոտում ջերմաստիճանը կազմում է 4-10 C՝ կախված տարվա եղանակից։
Մեկ սեզոնում կառուցվում է խորացված ջերմոց։ Այսինքն՝ ձմռանը այն լիովին կկարողանա գործել և եկամուտ բերել։ Շինարարությունը էժան չէ, բայց օգտագործելով հնարամտություն և փոխզիջումային նյութեր՝ հնարավոր է խնայել բառացիորեն մեծության կարգը՝ հիմքի փոսից սկսած ջերմոցի մի տեսակ տնտեսական տարբերակ պատրաստելով։
Օրինակ, արեք առանց շինարարական սարքավորումների օգտագործման: Չնայած աշխատանքի ամենաաշխատատար մասը՝ փոս փորելը, իհարկե, ավելի լավ է այն տալ էքսկավատորին: Նման ծավալի հողի ձեռքով հեռացնելը դժվար է և ժամանակատար:
Պեղումների փոսի խորությունը պետք է լինի առնվազն երկու մետր: Նման խորության վրա Երկիրը կսկսի կիսել իր ջերմությունը և աշխատել թերմոսի պես: Եթե ​​խորությունը փոքր է, ապա սկզբունքորեն գաղափարը կաշխատի, բայց նկատելիորեն ավելի քիչ արդյունավետ: Ուստի խորհուրդ է տրվում ջանք ու գումար չխնայել ապագա ջերմոցը խորացնելու համար։
Ստորգետնյա ջերմոցները կարող են ունենալ ցանկացած երկարություն, բայց ավելի լավ է լայնությունը պահել 5 մետրի սահմաններում, եթե լայնությունը ավելի մեծ է, ապա ջեռուցման և լույսի արտացոլման որակական բնութագրերը վատթարանում են:
Հորիզոնի կողմերում ստորգետնյա ջերմոցները պետք է ուղղվեն, ինչպես սովորական ջերմոցներն ու ջերմոցները, արևելքից արևմուտք, այսինքն այնպես, որ կողմերից մեկը ուղղված լինի դեպի հարավ։ Այս դիրքում բույսերը կստանան առավելագույն գումարըարեւային էներգիա.

2. Պատեր և տանիք

Փոսի պարագծի շուրջը հիմք է լցվում կամ բլոկներ են դրվում: Հիմնադրամը ծառայում է որպես կառուցվածքի պատերի և շրջանակի հիմք: Ավելի լավ է պատեր պատրաստել լավ ջերմամեկուսիչ բնութագրերով նյութերից, ջերմային բլոկները հիանալի տարբերակ են:

Տանիքի շրջանակը հաճախ պատրաստված է փայտից, հակասեպտիկ նյութերով ներծծված ձողերից: Տանիքի կառուցվածքը սովորաբար ուղիղ ֆրոնտոն է: Կառույցի կենտրոնում ամրացված է գագաթային ճառագայթ, դրա համար ջերմոցի ամբողջ երկարությամբ հատակին տեղադրվում են կենտրոնական հենարաններ:

Լեռնաշղթայի ճառագայթը և պատերը միացված են մի շարք գավազաններով: Շրջանակը կարելի է պատրաստել առանց բարձր հենարանների: Դրանք փոխարինվում են փոքրերով, որոնք տեղադրվում են ջերմոցի հակառակ կողմերը միացնող լայնակի ճառագայթների վրա. այս դիզայնը ներքին տարածությունն ավելի ազատ է դարձնում:

Որպես տանիքի ծածկ, ավելի լավ է վերցնել բջջային պոլիկարբոնատը `հայտնի ժամանակակից նյութ: Շինարարության ընթացքում գավազանների միջև հեռավորությունը ճշգրտվում է պոլիկարբոնատային թերթերի լայնությանը: Հարմար է աշխատել նյութի հետ։ Ծածկույթը ստացվում է փոքր քանակությամբ հոդերի միջոցով, քանի որ թերթերը արտադրվում են 12 մ երկարությամբ։

Շրջանակին ամրացվում են ինքնակպչուն պտուտակներով, ավելի լավ է դրանք ընտրել լվացքի տեսքով գլխարկով։ Թերթի ճեղքումից խուսափելու համար անհրաժեշտ է յուրաքանչյուր ինքնակպչուն պտուտակի համար համապատասխան տրամագծով անցք փորել: Օգտագործելով պտուտակահան կամ սովորական փորվածք Phillips բիտով, ապակեպատման աշխատանքը շատ արագ է շարժվում: Ապահովելու համար, որ բացեր չմնան, լավ է նախօրոք փափուկ ռետինից կամ այլ հարմար նյութից պատրաստված հերմետիկ նյութ դնել գավազանների վերևի երկայնքով և միայն դրանից հետո պտտել թերթերը: Լեռնաշղթայի երկայնքով տանիքի գագաթը պետք է դնել փափուկ մեկուսացմամբ և սեղմել ինչ-որ անկյունով` պլաստմասսա, թիթեղ կամ այլ հարմար նյութ:

Լավ ջերմամեկուսացման համար տանիքը երբեմն պատրաստվում է պոլիկարբոնատի կրկնակի շերտով: Թեև թափանցիկությունը կրճատվում է մոտ 10%-ով, այն ծածկված է ջերմամեկուսացման գերազանց կատարմամբ: Պետք է հաշվի առնել, որ նման տանիքի ձյունը չի հալվում։ Հետեւաբար, թեքությունը պետք է լինի բավարար անկյան տակ, առնվազն 30 աստիճան, որպեսզի ձյունը չկուտակվի տանիքին: Բացի այդ, տեղադրված է էլեկտրական վիբրատոր՝ թափահարելու համար, որը կպաշտպանի տանիքը, եթե ձյունը կուտակվի:

Կրկնակի ապակեպատումը կատարվում է երկու եղանակով.

Երկու թերթերի միջև տեղադրվում է հատուկ պրոֆիլ, թերթերը կցվում են շրջանակին վերևից;

Նախ, ապակեպատման ստորին շերտը կցվում է շրջանակի վրա ներսից, կողերի ստորին մասում: Տանիքի երկրորդ շերտը, ինչպես միշտ, ծածկված է վերեւից։

Աշխատանքն ավարտելուց հետո ցանկալի է բոլոր հոդերը կնքել ժապավենով: Պատրաստի տանիքը շատ տպավորիչ տեսք ունի՝ առանց ավելորդ հոդերի, հարթ, առանց ցցված մասերի։

3. Մեկուսացում և ջեռուցում

Պատերի մեկուսացումն իրականացվում է հետևյալ կերպ. Նախ անհրաժեշտ է լուծույթով մանրակրկիտ պատել պատի բոլոր հոդերը և կարերը, այստեղ կարող եք նաև օգտագործել. պոլիուրեթանային փրփուր. Պատերի ներսը ծածկված է ջերմամեկուսիչ թաղանթով։

Երկրի ցուրտ հատվածներում լավ է օգտագործել հաստ փայլաթիթեղի ֆիլմը, որը պատը ծածկում է կրկնակի շերտով:

Ջերմոցի հողի խորքում ջերմաստիճանը ցրտից բարձր է, բայց ավելի ցուրտ, քան բույսերի աճի համար անհրաժեշտ օդի ջերմաստիճանը։ Վերին շերտը տաքացվում է արևի ճառագայթներից և ջերմոցի օդից, բայց այնուամենայնիվ հողը ջերմություն է վերցնում, ուստի հաճախ ստորգետնյա ջերմոցներում օգտագործում են «տաք հատակների» տեխնոլոգիա. ջեռուցման տարրը՝ էլեկտրական մալուխը, պաշտպանված է։ մետաղյա վանդակաճաղ կամ բետոնով լցված:

Երկրորդ դեպքում մահճակալների համար հողը լցվում է բետոնի վրա կամ կանաչիներ են աճեցնում ծաղկամանների և ծաղկամանների մեջ։

Հատակի ջեռուցման օգտագործումը կարող է բավարար լինել ամբողջ ջերմոցը տաքացնելու համար, եթե կա բավարար հզորություն: Բայց բույսերի համար ավելի արդյունավետ և հարմարավետ է օգտագործել համակցված ջեռուցում՝ տաք հատակ + օդի ջեռուցում։ Լավ աճի համար նրանց անհրաժեշտ է օդի ջերմաստիճանը 25-35 աստիճան, իսկ հողի ջերմաստիճանը մոտավորապես 25 C:

ԵԶՐԱԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆ

Իհարկե, խորացված ջերմոց կառուցելն ավելի շատ կարժենա և ավելի շատ ջանք կպահանջի, քան սովորական դիզայնի նմանատիպ ջերմոց կառուցելը: Սակայն թերմոսի ջերմոցում ներդրված գումարը ժամանակի ընթացքում արդյունք է տալիս:

Նախ, այն խնայում է էներգիան ջեռուցման վրա: Անկախ նրանից, թե ինչպես եք տաքացնում ձմեռային ժամանակսովորական վերգետնյա ջերմոց, այն միշտ կլինի ավելի թանկ և ավելի դժվար, քան ստորգետնյա ջերմոցում ջեռուցման նմանատիպ մեթոդը: Երկրորդ՝ խնայելով լուսավորությունը։ Պատերի փայլաթիթեղի ջերմամեկուսացումը, արտացոլելով լույսը, կրկնապատկում է լուսավորությունը: Ձմռանը խորը ջերմոցում միկրոկլիման ավելի բարենպաստ կլինի բույսերի համար, ինչը, անշուշտ, կազդի բերքատվության վրա: Սածիլները հեշտությամբ արմատ կգան, իսկ նուրբ բույսերը հիանալի կզգան: Նման ջերմոցը երաշխավորում է ցանկացած բույսի կայուն, բարձր բերքատվություն ամբողջ տարվա ընթացքում։

Պատկերացրեք մի տուն, որը միշտ պահվում է հարմարավետ ջերմաստիճանում, առանց ջեռուցման կամ հովացման համակարգերի տեսադաշտում: Այս համակարգը արդյունավետ է աշխատում, սակայն սեփականատերերից չի պահանջում բարդ սպասարկում կամ հատուկ գիտելիքներ:

Օդը թարմ է, լսվում է թռչունների ծլվլոցը, իսկ քամին ծուլորեն խաղում է ծառերի տերևների հետ։ Տունը էներգիա է ստանում երկրից, ինչպես տերևներն են էներգիա ստանում արմատներից։ Հրաշալի նկար է, այնպես չէ՞։

Երկրաջերմային ջեռուցման և հովացման համակարգերն այս տեսլականն իրականություն են դարձնում: Երկրաջերմային HVAC (ջեռուցում, օդափոխություն և օդորակում) համակարգը օգտագործում է գետնի ջերմաստիճանը ձմռանը ջեռուցում ապահովելու համար, իսկ ամռանը հովացում:

Ինչպես է աշխատում երկրաջերմային ջեռուցումն ու հովացումը

Շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը փոխվում է եղանակների հետ, սակայն ստորգետնյա ջերմաստիճանն այնքան էլ էապես չի փոխվում երկրագնդի մեկուսիչ հատկությունների պատճառով: 1,5-2 մետր խորության վրա ջերմաստիճանը մնում է համեմատաբար կայուն ողջ տարվա ընթացքում։ Երկրաջերմային համակարգը սովորաբար բաղկացած է ներքին մաքրման սարքավորումներից, ստորգետնյա խողովակների համակարգից, որը կոչվում է ստորգետնյա հանգույց և/կամ ջրի շրջանառության պոմպ: Համակարգն օգտագործում է երկրի մշտական ​​ջերմաստիճանը՝ «մաքուր և անվճար» էներգիա ապահովելու համար։

(Մի շփոթեք երկրաջերմային NVC համակարգի հասկացությունը «երկրաջերմային էներգիայի» հետ. գործընթաց, որի ժամանակ էլեկտրաէներգիան արտադրվում է անմիջապես հողի բարձր ջերմաստիճանից: Վերջինս օգտագործում է տարբեր տեսակի սարքավորումներ և տարբեր գործընթացներ, որոնց նպատակը սովորաբար. ջուրը տաքացնել մինչև եռման կետը։)

Ստորգետնյա հանգույցը կազմող խողովակները սովորաբար պատրաստված են պոլիէթիլենից և կարող են տեղադրվել հորիզոնական կամ ուղղահայաց գետնի տակ՝ կախված տեղանքից: Եթե ​​ջրատարը հասանելի է, ինժեներները կարող են նախագծել «բաց հանգույց» համակարգ՝ հորատելով ջրհոր դեպի ստորերկրյա ջրերը: Ջուրը դուրս է մղվում, անցնում ջերմափոխանակիչով և այնուհետև նորից ներարկվում նույն ջրատար շերտը «վերաներարկման» միջոցով։

Ձմռանը ստորգետնյա հանգույցով անցնող ջուրը կլանում է երկրի ջերմությունը։ Ներքին սարքավորումները հետագայում բարձրացնում են ջերմաստիճանը և տարածում այն ​​ամբողջ շենքում: Դա նման է հակառակ ուղղությամբ աշխատող օդորակիչին: Ամառվա ընթացքում երկրաջերմային HVAC համակարգը շենքից վերցնում է բարձր ջերմաստիճանի ջուրը և այն տեղափոխում ստորգետնյա հանգույցի/պոմպի միջով դեպի վերաներարկման ջրհոր, որտեղ ջուրը հոսում է ավելի սառը գետնին/ջրատար հորին:

Ի տարբերություն սովորական ջեռուցման և հովացման համակարգերի, երկրաջերմային HVAC համակարգերը չեն օգտագործում հանածո վառելիքներ ջերմություն առաջացնելու համար: Նրանք ուղղակի ջերմություն են վերցնում գետնից: Սովորաբար էլեկտրաէներգիան օգտագործվում է միայն օդափոխիչի, կոմպրեսորի և պոմպի աշխատանքի համար:

Երկրաջերմային հովացման և ջեռուցման համակարգում կա երեք հիմնական բաղադրիչ՝ ջերմային պոմպ, ջերմափոխանակման հեղուկ (բաց կամ փակ հանգույց համակարգ) և օդի մատակարարման համակարգ (խողովակաշարային համակարգ):

Երկրաջերմային ջերմային պոմպերի, ինչպես նաև բոլոր այլ տեսակի ջերմային պոմպերի համար չափվել է դրանց օգտակար գործողության հարաբերակցությունը այս գործողության համար ծախսված էներգիայի (արդյունավետության) նկատմամբ: Երկրաջերմային ջերմային պոմպերի համակարգերի մեծ մասն ունեն 3.0-ից 5.0 արդյունավետություն: Սա նշանակում է, որ համակարգը մեկ միավոր էներգիան վերածում է 3-5 միավոր ջերմության։

Երկրաջերմային համակարգերը բարձր սպասարկում չեն պահանջում: Պատշաճ տեղադրմամբ, ինչը շատ կարևոր է, ստորգետնյա հանգույցը կարող է լավ ծառայել մի քանի սերունդների համար: Օդափոխիչը, կոմպրեսորը և պոմպը տեղադրված են ներսում և պաշտպանված են փոփոխվող եղանակային պայմաններից, ուստի դրանց ծառայության ժամկետը կարող է տևել երկար տարիներ, հաճախ տասնամյակներ: Պարբերական պարբերական ստուգումները, ֆիլտրի ժամանակին փոխարինումը և կծիկի տարեկան մաքրումը միակ պահանջվող սպասարկումն են:

Երկրաջերմային NVC համակարգերի օգտագործման փորձ

Երկրաջերմային NVC համակարգերը օգտագործվում են ավելի քան 60 տարի ամբողջ աշխարհում: Նրանք աշխատում են բնության հետ, ոչ թե դեմ, և չեն արտանետում ջերմոցային գազեր (ինչպես նշվեց, նրանք ավելի քիչ էլեկտրաէներգիա են օգտագործում, քանի որ օգտվում են երկրի մշտական ​​ջերմաստիճանից):

Երկրաջերմային HVAC համակարգերը գնալով դառնում են էկոլոգիապես մաքուր տների ատրիբուտներ՝ որպես կանաչ շենքերի աճող շարժման մաս: Կանաչ նախագծերը կազմել են անցյալ տարի Միացյալ Նահանգներում կառուցված բոլոր տների 20 տոկոսը: Wall Street Journal-ի հոդվածում նշվում է, որ մինչև 2016 թվականը կանաչ շենքերի բյուջեն տարեկան 36 միլիարդ դոլարից կաճի մինչև 114 միլիարդ դոլար: Սա կկազմի անշարժ գույքի ամբողջ շուկայի 30-40 տոկոսը:

Սակայն երկրաջերմային ջեռուցման և հովացման մասին տեղեկատվության մեծ մասը հիմնված է հնացած տվյալների կամ չհիմնավորված առասպելների վրա:

Երկրաջերմային NVC համակարգերի մասին առասպելների ոչնչացում

1. Երկրաջերմային NVC համակարգերը վերականգնվող տեխնոլոգիա չեն, քանի որ դրանք օգտագործում են էլեկտրաէներգիա:

Փաստ. Երկրաջերմային HVAC համակարգերը օգտագործում են միայն մեկ միավոր էլեկտրաէներգիա՝ արտադրելու մինչև հինգ միավոր հովացում կամ ջեռուցում:

2. Արեգակնային էներգիան և քամու էներգիան ավելի բարենպաստ վերականգնվող տեխնոլոգիաներ են՝ համեմատած երկրաջերմային NVC համակարգերի հետ:

Փաստ. Երկրաջերմային HVAC համակարգերը մեկ դոլարի դիմաց արտադրում են չորս անգամ ավելի շատ կիլովատ ժամ, քան արևային կամ քամու էներգիան արտադրում է նույն դոլարով: Այս տեխնոլոգիաները, իհարկե, կարող են կարևոր դեր խաղալ շրջակա միջավայրի համար, սակայն երկրաջերմային NVC համակարգը հաճախ ամենաարդյունավետն է և տնտեսապեսնվազեցնել ձեր շրջակա միջավայրի ազդեցությունը:

3. Երկրաջերմային NVC համակարգը պահանջում է մեծ տարածք՝ ստորգետնյա հանգույցով պոլիէթիլենային խողովակները տեղավորելու համար:

Փաստ. Կախված տեղանքից, ստորգետնյա հանգույցը կարող է տեղադրվել ուղղահայաց, ինչը նշանակում է, որ քիչ տարածք է պահանջվում: երկրի մակերեսը. Եթե ​​կա մատչելի ջրատար շերտ, ապա անհրաժեշտ է ընդամենը մի քանի քառակուսի ոտնաչափ մակերես: Նշենք, որ ջուրը վերադառնում է նույն ջրատար շերտը, որտեղից վերցվել է ջերմափոխանակիչով անցնելուց հետո: Այսպիսով, ջուրը հոսող չէ և չի աղտոտում ջրատար շերտը:

4. NVK երկրաջերմային ջերմային պոմպերն աղմկոտ են:

Փաստ. Համակարգերը շատ անաղմուկ են, և դրսում չկա սարքավորում, որպեսզի չխանգարեն հարևաններին:

5. Երկրաջերմային համակարգերը ի վերջո մաշվում են:

Փաստ. Ստորգետնյա հանգույցները կարող են տևել սերունդներ: Ջերմափոխանակման սարքավորումները սովորաբար աշխատում են տասնամյակներ, քանի որ այն պաշտպանված է ներսում: Երբ գալիս է սարքավորումները փոխարինելու ժամանակը, փոխարինման արժեքը շատ ավելի քիչ է, քան նոր երկրաջերմային համակարգը, քանի որ ստորգետնյա հանգույցը և ջրհորը ամենաթանկ մասերն են: Նոր տեխնիկական լուծումները վերացնում են հողում ջերմության պահպանման խնդիրը, ուստի համակարգը կարող է անսահմանափակ քանակությամբ ջերմաստիճաններ փոխանակել։ Նախկինում եղել են բաց թողնված համակարգերի դեպքեր, որոնք իրականում գերտաքացրել են կամ ցածր սառչել են հողն այն աստիճան, որ այլևս չկար ջերմաստիճանի տարբերություն, որն անհրաժեշտ էր համակարգի գործարկման համար:

6. Երկրաջերմային NVC համակարգերն աշխատում են միայն ջեռուցման համար:

Փաստ. Նրանք աշխատում են նույնքան արդյունավետ հովացման համար և կարող են նախագծվել այնպես, որ լրացուցիչ պահեստային ջերմության աղբյուրի կարիք չլինի: Թեև որոշ հաճախորդներ որոշում են, որ ամենացուրտ ժամանակների համար ավելի ծախսարդյունավետ է ունենալ փոքր պահեստային համակարգ: Սա նշանակում է, որ նրանց ստորգետնյա հանգույցը կլինի ավելի փոքր և, հետևաբար, ավելի էժան:

7. Երկրաջերմային HVAC համակարգերը չեն կարող միաժամանակ տաքացնել ջուրը կենցաղային նպատակներով, ջեռուցել ջուրը լողավազանում և տաքացնել տունը:

Փաստ. Համակարգերը կարող են նախագծվել միաժամանակ բազմաթիվ գործառույթներ կատարելու համար:

8. Երկրաջերմային NVC համակարգերը աղտոտում են երկիրը սառնագենտներով:

Փաստ. համակարգերի մեծ մասը օղակներում օգտագործում է միայն ջուր:

9. Երկրաջերմային NVC համակարգերը շատ ջուր են օգտագործում:

Փաստ. Երկրաջերմային համակարգերը իրականում ջուր չեն օգտագործում: Եթե ​​ստորերկրյա ջրերը օգտագործվում են ջերմաստիճանը փոխանակելու համար, ապա ամբողջ ջուրը վերադառնում է նույն ջրատար շերտը: Իրոք, նախկինում կային որոշ համակարգեր, որոնք ջուրը վատնում էին ջերմափոխանակիչով անցնելուց հետո, բայց այսօր նման համակարգեր գրեթե չեն օգտագործվում: Եթե ​​նայեք խնդրին առևտրային տեսանկյունից, ապա երկրաջերմային NVC համակարգերը իրականում խնայում են միլիոնավոր լիտր ջուր, որը գոլորշիացվելու է ավանդական համակարգերում:

10. Երկրաջերմային NVC տեխնոլոգիան ֆինանսապես հնարավոր չէ առանց պետական ​​և տարածաշրջանային հարկային արտոնությունների:

Փաստ. Պետական ​​և տարածաշրջանային խթանները սովորաբար կազմում են երկրաջերմային համակարգի ընդհանուր արժեքի 30-60 տոկոսը, ինչը հաճախ կարող է սկզբնական գինը իջեցնել գրեթե նույն մակարդակի, ինչ սովորական սարքավորումները: Ստանդարտ HVAC օդային համակարգերն արժեն մոտավորապես $3000 մեկ տոննա ջերմության կամ սառըության համար (տները սովորաբար օգտագործում են մեկից հինգ տոննա): Երկրաջերմային NVC համակարգերի գինը տատանվում է մոտավորապես 5000 դոլար մեկ տոննայի համար մինչև 8000-9000: Այնուամենայնիվ, տեղադրման նոր մեթոդները զգալիորեն նվազեցնում են ծախսերը՝ մինչև սովորական համակարգերի գները:

Ծախսերի նվազեցմանը կարելի է հասնել նաև հանրային կամ առևտրային օգտագործման սարքավորումների զեղչերի կամ նույնիսկ բնակելի բնույթի մեծ պատվերների միջոցով (հատկապես խոշոր ապրանքանիշերից, ինչպիսիք են Bosch-ը, Carrier-ը և Trane-ը): Բաց հանգույցները, օգտագործելով պոմպ և վերաներարկման ջրհոր, ավելի էժան են տեղադրելու համար, քան փակ հանգույցային համակարգերը:

Նյութերի հիման վրա՝ energyblog.nationalgeographic.com

Նկարագրություն:

Ի տարբերություն բարձր պոտենցիալ երկրաջերմային ջերմության «ուղղակի» օգտագործման (հիդրոջերմային ռեսուրսներ), հողի օգտագործումը Երկրի մակերեսային շերտերում որպես ցածր ներուժի աղբյուր. ջերմային էներգիաերկրաջերմային ջերմային պոմպի ջեռուցման համակարգերի համար (GHSS) հնարավոր է գրեթե ամենուր: Ներկայումս աշխարհում սա էներգիայի ոչ ավանդական վերականգնվող աղբյուրների օգտագործման ամենադինամիկ զարգացող ոլորտներից մեկն է։

Երկրաջերմային ջերմային պոմպի ջերմամատակարարման համակարգեր և դրանց օգտագործման արդյունավետությունը Ռուսաստանի կլիմայական պայմաններում

Գ.Պ.Վասիլև«ԻՆՍՈԼԱՐ-ԻՆՎԵՍՏ» ԲԲԸ գիտական ​​ղեկավար

Ի տարբերություն բարձր պոտենցիալ երկրաջերմային ջերմության «ուղղակի» օգտագործման (հիդրոջերմային ռեսուրսներ), երկրաջերմային ջերմային պոմպերի ջերմամատակարարման համակարգերի համար (GHST) Երկրի մակերևութային շերտերից հողի օգտագործումը որպես ցածր պոտենցիալ ջերմային էներգիայի աղբյուր. հնարավոր է գրեթե ամենուր: Ներկայումս աշխարհում սա էներգիայի ոչ ավանդական վերականգնվող աղբյուրների օգտագործման ամենադինամիկ զարգացող ոլորտներից մեկն է։

Երկրի մակերեսային շերտերի հողն իրականում անսահմանափակ հզորության ջերմային կուտակիչ է։ Հողի ջերմային ռեժիմը ձևավորվում է երկու հիմնական գործոնի՝ մակերեսի վրա արևային ճառագայթման և երկրի աղիքներից ռադիոգենային ջերմության արտահոսքի ազդեցության տակ։ Արեգակնային ճառագայթման ինտենսիվության և արտաքին օդի ջերմաստիճանի սեզոնային և ամենօրյա փոփոխություններն առաջացնում են հողի վերին շերտերի ջերմաստիճանի տատանումներ։ Արտաքին օդի ջերմաստիճանի ամենօրյա տատանումների ներթափանցման խորությունը և հարվածող արևային ճառագայթման ինտենսիվությունը՝ կախված կոնկրետ հողից. կլիմայական պայմաններըտատանվում է մի քանի տասնյակ սանտիմետրից մինչև մեկուկես մետր: Արտաքին օդի ջերմաստիճանի սեզոնային տատանումների ներթափանցման խորությունը և արեգակնային հարվածի ինտենսիվությունը, որպես կանոն, չեն գերազանցում 15–20 մ-ը։

Այս խորության տակ գտնվող հողի շերտերի ջերմային ռեժիմը («չեզոք գոտի») ձևավորվում է Երկրի աղիքներից եկող ջերմային էներգիայի ազդեցության տակ և գործնականում անկախ է արտաքին պարամետրերի սեզոնային և առավել եւս ամենօրյա փոփոխություններից: կլիման (նկ. 1): Խորության մեծացման հետ հողի ջերմաստիճանը նույնպես բարձրանում է երկրաջերմային գրադիենտին համապատասխան (մոտ 3 °C յուրաքանչյուր 100 մ-ի համար): Երկրի ներսից եկող ռադիոգենային ջերմության հոսքի մեծությունը տարբեր տարածքների համար տարբեր է։ Որպես կանոն, այս արժեքը կազմում է 0,05–0,12 Վտ/մ2։

GTST-ի շահագործման ընթացքում հողի զանգվածը, որը գտնվում է ցածր պոտենցիալ հողի ջերմահավաքման համակարգի հողի ջերմափոխանակիչի խողովակների ռեգիստրի ջերմային ազդեցության գոտում՝ պայմանավորված պարամետրերի սեզոնային փոփոխությունների պատճառով: արտաքին կլիման, ինչպես նաև ջերմահավաք համակարգի վրա գործառնական բեռների ազդեցության տակ, սովորաբար ենթակա է կրկնակի սառեցման և հալեցման: Այս դեպքում, բնականաբար, տեղի է ունենում հողի ծակոտիներում պարունակվող խոնավության ագրեգատային վիճակի փոփոխություն և, ընդհանուր դեպքում, միաժամանակ և՛ հեղուկ, և՛ պինդ, և՛ գազային փուլերում։ Ավելին, մազանոթ-ծակոտկեն համակարգերում, ինչպիսին է ջերմահավաք համակարգի հողային զանգվածը, ծակոտկեն տարածության մեջ խոնավության առկայությունը նկատելի ազդեցություն ունի ջերմության տարածման գործընթացի վրա։ Այս ազդեցությունը ճիշտ հաշվի առնելն այսօր կապված է զգալի դժվարությունների հետ, որոնք առաջին հերթին կապված են համակարգի որոշակի կառուցվածքում խոնավության պինդ, հեղուկ և գազային փուլերի բաշխման բնույթի վերաբերյալ հստակ պատկերացումների բացակայության հետ: Եթե ​​հողի զանգվածի հաստության մեջ կա ջերմաստիճանի գրադիենտ, ապա ջրի գոլորշիների մոլեկուլները տեղափոխվում են ավելի ցածր ջերմաստիճանի պոտենցիալ ունեցող վայրեր, բայց միևնույն ժամանակ, գրավիտացիոն ուժերի ազդեցության տակ, հեղուկ փուլում առաջանում է խոնավության հակառակ հոսք: . Բացի այդ, վրա ջերմաստիճանի ռեժիմհողի վերին շերտերը ազդում են խոնավությունից մթնոլորտային տեղումներ, ինչպես նաև ստորերկրյա ջրեր։

Հողի ջերմության հավաքման համակարգերի ջերմային ռեժիմի բնութագրական առանձնահատկությունները, որպես նախագծային օբյեկտ, ներառում են նաև նման գործընթացները նկարագրող մաթեմատիկական մոդելների այսպես կոչված «տեղեկատվական անորոշությունը», կամ, այլ կերպ ասած, շրջակա միջավայրի վրա ազդեցության մասին հուսալի տեղեկատվության բացակայությունը: համակարգը (ջերմահավաքման համակարգի գրունտային ջերմափոխանակիչի ջերմային ազդեցության գոտուց դուրս գտնվող մթնոլորտը և հողի զանգվածը) և դրանց մոտարկման ծայրահեղ բարդությունը. Իրոք, եթե արտաքին կլիմայական համակարգի վրա ազդեցությունների մոտարկումը, թեև բարդ, այնուամենայնիվ կարող է իրականացվել «համակարգչային ժամանակի» և գոյություն ունեցող մոդելների օգտագործման որոշակի գնով (օրինակ՝ «տիպիկ կլիմայական տարի»), ապա. մոդելային ազդեցություններում մթնոլորտային համակարգի վրա ազդեցությունը (ցող, մառախուղ, անձրև, ձյուն և այլն) հաշվի առնելու խնդիր, ինչպես նաև հիմքում ընկած և շրջակա միջավայրի ջերմահավաք համակարգի հողի զանգվածի վրա ջերմային ազդեցության մոտավոր գնահատում. հողաշերտերն այսօր գործնականում անհնար է լուծել և կարող է առանձին ուսումնասիրությունների առարկա դառնալ։ Օրինակ, ստորերկրյա ջրերի ֆիլտրման հոսքերի ձևավորման գործընթացների, դրանց արագության ռեժիմի, ինչպես նաև ստորերկրյա ջերմափոխանակիչի ջերմային ազդեցության գոտու տակ գտնվող հողի շերտերի ջերմային և խոնավության ռեժիմի մասին հուսալի տեղեկություններ ստանալու անհնարինության մասին քիչ գիտելիքներ: , զգալիորեն բարդացնում է ցածր աստիճանի ջերմահավաք համակարգի հողի ջերմային ռեժիմի ճիշտ մաթեմատիկական մոդելի կառուցման խնդիրը։

Նկարագրված դժվարությունները հաղթահարելու համար, որոնք առաջանում են GTST-ի նախագծման ժամանակ, հողի ջերմային հավաքման համակարգերի ջերմային ռեժիմի մաթեմատիկական մոդելավորման մեթոդ և ջերմահավաք համակարգերի հողի զանգվածի ծակոտկեն տարածության մեջ խոնավության փուլային անցումները հաշվի առնելու մեթոդաբանություն: GTST-ի նախագծման ժամանակ կարող է առաջարկվել:

Մեթոդի էությունն այն է, որ մաթեմատիկական մոդել կառուցելիս հաշվի առնենք երկու խնդիրների միջև եղած տարբերությունը՝ «հիմնական» խնդիրը, որը նկարագրում է հողի ջերմային ռեժիմն իր բնական վիճակում (առանց գրունտային ջերմափոխանակիչի ազդեցության. ջերմահավաք համակարգ), և լուծվող խնդիրը, որը նկարագրում է հողի զանգվածի ջերմային ռեժիմը ջերմատախտակներով (աղբյուրներով): Արդյունքում մեթոդը թույլ է տալիս լուծում ստանալ որոշների նկատմամբ նոր առանձնահատկություն, որը հանդիսանում է հողի բնական ջերմային ռեժիմի վրա ջերմատախտակների ազդեցության և բնական վիճակում հողի զանգվածի ջերմաստիճանի և դրենաժների (ջերմային աղբյուրների) հետ հողի զանգվածի ջերմաստիճանի հավասար տարբերության՝ գրունտային ջերմափոխանակիչի հետ։ ջերմության հավաքման համակարգից: Այս մեթոդի կիրառումը ցածր պոտենցիալ հողի ջերմահավաք համակարգերի ջերմային ռեժիմի մաթեմատիկական մոդելների կառուցման ժամանակ հնարավորություն է տվել ոչ միայն շրջանցել ջերմահավաքման համակարգի վրա արտաքին ազդեցության մոտավոր ազդեցության հետ կապված դժվարությունները, այլև մոդելներում օգտագործել տեղեկատվություն դրա մասին: եղանակային կայանների կողմից փորձնականորեն ստացված հողի բնական ջերմային ռեժիմը. Սա մեզ թույլ է տալիս մասամբ հաշվի առնել գործոնների ամբողջ համալիրը (ինչպիսիք են ստորերկրյա ջրերի առկայությունը, դրանց արագությունը և ջերմային ռեժիմները, հողի շերտերի կառուցվածքը և գտնվելու վայրը, Երկրի «ջերմային» ֆոնը, տեղումներ, ծակոտկեն տարածության մեջ խոնավության փուլային փոխակերպումներ և շատ ավելին), որոնք էապես ազդում են ջերմային հավաքման համակարգի ջերմային ռեժիմի ձևավորման վրա, և որի համատեղ դիտարկումը խնդրի խիստ ձևակերպման մեջ գործնականում անհնար է։

Հողի ջերմափոխանակիչ նախագծելիս հողի զանգվածի ծակոտկեն տարածության մեջ խոնավության փուլային անցումները հաշվի առնելու մեթոդաբանությունը հիմնված է հողի «համարժեք» ջերմահաղորդականության նոր հայեցակարգի վրա, որը որոշվում է ջերմային ռեժիմի խնդիրը փոխարինելով։ հողի բալոն, որը սառեցված է հողի ջերմափոխանակիչի խողովակների շուրջը, «համարժեք» քվազի-ստացիոնար խնդիր ունեցող մոտ ջերմաստիճանային դաշտով և սահմանային նույնական պայմաններով, բայց տարբեր «համարժեք» ջերմային հաղորդունակությամբ:

Շենքերի երկրաջերմային ջերմամատակարարման համակարգերի նախագծման ժամանակ լուծված ամենակարևոր խնդիրը շինարարական տարածքի կլիմայի էներգետիկ հնարավորությունների մանրամասն գնահատումն է և դրա հիման վրա եզրակացություն կազմելը որոշակի GTST միացումային լուծում օգտագործելու արդյունավետության և իրագործելիության մասին: . Ընթացիկ կարգավորող փաստաթղթերում տրված կլիմայական պարամետրերի հաշվարկված արժեքները չեն տրամադրվում ամբողջական բնութագրերըարտաքին կլիման, դրա փոփոխականությունը ըստ ամիսների, ինչպես նաև տարվա որոշակի ժամանակաշրջաններում՝ ջեռուցման սեզոն, գերտաքացման ժամանակաշրջան և այլն։ Հետևաբար, երկրաջերմային ջերմության ջերմաստիճանային ներուժը որոշելիս գնահատվում է ջերմության այլ բնական աղբյուրների հետ դրա համադրման հնարավորությունը։ ցածր ներուժի, տարեկան ցիկլում գնահատելով դրանց (աղբյուրների) ջերմաստիճանի մակարդակը, անհրաժեշտ է ներառել ավելի ամբողջական կլիմայական տվյալներ, որոնք տրված են, օրինակ, ԽՍՀՄ Կլիմայի տեղեկատուում (L.: Gidrometioizdat. Թողարկում 1–34):

Մեր դեպքում կլիմայական նման տեղեկությունների շարքում առաջին հերթին պետք է առանձնացնել.

– տարբեր խորություններում հողի միջին ամսական ջերմաստիճանի վերաբերյալ տվյալներ.

- տարբեր կողմնորոշված ​​մակերեսների վրա արեգակնային ճառագայթման ստացման վերաբերյալ տվյալներ:

Աղյուսակում Աղյուսակներ 1–5-ում ներկայացված են Ռուսաստանի որոշ քաղաքների տարբեր խորություններում գետնի միջին ամսական ջերմաստիճանի վերաբերյալ տվյալներ: Աղյուսակում Աղյուսակ 1-ը ցույց է տալիս Ռուսաստանի Դաշնության 23 քաղաքների միջին ամսական ջերմաստիճանը 1,6 մ խորության վրա, ինչը թվում է, թե առավել ռացիոնալն է հողի ջերմաստիճանի ներուժի և երեսարկման աշխատանքների մեքենայացման տեսանկյունից: հորիզոնական հողային ջերմափոխանակիչներ:

Աղյուսակներում ներկայացված տեղեկատվությունը մինչև 3,2 մ խորության վրա հողի ջերմաստիճանի բնական ընթացքի մասին (այսինքն՝ GTST-ի համար «աշխատանքային» հողի շերտում հորիզոնական գրունտային ջերմափոխանակիչով) հստակ ցույց է տալիս հողը որպես ցածր օգտագործելու հնարավորությունները։ - պոտենցիալ ջերմության աղբյուր. Ակնհայտ է, որ Ռուսաստանի տարածքում նույն խորության վրա գտնվող շերտերի ջերմաստիճանի փոփոխությունների համեմատաբար փոքր շրջանակ կա։ Օրինակ, Ստավրոպոլ քաղաքում մակերևույթից 3,2 մ խորության վրա գետնի նվազագույն ջերմաստիճանը 7,4 °C է, իսկ Յակուտսկ քաղաքում – (–4,4 °C); Ըստ այդմ, հողի ջերմաստիճանի փոփոխությունների միջակայքը տվյալ խորության վրա կազմում է 11,8 աստիճան: Այս փաստը թույլ է տալիս հույս դնել բավականաչափ միասնական ջերմային պոմպի սարքավորումների ստեղծման վրա, որը հարմար է շահագործման համար Ռուսաստանի գրեթե ողջ տարածքում:

Ինչպես երևում է ներկայացված աղյուսակներից. բնորոշ հատկանիշՀողի բնական ջերմաստիճանի ռեժիմը հողի նվազագույն ջերմաստիճանների հետաձգումն է արտաքին օդի նվազագույն ջերմաստիճանների ժամանման ժամանակի նկատմամբ: Դրսի օդի նվազագույն ջերմաստիճանը դիտվում է ամենուր հունվարին, գետնի նվազագույն ջերմաստիճանը 1,6 մ խորության վրա Ստավրոպոլում դիտվում է մարտին, Յակուտսկում` մարտին, Սոչիում` մարտին, Վլադիվոստոկում` ապրիլին: Այսպիսով, ակնհայտ է, որ գետնին նվազագույն ջերմաստիճանների առաջացման ժամանակ ջերմային պոմպի ջեռուցման համակարգի բեռը նվազում է (շենքի ջերմության կորուստը): Այս կետը բավական լուրջ հնարավորություններ է բացում GTST-ի դրված հզորությունը նվազեցնելու համար (խնայելով կապիտալ ծախսերը) և պետք է հաշվի առնել նախագծման ժամանակ։

Ռուսաստանի կլիմայական պայմաններում երկրաջերմային ջերմային պոմպերի ջերմամատակարարման համակարգերի օգտագործման արդյունավետությունը գնահատելու համար Ռուսաստանի Դաշնության տարածքը բաժանվեց շրջանների՝ ըստ ջերմամատակարարման նպատակով ցածր պոտենցիալ երկրաջերմային ջերմության օգտագործման արդյունավետության: Գոտիավորումն իրականացվել է Ռուսաստանի Դաշնության տարբեր շրջանների կլիմայական պայմաններում GTST-ի գործառնական ռեժիմների մոդելավորման թվային փորձերի արդյունքների հիման վրա: Թվային փորձերն իրականացվել են 200 մ2 ջեռուցվող երկհարկանի տնակի օրինակով, որը հագեցած է երկրաջերմային ջերմային պոմպի ջերմամատակարարման համակարգով: Քննարկվող տան արտաքին պատող կառույցներն ունեն ջերմափոխադրման հետևյալ նվազեցված դիմադրությունը.

– արտաքին պատեր – 3,2 մ 2 ժ °C/W;

– պատուհաններ և դռներ – 0,6 մ 2 ժ °C/W;

– ծածկույթներ և առաստաղներ – 4,2 մ 2 ժ °C/W:

Թվային փորձեր կատարելիս հաշվի են առնվել հետևյալը.

– հողի ջերմահավաքման համակարգ՝ երկրաջերմային էներգիայի սպառման ցածր խտությամբ.

– 0,05 մ տրամագծով և 400 մ երկարությամբ պոլիէթիլենային խողովակներից պատրաստված հորիզոնական ջերմահավաք համակարգ;

– հողի ջերմահավաքման համակարգ՝ երկրաջերմային էներգիայի սպառման բարձր խտությամբ.

– 0,16 մ տրամագծով և 40 մ երկարությամբ մեկ ջերմային հորից ուղղահայաց ջերմային հավաքման համակարգ:

Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ ջերմային էներգիայի սպառումը հողի զանգվածից մինչև ջեռուցման սեզոնի ավարտը հանգեցնում է հողի ջերմաստիճանի նվազմանը ջերմահավաք համակարգի խողովակների ռեգիստրի մոտ, ինչը տարածքի մեծ մասի հողային և կլիմայական պայմաններում. Ռուսաստանի Դաշնությունը ժամանակ չունի փոխհատուցում ստանալու համար ամառային շրջանտարին, իսկ հաջորդ ջեռուցման սեզոնի սկզբին հողը դուրս է գալիս ջերմաստիճանի նվազեցված պոտենցիալով: Ջերմային էներգիայի սպառումը հաջորդ ջեռուցման սեզոնում առաջացնում է հողի ջերմաստիճանի հետագա նվազում, և երրորդ ջեռուցման սեզոնի սկզբում դրա ջերմաստիճանային ներուժն ավելի է տարբերվում բնականից: Եվ այսպես շարունակ... Այնուամենայնիվ, հողի բնական ջերմաստիճանային ռեժիմի վրա ջերմահավաք համակարգի երկարատև աշխատանքի ջերմային ազդեցության ծրարներն ունեն ընդգծված էքսպոնենցիալ բնույթ, և շահագործման հինգերորդ տարում հողը հասնում է նոր. ռեժիմը, մոտ պարբերականին, այսինքն, հինգերորդ տարվա շահագործումից սկսած, ջերմահավաք համակարգի հողային զանգվածից ջերմային էներգիայի երկարաժամկետ սպառումը ուղեկցվում է դրա ջերմաստիճանի պարբերական փոփոխություններով: Այսպիսով, Ռուսաստանի Դաշնության տարածքի գոտիավորում իրականացնելիս անհրաժեշտ էր հաշվի առնել ջերմահավաք համակարգի երկարամյա աշխատանքի հետևանքով առաջացած հողի զանգվածի ջերմաստիճանի անկումը և օգտագործել հողի համար սպասվող ջերմաստիճանը: GTST-ի շահագործման 5-րդ տարին որպես հողի զանգվածի ջերմաստիճանների հաշվարկված պարամետրեր: Հաշվի առնելով այս հանգամանքը, Ռուսաստանի Դաշնության տարածքը ըստ GTST-ի օգտագործման արդյունավետության գոտիավորելիս որպես երկրաջերմային ջերմային պոմպի ջերմամատակարարման համակարգի արդյունավետության չափանիշ ընտրվել է միջին ջերմափոխանակման գործակիցը K p tr շահագործման 5-րդ տարում: , որը GTST-ի արտադրած օգտակար ջերմային էներգիայի հարաբերակցությունն է դրա շարժիչի վրա ծախսվող էներգիային և սահմանվում է իդեալական թերմոդինամիկական Կարնո ցիկլի համար հետևյալ կերպ.

K tr = T o / (T o – T i), (1)

որտեղ T o-ն ջեռուցման կամ ջերմամատակարարման համակարգ հեռացվող ջերմության ջերմաստիճանային ներուժն է, K;

Т և – ջերմային աղբյուրի ջերմաստիճանային ներուժ, Կ.

Ջերմային պոմպի ջեռուցման համակարգի փոխակերպման գործակիցը K tr-ը սպառողի ջերմամատակարարման համակարգին հեռացվող օգտակար ջերմության հարաբերակցությունն է GTST-ի շահագործման վրա ծախսված էներգիային և թվայինորեն հավասար է T o ջերմաստիճանում ստացված օգտակար ջերմության քանակին: և T և GTST-ի շարժիչի վրա ծախսվող էներգիայի մեկ միավորի համար: Իրական փոխակերպման գործակիցը տարբերվում է (1) բանաձևով նկարագրված իդեալականից, h գործակցի արժեքով, որը հաշվի է առնում GTST-ի թերմոդինամիկական կատարելության աստիճանը և ցիկլի իրականացման ընթացքում էներգիայի անդառնալի կորուստները:

Թվային փորձերն իրականացվել են ԻՆՍՈԼԱՐ-ԻՆՎԵՍՏ ԲԲԸ-ում ստեղծված ծրագրի միջոցով, որն ապահովում է ջերմահավաք համակարգի օպտիմալ պարամետրերի որոշումը՝ կախված շինարարական տարածքի կլիմայական պայմաններից, շենքի ջերմամեկուսիչ հատկություններից, գործառնական բնութագրերից: ջերմային պոմպերի սարքավորումներ, շրջանառության պոմպեր, ջեռուցման համակարգի ջեռուցման սարքերը, ինչպես նաև դրանց շահագործման ռեժիմները։ Ծրագիրը հիմնված է ցածր պոտենցիալ հողի ջերմահավաքման համակարգերի ջերմային ռեժիմի մաթեմատիկական մոդելների կառուցման նախկինում նկարագրված մեթոդի վրա, ինչը հնարավորություն է տվել շրջանցել մոդելների տեղեկատվական անորոշության և արտաքին ազդեցությունների մոտարկման հետ կապված դժվարությունները. ծրագրում օգտագործել հողի բնական ջերմային ռեժիմի մասին փորձարարական ստացված տեղեկատվության, որը թույլ է տալիս մասամբ հաշվի առնել գործոնների ամբողջ համալիրը (օրինակ՝ ստորերկրյա ջրերի առկայությունը, դրանց արագությունը և ջերմային ռեժիմները, կառուցվածքը և գտնվելու վայրը. հողի շերտերը, Երկրի «ջերմային» ֆոնը, տեղումները, ծակոտկեն տարածության մեջ խոնավության փուլային փոխակերպումները և շատ ավելին), որոնք էապես ազդում են համակարգի ջերմահավաքման ջերմային ռեժիմի ձևավորման և համատեղ հաշվառման վրա։ Խնդրի խիստ ձևակերպումն այսօր գործնականում անհնար է։ «Հիմնական» խնդիրը լուծելու համար օգտագործեցինք ԽՍՀՄ կլիմայի ձեռնարկի տվյալները (L.: Gidrometioizdat. Թողարկում 1–34):

Ծրագիրը իրականում թույլ է տալիս լուծել GTST կոնֆիգուրացիայի բազմապարամետրային օպտիմալացման խնդիրը կոնկրետ շենքի և շինարարական տարածքի համար: Այս դեպքում օպտիմալացման խնդրի նպատակային ֆունկցիան GTST-ի շահագործման համար տարեկան էներգիայի նվազագույն ծախսերն են, իսկ օպտիմալացման չափանիշներն են՝ վերգետնյա ջերմափոխանակիչի խողովակների շառավիղը, դրա (ջերմափոխանակիչի) երկարությունը և տեղադրման խորությունը:

Ռուսաստանի տարածքի թվային փորձերի և գոտիավորման արդյունքները՝ ըստ շենքերի ջեռուցման նպատակով ցածր պոտենցիալ երկրաջերմային ջերմության օգտագործման արդյունավետության, գրաֆիկականորեն ներկայացված են Նկ. 2–9.

Նկ. Գծապատկեր 2-ը ցույց է տալիս երկրաջերմային ջերմային պոմպի ջերմամատակարարման համակարգերի փոխակերպման գործակիցի արժեքները և իզոլագծերը հորիզոնական ջերմահավաք համակարգերով, իսկ Նկ. 3 – GTST-ի համար՝ ուղղահայաց ջերմային հավաքման համակարգերով: Ինչպես երևում է թվերից, K p tr 4.24-ի առավելագույն արժեքները հորիզոնական ջերմահավաք համակարգերի համար և 4.14 ուղղահայաց համակարգերի համար կարելի է սպասել Ռուսաստանի հարավում, իսկ նվազագույն արժեքները, համապատասխանաբար, 2.87 և 2.73 են: հյուսիս՝ Ուելենում։ Կենտրոնական Ռուսաստանի համար K p tr-ի արժեքները հորիզոնական ջերմահավաք համակարգերի համար գտնվում են 3,4–3,6, իսկ ուղղահայաց համակարգերի համար՝ 3,2–3,4 միջակայքում։ Հատկանշական են K p tr-ի բավականին բարձր արժեքները (3.2–3.5) Հեռավոր Արևելքի շրջանների համար, ավանդաբար վառելիքի մատակարարման դժվարին պայմաններով շրջաններ։ Ըստ երեւույթին Հեռավոր Արեւելք GTST-ի առաջնահերթ իրականացման տարածաշրջան է:

Նկ. Գծապատկեր 4-ը ցույց է տալիս «հորիզոնական» GTST+PD-ի շարժման համար հատուկ տարեկան էներգիայի ծախսերի արժեքներն ու մեկուսացումները (գագաթնակետին ավելի մոտ), ներառյալ ջեռուցման, օդափոխության և տաք ջրամատակարարման էներգիայի ծախսերը՝ կրճատված մինչև 1 մ2 ջեռուցվող տարածք, և Նկ. 5 – GTST-ի համար՝ ուղղահայաց ջերմային հավաքման համակարգերով: Ինչպես երևում է թվերից, հորիզոնական GTST շարժման համար տարեկան հատուկ էներգիայի սպառումը, որը կրճատվել է մինչև 1 մ2 տաքացվող տարածք, տատանվում է 28,8 կՎտժ/(տարի մ2) Ռուսաստանի հարավում մինչև 241 կՎտժ։ /(տարի մ2) քաղաքում Յակուտսկ, իսկ ուղղահայաց GTST-ի համար, համապատասխանաբար, 28,7 կՎտժ// (տարի մ2) հարավում և մինչև 248 կՎտժ// (տարի մ2) Յակուտսկում: Եթե ​​մենք բազմապատկենք որոշակի տարածքի համար տրված նկարներում ներկայացված GTST շարժիչի տարեկան հատուկ էներգիայի սպառման արժեքը այս տարածքի համար K p tr արժեքով, կրճատված 1-ով, մենք կստանանք GTST-ի կողմից խնայված էներգիայի քանակը 1-ից: մ 2 տաքացվող տարածք տարեկան: Օրինակ, Մոսկվայի համար ուղղահայաց GTST-ի համար այս արժեքը կկազմի տարեկան 189,2 կՎտժ 1 մ 2-ի համար: Համեմատության համար մենք կարող ենք մեջբերել մոսկովյան էներգախնայողության MGSN 2.01–99 ստանդարտներով սահմանված էներգիայի հատուկ սպառման արժեքները՝ ցածրահարկ շենքերի համար՝ 130, իսկ բարձրահարկ շենքերի համար՝ 95 կՎտժ/(տարի մ2): Միևնույն ժամանակ, MGSN 2.01–99-ով ստանդարտացված էներգիայի ծախսերը ներառում են միայն ջեռուցման և օդափոխության էներգիայի ծախսերը, մեր դեպքում էներգիայի ծախսերը ներառում են նաև տաք ջրի մատակարարման էներգիայի ծախսերը: Փաստն այն է, որ շենքի շահագործման համար էներգիայի ծախսերը գնահատելու մոտեցումը, որը գոյություն ունի գործող ստանդարտներում, բաշխում է էներգիայի ծախսերը շենքի ջեռուցման և օդափոխության համար և դրա տաք ջրամատակարարման էներգիայի ծախսերը առանձին կետերի: Միևնույն ժամանակ, տաք ջրամատակարարման համար էներգիայի սպառումը ստանդարտացված չէ: Այս մոտեցումը ճիշտ չի թվում, քանի որ տաք ջրամատակարարման էներգիայի ծախսերը հաճախ համարժեք են ջեռուցման և օդափոխության էներգիայի ծախսերին:

Նկ. Նկար 6-ը ցույց է տալիս գագաթնակետի ջերմային հզորության ռացիոնալ հարաբերակցության (PD) և հորիզոնական GTST-ի տեղադրված էլեկտրական հզորության արժեքներն ու իզոլագծերը միասնության ֆրակցիաներում, և Նկ. 7 – GTST-ի համար՝ ուղղահայաց ջերմային հավաքման համակարգերով: Պիկ ավելի մոտ գտնվող ջերմային հզորության և GTST-ի տեղադրված էլեկտրական հզորության (առանց PD-ի) ռացիոնալ փոխհարաբերության չափանիշը GTST+PD շարժիչի համար տարեկան նվազագույն էլեկտրաէներգիայի սպառումն էր: Ինչպես երևում է թվերից, ջերմային PD-ի և էլեկտրական GTST-ի հզորությունների ռացիոնալ հարաբերակցությունը (առանց PD) տատանվում է Ռուսաստանի հարավում 0-ից մինչև 2,88 հորիզոնական GTST և 2,92՝ Յակուտսկում ուղղահայաց համակարգերի համար: Ռուսաստանի Դաշնության կենտրոնական գոտում GTST + PD-ի ավելի մոտ ջերմային հզորության և տեղադրված էլեկտրական հզորության ռացիոնալ հարաբերակցությունը գտնվում է 1.1–1.3 միջակայքում ինչպես հորիզոնական, այնպես էլ ուղղահայաց GTST-ի համար: Այս կետը պետք է ավելի մանրամասն քննարկվի: Փաստն այն է, որ Ռուսաստանի կենտրոնական գոտում, օրինակ, էլեկտրական ջեռուցումը փոխարինելիս մենք իրականում հնարավորություն ունենք 35–40%-ով նվազեցնել ջեռուցվող շենքում տեղադրված էլեկտրական սարքավորումների հզորությունը և, համապատասխանաբար, նվազեցնել պահանջվող էլեկտրաէներգիան։ ՌԱՕ ԵԷՍ-ից, որն այսօր «արժի» մոտ 50 հազար ռուբլի: տանը տեղադրված 1 կՎտ էլեկտրաէներգիայի համար։ Այսպիսով, օրինակ, ամենացուրտ հնգօրյա ժամկետում 15 կՎտ-ին հավասար գնահատված ջերմային կորուստներով տնակի համար մենք կխնայենք 6 կՎտ տեղադրված էլեկտրաէներգիա և, համապատասխանաբար, մոտ 300 հազար ռուբլի: կամ ≈ 11,5 հազար ԱՄՆ դոլար։ Այս ցուցանիշը գրեթե հավասար է նման ջերմային հզորության GTST-ի արժեքին:

Այսպիսով, եթե մենք ճիշտ հաշվի առնենք շենքը կենտրոնացված էլեկտրամատակարարմանը միացնելու հետ կապված բոլոր ծախսերը, ապա կստացվի, որ էլեկտրաէներգիայի ներկայիս սակագներով և Ռուսաստանի Դաշնության Կենտրոնական գոտու կենտրոնացված էլեկտրամատակարարման ցանցերին միանալու դեպքում, նույնիսկ մեկ. ժամանակի ծախսերը, GTST-ը պարզվում է, որ ավելի շահավետ է, քան էլեկտրական ջեռուցումը, էլ չեմ խոսում 60% էներգիայի խնայողության մասին:

Նկ. Նկար 8-ը ցույց է տալիս տարվա ընթացքում առաջացած ջերմային էներգիայի տեսակարար կշռի արժեքներն ու իզոլագծերը՝ գագաթնակետային կծիկի (PD) կողմից հորիզոնական GTST+PD համակարգի ընդհանուր տարեկան էներգիայի սպառման մեջ՝ որպես տոկոս, և Նկ. 9 – ուղղահայաց ջերմահավաք համակարգերով GTST-ի համար: Ինչպես երևում է թվերից, տարվա ընթացքում գագաթնակետային կծիկի (PD) կողմից ստացված ջերմային էներգիայի մասնաբաժինը հորիզոնական GTST+PD համակարգի էներգիայի ընդհանուր տարեկան սպառման մեջ տատանվում է 0%-ից Ռուսաստանի հարավում մինչև 38–40: % Յակուտսկ և Տուր քաղաքներում, իսկ ուղղահայաց GTST+PD-ի համար՝ համապատասխանաբար 0%-ից հարավում և մինչև 48,5% Յակուտսկում: Ռուսաստանի կենտրոնական գոտում այս արժեքները կազմում են մոտ 5-7% ինչպես ուղղահայաց, այնպես էլ հորիզոնական GTST-ի համար: Սրանք էներգիայի փոքր ծախսեր են, և, հետևաբար, դուք պետք է զգույշ լինեք ավելի մոտ գագաթնակետ ընտրելիս: Թե՛ 1 կՎտ հզորության վրա կոնկրետ կապիտալ ներդրումների, և թե՛ ավտոմատացման տեսանկյունից առավել ռացիոնալը գագաթնակետային էլեկտրական փակիչներն են։ Ուշադրության է արժանի գնդիկավոր կաթսաների օգտագործումը։

Եզրափակելով՝ ես կցանկանայի կանգ առնել մի շատ կարևոր հարցի վրա՝ շենքերի ջերմային պաշտպանության ռացիոնալ մակարդակի ընտրության խնդրին։ Այս խնդիրն այսօր շատ լուրջ խնդիր է, որի լուծումը պահանջում է լուրջ թվային վերլուծություն՝ հաշվի առնելով մեր կլիմայի առանձնահատկությունները, օգտագործվող ինժեներական սարքավորումների առանձնահատկությունները, կենտրոնացված ցանցերի ենթակառուցվածքը, ինչպես նաև քաղաքների բնապահպանական իրավիճակը։ , որը վատանում է բառացիորեն մեր աչքի առաջ և շատ ավելին։ Ակնհայտ է, որ այսօր այլևս ճիշտ չէ շենքի ծրարի նկատմամբ որևէ պահանջ ձևակերպել՝ առանց հաշվի առնելու դրա (շենքի) կապը կլիմայի և էներգամատակարարման համակարգի, կոմունալ ծառայությունների և այլնի հետ։ Արդյունքում՝ շատ մոտ ապագայում։ Ջերմային պաշտպանության ռացիոնալ մակարդակի ընտրության խնդրի լուծումը հնարավոր կլինի միայն համալիր շենքի + էներգամատակարարման համակարգի + կլիմայի հաշվին + միջավայրըորպես միասնական էկոէներգետիկ համակարգ և այս մոտեցմամբ մրցակցային առավելություններՆերքին շուկայում GTST-ն դժվար է գերագնահատել:

գրականություն

1. Sanner B. Ջերմային պոմպերի վերգետնյա ջերմային աղբյուրներ (դասակարգում, բնութագրեր, առավելություններ): Երկրաջերմային ջերմային պոմպերի դասընթաց, 2002 թ.

2. Vasiliev G. P. Շենքերի ջերմային պաշտպանության տնտեսապես իրագործելի մակարդակ // Էներգախնայողություն. – 2002. – Թիվ 5:

3. Վասիլև Գ.Պ. Երկրի մակերևութային շերտերի ցածր պոտենցիալ ջերմային էներգիայի օգտագործմամբ շենքերի և շինությունների ջերմային և սառը մատակարարում. Մենագրություն. Հրատարակչություն «Գրանիցա». - Մ.: Կարմիր աստղ, 2006 թ.

Կիրիլ Դեգտյարև, գիտաշխատող, Մոսկվա Պետական ​​համալսարաննրանց. Մ.Վ.Լոմոնոսով.

Ածխաջրածիններով հարուստ մեր երկրում երկրաջերմային էներգիան մի տեսակ էկզոտիկ ռեսուրս է, որը, հաշվի առնելով գործերի ներկա վիճակը, դժվար թե մրցակցի նավթի ու գազի հետ։ Այնուամենայնիվ, էներգիայի այս այլընտրանքային տեսակը կարող է օգտագործվել գրեթե ամենուր և բավականին արդյունավետ:

Լուսանկարը՝ Իգոր Կոնստանտինովի։

Հողի ջերմաստիճանի փոփոխություններ խորության հետ:

Ջերմային ջրերի և դրանք պարունակող չոր ապարների ջերմաստիճանի բարձրացում խորությամբ։

Տարբեր շրջաններում ջերմաստիճանը փոխվում է խորության հետ։

Իսլանդական Eyjafjallajokull հրաբխի ժայթքումը կատաղի հրաբխային պրոցեսների օրինակ է, որոնք տեղի են ունենում ակտիվ տեկտոնական և հրաբխային գոտիներում՝ երկրի աղիքներից հզոր ջերմային հոսքով:

Երկրաջերմային էլեկտրակայանների տեղադրված հզորություններն ըստ երկրների, ՄՎտ.

Երկրաջերմային ռեսուրսների բաշխում ամբողջ Ռուսաստանում. Երկրաջերմային էներգիայի պաշարները, ըստ մասնագետների, մի քանի անգամ գերազանցում են օրգանական հանածո վառելիքի էներգիայի պաշարները։ Ըստ Երկրաջերմային էներգիայի ընկերության.

Երկրաջերմային էներգիան երկրագնդի ներքին ջերմությունն է: Այն առաջանում է խորքերում և տարբեր ձևերով ու ինտենսիվությամբ հասնում Երկրի մակերեսին։

Հողի վերին շերտերի ջերմաստիճանը հիմնականում կախված է արտաքին (էկզոգեն) գործոններից՝ արևային լուսավորությունից և օդի ջերմաստիճանից։ Ամռանը և ցերեկը հողը տաքանում է մինչև որոշակի խորություններ, իսկ ձմռանը և գիշերը սառչում է օդի ջերմաստիճանի փոփոխություններից հետո և որոշակի ուշացումով, որը մեծանում է խորության հետ: Օդի ջերմաստիճանի ամենօրյա տատանումների ազդեցությունն ավարտվում է մի քանի տասնյակ սանտիմետր խորություններում։ Սեզոնային տատանումները ազդում են հողի ավելի խորը շերտերի վրա՝ մինչև տասնյակ մետր:

Որոշ խորության վրա՝ տասնյակից մինչև հարյուրավոր մետր, հողի ջերմաստիճանը մնում է հաստատուն՝ հավասար Երկրի մակերևույթի օդի տարեկան միջին ջերմաստիճանին: Դուք հեշտությամբ կարող եք դա հաստատել՝ իջնելով բավականին խորը քարանձավ:

Երբ միջին տարեկան ջերմաստիճանըտվյալ տարածքում օդը զրոյից ցածր է, սա դրսևորվում է որպես հավերժական սառույց (ավելի ճիշտ՝ հավերժական սառույց): IN Արևելյան ՍիբիրԱմբողջ տարվա ընթացքում սառած հողերի հաստությունը, այսինքն՝ հաստությունը տեղ-տեղ հասնում է 200-300 մ-ի։

Որոշակի խորությունից (քարտեզի յուրաքանչյուր կետի համար տարբեր) Արեգակի և մթնոլորտի գործողությունն այնքան է թուլանում, որ առաջին հերթին գալիս են էնդոգեն (ներքին) գործոնները, և երկրի ներսը տաքանում է ներսից, այնպես որ ջերմաստիճանը սկսում է բարձրանալ։ խորությամբ։

Երկրի խորքային շերտերի տաքացումը հիմնականում կապված է այնտեղ տեղակայված ռադիոակտիվ տարրերի քայքայման հետ, չնայած ջերմության այլ աղբյուրներ կոչվում են նաև, օրինակ, ֆիզիկաքիմիական, տեկտոնական գործընթացներ երկրակեղևի և թիկնոցի խորը շերտերում: Բայց ինչ էլ որ լինի պատճառը, ապարների և հարակից հեղուկ ու գազային նյութերի ջերմաստիճանը խորության հետ մեծանում է: Հանքագործները բախվում են այս երևույթին. խորը հանքերում միշտ շոգ է: 1 կմ խորության վրա երեսուն աստիճան տաքությունը նորմալ է, իսկ ավելի խորը ջերմաստիճանն էլ ավելի բարձր է։

Երկրի ներսի ջերմային հոսքը, որը հասնում է Երկրի մակերևույթին, փոքր է, միջինում նրա հզորությունը կազմում է 0,03-0,05 Վտ/մ2,
կամ մոտավորապես 350 Wh/m2 տարեկան: Արեգակից ջերմային հոսքի և նրա կողմից տաքացվող օդի ֆոնին սա աննկատելի արժեք է. Արեգակը երկրի մակերեսի յուրաքանչյուր քառակուսի մետրին տալիս է տարեկան մոտ 4000 կՎտժ, այսինքն՝ 10000 անգամ ավելի (իհարկե, սա է. միջինում, բևեռային և հասարակածային լայնությունների միջև հսկայական տարածմամբ և կախված այլ կլիմայական և եղանակային գործոններից):

Մոլորակի մեծ մասում ներսից դեպի մակերես ջերմային հոսքի աննշանությունը կապված է ապարների ցածր ջերմահաղորդականության և երկրաբանական կառուցվածքի առանձնահատկությունների հետ։ Բայց կան բացառություններ՝ վայրեր, որտեղ ջերմային հոսքը բարձր է։ Սրանք, առաջին հերթին, տեկտոնական խզվածքների, սեյսմիկ ակտիվության և հրաբխի աճի գոտիներն են, որտեղ ելք է գտնում երկրի ներքին էներգիան։ Նման գոտիները բնութագրվում են լիթոսֆերայի ջերմային անոմալիաներով, այստեղ Երկրի մակերևույթ հասնող ջերմային հոսքը կարող է լինել մի քանի անգամ և նույնիսկ մեծության կարգերով ավելի հզոր, քան «սովորականը»: Հրաբխային ժայթքումներն ու տաք աղբյուրները ահռելի քանակությամբ ջերմություն են բերում այս գոտիներում:

Սրանք այն ոլորտներն են, որոնք առավել բարենպաստ են երկրաջերմային էներգիայի զարգացման համար։ Ռուսաստանի տարածքում դրանք, առաջին հերթին, Կամչատկան, Կուրիլյան կղզիները և Կովկասն են։

Միևնույն ժամանակ, երկրաջերմային էներգիայի զարգացումը հնարավոր է գրեթե ամենուր, քանի որ խորության հետ ջերմաստիճանի բարձրացումը համընդհանուր երևույթ է, և խնդիրն այն է, որ ջերմություն «արդյունահանվի» խորքից, ինչպես հանքային հումք են արդյունահանվում այնտեղից:

Միջին հաշվով, ջերմաստիճանը խորության հետ բարձրանում է 2,5-3 o C-ով յուրաքանչյուր 100 մ-ի համար: Տարբեր խորություններում գտնվող երկու կետերի միջև ջերմաստիճանի տարբերության հարաբերությունը նրանց միջև խորությունների տարբերությանը կոչվում է երկրաջերմային գրադիենտ:

Փոխադարձ արժեքը երկրաջերմային քայլն է կամ խորության միջակայքը, որի դեպքում ջերմաստիճանը բարձրանում է 1 o C-ով:

Որքան բարձր է գրադիենտը և, համապատասխանաբար, որքան ցածր է բեմը, այնքան ավելի մոտ է Երկրի խորքերի ջերմությունը մակերեսին և այնքան խոստումնալից է այս տարածքը երկրաջերմային էներգիայի զարգացման համար:

Տարբեր տարածքներում, կախված երկրաբանական կառուցվածքից և այլ տարածաշրջանային և տեղական պայմաններից, ջերմաստիճանի բարձրացման տեմպերը խորության հետ կարող են կտրուկ տարբերվել: Երկրային մասշտաբով երկրաջերմային գրադիենտների և աստիճանների մեծությունների տատանումները հասնում են 25 անգամ։ Օրինակ՝ Օրեգոն նահանգում (ԱՄՆ) գրադիենտը 1 կմ-ի վրա 150 o C է, իսկ ք. Հարավային Աֆրիկա- 6 o C 1 կմ-ի վրա:

Հարցն այն է, թե ինչպիսի՞ն է ջերմաստիճանը մեծ խորություններում՝ 5, 10 կմ կամ ավելի: Եթե ​​միտումը շարունակվի, ապա 10 կմ խորության վրա ջերմաստիճանը միջինը պետք է լինի մոտավորապես 250-300 o C: Սա քիչ թե շատ հաստատվում է ծայրահեղ խորքային հորերի ուղիղ դիտարկումներով, թեև պատկերը շատ ավելի բարդ է, քան ջերմաստիճանի գծային աճը: .

Օրինակ, Բալթյան բյուրեղային վահանում փորված Կոլա գերխորքային հորում ջերմաստիճանը 3 կմ խորության վրա փոխվում է 10 o C/1 կմ արագությամբ, իսկ հետո երկրաջերմային գրադիենտը դառնում է 2-2,5 անգամ ավելի մեծ: 7 կմ խորության վրա արդեն գրանցվել է 120 o C ջերմաստիճան, 10 կմ-ում՝ 180 o C, իսկ 12 կմ-ում՝ 220 o C։

Մեկ այլ օրինակ է հորատված հորատանցքը Հյուսիսային Կասպից ծովում, որտեղ 500 մ խորության վրա գրանցվել է 42 o C ջերմաստիճան, 1,5 կմ-ում` 70 o C, 2 կմ-ում` 80 o C, 3 կմ-ում` 108 o C: .

Ենթադրվում է, որ երկրաջերմային գրադիենտը նվազում է՝ սկսած 20-30 կմ խորությունից. 100 կմ խորության վրա գնահատված ջերմաստիճանը կազմում է մոտ 1300-1500 o C, 400 կմ խորության վրա՝ 1600 o C, Երկրի միջուկում։ (6000 կմ-ից ավելի խորություններ) - 4000-5000 o ՀԵՏ.

Մինչև 10-12 կմ խորության վրա ջերմաստիճանը չափվում է հորատված հորերի միջոցով; որտեղ դրանք չկան, այն որոշվում է անուղղակի նշաններով այնպես, ինչպես ավելի մեծ խորություններում: Նման անուղղակի նշաններ կարող են լինել սեյսմիկ ալիքների անցման բնույթը կամ ժայթքող լավայի ջերմաստիճանը։

Այնուամենայնիվ, երկրաջերմային էներգիայի նպատակների համար 10 կմ-ից ավելի խորություններում ջերմաստիճանի տվյալները դեռ գործնական հետաքրքրություն չեն ներկայացնում:

Մի քանի կիլոմետր խորության վրա շատ ջերմություն կա, բայց ինչպե՞ս բարձրացնել այն: Երբեմն բնությունն ինքն է լուծում այս խնդիրը մեզ համար բնական հովացուցիչ նյութի օգնությամբ՝ տաքացվող ջերմային ջրերը, որոնք դուրս են գալիս մակերես կամ ընկած են մեզ հասանելի խորության վրա: Որոշ դեպքերում խորքում ջուրը տաքացվում է գոլորշու վիճակի։

Հայեցակարգի խիստ սահմանում « ջերմային ջրեր«Ոչ. Որպես կանոն, դրանք նշանակում են տաք ստորգետնյա ջրեր՝ հեղուկ վիճակում կամ գոլորշու տեսքով, այդ թվում՝ Երկրի մակերևույթ դուրս եկող 20 o C-ից բարձր ջերմաստիճանով, այսինքն՝ որպես կանոն, օդի ջերմաստիճանից բարձր։ .

Ստորգետնյա ջրերի, գոլորշու, գոլորշի-ջուր խառնուրդների ջերմությունը հիդրոթերմալ էներգիա է։ Համապատասխանաբար, դրա օգտագործման հիման վրա էներգիան կոչվում է հիդրոթերմալ։

Իրավիճակն ավելի բարդ է ուղղակիորեն չոր ապարներից ջերմության արդյունահանման հետ կապված՝ նավթաջերմային էներգիա, մանավանդ որ կա բավարար բարձր ջերմաստիճաններ, որպես կանոն, սկսվում են մի քանի կիլոմետր խորություններից:

Ռուսաստանի տարածքում նավթաջերմային էներգիայի պոտենցիալը հարյուր անգամ գերազանցում է հիդրոթերմային էներգիայինը՝ համապատասխանաբար 3500 և 35 տրիլիոն տոննա ստանդարտ վառելիք։ Սա միանգամայն բնական է. Երկրի խորքերի ջերմությունը հասանելի է ամենուր, իսկ ջերմային ջրերը հանդիպում են տեղում: Սակայն ակնհայտ տեխնիկական դժվարությունների պատճառով ջերմային ջրերը ներկայումս հիմնականում օգտագործվում են ջերմության և էլեկտրաէներգիայի արտադրության համար։

20-30-ից մինչև 100 o C ջերմաստիճան ունեցող ջուրը հարմար է ջեռուցման, 150 o C և բարձր ջերմաստիճանների և երկրաջերմային էլեկտրակայաններում էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար:

Ընդհանուր առմամբ, Ռուսաստանում երկրաջերմային ռեսուրսները, տոննաներով համարժեք վառելիքի կամ էներգիայի չափման ցանկացած այլ միավորի առումով, մոտավորապես 10 անգամ գերազանցում են հանածո վառելիքի պաշարները:

Տեսականորեն միայն երկրաջերմային էներգիան կարող էր լիովին բավարարել երկրի էներգետիկ կարիքները։ Գրեթե միացված է այս պահինիր տարածքի մեծ մասում դա հնարավոր չէ տեխնիկական և տնտեսական պատճառներով։

Աշխարհում երկրաջերմային էներգիայի օգտագործումը ամենից հաճախ կապված է Իսլանդիայի հետ՝ մի երկիր, որը գտնվում է Միջինատլանտյան լեռնաշղթայի հյուսիսային ծայրում՝ չափազանց ակտիվ տեկտոնական և հրաբխային գոտում: Հավանաբար բոլորը հիշում են 2010 թվականին Էյջաֆյալայոկուլ հրաբխի հզոր ժայթքումը։

Այս երկրաբանական առանձնահատկությունների շնորհիվ է, որ Իսլանդիան ունի երկրաջերմային էներգիայի հսկայական պաշարներ, ներառյալ տաք աղբյուրները, որոնք առաջանում են Երկրի մակերևույթի վրա և նույնիսկ արտահոսում գեյզերների տեսքով:

Իսլանդիայում ներկայումս սպառվող ողջ էներգիայի ավելի քան 60%-ը գալիս է Երկրից: Երկրաջերմային աղբյուրներն ապահովում են ջեռուցման 90%-ը և էլեկտրաէներգիայի արտադրության 30%-ը: Հավելենք, որ երկրի մնացած էլեկտրաէներգիան արտադրվում է հիդրոէլեկտրակայանների կողմից, այսինքն՝ օգտագործելով նաև վերականգնվող էներգիայի աղբյուր՝ Իսլանդիան նմանեցնելով մի տեսակ համաշխարհային բնապահպանական ստանդարտի։

20-րդ դարում երկրաջերմային էներգիայի ընտելացումը մեծապես օգուտ բերեց Իսլանդիային տնտեսապես: Մինչև անցյալ դարի կեսերը այն շատ աղքատ երկիր էր, այժմ աշխարհում առաջին տեղն է զբաղեցնում մեկ շնչին ընկնող տեղադրված հզորությամբ և երկրաջերմային էներգիայի արտադրությամբ և երկրաջերմային էլեկտրակայանների բացարձակ դրվածքային հզորությամբ առաջին տասնյակում է։ . Այնուամենայնիվ, նրա բնակչությունը կազմում է ընդամենը 300 հազար մարդ, ինչը հեշտացնում է էկոլոգիապես մաքուր էներգիայի աղբյուրներին անցնելու խնդիրը. դրա կարիքն ընդհանուր առմամբ փոքր է:

Իսլանդիայից բացի, էլեկտրաէներգիայի արտադրության ընդհանուր հաշվեկշռում երկրաջերմային էներգիայի մեծ մասնաբաժին ունեն Նոր Զելանդիան և Հարավարևելյան Ասիայի կղզիները (Ֆիլիպիններ և Ինդոնեզիա), Կենտրոնական Ամերիկայի և Արևելյան Աֆրիկայի երկրները, որոնց տարածքը նույնպես բնութագրվում է բարձր սեյսմիկ և հրաբխային ակտիվությամբ։ Այս երկրների համար, իրենց ներկայիս զարգացման մակարդակով և կարիքներով, երկրաջերմային էներգիան զգալի ներդրում ունի սոցիալ-տնտեսական զարգացման մեջ:

(Վերջը հետևում է):

Նախաբանի փոխարեն.
Խելացի ու բարեհամբույր մարդիկ ինձ մատնանշեցին, որ այս դեպքը պետք է գնահատել միայն ոչ ստացիոնար պայմաններում՝ երկրի ահռելի ջերմային իներցիայի պատճառով և հաշվի առնել ջերմաստիճանի փոփոխության տարեկան ռեժիմը։ Ավարտված օրինակը լուծվել է անշարժ ջերմային դաշտի համար, հետևաբար այն ակնհայտորեն սխալ արդյունքներ ունի, ուստի այն պետք է դիտարկել միայն որպես ինչ-որ իդեալականացված մոդել՝ հսկայական թվով պարզեցումներով, որոնք ցույց են տալիս ջերմաստիճանի բաշխումը ստացիոնար ռեժիմում: Այնպես որ, ինչպես ասում են, ցանկացած պատահականություն զուտ պատահականություն է...

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

Ինչպես միշտ, ես շատ մանրամասներ չեմ տա նյութերի ընդունված ջերմային հաղորդունակության և հաստության մասին, կսահմանափակվեմ միայն մի քանիսը նկարագրելով, մենք ենթադրում ենք, որ մյուս տարրերը հնարավորինս մոտ են իրական կառուցվածքներին. նշանակված են ջերմաֆիզիկական բնութագրերը: ճիշտ է, և նյութերի հաստությունները համարժեք են շինարարական պրակտիկայի իրական դեպքերին: Հոդվածի նպատակն է ստանալ տարբեր պայմաններում ջերմաստիճանի բաշխման վերաբերյալ Շենք-Հողատարածք սահմանին շրջանակային պատկերացում:

Մի փոքր այն մասին, թե ինչ պետք է ասել. Այս օրինակում հաշվարկված սխեմաները պարունակում են 3 ջերմաստիճանի սահմաններ, 1-ինը՝ տաքացվող շենքի տարածքի ներքին օդը +20 o C, 2-րդը՝ արտաքին օդը -10 o C (-28 o C), իսկ 3-րդը՝ ջերմաստիճանը հողի հաստության որոշակի խորության վրա, որի դեպքում այն ​​տատանվում է որոշակի հաստատուն արժեքի շուրջ: Այս օրինակում այս խորության ընդունված արժեքը 8 մ է, իսկ ջերմաստիճանը՝ +10 o C: Այստեղ ինչ-որ մեկը կարող է ինձ հետ վիճել 3-րդ սահմանի ընդունված պարամետրերի վերաբերյալ, սակայն վեճը վերաբերում է. ճշգրիտ արժեքներԱյս հոդվածի նպատակը չէ, ճիշտ այնպես, ինչպես ստացված արդյունքները չեն պնդում, որ դրանք առանձնապես ճշգրիտ են և կարող են կապված լինել որևէ կոնկրետ դիզայնի դեպքի հետ: Կրկնում եմ, խնդիրն այն է, որ ձեռք բերենք ջերմաստիճանի բաշխման հիմնարար, շրջանակային պատկերացում և փորձարկենք որոշ հաստատված գաղափարներ այս հարցում:

Հիմա եկեք անմիջապես անցնենք բուն կետին: Այսպիսով, սրանք այն կետերն են, որոնք պետք է փորձարկվեն:
1. Ջեռուցվող շենքի տակ գտնվող հողը դրական ջերմաստիճան ունի։
2. Հողի սառեցման ստանդարտ խորություն (սա ավելի շատ հարց է, քան հայտարարություն): Արդյո՞ք երկրաբանական հաշվետվություններում ցրտահարության մասին տվյալներ տրամադրելիս հաշվի է առնվում գետնի ձյան ծածկույթը, քանի որ, որպես կանոն, տան շրջակայքը մաքրվում է ձյունից, մաքրվում են արահետները, մայթերը, կույր տարածքները, ավտոկայանատեղերը և այլն։

Հողի սառեցումը ժամանակի ընթացքում տեղի ունեցող գործընթաց է, ուստի հաշվարկի համար մենք կվերցնենք արտաքին ջերմաստիճանը, որը հավասար է ամենացուրտ ամսվա միջին ջերմաստիճանին -10 o C: Մենք հողը կվերցնենք կրճատված լամբդա = 1 ամբողջ խորության համար:

Նկ.1. Հաշվարկի սխեմա.

Նկ.2. Ջերմաստիճանի մեկուսացված գծեր. Սխեման առանց ձյան ծածկույթի.

Ընդհանուր առմամբ, շենքի տակ հողի ջերմաստիճանը դրական է։ Առավելագույններն ավելի մոտ են շենքի կենտրոնին, նվազագույնը՝ դեպի արտաքին պատերը։ Հորիզոնական զրոյական ջերմաստիճանի իզոլինը դիպչում է միայն տաքացվող սենյակի ելքին հորիզոնական հարթության վրա:
Շենքից հեռու հողի սառեցումը (այսինքն՝ բացասական ջերմաստիճանի հասնելը) տեղի է ունենում ~2,4 մետր խորության վրա, ինչը ավելի մեծ է, քան պայմանականորեն ընտրված շրջանի ստանդարտ արժեքը (1,4-1,6 մ):

Այժմ ավելացնենք 400 մմ միջին խտության ձյուն լամբդա 0.3-ով:

Նկ.3. Ջերմաստիճանի մեկուսացված գծեր. Սխեման 400 մմ ձյան ծածկով:

Դրական ջերմաստիճանների իզոլինները բացասական ջերմաստիճանները տեղափոխում են դեպի դուրս, շենքի տակ միայն դրական ջերմաստիճաններ կան:
Ձյան ծածկույթի տակ հողի սառեցումը ~1,2 մետր է (-0,4 մ ձյուն = 0,8 մ հողի սառեցում): Ձյան «վերմակը» զգալիորեն նվազեցնում է սառցակալման խորությունը (գրեթե 3 անգամ):
Ըստ երևույթին, ձյան ծածկույթի առկայությունը, դրա բարձրությունը և խտացման աստիճանը հաստատուն արժեք չեն, հետևաբար սառեցման միջին խորությունը գտնվում է 2 սխեմաներից ստացված արդյունքների միջակայքում՝ (2,4 + 0,8) * 0,5 = 1,6 մետր, որը համապատասխանում է. ստանդարտ արժեքին:

Հիմա եկեք տեսնենք, թե ինչ կլինի, եթե ուժեղ սառնամանիքները (-28 o C) հայտնվեն և այնքան երկար մնան, որ ջերմային դաշտը կայունանա, մինչդեռ շենքի շուրջը ձյան ծածկ չկա:

Նկ.4. Սխեման -28-ումՕ Առանց ձյան ծածկույթի:

Բացասական ջերմաստիճանները սողում են շենքի տակ, դրական ջերմաստիճանները սեղմվում են ջեռուցվող սենյակի հատակին: Հիմքերի տարածքում հողը սառչում է։ Շենքից հեռավորության վրա հողը սառչում է մինչև ~4,7 մետր։

Սմ. նախորդ գրառումներըբլոգ.