Την εξάρτηση της θερμοκρασίας του εδάφους από το βάθος. Παραλείπεται στον σωλήνα εδάφους εξοικονομεί τη θέρμανση και την ψύξη στο σπίτι

Η θερμοκρασία του εδάφους μεταβάλλεται συνεχώς σε βάθος και χρόνο. Εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, εκ των οποίων πολλοί είναι δύσκολο να ληφθούν υπόψη. Στο τελευταίο, για παράδειγμα, αναφέρεται: η φύση της βλάστησης, η έκθεση της κλίσης στις πλευρές του φωτός, η σκίαση, η κάλυψη του χιονιού, η φύση των ίδιων των εδάφους, η παρουσία υπερασπιστικών υδάτων κλπ. Ωστόσο, το Η θερμοκρασία του εδάφους, τόσο σε μέγεθος όσο και από τη φύση της διανομής, διατηρείται από έτος σε στάδιο χρόνο και το αποφασιστικό αποτέλεσμα εδώ παραμένει πίσω από τη θερμοκρασία του αέρα.

Θερμοκρασία εδάφους σε διαφορετικά βάθηΚαι σε διαφορετικές περιόδους του έτους, μπορεί να ληφθεί άμεσες μετρήσεις στις θερμικές δεξιότητες, οι οποίες τοποθετούνται κατά τη διάρκεια της ερευνητικής διαδικασίας. Αλλά αυτή η μέθοδος απαιτεί μεγάλες παρατηρήσεις και σημαντικές δαπάνες, το οποίο δεν είναι πάντα δικαιολογημένο. Τα δεδομένα που λαμβάνονται από ένα ή δύο πηγάδια ισχύουν σε μεγάλες περιοχές και τεντώνοντας, διαστρεβλώνοντας σημαντικά την εγκυρότητα έτσι ώστε τα υπολογισμένα δεδομένα σχετικά με τη θερμοκρασία του εδάφους σε πολλές περιπτώσεις να αποδειχθούν πιο αξιόπιστες.

Η θερμοκρασία του εδάφους περιπλέκειΣε οποιοδήποτε βάθος (έως 10 μέτρα από την επιφάνεια) και για οποιαδήποτε περίοδο του έτους μπορεί να καθοριστεί από τον τύπο:

tr \u003d mt °, (3.7)

όπου το z είναι η αντίστροφη μέτρηση βάθους από το VGM, M;

tR - η θερμοκρασία του εδάφους στο βάθος του Z, στο χαλάζι.

Ώρα ίση με το έτος (8760 ώρες).

Τ - Ο χρόνος μετρήθηκε προς τα εμπρός (μετά την 1η Ιανουαρίου) από την αρχή της φθινοπωρινής κατάψυξης του εδάφους μέχρι το σημείο για το οποίο διεξάγεται η θερμοκρασία, στο Η.

Εξαγωγή X - εκθέτες ( εκθετικη συναρτηση Το exp λαμβάνεται σε πίνακες).

m - Συντελεστής ανάλογα με την περίοδο του έτους (για την περίοδο Οκτωβρίου - Μάιος M \u003d 1.5-0.05z, και για την περίοδο Ιουνίου- Σεπτεμβρίου M \u003d 1)

Σάμη χαμηλή θερμοκρασία Σε ένα δεδομένο βάθος, θα είναι όταν η συνίνη στον τύπο (3.7) θα γίνει ίση με -1, δηλ., Η ελάχιστη θερμοκρασία του εδάφους για το έτος σε αυτό το βάθος θα είναι

tr min \u003d (1.5-0.05z) t °, (3.8)

Η μέγιστη θερμοκρασία του εδάφους στο βάθος Z θα είναι όταν η συνίνη θα πάρει τιμή ίση με μία.

tr max \u003d t °, (3.9)

Και στους τρεις τύπους, ο όγκος της ογκομετρικής θερμικής ικανότητας με m πρέπει να υπολογιστεί για τη θερμοκρασία του εδάφους T ° σύμφωνα με τον τύπο (3.10).

Με 1 m \u003d 1 / W, (3.10)

Τη θερμοκρασία του εδάφους στο εποχιακό στρώμα απόψυξηςΕίναι επίσης δυνατό να προσδιοριστεί ο υπολογισμός, λαμβάνοντας υπόψη ότι η μεταβολή της θερμοκρασίας σε αυτό το στρώμα προσεγγίζεται με ακρίβεια με γραμμική εξάρτηση από τις ακόλουθες κλίσεις θερμοκρασίας (Πίνακας 3.1).

Έχοντας υπολογιστεί σύμφωνα με έναν από τους τύπους (3.8) - (3.9) τη θερμοκρασία του εδάφους στο επίπεδο VGM, δηλ. Βάζοντας σε z \u003d 0 τύπους, στη συνέχεια χρησιμοποιώντας τον Πίνακα 3.1, καθορίζουμε τη θερμοκρασία του εδάφους σε ένα δεδομένο βάθος στο εποχιακό στρώμα απόψυξης. Στα ανώτατα στρώματα του εδάφους, περίπου 1 m από την επιφάνεια, η φύση των ταλαντώσεων θερμοκρασίας είναι πολύ περίπλοκη.

Πίνακας 3.1

Κλίση θερμοκρασίας σε ένα στρώμα εποχιακής απόψυξης σε βάθος κάτω από 1 m από την επιφάνεια της γης

Σημείωση. Το σήμα κλίσης παρουσιάζεται προς την κατεύθυνση προς την επιφάνεια της ημέρας.

Για να αποκτήσετε την εκτιμώμενη θερμοκρασία του εδάφους σε ένα στρώμα μετρητή από την επιφάνεια, μπορείτε να κάνετε τα εξής. Υπολογίστε τη θερμοκρασία σε βάθος 1 m και τη θερμοκρασία της ημερήσιας επιφάνειας του εδάφους, και στη συνέχεια με παρεμβολή κατά μήκος αυτών των δύο τιμών, καθορίστε τη θερμοκρασία σε ένα δεδομένο βάθος.

Η θερμοκρασία στην επιφάνεια του εδάφους Τ Ρ στην ψυχρή περίοδο του έτους μπορεί να ληφθεί ίση με θερμοκρασία αέρα. Το καλοκαίρι:

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

όπου t p είναι η θερμοκρασία στην επιφάνεια σε μοίρες.

Το Tb είναι η θερμοκρασία του αέρα σε Grad.

Θερμοκρασία εδάφους με αποκλειστική Cryolitozone Υπολογίζεται διαφορετικά παρά με τη συγχώνευση. Πρακτικά μπορούμε να υποθέσουμε ότι η θερμοκρασία στο επίπεδο της HM θα είναι ίσο με 0 ° C για το σύνολο του έτους. Η εκτιμώμενη θερμοκρασία του εδάφους του αμηχανία πάχους σε ένα δεδομένο βάθος μπορεί να προσδιοριστεί με παρεμβολή, πιστεύοντας ότι αλλάζει σε βάθος ενός γραμμικού νόμου από T ° σε βάθος 10 m έως 0 ° C σε βάθος NMM. Η θερμοκρασία στο στρώμα χύτευσης h t μπορεί να ληφθεί από 0,5 έως 1,5 ° C.

Στο στρώμα εποχικής κατάψυξης Η ρ, η θερμοκρασία του εδάφους μπορεί να υπολογιστεί με τον ίδιο τρόπο όπως για ένα στρώμα εποχιακής απόψυξης της συγχώνευσης Cyolithozone, δηλ. Σε ένα στρώμα Η ρ-1 Μ κατά μήκος μιας κλίσης θερμοκρασίας (Πίνακας 3.1), μετρώντας τη θερμοκρασία σε βάθος του ΗΝ ίση με 0 ° C στην ψυχρή περίοδο του έτους και 1 ° C το καλοκαίρι. Στο άνω στρώμα μέτρησης του εδάφους, η θερμοκρασία προσδιορίζεται με παρεμβολή μεταξύ της θερμοκρασίας σε βάθος 1 m και της θερμοκρασίας στην επιφάνεια.

Η θερμοκρασία μέσα στη γη είναι συχνότερα αρκετός υποκειμενικός δείκτης, καθώς η ακριβής θερμοκρασία μπορεί να καλείται μόνο στα διαθέσιμα μέρη, για παράδειγμα, στο καλά Kola (βάθος 12 χλμ.). Αλλά αυτό το μέρος αναφέρεται στο εξωτερικό τμήμα της κρούστας της Γης.

Θερμοκρασίες διαφορετικών βάθους της γης

Καθώς οι επιστήμονες ανακάλυψαν, η θερμοκρασία αυξάνεται σε 3 μοίρες κάθε 100 μέτρα βαθιά στη γη. Αυτός ο αριθμός είναι σταθερός για όλες τις ηπείρους και τα μέρη Σφαίρα. Μια τέτοια αύξηση της θερμοκρασίας συμβαίνει στο πάνω μέρος της κρούστας της γης, περίπου τα πρώτα 20 χιλιόμετρα, τότε η ανάπτυξη της θερμοκρασίας επιβραδύνεται.

Η μεγαλύτερη ανάπτυξη καταγράφηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες, όπου η θερμοκρασία αυξήθηκε κατά 150 μοίρες για 1000 μέτρα βαθιά στη γη. Η πιο αργή ανάπτυξη είναι σταθερή Νότια ΑφρικήΗ στήλη θερμόμετρου αυξήθηκε μόνο 6 βαθμούς Κελσίου.

Σε βάθος περίπου 35-40 χιλιομέτρων, η θερμοκρασία κυμαίνεται στην περιοχή των 1400 βαθμών. Τα σύνορα του μανδύα και του εξωτερικού πυρήνα σε βάθος 25 έως 3000 χιλιομέτρων καθυστερούν από το 2000 έως 3000 μοίρες. Εσωτερικός πυρήνας που θερμαίνεται στους 4000 μοίρες. Η θερμοκρασία στο κέντρο της Γης, σύμφωνα με τις τελευταίες πληροφορίες που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα σύνθετων πειραμάτων, είναι περίπου 6000 μοίρες. Ο ήλιος στην επιφάνεια του μπορεί να καυχηθεί η ίδια θερμοκρασία.

Ελάχιστες και μέγιστες βαθιές θερμοκρασίες της Γης

Κατά τον υπολογισμό της ελάχιστης και μέγιστης θερμοκρασίας μέσα στη γη, ο υπολογισμός του ιμάντα μιας σταθερής θερμοκρασίας δεν λαμβάνεται. Σε αυτή τη ζώνη, η θερμοκρασία είναι σταθερή καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους. Η ζώνη βρίσκεται σε βάθος 5 μέτρων (τροπικές) και έως 30 μέτρα (υψηλά γεωγραφικά πλάτη).

Η μέγιστη θερμοκρασία μετρήθηκε και σταθεροποιήθηκε σε βάθος περίπου 6000 μέτρων και ανήλθε σε 274 βαθμούς Κελσίου. Η ελάχιστη θερμοκρασία μέσα στη γη σταθερείται κυρίως στις βόρειες περιοχές του πλανήτη μας, όπου ακόμη και σε βάθος άνω των 100 μέτρων, το θερμόμετρο δείχνει αρνητική θερμοκρασία.

Όπου προέρχεται από και πώς διανέμεται στα βάθη του πλανήτη

Η θερμότητα μέσα στη γη προέρχεται από διάφορες πηγές:

1) Αποσύνδεση ραδιενεργών στοιχείων;

2) Θερμαίνεται στον πυρήνα της γη βαρυτικής διαφοροποίησης της ουσίας;

3) Η παλιρροιακή τριβή (ο αντίκτυπος του φεγγαριού στο έδαφος, συνοδευόμενος από επιβράδυνση του τελευταίου).

Αυτές είναι μερικές επιλογές για την εμφάνιση θερμότητας στα βάθη της γης, αλλά το ζήτημα του πλήρης λίστα Και η ορθότητα του υπάρχοντος έχει ανοίξει μέχρι στιγμής.

Το θερμικό ρεύμα που βγαίνει από τα βάθη του πλανήτη μας ποικίλλει ανάλογα με τις διαρθρωτικές ζώνες. Επομένως, η κατανομή θερμότητας σε ένα μέρος όπου βρίσκεται ο ωκεανός, τα βουνά ή οι πεδιάδες, έχει εντελώς διαφορετικούς δείκτες.

"Χρησιμοποιώντας τη θερμική θερμική ενέργεια χαμηλής ακρίβειας της γης σε συστήματα θερμότητας"

Vasiliev G.P., Επιστημονικός Διευθυντής της Insolar-Invest OJSC, D.N., Πρόεδρος του Διοικητικού Συμβουλίου της Insolar-Invest OJSC
Ν. V. Shilkin, Μηχανικός, Niizf (Μόσχα)

Ορθολογική χρήση των πόρων καυσίμων και ενέργειας Σήμερα αντιπροσωπεύει ένα από τα παγκόσμια παγκόσμια προβλήματα, η επιτυχής λύση των οποίων, προφανώς, θα έχει αποφασιστική σημασία όχι μόνο για την περαιτέρω ανάπτυξη της παγκόσμιας κοινότητας, αλλά και να διατηρήσει το βιότοπό της. Ένας από τους πολλά υποσχόμενους τρόπους επίλυσης αυτού του προβλήματος είναι Εφαρμογή νέων τεχνολογιών εξοικονόμησης ενέργειαςΧρησιμοποιώντας μη παραδοσιακές ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (NWIE) Η εξάντληση των αποθεματικών παραδοσιακών ορυκτών καυσίμων και οι περιβαλλοντικές συνέπειες της καύσης της προκάλεσαν σημαντική αύξηση του ενδιαφέροντος για τις τεχνολογίες αυτές σε όλες σχεδόν τις ανεπτυγμένες χώρες του κόσμου.

Τα πλεονεκτήματα των τεχνολογιών τροφοδοσίας θερμότητας που χρησιμοποιούνται σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς ομολόγους τους συνδέονται όχι μόνο με σημαντικές μειώσεις του κόστους ενέργειας στα συστήματα υποστήριξης ζωής των κτιρίων και των δομών, αλλά και με την περιβαλλοντική τους καθαριότητα, καθώς και τις νέες ευκαιρίες στον τομέα Αύξηση του βαθμού αυτονομίας των συστημάτων υποστήριξης ζωής. Προφανώς, στο εγγύς μέλλον, αυτές οι ιδιότητες θα είναι αποφασιστικές για τη διαμόρφωση μιας ανταγωνιστικής κατάστασης στην αγορά εξοπλισμού παραγωγής θερμότητας.

Ανάλυση πιθανών εφαρμογών στη ρωσική οικονομία των τεχνολογιών εξοικονόμησης ενέργειας που χρησιμοποιούν Μη παραδοσιακές πηγές ενέργειαςΔείχνει ότι στη Ρωσία ο πιο ελπιδοφόρος τομέας της εφαρμογής τους είναι τα συστήματα υποστήριξης ζωής των κτιρίων. Ταυτόχρονα, μια ευρέως αποτελεσματική κατεύθυνση της εισαγωγής των θεωρητικών τεχνολογιών στην πρακτική της οικιακής κατασκευής φαίνεται να είναι ευρέως διαδεδομένη Συστήματα αντλιών θερμότητας θερμότητας (TST)Υποστηρίζοντας ως μια πανταχού παρούσα πηγή χαμηλών πιθανών επιφανειακών επιφανειών εδάφους της γης.

Χρησιμοποιώντας Θερμότητα γης Δύο τύποι θερμικής ενέργειας μπορούν να διακριθούν - υψηλής αφαίρεσης και χαμηλής ποινικής. Η πηγή υψηλής ακρόασης θερμικής ενέργειας είναι υδροθερμικές πόροι - τα θερμικά νερά που θερμαίνονται ως αποτέλεσμα γεωλογικών διεργασιών σε υψηλή θερμοκρασία, η οποία τους επιτρέπει να χρησιμοποιηθούν για την παροχή θερμότητας των κτιρίων. Ωστόσο, η χρήση θερμότητας θερμότητας υψηλής ακρίβειας περιορίζεται από περιοχές με ορισμένες γεωλογικές παραμέτρους. Στη Ρωσία, αυτό είναι, για παράδειγμα, Kamchatka, την περιοχή των ορυκτών νερών του Καυκάσου. Στην Ευρώπη, οι πηγές θερμότητας υψηλής ακρίβειας βρίσκονται στην Ουγγαρία, την Ισλανδία και τη Γαλλία.

Σε αντίθεση με την "άμεση" χρήση υψηλής ποιότητας θερμότητας (υδροθερμικοί πόροι), Χρήση θερμότητας γης χαμηλής ακρίβειας Μέσω θερμικών αντλιών, είναι σχεδόν παντού. Επί του παρόντος, αυτός είναι ένας από τους πιο δυναμικά αναπτυσσόμενους τομείς χρήσης. Μη παραδοσιακές ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Χαμηλή πιθανότητα θερμότητας γης Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορους τύπους κτιρίων και δομών με πολλούς τρόπους: για θέρμανση, παροχή ζεστού νερού, κλιματισμό (ψύξη), θερμαντικές διαδρομές κατά τη χειμερινή περίοδο, για να αποφευχθεί η παγωμένη, τα πεδία θέρμανσης σε ανοιχτά γόνατα κλπ. Στην αγγλική γλώσσα Τεχνική βιβλιογραφία Αυτά τα συστήματα που ορίζονται ως "GHP" - "Γεωθερμικές αντλίες θερμότητας", Γεωθερμικές θερμικές αντλίες.

Τα κλιματικά χαρακτηριστικά των χωρών της Κεντρικής και Βόρειας Ευρώπης, οι οποίες, μαζί με τις Ηνωμένες Πολιτείες και τον Καναδά, είναι οι κύριοι τομείς χρήσης χαμηλής ποινικής θερμότητας, καθορίζουν την κύρια ανάγκη θέρμανσης. Η ψύξη αέρα ακόμη και κατά τη θερινή περίοδο απαιτείται σχετικά σπάνια. Επομένως, σε αντίθεση με τις Ηνωμένες Πολιτείες, ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Στις ευρωπαϊκές χώρες, εργάζονται κυρίως στη θέρμανση. ΣΤΙΣ ΗΠΑ ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Συχνά χρησιμοποιείται σε συστήματα Θέρμανση αέραΣε συνδυασμό με τον εξαερισμό, το οποίο σας επιτρέπει να ζεσταθεί και να ψύξετε τον εξωτερικό αέρα. Στις ευρωπαϊκές χώρες ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Συνήθως χρησιμοποιείται σε συστήματα θέρμανσης νερού. Στο μέτρο Αποτελεσματικότητα θερμικών αντλιών Αυξάνει με τη μείωση της διαφοράς της θερμοκρασίας του εξατμιστή και του συμπυκνωτή, συχνά για τη θέρμανση των κτιρίων, χρησιμοποιούνται συστήματα θέρμανσης δαπέδου, στα οποία το ψυκτικό είναι κυκλοφόρησε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες (35-40 oC).

Πλέον ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Στην Ευρώπη, που προορίζεται για τη χρήση θερμότητας χαμηλής ακρίβειας, εφοδιασμένη με ηλεκτρικά κινούμενους συμπιεστές.

Κατά τα τελευταία δέκα χρόνια, ο αριθμός των συστημάτων που χρησιμοποιούνται για τη θερμότητα και την ψυχρή παροχή κτιρίων χαμηλής ισότιμης θερμότητας της γης μέσω ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ, σημαντικά αυξήθηκε. Ο μεγαλύτερος αριθμός αυτών των συστημάτων χρησιμοποιείται στις Ηνωμένες Πολιτείες. Ένας μεγάλος αριθμός τέτοιων συστημάτων λειτουργούν στον Καναδά και τις χώρες της Κεντρικής και Βόρειας Ευρώπης: Αυστρία, Γερμανία, Σουηδία και Ελβετία. Η Ελβετία οδηγεί το μέγεθος της χρήσης χαμηλής-πολύτιμης θερμικής ενέργειας της γης κατά κεφαλήν. Στη Ρωσία, τα τελευταία δέκα χρόνια, η τεχνολογία και η συμμετοχή της Insolar-Invest OJSC, η οποία ειδικεύεται σε αυτόν τον τομέα, κατασκευάζονται μόνο ενιαία αντικείμενα, τα πιο ενδιαφέροντα των οποίων παρουσιάζονται.

Στη Μόσχα, στο Microdistrict Nikulino-2, πρώτα χτίστηκε για πρώτη φορά Σύστημα παροχής ζεστού νερού με βάση το θερμότητα Πολυώροφο κτίριο κατοικιών. Το έργο αυτό εφαρμόστηκε το 1998-2002 από το Υπουργείο Άμυνας της Ρωσικής Ομοσπονδίας μαζί με την κυβέρνηση της Μόσχας, το Υπουργείο Βιομηχανίας της Ρωσίας, της Ένωσης AVOK NP και εντός "Μακροπρόθεσμο πρόγραμμα εξοικονόμησης ενέργειας στη Μόσχα".

Ως χαμηλής πιθανής πηγής θερμικής ενέργειας για εξατμιστήρες αντλιών θερμότητας, χρησιμοποιείται η θερμότητα των επιφανειακών στρώσεων της γης, καθώς και η θερμότητα του απομακρυσμένου αέρα εξαερισμού. Η εγκατάσταση για την παρασκευή ζεστού νερού βρίσκεται στο υπόγειο του κτιρίου. Περιλαμβάνει τα ακόλουθα κύρια στοιχεία:

• parokompression των φυτών άντλησης θερμότητας (TNU).
• Μπαταρίες ζεστού νερού.
• Το σύστημα συλλογής για τη θερμική θερμική ενέργεια χαμηλής ακρίβειας του εδάφους και της χαμηλής ανάλυσης θερμότητας του αφαιρέσιμου αέρα εξαερισμού.
• Αντλίες κυκλοφορίας, όργανα

Το κύριο στοιχείο ανταλλαγής θερμότητας του συστήματος συλλογής θερμότητας χαμηλής ακρίβειας είναι οι εναλλάκτες θερμότητας ομοαξονικού τύπου κάθετος χώματος, που βρίσκονται εκτός της περιμέτρου του κτιρίου. Αυτοί οι εναλλάκτες θερμότητας είναι βάθος 8 φρεατίων από 32 έως 35 μέτρα το καθένα, διατεταγμένα κοντά στο σπίτι. Δεδομένου ότι ο τρόπος λειτουργίας των θερμικών αντλιών χρησιμοποιώντας Θερμός Και η θερμότητα του αέρα που αφαιρείται, μόνιμη και η κατανάλωση ζεστού νερού είναι μεταβλητή, το σύστημα τροφοδοσίας ζεστού νερού είναι εξοπλισμένο με μπαταρίες.

Τα δεδομένα που αξιολογούν το παγκόσμιο επίπεδο χρήσης ενέργειας ισχύος χαμηλής ακρίβειας από αντλίες θερμότητας εμφανίζονται στον πίνακα.

Πίνακας 1. Το παγκόσμιο επίπεδο χρήσης της θερμικής ενέργειας χαμηλής ακρίβειας της γης μέσω αντλιών θερμότητας

Το έδαφος ως πηγή θερμικής ενέργειας χαμηλής ακρίβειας

Το υπόγειο νερό με σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες ή επιφανειακό έδαφος (βάθος 400 μ.) Της γης μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή θερμικής ενέργειας χαμηλής ακρίβειας.. Η παραγωγή θερμότητας της συστοιχίας εδάφους είναι γενικά υψηλότερη. Ο τρόπος θερμότητας του εδάφους των επιφανειακών στρωμάτων της γης σχηματίζεται υπό τη δράση δύο κύριων παραγόντων - που πέφτουν στην επιφάνεια Ηλιακή ακτινοβολία και ένα ρεύμα ακτινικής θερμότητας από το γήινο υπέδαφος. Εποχιακές και καθημερινές μεταβολές στην ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και της εξωτερικής θερμοκρασίας του αέρα προκαλούν διακυμάνσεις στη θερμοκρασία των ανώτερων στρωμάτων του εδάφους. Το βάθος της διείσδυσης των ημερήσιων ταλαντώσεων της θερμοκρασίας του εξωτερικού αέρα και την ένταση της περιστατικής ηλιακής ακτινοβολίας, ανάλογα με τα συγκεκριμένα εδάφη και κλιματολογικές συνθήκες, κυμαίνεται από διάφορες δεκάδες εκατοστά σε ένα και μισό μέτρα. Το βάθος της διείσδυσης των εποχιακών ταλαντώσεων της θερμοκρασίας του εξωτερικού αέρα και η ένταση της περιστατικής ηλιακής ακτινοβολίας δεν υπερβαίνει, κατά κανόνα, 15-20 μ.

Το καθεστώς θερμοκρασίας των στρωμάτων εδάφους που βρίσκεται κάτω από αυτό το βάθος ("ουδέτερη ζώνη") σχηματίζεται υπό την επίδραση της θερμικής ενέργειας που προέρχεται από τα έντερα της γης και είναι πρακτικά ανεξάρτητη από την εποχιακή, και ακόμη πιο καθημερινές αλλαγές στις παραμέτρους του Εξωτερικό κλίμα (Εικ. 1).

Σύκο. 1. Προγραμματίστε την αλλαγή στη θερμοκρασία του εδάφους ανάλογα με το βάθος

Με το αυξανόμενο βάθος, η θερμοκρασία του εδάφους αυξάνεται σύμφωνα με τη γεωθερμική κλίση (περίπου 3 μοίρες με κάθε 100 μ.). Το μέγεθος της ροής της ραδιογενούς θερμότητας που προέρχεται από τα βάθη της Γης για διαφορετική τοποθεσία διαφέρει. Για την Κεντρική Ευρώπη, αυτή η τιμή είναι 0,05-0,12 W / M2.

Κατά την περίοδο λειτουργίας, μια σειρά του εδάφους, που βρίσκεται εντός της ζώνης επιρροής θερμότητας του αγωγού του εναλλάκτη θερμότητας του εδάφους του συστήματος συλλογής θερμότητας χαμηλής ακρίβειας (σύστημα θερμότητας), λόγω της εποχικής αλλαγής των εξωτερικών παραμέτρων του κλίματος, όπως καθώς και υπό την επίδραση των λειτουργικών φορτίων στο σύστημα τροφοδοσίας θερμότητας, κατά κανόνα, υποβάλλεται σε πολλαπλή κατάψυξη και απόψυξη. Ταυτόχρονα, φυσικά, μια αλλαγή στη συνολική κατάσταση της υγρασίας που συνάπτεται στους πόρους του εδάφους και γενικά, τόσο σε υγρό όσο και σε στερεές και αέρια φάσεις ταυτόχρονα. Με άλλα λόγια, η συστοιχία εδάφους του συστήματος τροφοδοσίας θερμότητας, ανεξάρτητα από το οποίο σε ποια κατάσταση είναι (σε \u200b\u200bένα mumble ή ψηλό), είναι ένα πολύπλοκο τριφασικό πολυδιαπόσιμο ετερογενές σύστημα, ο σκελετός του οποίου σχηματίζεται από ένα τεράστιο ποσό Στερεά σωματίδια μιας ποικιλίας σχήματος και μια τιμή και μπορεί να είναι τόσο σκληρή, έτσι και κινητά, ανάλογα με το αν τα σωματίδια είναι σταθερά συνδεδεμένα ή διαχωρίζονται μεταξύ τους στην κινητή φάση. Τα κενά μεταξύ στερεών σωματιδίων μπορούν να γεμίσουν με μεταλλοποιημένη υγρασία, αέριο, πορθμείο και πάγο ή άλλο ταυτόχρονα. Μοντελοποίηση των διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας μάζας, σχηματίζοντας το θερμικό καθεστώς ενός τέτοιου πολυτελούς συστήματος, είναι ένα εξαιρετικά πολύπλοκο έργο, δεδομένου ότι απαιτεί μια εκτίμηση και τη μαθηματική περιγραφή διαφόρων μηχανισμών εφαρμογής τους: θερμική αγωγιμότητα σε ξεχωριστό σωματίδιο, μεταφορά θερμότητας από Ένα σωματίδιο σε άλλο με την επαφή τους, μοριακή θερμική αγωγιμότητα στο περιβάλλον, γεμίζοντας κενά μεταξύ των σωματιδίων, τη μεταφορά του ατμού και της υγρασίας που περιέχονται στον χώρο των πόρων και πολλά άλλα.

Θα πρέπει να επισημανθεί ιδιαίτερα σχετικά με την επίδραση της υγρασίας υγρασίας και της μετανάστευσης υγρασίας στον χώρο πόρων του σε θερμικές διεργασίες που καθορίζουν τα χαρακτηριστικά του εδάφους ως πηγή χαμηλής-πολύτιμης θερμικής ενέργειας.

Στα συστήματα Colil-πορώδους, η οποία είναι μια συστοιχία εδάφους του συστήματος θερμότητας, η παρουσία υγρασίας στον χώρο πόρων έχει αξιοσημείωτη επίδραση στη διαδικασία της διάδοσης θερμότητας. Η σωστή λογιστική αυτή την επιρροή σήμερα σχετίζεται με σημαντικές δυσκολίες που συνδέονται κυρίως με την έλλειψη σαφών ιδεών σχετικά με τη φύση της κατανομής των στερεών, υγρών και αερίων φάσεων υγρασίας σε μία ή άλλη δομή του συστήματος. Η φύση των δυνάμεων επικοινωνίας της υγρασίας με τα σωματίδια σκελετού, η εξάρτηση των εντύπων επικοινωνίας υγρασίας με το υλικό σε διάφορα ενυδατικά στάδια, ο μηχανισμός κίνησης υγρασίας στον χώρο πόρων εξακολουθεί να μην έχει διευκρινιστεί.

Εάν υπάρχει μια συστοιχία χώρου μιας κλίσης θερμοκρασίας, το μόριο ατμού μετακινείται σε χώρους που έχουν μειωμένο δυναμικό θερμοκρασίας, αλλά ταυτόχρονα, η αντίθετα κατευθυνόμενη ροή υγρασίας στην υγρή φάση συμβαίνει υπό τη δράση των βαρυτικών δυνάμεων. Επιπλέον, η επίδραση της υγρασίας επηρεάζει το καθεστώς θερμοκρασίας των ανώτερων στρωμάτων του εδάφους Ατμοσφαιρικά Oyphans, καθώς και υπόγεια ύδατα.

Οι κύριοι παράγοντες υπό την επίδραση των οποίων σχηματίζονται Λειτουργία θερμοκρασίας Ο μοσχάρι εδάφους των συστημάτων συλλογής της θερμότητας του εδάφους χαμηλής ακρίβειας παρουσιάζεται στο ΣΧ. 2.

Σύκο. 2. Παράγοντες υπό την επίδραση των οποίων σχηματίζεται η θερμοκρασία του εδάφους

Τύποι συστημάτων χρήσης θερμικής ενέργειας χαμηλής ισχύος

Οι εναλλάκτες θερμότητας εδάφους συνδέονται Εξοπλισμός αντλίας θερμότητας Με μια σειρά γείωσης. Εκτός από την "εκχύλιση" της θερμότητας της γης, οι εναλλάκτες θερμότητας του εδάφους μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη συσσώρευση θερμότητας (ή κρύου) σε μια συστοιχία εδάφους.

Στη γενική περίπτωση, μπορούν να διακριθούν δύο τύποι χρήσης θερμικής ενέργειας χαμηλής ισχύος της γης:

• Ανοικτά συστήματα: Ως πηγή θερμικής ενέργειας χαμηλής ακρίβειας, τα υπόγεια ύδατα χρησιμοποιούνται, συνοψίζονται απευθείας στις αντλίες θερμότητας.
• Κλειστά συστήματα: Οι εναλλάκτες θερμότητας βρίσκονται σε μια συστοιχία εδάφους. Όταν κυκλοφορούν, το ψυκτικό μέσο με χαμηλότερη θερμοκρασία του εδάφους είναι "επιλογή" θερμικής ενέργειας από το έδαφος και μεταφέροντας τον στον εξατμιστή Θερμική αντλία (ή, όταν χρησιμοποιείτε ψυκτικό μέσο με αυξημένο σε σχέση με τη θερμοκρασία εδάφους, ψύξη του).

Το κύριο μέρος των ανοικτών συστημάτων - φρεάτια, επιτρέποντας την εξάτμιση υπογείων υδάτων από τον υδροφόρο ορίζοντα του εδάφους και να επιστρέψει το νερό πίσω στους ίδιους υδροφορείς. Συνήθως, τα φρεάτια ζευγών είναι διατεταγμένα για αυτό. Το σχήμα ενός τέτοιου συστήματος παρουσιάζεται στο ΣΧ. 3.

Σύκο. 3. Σχέδιο ανοικτού συστήματος για τη χρήση θερμικής ενέργειας χαμηλής ακρίβειας των υπόγειων υδάτων

Το πλεονέκτημα των ανοικτών συστημάτων είναι η δυνατότητα απόκτησης μεγάλης ποσότητας θερμικής ενέργειας σε σχετικά χαμηλό κόστος. Ωστόσο, τα φρεάτια απαιτούν συντήρηση. Επιπλέον, η χρήση τέτοιων συστημάτων δεν είναι δυνατή σε όλες τις τοποθεσίες. Οι κύριες απαιτήσεις για το έδαφος και τα υπόγεια ύδατα έχουν ως εξής:

• επαρκή διαπερατότητα νερού του εδάφους, επιτρέποντάς σας να αναπληρώσετε με τα αποθέματα νερού.
• Καλός χημική σύνθεση Υπόγεια ύδατα (για παράδειγμα, χαμηλό σίδερο), το οποίο επιτρέπει την αποφυγή προβλημάτων που σχετίζονται με το σχηματισμό της ανίχνευσης στους τοίχους των σωλήνων και της διάβρωσης.

Τα ανοιχτά συστήματα χρησιμοποιούνται συχνότερα για τη θερμότητα ή την ψύξη των μεγάλων κτιρίων. Το μεγαλύτερο σύστημα γεωθερμικής αντλίας θερμότητας στον κόσμο Χρησιμοποιεί ως πηγή υπογείων υδάτων θερμικής ενέργειας χαμηλής ακρίβειας. Αυτό το σύστημα βρίσκεται στις ΗΠΑ στο Louisville (Louisville), Κεντάκι. Το σύστημα χρησιμοποιείται για τη θερμότητα και την ψύξη του φυσικού συγκροτήματος του ξενοδοχείου. Η χωρητικότητά του είναι περίπου 10 MW.

Μερικές φορές σε συστήματα που χρησιμοποιούν τη θερμότητα της γης περιλαμβάνουν τα συστήματα χρήσης θερμότητας χαμηλής ακρίβειας ανοικτών δεξαμενών, φυσικού και τεχνητού. Η προσέγγιση αυτή υιοθετείται, ιδίως στις Ηνωμένες Πολιτείες. Συστήματα που χρησιμοποιούν θερμότητα χαμηλής ακρίβειας των υδάτινων σωμάτων ανήκουν σε ανοιχτά, καθώς και συστήματα που χρησιμοποιούν θερμότητα χαμηλής ακρίβειας υπογείων υδάτων.

Τα κλειστά συστήματα, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε οριζόντια και κάθετα.

Οριζόντιος εναλλάκτης θερμότητας εδάφους(Στην αγγλική λογοτεχνία, οι όροι "συλλέκτης θερμότητας εδάφους" και "οριζόντιος βρόχος") χρησιμοποιούνται, κατά κανόνα, δίπλα στο σπίτι σε ένα μικρό βάθος (αλλά κάτω από το επίπεδο κατάψυξης του εδάφους το χειμώνα). Η χρήση οριζόντιων εναλλάκτη θερμότητας εδάφους περιορίζεται στα μεγέθη του διαθέσιμου χώρου.

Στις χώρες της Δυτικής και Κεντρικής Ευρώπης, οι οριζόντιοι εναλλάκτες θερμότητας εδάφους είναι συνήθως ξεχωριστοί σωλήνες, οι οποίοι είναι σχετικά σφιχτοί και διασυνδεδεμένοι σε σειρά ή παράλληλα (Εικ. 4Α, 4Β). Προκειμένου να αποθηκεύσει την περιοχή της θέσης, αναπτύχθηκαν βελτιωμένοι τύποι εναλλάκτες θερμότητας, για παράδειγμα, οι εναλλάκτες θερμότητας με τη μορφή έλικας, που εντοπίστηκαν οριζόντια ή κάθετα (Σχήμα 4D, 4Ε). Μια τέτοια μορφή εναλλάκτη θερμότητας διανέμεται στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Σύκο. 4. Τύποι οριζόντιων εναλλάκτη θερμότητας εδάφους
Α - Εναλλάκτης θερμότητας από διαδοχικά συνδεδεμένους σωλήνες.
Β - Εναλλάκτης θερμότητας παράλληλων συνδεδεμένων σωλήνων.
B είναι ένας οριζόντιος συλλέκτης που βρίσκεται σε μια τάφρο.
G είναι ένας εναλλάκτης θερμότητας με τη μορφή βρόχου.
D - Εναλλάκτης θερμότητας με τη μορφή σπειροειδούς που βρίσκεται οριζόντια (ο λεγόμενος συλλέκτης "Slinky".
E - Εναλλάκτης θερμότητας με τη μορφή σπιράλ που βρίσκεται κάθετα

Εάν το σύστημα με οριζόντιες εναλλάκτες θερμότητας χρησιμοποιείται μόνο για να αποκτήσει θερμότητα, η κανονική λειτουργία του είναι δυνατή μόνο υπό την προϋπόθεση επαρκούς κέρδους θερμότητας από την επιφάνεια της γης λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας. Για το λόγο αυτό, η επιφάνεια πάνω από τους εναλλάκτες θερμότητας πρέπει να εκτίθεται στο ηλιακό φως.

Κατακόρυφοι εναλλάκτες θερμότητας εδάφους (Στην αγγλική λογοτεχνία, η ονομασία "BHE" - "Εναλλάκτης θερμότητας" Borehole ") σας επιτρέπουν να χρησιμοποιήσετε τη θερμική ενέργεια χαμηλής ακρίβειας του ορεινού ορεινού κλάδου που υποστηρίζουν την" ουδέτερη ζώνη "(10-20 m από το επίπεδο της γης ). Τα συστήματα με κατακόρυφους εναλλάκτες θερμότητας του εδάφους δεν απαιτούν τμήματα μιας μεγάλης περιοχής και δεν εξαρτώνται από την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας που εμπίπτουν στην επιφάνεια. Οι κατακόρυφοι εναλλάκτες θερμότητας του εδάφους εργάζονται αποτελεσματικά σε όλους σχεδόν τους τύπους γεωλογικών περιβαλλόντων, με εξαίρεση τα χαμηλά θερμικά εδάφη, όπως ξηρή άμμο ή ξηρό χαλίκι. Τα συστήματα με κατακόρυφα εναλλάκτες θερμότητας εδάφους ήταν πολύ διαδεδομένες.

Σχέδιο θέρμανσης και παροχής ζεστού νερού ενός ενιαίας ποιότητας οικοδόμησης κατοικιών μέσω μιας εγκατάστασης αντλίας θερμότητας με έναν κατακόρυφο εναλλάκτη θερμότητας εδάφους παρουσιάζεται στο ΣΧ. πέντε.

Σύκο. 5. Σχέδιο θέρμανσης και παροχής ζεστού νερού από ένα μονόπλευρο οικοδομικό κτίριο μέσω μιας εγκατάστασης αντλίας θερμότητας με έναν κατακόρυφο εναλλάκτη θερμότητας εδάφους

Το ψυκτικό υγρό κυκλοφορεί μέσω σωλήνων (πιο συχνά πολυαιθυλένιο ή πολυπροπυλενικό) που τοποθετείται σε βάθος κατακόρυφων φρεατίων από 50 έως 200 μ. Τυπικά, χρησιμοποιούνται δύο τύποι εναλλάκτες θερμότητας κάθετων εδάφους (Εικ. 6):

• Εναλλάκτης θερμότητας σχήματος U, οι οποίοι είναι δύο παράλληλοι σωλήνες συνδεδεμένοι στο κάτω μέρος. Ένα ή δύο (λιγότερο συχνά τρία) ζεύγη τέτοιων σωλήνων βρίσκονται σε ένα φρεάτιο. Το πλεονέκτημα ενός τέτοιου σχήματος είναι ένα σχετικά χαμηλό κόστος κατασκευής. Διπλασιάστε τους εναλλάκτες θερμότητας σε σχήμα U - ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος κατακόρυφων εναλλάκτες θερμότητας του εδάφους που χρησιμοποιούνται στην Ευρώπη.
• Ομοαξονικός (ομόκεντρος) εναλλάκτης θερμότητας. Ο απλούστερος ομοαξονικός εναλλάκτης θερμότητας είναι δύο σωλήνες διαφόρων διαμέτρων. Η μικρότερη διάμετρος σωλήνα βρίσκεται μέσα σε άλλο σωλήνα. Οι ομοαξονικοί εναλλάκτες θερμότητας μπορούν να είναι πιο πολύπλοκες διαμορφώσεις.

Σύκο. 6. Τμήμα ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ κατακόρυφοι εναλλάκτες θερμότητας εδάφους

Για να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα των εναλλάκτες θερμότητας, ο χώρος μεταξύ των τοιχωμάτων των φρεατίων και των σωλήνων γεμίζεται με ειδικά θερμικά αγώγιμα υλικά.

Συστήματα με εναλλάκτες θερμότητας κάθετων χώρων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για θερμότητα και ψύξη κτιρίων διαφόρων μεγεθών. Για ένα μικρό κτίριο, ένας εναλλάκτης θερμότητας είναι αρκετός. Για μεγάλα κτίρια, μπορεί να χρειαστείτε μια συσκευή για μια ολόκληρη ομάδα φρεατίων με κατακόρυφους εναλλάκτες θερμότητας. Τα μεγαλύτερα πηγάδια στον κόσμο χρησιμοποιούνται στο σύστημα ψύξης και ψύξης του Richard Stockton και το σύστημα ψύξης στις ΗΠΑ στο New Jersey. Οι εναλλάκτες θερμότητας κάθετων εδάφους αυτού του Κολλεγίου βρίσκονται σε 400 φρεάτια σε βάθος 130 μ. Στην Ευρώπη, ο μεγαλύτερος αριθμός φρεατίων (βάθος 154 πηγάδια 70 μ.) Χρησιμοποιείται στο σύστημα θερμότητας και ψυχρής προσφοράς του κεντρικού γραφείου του Γερμανική υπηρεσία διαχείρισης της Air Motion ("Deutsche Fug-Sicherung").

Μια ειδική περίπτωση κάθετων κλειστών συστημάτων είναι η χρήση δομικών δομών ως εναλλάκτες θερμότητας εδάφους, όπως θεμελιώδεις πασσάλους με αναπληρωτές αγωγούς. Η διατομή τέτοιων σωρών με τρία περιγράμματα του εναλλάκτη θερμότητας του εδάφους παρουσιάζεται στο ΣΧ. 7.

Σύκο. 7. Σχέδιο εναλλάκτη θερμότητας του εδάφους, που κατατίθενται στους πασσάλους του Ιδρύματος του κτιρίου και της διατομής αυτού του σωρού

Η συστοιχία εδάφους (στην περίπτωση των κατακόρυφων εναλλάκτη θερμότητας του εδάφους) και των δομών κατασκευής με εναλλάκτες θερμότητας εδάφους μπορεί να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο ως πηγή, αλλά και ως φυσική μπαταρία θερμικής ενέργειας ή "κρύου", για παράδειγμα, θερμότητα της ηλιακής ακτινοβολίας .

Υπάρχουν συστήματα που δεν μπορούν να αποδίδονται αδιαμφισβήτητα να ανοίγουν ή να κλείνουν. Για παράδειγμα, ένα και το ίδιο βαθύ (βάθος 100 έως 450 μ.) Καλά γεμάτο με νερό μπορεί να είναι τόσο λειτουργική όσο και ένεση. Η διάμετρος είναι συνήθως 15 cm. Η αντλία τοποθετείται στο κάτω μέρος του φρεατίου, με το οποίο το νερό από το φρεάτιο τροφοδοτείται στους εξατμιστές της αντλίας θερμότητας. Το αντίστροφο νερό επιστρέφει στο πάνω μέρος της στήλης νερού στο ίδιο καλά. Υπάρχει μια σταθερή τοποθέτηση των καλών υπογείων υδάτων και το ανοιχτό σύστημα λειτουργεί όπως κλειστά. Συστήματα αυτού του τύπου στην αγγλόφωνη λογοτεχνία ονομάζονται "σταθερής στήλης καλά συστήματος" (Εικ. 8).

Σύκο. 8. Σχέδιο τύπου καλού τύπου "Μόνιμη στήλη καλά"

Συνήθως χρησιμοποιούνται φρεάτια αυτού του τύπου και για την παροχή του κτιρίου με πόσιμο νερό.. Ωστόσο, ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να λειτουργήσει αποτελεσματικά μόνο στα εδάφη που παρέχουν μια σταθερή τροφή με νερό, το οποίο εμποδίζει τη δέσμευσή του. Εάν ο υδροφόρος ορίζοντας βρίσκεται πολύ βαθιά, η κανονική λειτουργία του συστήματος θα απαιτήσει μια ισχυρή αντλία που απαιτεί αυξημένο κόστος ενέργειας. Το υψηλό βάθος του καλά καθορίζει το αρκετά υψηλό κόστος τέτοιων συστημάτων, έτσι δεν χρησιμοποιούνται για τη θερμότητα και την ψύξη μικρών κτιρίων. Τώρα υπάρχουν πολλά τέτοια συστήματα στις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Γερμανία και την Ευρώπη.

Μία από τις υποσχόμενες κατευθύνσεις είναι να χρησιμοποιηθεί ως πηγή χαμηλής-πολύτιμης θερμικής ενέργειας νερού από ορυχεία και σήραγγες. Η θερμοκρασία αυτού του νερού είναι σταθερή καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους. Το νερό από ορυχεία και σήραγγες είναι εύκολα προσβάσιμη.

"Σταθερότητα" των συστημάτων για τη χρήση χαμηλής-πολύτιμης θερμότητας θερμότητας

Κατά τη λειτουργία ενός εναλλάκτη θερμότητας του εδάφους, μπορεί να συμβεί μια κατάσταση κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης η θερμοκρασία του εδάφους κοντά στον εναλλάκτη θερμότητας του εδάφους μειώνεται και το καλοκαίρι το έδαφος δεν έχει χρόνο να θερμανθεί στην αρχική θερμοκρασία - το δυναμικό θερμοκρασίας του μειώνεται. Η κατανάλωση ενέργειας κατά τη διάρκεια της επόμενης περιόδου θέρμανσης προκαλεί ακόμη μεγαλύτερη μείωση της θερμοκρασίας του εδάφους και το δυναμικό της θερμοκρασίας μειώνεται ακόμη περισσότερο. Αυτό προκαλεί κατά το σχεδιασμό συστημάτων Χρήση θερμότητας γης χαμηλής ακρίβειας Εξετάστε το πρόβλημα βιωσιμότητας τέτοιων συστημάτων. Συχνά, οι ενεργειακοί πόροι για τη μείωση της περιόδου διάθεσης του εξοπλισμού εκμεταλλεύονται πολύ εντατικά, τα οποία μπορούν να οδηγήσουν στην ταχεία εξάντλησή τους. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να διατηρηθεί αυτό το επίπεδο παραγωγής ενέργειας, το οποίο θα επέτρεπε την εκμετάλλευση της πηγής ενέργειας για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αυτή η ικανότητα των συστημάτων διατηρούν το απαιτούμενο επίπεδο παραγωγής θερμικής ενέργειας για μεγάλο χρονικό διάστημα ονομάζεται "βιωσιμότητα). Για συστήματα χρήσης χαμηλής ισχύος Θερμότητα γης Ο ακόλουθος ορισμός της βιωσιμότητας δίνεται: "Για κάθε σύστημα χρήσης χαμηλής ποινικής θερμότητας θερμότητας και για κάθε τρόπο λειτουργίας αυτού του συστήματος, υπάρχει κάποιο μέγιστο επίπεδο παραγωγής ενέργειας. Η παραγωγή ενέργειας κάτω από αυτό το επίπεδο μπορεί να διατηρηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα (100-300 χρόνια). "

Που διεξάγεται από OJSC "Insolar-Invest" Μελέτες έχουν δείξει ότι η κατανάλωση θερμικής ενέργειας από τον ορεκτικό εδάφους μέχρι το τέλος της εποχής θέρμανσης προκαλεί σύστημα θέρμανσης υπό το μητρώο της θερμοκρασίας του εδάφους, η οποία βρίσκεται στο έδαφος κλιματικές συνθήκες Το μεγαλύτερο μέρος του εδάφους της Ρωσίας δεν έχει χρόνο να αποζημιωθεί κατά τη θερινή περίοδο του έτους και από την αρχή της επόμενης περιόδου θέρμανσης, το έδαφος βγαίνει με μειωμένο δυναμικό θερμοκρασίας. Η κατανάλωση θερμικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της επόμενης περιόδου θέρμανσης προκαλεί περαιτέρω μείωση της θερμοκρασίας του εδάφους και από την αρχή της τρίτης περιόδου θέρμανσης το δυναμικό της θερμοκρασίας του είναι ακόμη πιο διαφορετικό από το φυσικό. Και τα λοιπά. Ωστόσο, ο φάκελος της θερμικής επιρροής της μακροχρόνιας λειτουργίας του συστήματος τροφοδοσίας θερμότητας στο καθεστώς φυσικής θερμοκρασίας του εδάφους έχει έντονο εκθετικό χαρακτήρα και από το πέμπτο έτος λειτουργίας, το έδαφος έρχεται σε ένα νέο καθεστώς κοντά σε ένα νέο καθεστώς κοντά Περιοδικό, δηλαδή από το πέμπτο έτος εκμετάλλευσης, πολλά χρόνια θερμικής κατανάλωσης ενέργειας από τον όρο του εδάφους τα συστήματα θερμότητας συνοδεύονται από περιοδικές αλλαγές στη θερμοκρασία της. Έτσι, κατά το σχεδιασμό Συστήματα αντλίας θερμότητας θερμότητας Φαίνεται απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η πτώση της θερμοκρασίας της συστοιχίας εδάφους που προκαλείται από πολλά χρόνια εκμετάλλευσης του συστήματος συλλογής θερμότητας και η χρήση ως υπολογιζόμενες παραμέτρους των θερμοκρασιών του εδάφους που αναμένεται στο 5ο έτος λειτουργίας της TST.

Σε συνδυασμένα συστήματαΧρησιμοποιείται τόσο για θερμότητα όσο και για ψυχρή παροχή, το υπόλοιπο θερμότητας έχει ρυθμιστεί αυτόματα: το χειμώνα (απαιτείται θερμότητα) ψύξη του ορεινού εδάφους, το καλοκαίρι (απαιτείται ψύξη) - Θέρμανση της σειράς εδάφους. Σε συστήματα που χρησιμοποιούν θερμότητα χαμηλής ακρίβειας υπογείων υδάτων, υπάρχει μια συνεχής αναπλήρωση των αποθεμάτων νερού λόγω του νερού, διαρροής από την επιφάνεια και το νερό που προέρχεται από τα βαθύτερα στρώματα του εδάφους. Έτσι, η παραγωγή θερμότητας των υπόγειων υδάτων αυξάνεται ως "κορυφή" (λόγω θερμότητας ατμοσφαιρικός αέρας) και "κάτω" (λόγω της θερμότητας της γης). Το μέγεθος του κέρδους θερμότητας "από ψηλά" και "κάτω" εξαρτάται από το πάχος και το βάθος του βομβαρδισμού του υδροφόρου ορίζοντα. Λόγω αυτού του κέρδους θερμότητας, η θερμοκρασία των υπόγειων υδάτων παραμένει σταθερή καθ 'όλη τη διάρκεια της σεζόν και αλλάζει λίγο κατά τη λειτουργία.

Σε συστήματα με κατακόρυφους εναλλάκτες θερμότητας εδάφους, η κατάσταση είναι διαφορετική. Όταν η θερμότητα χτυπηθεί, η θερμοκρασία του εδάφους γύρω από τον εναλλάκτη θερμότητας εδάφους μειώνεται. Η θερμοκρασία μειώνει τόσο τα χαρακτηριστικά του σχεδιασμού του εναλλάκτη θερμότητας όσο και τη λειτουργία λειτουργίας του. Για παράδειγμα, σε συστήματα με υψηλές τιμές θερμικής ενέργειας που εκχωρούνται (αρκετές δεκάδες Watts ανά μήκος εναλλάκτη) ή σε συστήματα με εναλλάκτη θερμότητας εδάφους, που βρίσκεται σε χαμηλή θερμική αγωγιμότητα (για παράδειγμα, σε ξηρή άμμο ή ξηρό χαλίκι) Μια μείωση της θερμοκρασίας θα είναι ιδιαίτερα αισθητή και μπορεί να οδηγήσει σε παγυγή του ορεινού εδάφους γύρω από τον εναλλάκτη θερμότητας εδάφους.

Οι γερμανοί ειδικοί διεξήγαγαν μετρήσεις της θερμοκρασίας του ορεινού ορίου του εδάφους, στην οποία ένας κατακόρυφος εναλλάκτης θερμότητας του εδάφους είναι διατεταγμένος με βάθος 50 μ., Που βρίσκεται κοντά στη Φρανκφούρτη. Για αυτό, γύρω από το κύριο φρεάτιο σε απόσταση 2,5, 5 και 10 m από 9 φρεάτια βρέθηκαν με το ίδιο βάθος. Στις δέκα φρεάτια κάθε 2 m, οι αισθητήρες εγκαταστάθηκαν για τη μέτρηση της θερμοκρασίας - μόνο 240 αισθητήρες. Στο ΣΧ. Το Σχήμα 9 δείχνει τα σχήματα που δείχνουν τη διανομή θερμοκρασίας στη συστοιχία εδάφους γύρω από τον κατακόρυφο εναλλάκτη θερμότητας του εδάφους στην αρχή και στο τέλος της πρώτης περιόδου θέρμανσης. Στο τέλος της εποχής θέρμανσης, η θερμοκρασία του ορεινού εδάφους γύρω από τον εναλλάκτη θερμότητας είναι καλά αξιοσημείωτη. Υπάρχει μια θερμική ροή που κατευθύνεται προς τον εναλλάκτη θερμότητας από τη γύρω περιοχή εδάφους, η οποία αντισταθμίζει εν μέρει τη μείωση της θερμοκρασίας του εδάφους που προκαλείται από την "επιλογή" της θερμότητας. Το μέγεθος αυτής της ροής σε σύγκριση με την ποσότητα της ροής θερμότητας από τα βάθη της γης σε αυτή την περιοχή (80-100 MW / τ.μ.) εκτιμάται αρκετά υψηλή (αρκετές watts ανά τετραγωνικό μέτρο).

Σύκο. 9. Σχέδια διανομής θερμοκρασίας στη συστοιχία εδάφους γύρω από τον εναλλάκτη θερμότητας κάθετου εδάφους στην αρχή και στο τέλος της πρώτης περιόδου θέρμανσης

Δεδομένου ότι η σχετικά διαδεδομένη εξάπλωση των κατακόρυφων εναλλάκτη θερμότητας άρχισε να λαμβάνει πριν από περίπου 15-20 χρόνια, υπάρχει έλλειψη πειραματικών δεδομένων που λαμβάνονται με μακροπρόθεσμες (αρκετές δεκαετίες) λειτουργίες συστημάτων με εναλλάκτες θερμότητας αυτού του τύπου. Το ζήτημα της βιωσιμότητας αυτών των συστημάτων, σχετικά με την αξιοπιστία τους σε μακρές επιχειρήσεις. Είναι η χαμηλή δυναμική θερμότητα της γης με μια ουσιαστική πηγή ενέργειας; Ποια είναι η περίοδος "ανανέωσης" αυτής της πηγής;

Κατά τη λειτουργία ενός αγροτικού σχολείου στην περιοχή Yaroslavl εξοπλισμένα Σύστημα αντλίας θερμότηταςΧρησιμοποιώντας έναν κατακόρυφο εναλλάκτη θερμότητας εδάφους, οι μέσες τιμές της συγκεκριμένης τροφοδοσίας θερμότητας ήταν 120-190 W / PO. M του μήκους του εναλλάκτη θερμότητας.

Από το 1986, ένα σύστημα με κατακόρυφους εναλλάκτες θερμότητας εδάφους έχει μελετηθεί στην Ελβετία κοντά στη Ζυρίχη. Στη συστοιχία εδάφους, ένας κατακόρυφος εναλλάκτης θερμότητας εδάφους ενός ομοαξονικού τύπου είναι διατεταγμένος σε βάθος 105 μ. Αυτός ο εναλλάκτης θερμότητας χρησιμοποιήθηκε ως πηγή θερμικής ενέργειας χαμηλής ακρίβειας για ένα σύστημα αντλίας θερμότητας που έχει εγκατασταθεί σε ένα μονόχωρο κατοικημένο Κτίριο. Ο εναλλάκτης θερμότητας κάθετου εδάφους παρείχε μια μέγιστη ισχύ περίπου 70 W ανά μέτρο μήκους, το οποίο δημιούργησε ένα σημαντικό φορτίο θερμότητας στη γύρω περιοχή εδάφους. Η ετήσια παραγωγή θερμικής ενέργειας είναι περίπου 13 MW

Σε απόσταση 0,5 και 1 m από το κύριο φρεάτιο, δύο επιπλέον, στο οποίο οι αισθητήρες θερμοκρασίας εγκαταστάθηκαν στα 1, 65, 85 και 105 μ. Στο βάθος 1, 65, 85 και 105 μ., Μετά την οποία τα φρεάτια ήταν Γεμισμένο μίγμα τσιμέντου πηλού. Η θερμοκρασία μετρήθηκε κάθε τριάντα λεπτά. Εκτός από τη θερμοκρασία του εδάφους, καταγράφηκαν άλλες παραμέτρους: η ταχύτητα του ψυκτικού μέσου, η κατανάλωση ενέργειας της μονάδας συμπιεστή θερμικής αντλίας, θερμοκρασία αέρα κλπ.

Η πρώτη περίοδος παρατήρησης συνεχίστηκε από το 1986 έως το 1991. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι η επίδραση της θερμότητας του εξωτερικού αέρα και της ηλιακής ακτινοβολίας σημειώνεται στο επιφανειακό στρώμα του εδάφους σε βάθος 15 μ. Παρακάτω είναι η θερμική λειτουργία του εδάφους σχηματίζεται κυρίως λόγω της θερμότητας της αθάνατης της γης. Για τα πρώτα 2-3 χρόνια λειτουργίας Θερμοκρασία του ορεινού ορίουΠεριβάλλον ο κατακόρυφος εναλλάκτης θερμότητας μειώθηκε απότομα, αλλά κάθε χρόνο η μείωση της θερμοκρασίας μειώθηκε και μετά από μερικά χρόνια το σύστημα βγήκε στη λειτουργία κοντά στη σταθερά όταν η θερμοκρασία της γείωσης γύρω από τον εναλλάκτη θερμότητας ήταν χαμηλότερη από την αρχική 1- 2 oc.

Το φθινόπωρο του 1996, δέκα χρόνια μετά την έναρξη λειτουργίας του συστήματος, οι μετρήσεις επαναλήφθηκαν. Αυτές οι μετρήσεις έχουν δείξει ότι η θερμοκρασία του εδάφους δεν έχει αλλάξει σημαντικά. Στα επόμενα έτη, καταγράφονται μικρές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία του εδάφους εντός 0,5 μοιρών C, ανάλογα με το ετήσιο φορτίο θέρμανσης. Έτσι, το σύστημα εισήλθε στο καθεστώς οιονεί σταθμούς μετά τα πρώτα χρόνια λειτουργίας.

Με βάση τα πειραματικά δεδομένα, κατασκευάστηκαν μαθηματικά μοντέλα των διαδικασιών που διέρχονται στη συστοιχία εδάφους, γεγονός που κατέστησε δυνατή την έναρξη μακροπρόθεσμης πρόβλεψης για τη θερμοκρασία της συστοιχίας εδάφους.

Η μαθηματική μοντελοποίηση έχει δείξει ότι η ετήσια μείωση της θερμοκρασίας θα μειωθεί σταδιακά και ο όγκος του ορεινού εδάφους γύρω από τον εναλλάκτη θερμότητας, που εκτίθεται σε μείωση της θερμοκρασίας, θα αυξηθεί κάθε χρόνο. Στο τέλος της περιόδου λειτουργίας, η διαδικασία της αναγέννησης αρχίζει: η θερμοκρασία του εδάφους αρχίζει να αυξάνεται. Η φύση της διαδικασίας ανάκτησης είναι παρόμοια με τη φύση της διαδικασίας της "επιλογής" της θερμότητας: κατά τα πρώτα έτη λειτουργίας υπάρχει μια απότομη αύξηση της θερμοκρασίας του εδάφους και στα επόμενα χρόνια ο ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας μειώνεται. Η διάρκεια της περιόδου «αναγέννησης» εξαρτάται από τη διάρκεια της περιόδου λειτουργίας. Αυτές οι δύο περιόδους είναι περίπου το ίδιο. Στην υπό εξέταση περίπτωση, η περίοδος λειτουργίας του εναλλάκτη θερμότητας του εδάφους ήταν ίση με τριάντα χρόνια και η περίοδος της "αναγέννησης" εκτιμάται επίσης σε ηλικία τριάντα ετών.

Έτσι, τα συστήματα θερμότητας και ψυχρής προσφοράς κτιρίων που χρησιμοποιούν θερμότητα χαμηλής ακρίβειας της γης είναι μια αξιόπιστη πηγή ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί παντού. Αυτή η πηγή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα και μπορεί να επαναληφθεί στο τέλος της περιόδου λειτουργίας.

Βιβλιογραφία

1. Rybach L. Κατάσταση και προοπτικές γεωθερμικών αντλιών θερμότητας (GHP) στην Ευρώπη και παγκοσμίως. Αειφορία πτυχές του GHPs. Διεθνής πορεία των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας, 2002

2. Vasiliev G.P., Krunddyshev Ν. Ενεργειακή αποδοτική αγροτική σχολή στην περιοχή Yaroslavl. Avok №5, 2002

3. Sanner Β. Πηγές θερμότητας εδάφους για αντλίες θερμότητας (ταξινόμηση, χαρακτηριστικά, πλεονεκτήματα). 2002.

4. Rybach L. Κατάσταση και προοπτικές γεωθερμικών αντλιών θερμότητας (GHP) στην Ευρώπη και παγκοσμίως. Αειφορία πτυχές του GHPs. Διεθνής πορεία των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας, 2002

5. Ομάδα εργασίας Orkustofnun, Ισλανδία (2001): Αειφόρος παραγωγή γεωθερμικής ενέργειας - Προτεινόμενη ορισμός. IgA news no. 43, Ιανουάριος-Μάρτιος 2001, 1-2

6. Rybach L., Sanner B. Συστήματα αντλιών θερμότητας αλεξιπτωτισμού - Την ευρωπαϊκή. Εμπειρία. Geoheat- κεντρικό ταύρο. 21/1, 2000.

7. Εξοικονόμηση ενέργειας με οικιακές αντλίες θερμότητας σε κρύα κλίματα. Maxi φυλλάδιο 08. Caddet, 1997

8. Ανάλυση αντλίας θερμικής αντλίας Scheafer Schaefer L. Μια διατριβή που προηγείται της ακαδημαϊκής σχολής. Γεωργία Ινστιτούτο Τεχνολογίας, 2000

9. Morley Τ. Ο αναστρεφόμενος κινητήρας θερμότητας ως μέσο θέρμανσης, ο μηχανικός 133: 1922

10. Fearon J. Η ιστορία και η ανάπτυξη της αντλίας θερμότητας, ψύξης και κλιματισμού. 1978.

11. Vasiliev G.P. Ενεργειακά αποδοτικά κτίρια με συστήματα αντλιών θερμότητας θερμότητας. Magazine "LCD", №12, 2002

12. Καθοδήγηση σχετικά με τη χρήση θερμικών αντλιών χρησιμοποιώντας δευτερεύοντες ενεργειακούς πόρους και μη παραδοσιακές ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Μοσχομάρχεια. Gup "nic", 2001

13. Ενεργειακά αποδοτικό κτίριο κατοικιών στη Μόσχα. Avok №4, 1999

14. Vasiliev G.P. Ενεργειακά αποδοτικό πειραματικό κτίριο κατοικιών στο Nikulino-2 Microdistrict. Avok №4, 2002

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

Η θερμοκρασία του εδάφους σε βάθος μετριέται χρησιμοποιώντας θερμόμετρα βάθους εξάτμισης. Αυτές είναι προγραμματισμένες μελέτες που διεξάγουν τακτικά τους μετεωρολογικούς σταθμούς. Τα δεδομένα έρευνας χρησιμεύουν ως βάση για την κλιματική atlases και την κανονιστική τεκμηρίωση.

Για να αποκτήσετε τη θερμοκρασία του εδάφους σε ένα δεδομένο βάθος, μπορείτε να δοκιμάσετε, για παράδειγμα, δύο Απλός τρόπος. Και οι δύο τρόποι είναι να χρησιμοποιήσετε τα βιβλία αναφοράς:

1. Για προσδιορισμό κατά προσέγγιση θερμοκρασίας, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το έγγραφο CPI-22. "Μεταβάσεις σιδηρόδρομος αγωγούς. " Εδώ, στο πλαίσιο της τεχνικής της μηχανικής θερμικής μηχανικής, ο υπολογισμός των αγωγών, ο Πίνακας 1 χορηγείται, όπου για ορισμένες κλιματολογικές περιοχές, οι τιμές της θερμοκρασίας του εδάφους δίδονται ανάλογα με το βάθος της μέτρησης. Βάζω αυτό το τραπέζι εδώ παρακάτω.

Τραπέζι 1

1. Πίνακας θερμοκρασίας εδάφους σε διάφορα βάθη από την πηγή "για να βοηθήσει τον υπάλληλο της βιομηχανίας φυσικού αερίου" της ΕΣΣΔ

Ρυθμιστικά βάθη αποστράγγισης για ορισμένες πόλεις:

Το βάθος του εκκινητή του εδάφους εξαρτάται από τον τύπο του εδάφους:

Νομίζω ότι η πιο εύκολη επιλογή είναι να επωφεληθούν από τα παραπάνω δεδομένα αναφοράς και στη συνέχεια να παρεμβαίνουν.

Η πιο αξιόπιστη επιλογή για ακριβούς υπολογισμούς χρησιμοποιώντας τις θερμοκρασίες του εδάφους είναι η χρήση των δεδομένων των μετεωρολογικών υπηρεσιών. Με βάση τις μετεωρολογικές υπηρεσίες υπάρχουν μερικοί ηλεκτρονικοί κατάλογοι. Για παράδειγμα, http://www.atlas-yakutia.ru/.

Αρκεί να επιλέξετε εδώ τοποθεσία, τον τύπο του εδάφους και μπορεί να ληφθεί Κάρτα θερμοκρασίας Το έδαφος ή τα δεδομένα της σε πίνακα. Κατ 'αρχήν, είναι βολικό, αλλά φαίνεται ότι ο πόρος αυτός καταβάλλεται.

Αν γνωρίζετε περισσότερους τρόπους για να προσδιορίσετε τη θερμοκρασία του εδάφους σε ένα δεδομένο βάθος, τότε παρακαλούμε να γράψετε σχόλια.

Ίσως θα σας ενδιαφέρει το ακόλουθο υλικό:

Θερμοκρασία μέσα στη γη. Ο προσδιορισμός της θερμοκρασίας στα κελύφη της γης βασίζεται σε διάφορα, συχνά έμμεσχα δεδομένα. Τα πιο αξιόπιστα δεδομένα θερμοκρασίας ανήκουν στο πάνω μέρος της κρούστας της γης, αποκαλύπτονται από ορυχεία και φρεάτια διάτρησης σε μέγιστο βάθος - 12 χλμ. (Κάζας).

Η αύξηση της θερμοκρασίας σε βαθμούς Κελσίου ανά μονάδα βάθους που ονομάζεται γεωθερμική κλίση Και το βάθος σε μέτρα, κατά τη διάρκεια της οποίας η θερμοκρασία αυξάνεται κατά 1 0 c - Γεωθερμικό βήμα. Η γεωθερμική κλίση και, αντίστοιχα, το γεωθερμικό στάδιο ποικίλλει από τον τόπο προς τον τόπο, ανάλογα με τις γεωλογικές συνθήκες, την ενδογενή δραστικότητα σε διάφορες περιοχές, καθώς και ανομοιογενή θερμική αγωγιμότητα των πετρωμάτων. Ταυτόχρονα, σύμφωνα με τον Β. Gutenberg, τα όρια των ταλαντώσεων διαφέρουν σε περισσότερες από 25 φορές. Ένα παράδειγμα αυτού είναι δύο απότομα διαφορετικές διαβαθμίσεις: 1) 150 o ανά 1 χλμ. Στο Όρεγκον (ΗΠΑ), 2) 6 o ανά 1 χλμ καταγραμμένα στη Νότια Αφρική. Κατά συνέπεια, αυτές οι γεωθερμικές κλίσεις αλλάζουν και ένα γεωθερμικό βήμα από 6,67 μ. Στην πρώτη περίπτωση στα 167 μ. - Στο δεύτερο. Οι πιο συχνά βρέθηκαν ταλαντώσεις της κλίσης εντός 20-50 ο και το γεωθερμικό στάδιο -15-45 μ. Η μέση γεωθερμική κλίση έχει γίνει εδώ και πολύ καιρό σε 30 o με 1 χλμ.

Σύμφωνα με τον V.N. Zharkova, μια γεωθερμική κλίση κοντά στην επιφάνεια της γης εκτιμάται στις 20 o με 1 χλμ. Εάν προχωρήσουμε από αυτές τις δύο τιμές της γεωθερμικής κλίσης και της πάντοτε στα βάθη της γης, στη συνέχεια σε βάθος 100 χλμ. Θα υπήρχε μια θερμοκρασία 3000 ή 2000 o C. Ωστόσο, διαλύεται με τα πραγματικά δεδομένα . Βρίσκεται σε αυτά τα βάθη ότι οι μαγικές εστίες εμφανίζονται περιστασιακά, εκ των οποίων χύνεται στην επιφάνεια της λάβας, η οποία έχει μέγιστη θερμοκρασία 1200-1250 o. Λαμβάνοντας υπόψη αυτό το περίεργο "θερμόμετρο", ένας αριθμός συγγραφέων (V. A. Lyubimov, V. A. Magnitsky) πιστεύουν ότι σε βάθος 100 χλμ., Η θερμοκρασία δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 1300-1500 o C.

Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, η φυλή μανδύα θα λειώσει εντελώς, γεγονός που έρχεται σε αντίθεση με την ελεύθερη διέλευση εγκάρσιων σεισμικών κυμάτων. Έτσι, η μέση γεωθερμική κλίση εντοπίζεται μόνο σε κάποιο σχετικά μικρό βάθος της επιφάνειας (20-30 χλμ.) Και στη συνέχεια θα πρέπει να μειωθεί. Αλλά ακόμη και σε αυτή την περίπτωση, η θερμοκρασία αλλάζει με το βάθος του άνισα στον ίδιο τόπο. Αυτό μπορεί να φανεί στο παράδειγμα μιας αλλαγής της θερμοκρασίας με ένα βάθος ενός kola καλά τοποθετημένο μέσα στην αειφόρο ασπίδα πλατφόρμα κρυστάλλου. Όταν αυτό το φρεάτιο, υπολογίστηκε στη γεωθερμική κλίση 10 o ανά 1 χλμ και, ως εκ τούτου, στο βάθος του σχεδιασμού (15 χλμ.), Υπήρχε μια θερμοκρασία περίπου 150 o C. Ωστόσο, μια τέτοια κλίση ήταν μόνο πριν από το βάθος του 3 χλμ, και στη συνέχεια άρχισε να αυξάνεται σε 1,5-2,0 φορές. Σε βάθος 7 χλμ, η θερμοκρασία ήταν 120 o C, 10 km -180 o C, 12 km -220 o C. θεωρείται ότι στο βάθος σχεδίασης η θερμοκρασία θα είναι κοντά στα 280 o C. Το δεύτερο παράδειγμα είναι το δεύτερο παράδειγμα Τα δεδομένα για το καλά ενσωματωμένο στη Βόρεια Κασπιάνη, στην περιοχή ενός πιο ενεργού ενδογενούς καθεστώτος. Σε αυτό, σε βάθος 500 μ., Η θερμοκρασία αποδείχθηκε ίση με 42,2 ιτ, με 1500 m-69,9 o C, έως 2000 m-80,4 o C, κατά 3000 m - 108,3 o C.

Ποια είναι η θερμοκρασία στις βαθύτερες ζώνες του μανδύα και τον πυρήνα της γης; Πιο ή λιγότερο αξιόπιστα δεδομένα που λαμβάνονται στη θερμοκρασία της βάσης του στρώματος στο άνω μανδύα (βλέπε σχήμα 1.6). Σύμφωνα με τον VN Zharkova, "Λεπτομερείς μελέτες του διαγράμματος φάσης Mg 2 Sio 4 - Fe 2 Si04 επέτρεψαν να προσδιοριστεί η θερμοκρασία αναφοράς σε βάθος που αντιστοιχεί στην πρώτη ζώνη μεταβάσεων φάσεων (400 χλμ.)" (IE Olivine μετάβαση spinel). Θερμοκρασία εδώ ως αποτέλεσμα των υποδεικνυόμενων μελετών περίπου 1600 50 o C.

Το ζήτημα της διανομής των θερμοκρασιών στο μανδύα κάτω από το στρώμα και ο πυρήνας της Γης δεν έχει ακόμη επιλυθεί και επομένως εκφράζονται διάφορες ιδέες. Μπορεί να θεωρηθεί ότι η θερμοκρασία με βάθος αυξάνεται με σημαντική μείωση της γεωθερμικής κλίσης και αυξάνοντας το γεωθερμικό στάδιο. Θεωρείται ότι η θερμοκρασία στον πυρήνα της Γης είναι εντός 4000-5000 ο C.

Τη μέση χημική σύνθεση της γης. Για τις κρίσεις σχετικά με τη χημική σύνθεση της γης, τα δεδομένα για τους μετεωρίτες προσελκύονται από τα πιθανότερα δείγματα του πρωτοπλεικού υλικού από τον οποίο σχηματίστηκαν οι πλανήτες της ομάδας γης και των αστεροειδών. Μέχρι σήμερα, έχει μελετηθεί καλά από πολλές κοπές στη Γη μέσα Διαφορετικές ώρες και Β. διαφορετικούς τόπους Μετεωρίτες. Τρεις τύποι μετεωριτών διακρίνονται στη σύνθεση: 1) σίδερο που αποτελείται κυρίως από νικέλιο (90-91% Fe), με μικρή πρόσμιξη φωσφόρου και κοβαλτίου. 2) σίδερο (Σιδερόλιοι) που αποτελούνται από ορυκτά σιδήρου και πυριτικού στοιχείου. 3) πέτρα ή Αεροδρόμια Που αποτελείται κυρίως από πυριτικά άλατα σιδήρου-μαγνησίας και εγκλείσματα νικελίου.

Οι πέτρινες μετεωριές είναι η μεγαλύτερη διανομή, περίπου το 92,7% όλων των ευρημάτων, 1,3% σίδηρο και σίδηρο 5,6%. Οι μετεωρίτες πέτρας χωρίζονται σε δύο ομάδες: α) Χονδρίτες με μικρά στρογγυλεμένα σπόρια - μανδύα (90%). β) Ahondrita, που δεν περιέχει Hondr. Η σύνθεση των μετεωριτών πέτρας είναι κοντά σε υπερμεγέθους λεμονικούς βράχους. Σύμφωνα με το M. Bott, υπάρχουν περίπου 12% των σιδηρουργικών phs.

Με βάση την ανάλυση της σύνθεσης διαφόρων μετεωριτών, καθώς και τα ληφθέντα πειραματικά γεωχημικά και γεωφυσικά δεδομένα, παρέχονται ένας αριθμός ερευνητών μια σύγχρονη αξιολόγηση της ακαθάριστης στοιχειώδους σύνθεσης της γης, που παρουσιάζεται στον πίνακα. 1.3.

Όπως φαίνεται από τα δεδομένα του πίνακα, η αυξημένη κατανομή ανήκει στα τέσσερα σημαντικότερα στοιχεία - Ο, Fe, Si, Mg, η οποία είναι μεγαλύτερη από 91%. Η ομάδα των λιγότερο κοινών στοιχείων περιλαμβάνει Ni, S, CA, A1. Τα υπόλοιπα στοιχεία του περιοδικού συστήματος MendeleeV σε παγκόσμια κλίμακα για γενική διανομή είναι δευτερεύουσας σημασίας. Εάν συγκρίνουμε τα δεδομένα με τη σύνθεση της κρούστας της Γης, τότε μια σημαντική διαφορά είναι σαφώς ορατή σε απότομη μείωση, Α1, SI και σημαντική αύξηση της Fe, Mg και την εμφάνιση σε αξιοσημείωτες ποσότητες S και Ni.

Η φιγούρα της γης ονομάζεται geoid. Στη βαθιά δομή της γης, κρίνεται με διαμήκη και εγκάρσια σεισμικά κύματα, τα οποία, που επεκτείνονται στο εσωτερικό της γης, αντανακλώνται, αντανακλώνται και εξασθένιση, γεγονός που δείχνει τη χαλάρωση της περιοχής. Κατανομή τριών κύριων περιοχών:

Φλοιός της γης;

mantle: Άνω σε βάθος 900 χλμ., Κάτω έως βάθος 2900 χλμ.

Ο πυρήνας της Γης είναι εξωτερικός σε βάθος 5120 χλμ, εσωτερικό στο βάθος 6371 χλμ.

Η εσωτερική θερμότητα της γης σχετίζεται με την κατάρρευση ραδιενεργών στοιχείων - ουρανίου, θορίου, καλίου, ρουβιδίου κλπ. Ο μέσος όρος, η τιμή θερμικής ροής 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. Ποια σύνορα αντιστοιχούν στα τμήματα Mochorovichi και Gutenberg;

6. Ποια είναι η μέση πυκνότητα της γης και πώς αλλάζει στα σύνορα του μανδύα και του πυρήνα;

7. Πώς αλλάζει η ροή θερμότητας σε διαφορετικές ζώνες; Πώς σημαίνει η αλλαγή στη γεωθερμική κλίση και το γεωθερμικό στάδιο;

8. Σύμφωνα με ποια δεδομένα καθορίζουν τη μέση χημική σύνθεση της γης;

Βιβλιογραφία

• Voytkevich g.v. Βασικά στοιχεία της θεωρίας της γης. Μ., 1988.

• Zharkov v.n. Εσωτερική δομή Γη και πλανήτες. Μ., 1978.

• Magnitsky v.a. Την εσωτερική δομή και τη φυσική της γης. Μ., 1965.

• Δοκίμια Συγκριτική πλημνευματική. Μ., 1981.

• Ringwood a.e. Τη σύνθεση και την προέλευση της γης. Μ., 1981.