Augsnes temperatūras atkarība no dziļuma. Izlaista zemes caurulē, saglabā apkuri un dzesēšanu mājās

Augsnes temperatūra nepārtraukti svārstās dziļumā un laikā. Tas ir atkarīgs no vairākiem faktoriem, no kuriem daudzi ir grūti kontā. Pēdējais, piemēram, attiecas uz veģetācijas raksturu, nogāzes ekspozīciju gaismas malās, Ēzināšanās, sniega segums, pašu augsnes būtība, superdimensionālu ūdeņu klātbūtne utt. Augsnes temperatūra, gan lielumā, gan izplatīšanas būtībā, tiek saglabāta no gada uz gadu stabila, un izšķirošā ietekme šeit paliek aiz gaisa temperatūras.

Augsnes temperatūra dažādos dziļumosun dažādos gada periodos to var iegūt tiešus mērījumus siltuma prasmēs, kas tiek likti pētniecības procesā. Taču šī metode prasa garus novērojumus un ievērojamus izdevumus, kas ne vienmēr ir pamatoti. Dati, kas iegūti ar vienu vai divām akām attiecas uz lielām vietām un stiepjas, ievērojami izkropļojot derīgumu, lai aprēķinātie dati par augsnes temperatūru daudzos gadījumos izrādās uzticamāka.

Augsnes bojājumu temperatūrajebkurā dziļumā (līdz 10 m no virsmas) un jebkurā gada laikā to var noteikt pēc formulas:

tR \u003d MT °, (3.7)

kur z ir dziļums atpakaļskaitīšana no VGM, M;

tR - augsnes temperatūra z, krusa.

τr- laiks, kas vienāds ar gadu (8760 h);

τ - laiks, kas skaitīts uz priekšu (pēc 1. janvāra) no augsnes rudens sasaldēšanas līdz punktam, kuram tiek veikta temperatūra, H;

exp X - Eksponents ( eksponenciālā funkcija EXP tiek ņemts uz tabulām);

m - koeficients atkarībā no gada perioda (perioda oktobrī - maijs m \u003d 1,5-0,05z, un jūnija periodā - septembris m \u003d 1)

Sami zema temperatūra Katrā dziļumā tas būs, kad kosinings formulā (3.7) kļūs vienāds ar -1, t.i., minimālā augsnes temperatūra gadā šajā dziļumā būs

tR min \u003d (1,5-0,05z) t °, (3.8)

Maksimālā augsnes temperatūra dziļumā Z būs, kad kosine iegūst vērtību vienāda ar vienu.

tR MAX \u003d T °, \u200b\u200b(3.9)

Visās trijās formulās tilpuma tilpuma tilpuma tilpums ir jāaprēķina augsnes temperatūrai t ° temperatūrā saskaņā ar formulu (3.10.).

Ar 1 m \u003d 1 / w, (3.10)

Augsnes temperatūra sezonas atkausēšanas slānīir iespējams noteikt arī aprēķinu, ņemot vērā, ka temperatūras maiņa šajā slānī ir diezgan precīzi tuvināta ar lineāru atkarību šādās temperatūras gradientu (tabula 3.1).

Aprēķinot saskaņā ar vienu no formulām (3.8.) - (3.9) Augsnes temperatūra VGM līmenī, t.i. Ielāde Z \u003d 0 formulas, pēc tam izmantojot 3.1 tabulu, mēs noteikt temperatūru augsnes noteiktā dziļumā sezonas atkausēšanas slānī. Augšstāvā augsnē, apmēram 1 m no virsmas, temperatūras svārstību būtība ir ļoti sarežģīta.

3.1. Tabula.

Temperatūras gradients sezonas atkausēšanas slānī dziļumā zem 1 m no zemes virsmas

Piezīme. Gradienta zīme tiek parādīta virzienā uz dienas virsmu.

Lai iegūtu aplēsto augsnes temperatūru metru slānī no virsmas, jūs varat darīt tālāk. Aprēķiniet temperatūru 1 m dziļumā un augsnes ikdienas virsmas temperatūrā un pēc tam, interpolējot pa šīm divām vērtībām, noteikt temperatūru noteiktā dziļumā.

Temperatūru uz virsmas augsnes t p aukstā periodā var tikt pieņemts ar gaisa temperatūru. Vasarā:

t n \u003d 2 + 1,15 t, (3.11)

kur t p ir temperatūra uz virsmas grādos.

t b ir gaisa temperatūra grad.

Augsnes temperatūra ar iekļaujošu cryolitozonu Tas tiek aprēķināts citādi kā apvienošanās. Praktiski mēs varam pieņemt, ka temperatūra HM līmenī būs vienāda ar 0 ° C visam gadam. Paredzamā temperatūra augsnes mulsina biezuma noteiktā dziļumā var noteikt interpolācijas, uzskatot, ka tas mainās dziļumā lineāru likumu no t ° dziļumā 10 m līdz 0 ° C dziļumā NMM. Temperatūru molding slāņa h t var ņemt no 0,5 līdz 1,5 ° C.

Sezonas saldēšanas slānī augsnes temperatūra var tikt aprēķināta tādā pašā veidā, kā sezonas atkausēšanas slānis, kas apvienojas cryolithozone, t.i. Slāņa H p - 1 m pa temperatūras gradientu (3.1 tabula), skaitot temperatūru dziļumā h n vienāds ar 0 ° C aukstā periodā gada un 1 ° C vasarā. Augsnes augšējā mērīšanas slānī temperatūru nosaka, interpolācija starp temperatūru dziļumā 1 m un temperatūru uz virsmas.

Temperatūra iekšpusē Zemes visbiežāk ir diezgan subjektīvs rādītājs, jo precīzu temperatūru var izsaukt tikai pieejamajās vietās, piemēram, Kolā labi (12 km dziļumā). Bet šī vieta attiecas uz zemes garozas ārējo daļu.

Temperatūra dažādu dziļumu zemes

Tā kā zinātnieki uzzināja, temperatūra palielinās līdz 3 grādiem ik pēc 100 metriem dziļi zemē. Šis skaitlis ir nemainīgs visiem kontinentiem un daļām globuss. Šāds temperatūras pieaugums notiek zemes garozas augšējā daļā, aptuveni 20 kilometrus, tad temperatūras pieaugums palēninās.

Lielākais pieaugums tika reģistrēts Amerikas Savienotajās Valstīs, kur temperatūra pieauga par 150 grādiem par 1000 metriem dziļi zemē. Vislēnākais pieaugums ir fiksēts DienvidāfrikaTermometra kolonna pieauga tikai 6 grādiem pēc Celsija.

Apmēram 35-40 kilometru dziļumā temperatūra svārstās 1400 grādu jomā. Manteļa robeža un ārējais kodols 25 līdz 3000 km dziļumā ir vēlu no 2000. gada līdz 3000 grādiem. Iekšējais silda līdz 4000 grādiem. Temperatūra pašā zemes centrā, saskaņā ar jaunāko informāciju, kas iegūta sarežģītu eksperimentu rezultātā, ir aptuveni 6000 grādi. Saule uz tās virsmas var lepoties tādu pašu temperatūru.

Minimālā un maksimālā dziļā zemējuma temperatūra

Aprēķinot minimālo un maksimālo temperatūru zemē, netiek ņemta nemainīgas temperatūras jostas aprēķins. Šajā jostā temperatūra ir nemainīga visu gadu. Siksna atrodas 5 metru dziļumā (tropi) un līdz 30 metriem (augstas platuma grādiem).

Maksimālā temperatūra tika mērīta un fiksēta apmēram 6000 metru dziļumā un sasniedza 274 grādus pēc Celsija. Minimālā temperatūra Zemes iekšpusē ir fiksēta galvenokārt ziemeļu reģionos mūsu planētas, kur pat dziļumā vairāk nekā 100 metri, termometrs rāda negatīvu temperatūru.

Kur tas nāk no un kā tas tiek izplatīts dziļumā planētas

Siltums iekšpusē zeme nāk no vairākiem avotiem:

1) Radioaktīvo elementu sabrukšana;

2) Apsilda vielas Zemes gravitācijas diferenciācijas kodolā;

3) Plūdmaiņu berze (Mēness ietekme uz zemes, kopā ar pēdējo palēnināšanos).

Šīs ir dažas iespējas siltuma rašanās Zemes dziļumā, bet jautājums par to pilns saraksts Un līdz šim ir atvērta esošā esošā esošā pareizība.

Termiskā plūsma iznāk no mūsu planētas dziļuma atšķiras atkarībā no strukturālajām zonām. Tāpēc siltuma sadale vietā, kur atrodas okeāns, kalni vai līdzenumi, ir pilnīgi atšķirīgi rādītāji.

"Izmantojot Zemes zemas precizitātes termisko siltumenerģiju siltuma sūkņu sistēmās"

Vasiliev G.P., zinātniskais direktors Insolar-Invest OJSC, D.N., priekšsēdētājs Direktoru padomes Insolar Invest OJSC
N. V. Shilkin, inženieris, Niizf (Maskava)

Degvielas un enerģijas resursu racionāla izmantošana Šodien tā ir viena no pasaules pasaules problēmām, kas ir veiksmīgs risinājums, kas acīmredzot būs izšķiroša nozīme ne tikai globālās kopienas turpmākai attīstībai, bet arī saglabāt tās dzīvotni. Viens no daudzsološajiem veidiem, kā atrisināt šo problēmu, ir jaunu enerģijas taupīšanas tehnoloģiju piemērošanaIzmantojot netradicionālus atjaunojamos enerģijas avotus (NWIE) Tradicionālo fosilā kurināmā rezervju izsmelšana un tās dedzināšanas ietekme uz vidi izraisīja nozīmīgu interesi par šīm tehnoloģijām gandrīz visās pasaules valstīs pēdējās desmitgadēs.

Salīdzinot ar savu tradicionālo kolēģu siltumapgādes tehnoloģiju priekšrocības ir saistītas ne tikai ar ievērojamu enerģijas izmaksu samazinājumu ēku un struktūru dzīves atbalsta sistēmās, bet arī ar to vides tīrību, kā arī jaunas iespējas šajā jomā dzīves atbalsta sistēmu autonomijas pakāpes palielināšana. Acīmredzot, tuvākajā nākotnē, šīs īpašības būs izšķiroša, veidojot konkurences situāciju tirgū siltuma ģenerēšanas iekārtu.

Analīze iespējamo pieteikumu Krievijas ekonomikā energotaupības tehnoloģijas, izmantojot netradicionālie enerģijas avotiTas liecina, ka Krievijā visdažādākā to īstenošanas joma ir ēku dzīvības atbalsta sistēmas. Tajā pašā laikā, šķiet, ir plaši izplatīta plaši efektīvi ieviešot aplūkoto tehnoloģiju ieviešanu vietējā būvniecības praksē siltumapgādes siltuma sūkņu sistēmas (TST)Atbalsts kā visuresošs zemu potenciālo augsnes virsmas slāņu avots.

Izmantot zemes siltums Divu veidu siltumenerģijas var atšķirt - augstas kvalitātes un zemas vērtības. Augstas properiālās siltumenerģijas avots ir hidrotermiskie resursi - termiskie ūdeņi, ko silda ģeoloģisko procesu rezultātā uz augstu temperatūru, kas ļauj tos izmantot ēku siltumapgādei. Tomēr augstas precizitātes siltuma izmantošanu ierobežo teritorijas ar noteiktiem ģeoloģiskiem parametriem. Krievijā tas ir, piemēram, Kamčatka, kaukāziešu minerālūdeņu apgabals; Eiropā augstas precizitātes siltuma avoti atrodas Ungārijā, Islandē un Francijā.

Atšķirībā no "tieša" izmantošana augsta mēroga siltuma (hidrotermisko resursu), zemas precizitātes zemes siltuma izmantošana Izmantojot siltuma sūkņus, tas ir gandrīz visur. Pašlaik šī ir viena no dinamiskākajām lietošanas jomām. netradicionālie atjaunojamie enerģijas avoti.

Zema potenciāla zemes siltums Var izmantot dažādos ēku veidos un struktūrās daudzos veidos: apkurei, karstā ūdensapgādei, gaisa kondicionēšanai (dzesēšanas), siltuma dziesmas ziemas sezonā, lai novērstu apledojuma, apkures laukus atklātā stadionos, utt angļu valodā Tehniskā literatūra šādas sistēmas, kas izraudzītas kā "GHP" - "ģeotermālā siltumsūkņi", \\ t Ģeotermiskie termiskie sūkņi.

Centrālās un Ziemeļeiropas valstu klimatiskās īpašības, kas kopā ar Amerikas Savienotajām Valstīm un Kanādu ir galvenās zemas vērtības siltuma izmantošanas jomas, nosaka galveno apkures nepieciešamību; Gaisa dzesēšana pat vasaras periodā ir nepieciešama salīdzinoši reti. Tāpēc, atšķirībā no Amerikas Savienotajām Valstīm, siltumsūkņi Eiropas valstīs viņi strādā galvenokārt apkurē. ASV siltumsūkņi biežāk izmanto sistēmās gaisa apkureApvienojumā ar ventilāciju, kas ļauj iesildīties un atdzist ārējo gaisu. Eiropas valstīs siltumsūkņi Parasti izmanto ūdens apkures sistēmās. Ciktāl termisko sūkņu efektivitāte Tas palielinās, samazinoties iztvaicētāja temperatūrai un kondensatoram, bieži izmanto ēku sildīšanai, tiek izmantotas grīdas apkures sistēmas, kurās dzesēšanas šķidrums tiek izplatīts salīdzinoši zemas temperatūras (35-40 oC).

Lielākā daļa siltumsūkņi Eiropā, kas paredzēta zemas precizitātes siltuma lietošanai, kas aprīkota ar elektriski darbināmiem kompresoriem.

Pēdējo desmit gadu laikā to sistēmu skaits, ko izmanto siltumam un aukstumam ēku zema spēcīga zemes siltuma cauri siltumsūkņi, ievērojami palielinājās. Lielākā šādu sistēmu skaits tiek izmantots Amerikas Savienotajās Valstīs. Liels skaits šādu sistēmu darbojas Kanādā un Centrāleiropas un Ziemeļeiropas valstīs: Austrija, Vācija, Zviedrija un Šveice. Šveice vada zemes zemas vērtīgās siltumenerģijas izmantošanas apjomu uz vienu iedzīvotāju. Krievijā, pēdējo desmit gadu laikā, tehnoloģijas un insolar-Invest OJSC, kas specializējas šajā jomā, tiek būvēti tikai viens objekti, kas ir visinteresantākie, no kuriem ir iesniegti.

Maskavā, Nikulino-2 mikrodistrikšanā, vispirms tika uzcelts siltumiskā karstā ūdensapgādes sistēma Daudzstāvu dzīvojamā ēka. Šis projekts tika īstenots Krievijas Federācijas Aizsardzības ministrija kopā ar Maskavas valdību, Krievijas Rūpniecības ministriju, Avok NP asociāciju un iekšpusē "Ilgtermiņa enerģijas taupīšanas programma Maskavā".

Kā zema potenciāla siltuma enerģijas avots siltumsūkņu iztvaicētājiem, tiek izmantots zemes virsmas slāņu siltums, kā arī noņemtās ventilācijas gaisa siltums. Uzstādīšana karstā ūdens sagatavošanai atrodas ēkas pagrabā. Tas ietver šādus galvenos elementus:

• siltuma sūkņu augu (TNU) parokompresija;
• karstā ūdens baterijas;
• savākšanas sistēma zemas precizitātes termiskās siltumenerģijas no augsnes un zema potenciāla siltuma noņemto ventilācijas gaisu;
• cirkulācijas sūkņi, instrumenti

Zema precizitātes siltuma savākšanas sistēmas galvenais siltuma apmaiņas elements ir vertikālā augsnes koaksiālā tipa siltummaiņa, kas atrodas ārpus ēkas perimetra. Šie siltummaiņi ir 8 urbumu dziļums no 32 līdz 35 m, sakārtoti pie mājas. Kopš termisko sūkņu darbības režīma siltuma zeme Un siltums gaisa noņemts, pastāvīgs, un karstā ūdens patēriņš ir mainīgs, karstā ūdensapgādes sistēma ir aprīkota ar baterijām.

Tabulā tiek parādīti dati, kas novērtē globālo zemas precizitātes jaudas siltuma enerģijas patēriņu ar siltuma sūkņiem.

1. tabula. Zemes zemas precizitātes termiskās enerģijas izmantošanas līmenis caur siltuma sūkņiem

Augsne kā zemas precizitātes siltumenerģijas avots

Pazemes ūdens ar salīdzinoši zemu temperatūru vai virspusēju augsni (400 m dziļumu) var izmantot kā zemas precizitātes siltumenerģijas avotu.. Zemes masīva siltuma paaudze parasti ir augstāka. Zemes virsmas slāņu augsnes siltuma režīms tiek veidots ar diviem galvenajiem faktoriem - nokrišana uz virsmas saules radiācija un radioogēnās siltuma plūsma no zemes grunts. Sezonas un ikdienas izmaiņām saules starojuma intensitātē un ārējā gaisa temperatūra izraisa augsnes augšējo slāņu temperatūras svārstības. Ārējā gaisa temperatūras ikdienas svārstību dziļums un incidenta saules starojuma intensitāte atkarībā no konkrētā augsnes un klimatiskajiem apstākļiem, kas svārstās no vairākiem desmitiem centimetru līdz pusotretriem. Ārējā gaisa temperatūras sezonālo svārstību dziļums un incidenta saules starojuma intensitāte parasti nepārsniedz 15-20 m.

Augsnes slāņu temperatūras režīms, kas atrodas zem šī dziļuma ("neitrālā zona"), veidojas siltumenerģijas ietekmē, kas nāk no Zemes zarnām un ir praktiski neatkarīgs no sezonālas, un vēl vairāk ikdienas izmaiņām parametros Ārējais klimats (1. att.).

Fig. 1. Plānojiet augsnes temperatūras izmaiņas atkarībā no dziļuma

Ar pieaugošo dziļumu augsnes temperatūra palielinās saskaņā ar ģeotermālo gradientu (aptuveni 3 grādi ar katru 100 m). Radioogēnās siltuma plūsmas lielums, kas nāk no zemes dziļuma atšķirīga vieta atšķiras. Centrāleiropai šī vērtība ir 0,05-0,12 w / m2.

Darbības periodā, masīvs augsnes, kas atrodas siltuma ietekmes zonā cauruļvada augsnes siltummaiņa zemas precizitātes siltuma savākšanas sistēmas (heatboring sistēmu), jo sezonālās pārmaiņas ārējos klimata parametrus, kā kā arī darbības slodzes ietekmē siltumapgādes sistēmā, kā likums ir pakļauts vairākiem sasalšanas un atkausēšanas. Tajā pašā laikā, protams, pārmaiņas kopējā mitruma stāvoklī, kas noslēgts porās augsnē un kopumā, gan šķidrā, gan cietā un gāzveida fāzēs vienlaicīgi. Citiem vārdiem sakot, siltumapgādes sistēmas augsnes masīvs neatkarīgi no tā, kurā valstī tas ir (mumble vai garš), ir sarežģīta trīsfāžu polidisperse heterogēna sistēma, kuru skelets veido milzīgs daudzums Cietās daļiņas dažādas formas un vērtību, un tas var būt tikpat grūts, tā un pārvietojama, atkarībā no tā, vai daļiņas ir stingri savienotas vai tās ir atdalītas viens no otra kustamā fāzē. Trūkumi starp cietajām daļiņām var piepildīt ar mineralizētu mitrumu, gāzi, prāmi un ledus vai citu, tajā pašā laikā. Siltuma masu pārneses procesu modelēšana, kas veido šādas daudzkomponentu sistēmas siltuma režīmu, ir ārkārtīgi sarežģīts uzdevums, jo tas prasa dažādu to īstenošanas mehānismu apsvērumu un matemātisko aprakstu: siltuma vadītspēja atsevišķā daļiņā, siltuma pārskaitījums no Viena daļiņa uz otru ar savu kontaktu, molekulāro siltumvadītspēju vidē, aizpildot nepilnības starp daļiņām, tvaika un mitruma konvekciju, kas atrodas poru telpā, un daudzi citi.

Īpaši jāuzsver mitruma mitruma un mitruma migrācijas ietekmi poru telpā uz termiskajiem procesiem, kas nosaka augsnes īpašības kā zemas vērtīgas siltumenerģijas avotu.

Colil-porainās sistēmās, kas ir augsnes masīvs siltumapgādes sistēmas, mitruma klātbūtne poru telpā ir ievērojama ietekme uz procesu siltuma pavairošanas. Pareiza šīs ietekmes uzskaite šodien ir saistīta ar būtiskām grūtībām, kas galvenokārt ir saistītas ar skaidru ideju trūkumu par cieto, šķidro un gāzveida mitruma posmu izplatīšanas raksturu vienā vai citā sistēmas struktūrā. Mitruma komunikācijas spēku daba ar skeleta daļiņām, mitruma komunikācijas formu atkarība ar materiālu dažādos mitrinošos posmos, mitruma kustības mehānisms poru telpā joprojām nav precizēta.

Ja ir augsnes masīvs no temperatūras gradienta, tvaika molekula tiek pārvietota uz vietām, kurām ir samazināta temperatūras potenciāla, bet tajā pašā laikā, pretstati vērsta mitruma plūsma šķidrā fāzē notiek gravitācijas spēku darbībā. Turklāt mitruma ietekme ietekmē augsnes augšējo slāņu temperatūras režīmu atmosfēras OSPALKOV, kā arī gruntsūdeņi.

Galvenie faktori, kas ir veidoti temperatūras režīms Zema precizitātes augsnes siltuma savākšanas sistēmu masveida ir parādīta 1. attēlā. 2.

Fig. 2. Faktori, kuru ietekme uz augsnes temperatūru veidojas

Zemas jaudas siltumenerģijas Zemes izmantošanas sistēmu veidi

Zemes siltummaiņi ir saistīti siltumsūkņu iekārtas Ar zemes masīvu. Papildus zemes siltuma "ekstrakcijas" augsnes siltummaiņi var izmantot arī, lai uzkrātu siltumu (vai aukstu) augsnes masīvā.

Vispārējā gadījumā var atšķirt divu veidu zemas ūdens siltumenerģijas izmantošanu:

• atvērtās sistēmas: Tā kā tiek izmantoti zemas precizitātes siltumenerģijas avots, gruntsūdeņi ir tieši apkopoti uz siltumsūkņiem;
• slēgtās sistēmas: Siltummainis atrodas augsnes masīvā; Kad cirkulē uz tiem, dzesēšanas šķidrums ar zemāku temperatūru augsnē ir "izvēle" siltumenerģijas no augsnes un nodot to iztvaicētājam termiskais sūknis (vai, lietojot dzesēšanas šķidrumu, palielinoties salīdzinājumam ar zemes temperatūru, atdzesē to).

Galvenā atvērtu sistēmu daļa - akas, ļaujot iegūt gruntsūdeņus no augsnes ūdens nesējslāņa un atgriešanās ūdeni atpakaļ uz tiem pašiem ūdens nesējslāņiem. Parasti pāris Wells ir sakārtoti šim. Šādas sistēmas shēma ir parādīta 1. attēlā. 3.

Fig. 3. Atvērtās sistēmas shēma, lai izmantotu zemas precizitātes siltumenerģijas gruntsūdeņos

Atvērto sistēmu priekšrocība ir iespēja iegūt lielu siltumenerģijas daudzumu salīdzinoši zemās izmaksas. Tomēr akas prasa apkopi. Turklāt šādu sistēmu izmantošana nav iespējama visās vietās. Galvenās prasības augsnei un gruntsūdeņiem ir šādas:

• pietiekama augsnes ūdens caurlaidība, kas ļauj jums papildināt ar ūdens rezervēm;
• labs ķīmiskais sastāvs Gruntsūdeņi (piemēram, zems dzelzs), kas ļauj izvairīties no problēmām, kas saistītas ar cauruļu un korozijas sienām.

Atvērtās sistēmas biežāk tiek izmantotas lielo ēku siltumam vai dzesēšanai. Pasaulē lielākā ģeotermālā siltumsūkņu sistēma Izmanto kā zemas precizitātes siltumenerģijas gruntsūdeņu avotu. Šī sistēma atrodas ASV Louisville (Louisville), Kentucky. Sistēma tiek izmantota viesnīcas fiziskā kompleksa siltumam un dzesēšanai; Tās jauda ir aptuveni 10 MW.

Dažreiz uz sistēmām, kas izmanto Zemes siltumu, ir atvērtu rezervuāru, dabiskā un mākslīgā zema precizitātes siltuma izmantošana. Šī pieeja ir pieņemta, jo īpaši Amerikas Savienotajās Valstīs. Sistēmas, kas izmanto zemas precizitātes siltumu ūdensobjektiem, ir atvērta, kā arī sistēmas, kas izmanto zemu precizitāti gruntsūdeņu siltumu.

Savukārt slēgtas sistēmas ir sadalītas horizontālā un vertikālā.

Horizontālā augsnes siltummaiņa(Angļu valodas literatūrā, termini "maltu siltuma kolekcionārs" un "horizontālo cilpu"), kā likums, blakus mājai nelielā dziļumā (bet zem zemes sasalšanas līmeņa ziemas laikā). Horizontālo augsnes siltummaiņu izmantošana ir ierobežota ar pieejamās vietnes izmēriem.

Rietumu un Centrāleiropas valstīs horizontālās augsnes siltummainis parasti ir atsevišķas caurules, kas ir salīdzinoši saspringtas un savstarpēji savienotas sērijās vai paralēli (4.a att., 4b). Lai saglabātu vietnes teritoriju, tika izstrādāti uzlaboti siltummaiņu veidi, piemēram, siltummaiņi kā helix, kas atrodas horizontāli vai vertikāli (4.d, 4.e attēls). Šāda siltummaiņu forma tiek izplatīta Amerikas Savienotajās Valstīs.

Fig. 4. Horizontālo augsnes siltummaiņu veidi
A - siltummaiņa no secīgiem savienotām caurulēm;
B - paralēlu savienoto cauruļu siltummainis;
B ir horizontāls kolektors, kas noteikts tranšejā;
G ir siltummaiņa formā cilpas;
D - siltummainis spirāles formā, kas atrodas horizontāli (tā sauktais "slinky" kolektors;
E - siltummainis spirāles veidā, kas atrodas vertikāli

Ja sistēma ar horizontālām siltummaiņām tiek izmantota tikai, lai iegūtu siltumu, tā normālā darbība ir iespējama tikai ar pietiekamu siltuma pieaugumu no zemes virsmas saules starojuma dēļ. Šā iemesla dēļ virsmai virs siltummaiņiem jābūt pakļautām saules gaismai.

Vertikālās augsnes siltummaiņi (Angļu valodas literatūrā, apzīmējums "BHE" - "urbuma siltummainis") ļauj izmantot zemu precizitāti siltumenerģiju no zemes masīva pamatā "neitrālā zona" (10-20 m no zemes līmeņa ). Sistēmām ar vertikālām augsnes siltummaiņiem nav nepieciešamas lielas platības daļas un nav atkarīgas no saules starojuma intensitātes uz virsmas. Vertikālās augsnes siltummaiņi efektīvi strādā gandrīz visu veidu ģeoloģisko vidi, izņemot zemu siltuma augsni, piemēram, sausu smiltis vai sausu grants. Sistēmas ar vertikālām augsnes siltummaiņiem bija ļoti plaši izplatīta.

Siltuma un karstā ūdens apgādes shēma, izmantojot siltuma sūkņa uzstādīšanu ar vertikālu augsnes siltummaini, ir parādīts 1. attēlā. pieci.

Fig. 5. Vienpusējas dzīvojamās ēkas apkures un karstā ūdens apgādes shēma, izmantojot siltuma sūkņa uzstādīšanu ar vertikālu augsnes siltummaini

Dzesēšanas šķidrums cirkulē caur caurulēm (visbiežāk polietilēna vai polipropilēna), kas atrodas vertikālā aku dziļumā no 50 līdz 200 m. Parasti tiek izmantoti divu veidu vertikālās augsnes siltummaiņa (6. att.):

• U-veida siltummainis, kas ir divas paralēlas caurules, kas savienotas apakšā. Viens vai divi (retāk trīs) pāru šādas caurules atrodas vienā labi. Šādas shēmas priekšrocība ir salīdzinoši zemas ražošanas izmaksas. Double U formas siltummaiņi - visplašāk izmantotais vertikālo augsnes siltummaiņu veids, ko izmanto Eiropā.
• Koaksiālais (koncentrisks) siltummainis. Vienkāršākā koaksiālā siltummaiņa ir divas dažādu diametru caurules. Caurules mazāks diametrs atrodas citā caurulē. Koaksiālo siltummaiņi var būt sarežģītākas konfigurācijas.

Fig. 6. sadaļa dažādi veidi Vertikālās augsnes siltummaiņi

Lai palielinātu siltummaiņu efektivitāti, telpa starp labi un cauruļu sienām ir piepildīta ar īpašiem siltuma vadošajiem materiāliem.

Sistēmas ar vertikālām augsnes siltummaiņiem var izmantot dažādu izmēru ēku siltumam un dzesēšanai. Mazai ēkai pietiek ar vienu siltummaini; Lielām ēkām, jums var būt nepieciešama ierīce visai grupai ar vertikālām siltummaiņiem. Pasaulē lielākās akas tiek izmantota Richard Stockton koledžas dzesēšanas un dzesēšanas sistēmā ASV Ņūdžersijā. Šīs koledžas vertikālās augsnes siltummaiņi atrodas 400 akās 130 m dziļumā. Eiropā, vislielākais aku skaits (154 Wells dziļums 70 m) tiek izmantoti siltuma un aukstuma piegādes centrālajā birojā Vācu gaisa kustības vadības pakalpojums ("Deutsche Flug-Sicherung").

Īpašs vertikālo slēgto sistēmu lietojums ir ēku konstrukciju izmantošana kā zemes siltummaiņi, piemēram, fundamentālas pāļi ar cauruļvadu vietniekiem. Šādu kaudzes šķērsgriezums ar trim augsnes siltummaiņa kontūrām ir parādīts 1. attēlā. 7.

Fig. 7. Augsnes siltummaiņu shēma, kas deponēts fonda kaudzēs ēkas un šķērsgriezuma šāda pāļu

Zemes masīvs (vertikālo augsnes siltummaiņu gadījumā) un būvkonstrukcijas ar augsnes siltummaiņiem var izmantot ne tikai kā avots, bet arī kā dabisks siltumenerģijas akumulators vai "auksts", piemēram, saules starojuma siltumu .

Ir sistēmas, kuras nevar viennozīmīgi attiecināt uz atvērtu vai slēgtu. Piemēram, viens un tas pats dziļais (100 līdz 450 m dziļums) labi piepildīts ar ūdeni, var būt gan operatīvi, gan injekcijas. Labi diametrs parasti ir 15 cm. Sūknis atrodas labi apakšējā daļā, ar kuru ūdens no akas tiek piegādātas siltumsūkņa iztvaicētājiem. Reversā ūdens atgriežas augšējā daļā ūdens kolonnas tajā pašā labi. Ir pastāvīga uzstādīšana labi gruntsūdeņos, un atvērtā sistēma darbojas kā slēgts. Šāda veida sistēmas angļu valodā runājošā literatūrā sauc par "stāv kolonnu labi sistēmu" (8. att.).

Fig. 8. Sistēma labi tipa "Standing kolonna labi"

Parasti tiek izmantoti šāda veida akas un piegādā ēku ar dzeramo ūdeni.. Tomēr šāda sistēma var efektīvi strādāt tikai augsnē, kas nodrošina nemainīgu labi barību ar ūdeni, kas novērš tā iesaldēšanu. Ja ūdens nesējslāņos ir pārāk dziļi, sistēmas normālai darbībai būs nepieciešams spēcīgs sūknis, kas prasa lielākas enerģijas izmaksas. Augstais dziļums labi nosaka diezgan augsto izmaksu šādu sistēmu, tāpēc tie netiek izmantoti siltuma un dzesēšanas mazo ēku. Tagad ir vairākas šādas sistēmas Amerikas Savienotajās Valstīs, Vācijā un Eiropā.

Viens no daudzsološajiem virzieniem ir izmantot kā ūdens zemas vērtīgas siltumenerģijas avotu no raktuvēm un tuneļiem. Šī ūdens temperatūra ir nemainīga visu gadu. Ūdens no raktuvēm un tuneļiem ir viegli pieejama.

"Stabilitāte" sistēmām, lai izmantotu zemu vērtīgu siltuma siltumu

Lietojot augsnes siltummaini, situācija var rasties, kad apkures sezonā augsnes temperatūra netālu no augsnes siltummaiņa samazinās, un vasarā augsnē nav laika, lai iesildītos līdz sākotnējai temperatūrai - tās temperatūras potenciālu samazinās. Enerģijas patēriņš nākamās apkures sezonā izraisa vēl lielāku augsnes temperatūras samazināšanos, un tās temperatūras potenciāls samazinās vēl vairāk. Šie cēloņi izstrādājot sistēmas zemas precizitātes zemes siltuma izmantošana Apsveriet šādu sistēmu ilgtspējības problēmu. Bieži vien enerģijas resursi, lai samazinātu iekārtu apglabāšanas periodu, tiek izmantoti ļoti intensīvi, kas var izraisīt to strauju izsmelšanu. Tāpēc ir nepieciešams saglabāt šo enerģijas ražošanas līmeni, kas ļautu ilgu laiku izmantot enerģijas resursu avotu. Šī sistēmu spēja uzturēt nepieciešamo siltumenerģijas ražošanas līmeni uz ilgu laiku tiek saukts par "ilgtspēju). Zemas jaudas lietošanas sistēmām zemes siltums Tiek sniegta šāda ilgtspējības definīcija: "Katrai sistēmai, kas izmanto zemu vērtīgu siltuma siltumu un katram šīs sistēmas darbības režīmam, ir daži maksimāli enerģijas ražošanas līmenis; Enerģijas ražošanu zem šī līmeņa var uzturēt ilgu laiku (100-300 gadi). "

Veica OJSC "Insolar-Invest" Pētījumi ir parādījuši, ka siltumenerģijas patēriņš no zemes masīvs līdz apkures sezonas beigām izraisa siltumapgādes sistēmu zem augsnes temperatūras reģistrā, kas atrodas augsnē klimatiskie apstākļi Lielākajai daļai Krievijas teritorijas nav laika kompensēt gada vasaras periodā, un nākamās apkures sezonas sākumā augsne iznāk ar samazinātu temperatūras potenciālu. Siltumenerģijas patēriņš nākamajā apkures sezonā rada turpmāku augsnes temperatūras samazināšanos, kā arī trešās apkures sezonas sākumā tās temperatūras potenciāls ir vēl atšķirīgāks no dabiskās. Utt Tomēr siltumapgādes sistēmas ilgtermiņa ietekmes siltuma ietekmei uz augsnes dabiskajam temperatūras režīmam ir izteikta eksponenciāla rakstura, un ar piekto darbības gadu, augsne nāk uz jaunu režīmu tuvu Periodiski, tas ir, sākot ar piekto ekspluatācijas gadu, daudzus gadus ilgu siltumenerģijas patēriņu no augsnes masīviem siltumapgādes sistēmām ir pievienotas periodiskas izmaiņas temperatūrā. Tādējādi, izstrādājot siltumapgādes siltumsūkņu sistēmas Šķiet, ka ir nepieciešams, lai ņemtu vērā augsnes masīva temperatūras kritumu, ko izraisa daudzu gadu ekspluatācijas gadījumu siltuma savākšanas sistēmas, un izmantot kā aprēķinātie augsnes masīva temperatūras parametri, kas sagaidāma 5. gadam TST.

Kombinētajās sistēmāsIzmanto gan siltumam, gan aukstai piegādei, siltuma bilance ir iestatīta "automātiski": ziemā (nepieciešama siltuma padeve) ir dzesēšana zemes masīvs, vasarā (dzesēšana ir nepieciešama) - sildot zemes masīvu. Sistēmās, kas izmanto zemas precizitātes siltumu gruntsūdeņos, pastāvīgi papildināt ūdens rezervju dēļ ūdens, noplūde no virsmas, un ūdens nāk no dziļākajiem slāņiem augsnē. Tādējādi gruntsūdeņu karstuma paaudze palielinās kā "tops" (sakarā ar siltumu atmosfēras gaiss) un "apakšā" (sakarā ar Zemes siltumu); Siltuma pieauguma lielums "no augšas" un "apakšā" ir atkarīga no ūdens nesējslādes bombardēšanas biezuma un dziļuma. Sakarā ar šo siltuma pieaugumu, gruntsūdeņu temperatūra saglabājas nemainīga visā sezonā, un izmaiņas maz darbības laikā.

Sistēmās ar vertikālām augsnes siltummaiņiem situācija ir atšķirīga. Kad siltums tiek piestiprināts, temperatūra augsnes ap zemes siltummaini samazinās. Temperatūra samazina gan siltummaiņa dizaina un tā darbības režīma funkcijas. Piemēram, sistēmās ar augstām siltumenerģijas vērtībām (vairāki desmiti vati uz siltuma siltummaiņa garumu) vai sistēmās ar zemu siltummaini, kas atrodas zemā siltuma vadītspēja (piemēram, sausā smiltī vai sausā grants) Temperatūras samazinājums būs īpaši pamanāms un var novest pie zemes masīva iesaldēšanas ap zemes siltummaini.

Vācu speciālisti veica augsnes masīva temperatūras mērījumus, kurā vertikālais augsnes siltummainis ir sakārtots ar 50 m dziļumu, kas atrodas netālu no Frankfurtes pie Mainas. Par to, ap galveno labi pie attāluma 2,5, 5 un 10 m no 9 akām tika urbti ar tādu pašu dziļumu. Visās desmit akās ik pēc 2 m, sensori tika uzstādīti, lai izmērītu temperatūru - tikai 240 sensori. Att. 9 parāda shēmas, kas parāda temperatūras sadalījumu augsnes masīvā ap vertikālo augsnes siltummaini sākumā un beigās pirmo apkures sezonu. Apkures sezonas beigās augsnes masveida temperatūra ap siltummaini ir ievērojami pamanāma. Ir siltuma plūsma, kas vērsta pret siltummaini no apkārtējās zemes masīva, kas daļēji kompensē augsnes temperatūras samazināšanos, ko izraisa siltuma "izvēle". Šīs plūsmas lielums salīdzinājumā ar siltuma plūsmas daudzumu no Zemes dziļumiem šajā jomā (80-100 MW / kv.m) tiek novērtēts diezgan augsts (vairāki vati uz kvadrātmetru).

Fig. 9. Temperatūras sadales shēmas augsnes masīvā ap vertikālo augsnes siltummaini sākumā un beigās pirmo apkures sezonu

Tā kā salīdzinoši plaši izplatīta vertikālo siltummaiņu izplatība sāka saņemt aptuveni 15-20 gadus atpakaļ, trūkst eksperimentālu datu, kas iegūti ar ilgtermiņa (vairāku desmitgažu) sistēmām ar šāda veida siltummaiņiem. Jautājums par šo sistēmu ilgtspējību, par to uzticamību ilgstošās darbībās. Ir zems potenciālais siltums zemes ar būtisku enerģijas avotu? Kāds ir šī avota "atjaunošanas" periods?

Darbojoties lauku skolā Yaroslavl reģionā, aprīkots siltumsūkņu sistēmaIzmantojot vertikālo augsnes siltummaini, vidējās vērtības konkrētā siltumapgāde bija 120-190 w / po. M garuma siltummaiņa.

Kopš 1986. gada Sistēma ar vertikālām augsnes siltummaiņiem ir pētīta Šveicē pie Cīrihes. Zemes masīvā, vertikāls augsnes siltummainis koaksiālā tipa, ir sakārtots dziļumā 105 m. Šis siltummaiņa tika izmantota kā avots zemas precizitātes siltumenerģijas siltuma sūkņu sistēmai, kas uzstādīta viena galvas dzīvojamā dzīvojamā ēkā ēka. Vertikālā augsnes siltummainis nodrošināja maksimālo jaudu aptuveni 70 W uz vienu metru garuma, kas radīja ievērojamu siltuma slodzi uz apkārtējo zemes masīvu. Gada ražošanas siltumenerģijas ir aptuveni 13 MW

Attālumā 0,5 un 1 m no galvenās, divas papildu, kurās temperatūras sensori tika uzstādīti 1, 65, 85 un 105 m dziļumā 1, 65, 85 un 105 m, pēc kura akas bija piepildīts māla cementa maisījums. Temperatūra mēra ik pēc trīsdesmit minūtēm. Papildus augsnes temperatūrai tika reģistrēti citi parametri: dzesēšanas šķidruma ātrums, siltuma sūkņa kompresora disku, gaisa temperatūras utt.

Pirmais novērošanas periods turpinājās no 1986. līdz 1991. gadam. Mērījumi ir parādījuši, ka augsnes virsmas slāņa virsmas slānī ir novērota ārējā gaisa un saules starojuma ietekme uz 15 m dziļumā. Zemāk ir augsnes siltuma režīms galvenokārt veidojas zemes nemirstīgā siltuma dēļ. Pirmajos 2-3 darbības gados zemes masīva temperatūraApkārtējo vertikālo siltummaini strauji samazinājās, bet katru gadu temperatūras samazināšanās samazinājās, un pēc dažiem gadiem sistēma iznāca režīmā tuvu konstantei, kad zemes masīva temperatūra ap siltummaini bija zemāka par sākotnējo 1- 2 oC.

1996. gada rudenī desmit gadus pēc sistēmas darbības sākuma tika atsākti mērījumi. Šie mērījumi ir pierādījuši, ka augsnes temperatūra nav būtiski mainījusies. Turpmākajos gados nelielas svārstības augsnes temperatūrā 0,5 grādos C tiek ierakstītas atkarībā no gada sildīšanas slodzes. Tādējādi sistēma ir ievadījusi kvazi-stacijas režīmu pēc pirmajiem ekspluatācijas gadiem.

Pamatojoties uz eksperimentālajiem datiem, tika uzbūvēti procesu matemātiskie modeļi, kas iet cauri augsnes masīvam, kas ļāva veikt ilgtermiņa prognozi augsnes masīva temperatūrai.

Matemātiskā modelēšana ir parādījusi, ka ikgadējais temperatūras samazinājums pakāpeniski samazināsies, un katru gadu palielināsies zemes masīvs ap siltummaini, kas pakļauts temperatūras samazināšanai, palielināsies. Operācijas perioda beigās sākas reģenerācijas process: augsnes temperatūra sāk pieaugt. Atgūšanas procesa būtība ir līdzīgs siltuma "atlases" raksturam: pirmajos darbības gados augsnes temperatūrā un turpmākajos gados samazinās pieauguma temps pieauguma temperatūra. "Reģenerācijas perioda" ilgums ir atkarīgs no darbības perioda ilguma. Šie divi periodi ir aptuveni vienādi. Aptvēruma gadījumā augsnes siltummaiņa darbības periods bija vienāds ar trīsdesmit gadiem, un "reģenerācijas" periods tiek lēsts arī trīsdesmit gadu vecumā.

Tādējādi siltuma un aukstās ēku piegādes sistēmas, kas izmanto zemu precizitātes siltumu Zemes ir uzticams enerģijas avots, ko var izmantot visur. Šo avotu var izmantot diezgan ilgu laiku, un to var atsākt darbības perioda beigās.

Literatūra

1. Rybach L. ģeotermāņu siltumsūkņu (GHP) statuss un perspektīvas Eiropā un visā pasaulē; GHPS ilgtspējības aspekti. Starptautiskais ģeotermisko siltumsūkņu kurss, 2002

2. Vasiliev G.P., Krunddyshev N.S. Energoefektīva lauku skola Yaroslavl reģionā. AVOK №5, 2002

3. Sanner B. Siltuma sūkņu siltuma avoti (klasifikācija, īpašības, priekšrocības). 2002.

4. Rybach L. ģeotermisko siltumsūkņu (GHP) statuss un perspektīvas Eiropā un visā pasaulē; GHPS ilgtspējības aspekti. Starptautiskais ģeotermisko siltumsūkņu kurss, 2002

5. Orkustofnun darba grupa, Islande (2001): ilgtspējīga ģeotermālās enerģijas ražošana - ieteicamā definīcija. Iga News Nē. 43, 2001. gada janvāris-marts, 1-2

6. Rybach L., Sanner B. Zemes avotu siltumsūkņu sistēmas - eiropas. Pieredze. Geoheat-Center Bull. 21/1, 2000.

7. Enerģijas taupīšana ar dzīvojamo siltumsūkņiem aukstā klimatā. Maxi brošūra 08. Caddet, 1997

8. Atkinson Schaefer L. Viena spiediena absorbcijas siltumsūkņu analīze. Promocijas darbs pirms akadēmiskās fakultātes. Gruzijas Tehnoloģiju institūts, 2000

9. Morley T. Apgrieztais siltuma dzinējs kā līdzeklis ēku apkures, inženiera 133: 1922

10. Fearon J. Siltumsūkņa, saldēšanas un gaisa kondicionēšanas vēsture un attīstība. 1978.

11. Vasiliev G.P. Energoefektīvas ēkas ar siltumapgādes sistēmām siltumapgādi. Žurnāls "LCD", №12, 2002

12. Vadlīnijas par termisko sūkņu izmantošanu, izmantojot sekundāros enerģijas resursus un netradicionālos atjaunojamos enerģijas avotus. Muskomarhitektūra. GUP "NIC", 2001

13. Energoefektīva dzīvojamā ēka Maskavā. AVOK №4, 1999

14. Vasiliev G.P. Energoefektīva eksperimentālā dzīvojamā ēka Nikulino-2 mikroautobārijā. AVOK №4, 2002

Lai modelētu temperatūras laukus un citus aprēķinus, ir nepieciešams noskaidrot augsnes temperatūru noteiktā dziļumā.

Augsnes temperatūra dziļumā mēra, izmantojot izplūdes gāzu dziļuma termometrus. Tie ir plānoti pētījumi, kas regulāri veic meteoroloģijas stacijas. Pētniecības dati kalpo par pamatu klimata atlases un normatīvo dokumentāciju.

Lai iegūtu augsnes temperatūru noteiktā dziļumā, jūs varat mēģināt, piemēram, divas vienkāršs veids. Abi veidi ir izmantot atsauces grāmatas:

1. Par aptuveno temperatūras noteikšanu, jūs varat izmantot CPI-22 dokumentu. "Pārejas pārejas dzelzceļi cauruļvadi. " Šeit ietvaros ar cauruļvadu siltumtehnikas tehniku, 1. tabulu, kur dažiem klimatiskajiem reģioniem augsnes temperatūras vērtības tiek dotas atkarībā no mērījuma dziļuma. Es norādīju šo tabulu šeit zemāk.

1. tabula

1. Augsnes temperatūras tabula dažādos dziļumos no avota ", lai palīdzētu PSRS gāzes nozares darbiniekam"

Normatīvie drenāžas dziļumi dažām pilsētām:

Augsnes grunts dziļums ir atkarīgs no augsnes veida:

Es domāju, ka vienkāršākais variants ir izmantot iepriekš minētos atsauces datus un pēc tam interpolēt.

Visdrošākā iespēja precīziem aprēķiniem, izmantojot augsnes temperatūru, ir izmantot meteoroloģisko pakalpojumu datus. Pamatojoties uz meteoroloģiskajiem pakalpojumiem, ir dažas tiešsaistes katalogi. Piemēram, http://www.atlas-yakutia.ru/.

Tas ir pietiekami, lai izvēlētos šeit atrašanās vieta, augsnes tips un var iegūt temperatūras karte Augsne vai tā dati tabulā. Principā tas ir ērti, bet šķiet, ka šis resurss tiek maksāts.

Ja jūs zināt vairāk veidu, kā noteikt augsnes temperatūru noteiktā dziļumā, lūdzu, rakstiet komentārus.

Varbūt jums būs interese par šādu materiālu:

Temperatūra zemē. No temperatūras apvalku zemes ir balstīta uz dažādiem, bieži vien netiešiem datiem. Visdrošākās temperatūras dati pieder Zemes garozas augšējai daļai, ko atklāj ar raktuvēm un urbšanas akām līdz maksimālajam dziļumam - 12 km (labi).

Temperatūras paaugstināšanās grādos pēc Celsija uz vienu vienības dziļumu sauc ģeotermālā gradients Un dziļums metros, kura laikā temperatūra palielinās par 1 0 C - Ģeotermiskais solis. Ģeotermālā gradients un, attiecīgi, ģeotermālais posms atšķiras no vietas uz vietu, atkarībā no ģeoloģiskajiem apstākļiem, endogēno aktivitāti dažādos rajonos, kā arī nehomogēnā akmeņu siltumvadītspēja. Tajā pašā laikā, saskaņā ar B. Gutenbergu, svārstību robežas atšķiras vairāk nekā 25 reizes. Piemērs tam ir divi strauji dažādi gradienti: 1) 150 O uz 1 km Oregonā (ASV), 2) 6 o uz 1 km reģistrēts Dienvidāfrikā. Attiecīgi šīs ģeotermālās gradientu izmaiņas un ģeotermālais solis no 6,67 m pirmajā gadījumā līdz 167 m - otrajā vietā. Visbiežāk sastopamās svārstības no gradienta 20-50 o un ģeotermālā posma -15-45 m. Vidējais ģeotermālā gradients jau sen ir pieņemts 30 o ar 1 km.

Saskaņā ar V.N. Zharkova, ģeotermālā slīpums netālu no zemes virsmas tiek lēsta 20 o ar 1 km. Ja mēs turpināsim no šīm divām ģeotermiskās gradienta vērtībām un vienmērīgāk uz Zemes dziļumiem, tad 100 km dziļumā būtu 3000 vai 2000 o C temperatūra. Tomēr tas atšķiras ar faktiskajiem datiem . Šādos dziļumos reizēm rodas magmatiskie foki, no kuriem tas ir izlej uz lavas virsmas, kurai ir maksimālā temperatūra 1200-1250 o. Ņemot vērā šo savdabīgo "termometru", vairāki autori (V. A. Lyubimovs, V. A. Magnitsky) uzskata, ka 100 km dziļumā temperatūra nedrīkst pārsniegt 1300-1500 o C.

Augstākajās temperatūrās, apvalka šķirne būtu pilnīgi izkausēta, kas ir pretrunā ar brīvu šķērsvirziena seismisko viļņu pāreju. Tādējādi vidējais ģeotermālā gradients tiek izsekots tikai dažiem salīdzinoši nelieliem virsmas dziļuma (20-30 km), un tad tam vajadzētu samazināties. Bet pat šajā gadījumā temperatūras maiņa ar nevienmērīgi dziļumu tajā pašā vietā. To var uzskatīt par temperatūras maiņas piemēru ar Kola dziļumu, kas atrodas ilgtspējīgas kristāla platformas vairogā. Kad tas labi, tas tika aprēķināts uz ģeotermālās gradienta 10 o uz 1 km un, tāpēc, pie dizaina dziļuma (15 km), tur bija temperatūra aptuveni 150 o C. Tomēr šāds gradients bija tikai pirms dziļuma 3 km, un tad tas sāka pieaugt 1,5 -2,0 reizes. 7 km dziļumā temperatūra bija 120 o C, 10 km -180 o C, 12 km -220 o C. Tiek pieņemts, ka dizaina dziļumā temperatūra būs gandrīz 280 o C. Otrais piemērs ir Dati par labi iestrādātiem Ziemeļ Caspiani, jo jomā aktīvāk endogēno režīmu. Tajā, dziļumā 500 m, temperatūra izrādījās vienāda ar 42,2 o C, par 1500 m-69,9 o C, līdz 2000 M-80,4 o C, par 3000 m - 108,3 o C.

Kāda ir temperatūra dziļākajās zonās un zemes kodolu? Vairāk vai mazāk ticami dati, kas iegūti uz slāņa pamatnes temperatūras augšējā apvalkā (sk. 1.6. Att.). Saskaņā ar VN Zharkova, "Detalizēti pētījumi par fāzes diagrammu mg 2 SiO 4 - FE 2 SI0 4 ļāva noteikt atskaites temperatūru dziļumā, kas atbilst pirmajai fāzes pārejas zonai (400 km)" (ti, olivīna pāreja uz spinel). Temperatūra šeit, kā rezultātā norādīto pētījumu apmēram 1600 50 o C.

Jautājums par temperatūras sadalījumu apvalkā zem slāņa un Zemes kodola vēl nav atrisināts, un tāpēc ir izteiktas dažādas idejas. To var uzskatīt tikai par to, ka temperatūra ar dziļumu palielinās, ievērojami samazinot ģeotermiskās gradientu un palielinot ģeotermālo posmu. Tiek pieņemts, ka temperatūra Zemes kodolā ir 4000-5000 o C.

Zemes vidējais ķīmiskais sastāvs. Spriedumiem par Zemes ķīmisko sastāvu, datus par meteorītiem piesaista visticamāk paraugi no protoplanetary materiāla, no kurām tika izveidotas Zemes grupas un asteroīdu planētas. Līdz šim, tas ir labi pētīts daudzi ciršanas uz zemes dažādi laiki un B. dažādas vietas Meteorīti. Trīs meteorītu veidi atšķiras sastāvā: 1) dzelzs sastāv galvenokārt no niķeļa dziedzera (90-91% FE), ar nelielu fosfora un kobalta maisījumu; 2) dzelzs (Siderolīti), kas sastāv no dzelzs un silikāta minerālvielām; 3) akmens vai aerolīti Sastāv galvenokārt no dzelzs magnēzijas silikātu un niķeļa dzelzs ieslēgumiem.

Akmens meteorīti ir vislielākais sadalījums, aptuveni 92,7% no visiem atrodiem, 1,3% dzelzs un dzelzs 5,6%. Akmens meteorīti ir sadalīti divās grupās: a) Chondrites ar nelieliem noapaļotiem graudiem - HONDS (90%); b) ahondrita, kas nesatur fonds. Akmens meteorītu sastāvs ir tuvu Ultrabasic Magmatic Rocks. Saskaņā ar M. Bott, ir aptuveni 12% no dzelzs phs.

Pamatojoties uz dažādu meteorītu sastāva analīzi, kā arī iegūtajiem eksperimentālajiem ģeoķīmiskajiem un ģeofiziskajiem datiem vairākiem pētniekiem tiek dota mūsdienīgs zemes elementārā sastāva novērtējums, kas iesniegts tabulā. 1.3.

Kā redzams no tabulas datiem, palielinātais sadalījums pieder četriem svarīgākajiem elementiem - O, FE, SI, MG, kas ir vairāk nekā 91%. Mazāk kopīgu elementu grupa ietver NI, S, CA, A1. Atlikušie periodiskās Mendeleev sistēmas elementi globālā mērogā vispārējai izplatīšanai ir sekundāra nozīme. Ja mēs salīdzinām datus ar Zemes garozas sastāvu, tad būtiska atšķirība ir skaidri redzama straujā samazināšanās, A1, SI un ievērojams pieaugums FE, MG un izskats ievērojamu daudzumu S un NI.

Zemes figūru sauc par ģeoīdu. Uz Zemes dziļu struktūru tos vērtē ar garenvirzienā un šķērsvirziena seismiskajiem viļņiem, kas, kas stiepjas zemē, atspoguļojas, atspoguļojas un vājinājās, kas norāda uz reģiona relaksāciju. Piešķirt trīs galvenās jomas:

zemes garoza;

apvalks: augšējais līdz dziļumam 900 km, zemāks līdz 2900 km dziļumam;

zemes kodols ir ārējs līdz 5120 km dziļumam, iekšpusē 6371 km dziļumā.

Zemes iekšējais siltums ir saistīts ar radioaktīvo elementu - urāna, torija, kālija, rubīdijas utt. Siltuma plūsmas vērtība ir 1,4-1,5 μC / cm 2. s.

1. Kāda ir Zemes forma un lielums?

2. Kādas ir zemes iekšējās struktūras izpētes metodes?

3. Kāda ir zemes iekšējā struktūra?

4. Kādas pirmās kārtas seismiskās sekcijas ir skaidri atšķirtas, analizējot zemes struktūru?

5. Kādas robežas atbilst Mochorovichi un Gutenberg sadaļām?

6. Kāds ir zemes vidējais blīvums un kā tas mainās uz apvalka un kodola robežas?

7. Kā siltuma plūsmas izmaiņas dažādās zonās? Kā mainās ģeotermālā gradienta un ģeotermālā posma?

8. Saskaņā ar to, kādi dati nosaka zemes vidējo ķīmisko sastāvu?

Literatūra

• Voytkevich g.v. Zemes izcelsmes teorijas pamati. M., 1988.

• Zharkov V.N. Iekšējā struktūra Zeme un planētas. M., 1978.

• Magnitsky v.a. Zemes iekšējā struktūra un fizika. M., 1965.

• Esejas Salīdzinošā planetoloģija. M., 1981.

• Ringwood A.E. Zemes sastāvs un izcelsme. M., 1981.