Namai kambarinės gėlės Žiemos išmatavimai. Temperatūros dinamika po žeme, polaukyje ir šulinyje. Šildymas nuo žemės centro

kambarinės gėlės

Žiemos išmatavimai. Temperatūros dinamika po žeme, polaukyje ir šulinyje. Šildymas nuo žemės centro

Kirilas Degtyarevas, Tyrėjas, Maskva Valstijos universitetas juos. M. V. Lomonosovas.

Mūsų šalyje, kurioje gausu angliavandenilių, geoterminė energija yra savotiškas egzotiškas išteklius, kuris, esant dabartinei situacijai, vargu ar konkuruos su nafta ir dujomis. Nepaisant to, ši alternatyvi energijos forma gali būti naudojama beveik visur ir gana efektyviai.

Igorio Konstantinovo nuotrauka.

Dirvožemio temperatūros pokytis atsižvelgiant į gylį.

Terminių vandenų ir juos turinčių sausų uolienų temperatūros padidėjimas gyliu.

Temperatūros pokytis su gyliu skirtingi regionai.

Islandijos ugnikalnio Eyjafjallajökull išsiveržimas yra smarkių vulkaninių procesų, vykstančių aktyviose tektoninėse ir vulkaninėse zonose su galingu šilumos srautu iš žemės vidaus, iliustracija.

Instaliuotos geoterminių elektrinių galios pagal pasaulio šalis, MW.

Geoterminių išteklių paskirstymas Rusijos teritorijoje. Geoterminės energijos atsargos, ekspertų teigimu, kelis kartus viršija organinio iškastinio kuro energijos atsargas. Pasak Geoterminės energijos draugijos asociacijos.

Geoterminė energija yra žemės vidaus šiluma. Jis gaminamas gelmėse ir patenka į Žemės paviršių skirtingos formos ir su skirtingu intensyvumu.

Viršutinių dirvožemio sluoksnių temperatūra daugiausia priklauso nuo išorinių (egzogeninių) veiksnių – saulės šviesos ir oro temperatūros. Vasarą ir dieną dirvožemis įšyla iki tam tikro gylio, o žiemą ir naktį atšąla pasikeitus oro temperatūrai ir šiek tiek uždelsdamas, didėjant gyliui. Kasdienių oro temperatūros svyravimų įtaka baigiasi gylyje nuo kelių iki kelių dešimčių centimetrų. Sezoniniai svyravimai užfiksuoja gilesnius dirvožemio sluoksnius – iki dešimčių metrų.

Tam tikrame gylyje – nuo dešimčių iki šimtų metrų – dirvožemio temperatūra palaikoma pastovi, lygi vidutinei metinei oro temperatūrai šalia Žemės paviršiaus. Tai nesunku įsitikinti nusileidus į gana gilų urvą.

Kai vidutinė metinė oro temperatūra tam tikroje vietovėje yra žemiau nulio, tai pasireiškia amžinuoju įšalu (tiksliau – amžinuoju įšalu). Rytų Sibire ištisus metus įšalusių dirvožemių storis, tai yra storis, vietomis siekia 200-300 m.

Nuo tam tikro gylio (kiekvienam žemėlapio taškui savo) Saulės ir atmosferos poveikis susilpnėja tiek, kad pirmoje vietoje atsiranda endogeniniai (vidiniai) faktoriai ir žemės vidus įkaista iš vidaus, todėl temperatūra pradeda mažėti. kilti su gyliu.

Giliųjų Žemės sluoksnių įkaitimas daugiausia siejamas su ten esančių radioaktyviųjų elementų irimu, nors kiti šilumos šaltiniai taip pat vadinami, pavyzdžiui, fizikiniais ir cheminiais, tektoniniais procesais giliuosiuose sluoksniuose. Žemės pluta ir chalatus. Bet kad ir kokia būtų priežastis, temperatūra akmenys o susijusių skystų ir dujinių medžiagų gylis didėja. Kalnakasiai susiduria su šiuo reiškiniu – giliose kasyklose visada karšta. 1 km gylyje trisdešimties laipsnių karštis yra normalus, o giliau temperatūra dar aukštesnė.

Žemės vidaus šilumos srautas, pasiekiantis Žemės paviršių, yra nedidelis - vidutiniškai jo galia yra 0,03-0,05 W / m 2,
arba apie 350 Wh/m 2 per metus. Atsižvelgiant į šilumos srautą iš Saulės ir jos šildomo oro, tai yra nepastebima reikšmė: Saulė kiekvienam žemės paviršiaus kvadratiniam metrui kasmet suteikia apie 4000 kWh, tai yra 10 000 kartų daugiau (žinoma, tai yra Vidutiniškai su didžiuliu pasiskirstymu tarp poliarinių ir pusiaujo platumų ir priklausomai nuo kitų klimato ir oro veiksnių).

Šilumos srauto iš gelmių į paviršių nereikšmingumas daugumoje planetos yra susijęs su mažu uolienų šilumos laidumu ir savybėmis. geologinė struktūra. Tačiau yra išimčių – vietos, kur šilumos srautas didelis. Tai visų pirma sritys tektoniniai lūžiai, padidėjo seisminis aktyvumas ir vulkanizmas, kur išeitį randa žemės vidaus energija. Tokioms zonoms būdingos litosferos šiluminės anomalijos, čia šilumos srautas, pasiekiantis Žemės paviršių, gali būti daug kartų ir net eilėmis galingesnis už „įprastą“. Puiki sumašilumą į paviršių šiose zonose iškelia ugnikalnių išsiveržimai ir karšto vandens šaltiniai.

Būtent šios teritorijos yra palankiausios geoterminės energetikos plėtrai. Rusijos teritorijoje tai visų pirma Kamčiatka, Kurilų salos ir Kaukazo.

Tuo pačiu metu geoterminės energijos plėtra įmanoma beveik visur, nes temperatūros kilimas didėjant gyliui yra visur paplitęs reiškinys, o užduotis yra „ištraukti“ šilumą iš žarnyno, kaip iš ten išgaunamos mineralinės žaliavos.

Vidutiniškai kas 100 m temperatūra didėja didėjant gyliui 2,5-3 o C. Temperatūros skirtumo tarp dviejų skirtingame gylyje esančių taškų ir gylio skirtumo santykis tarp jų vadinamas geoterminiu gradientu.

Atvirkštinė vertė yra geoterminė pakopa arba gylio intervalas, kuriame temperatūra pakyla 1 o C.

Kuo didesnis gradientas ir atitinkamai žemesnis laiptelis, tuo Žemės gelmių šiluma artėja prie paviršiaus ir ši sritis yra perspektyvesnė geoterminės energijos plėtrai.

Įvairiose vietovėse, atsižvelgiant į geologinę struktūrą ir kitas regionines bei vietines sąlygas, temperatūros kilimo greitis didėjant gyliui gali labai skirtis. Žemės mastu geoterminių gradientų ir žingsnių verčių svyravimai siekia 25 kartus. Pavyzdžiui, Oregono valstijoje (JAV) gradientas yra 150 ° C 1 km, o pietų Afrika- 6 o C 1 km.

Klausimas kokia yra temperatūra dideli gyliai– 5, 10 km ir daugiau? Jei tendencija tęsis, temperatūra 10 km gylyje turėtų būti vidutiniškai apie 250–300 ° C. Tai daugiau ar mažiau patvirtina tiesioginiai stebėjimai itin giliuose šuliniuose, nors vaizdas yra daug sudėtingesnis nei tiesinis temperatūros padidėjimas .

Pavyzdžiui, Koloje itin gilus šulinys, išgręžtas Baltijos kristaliniame skyde, temperatūra iki 3 km gylio kinta 10 ° C / 1 km greičiu, o tada geoterminis gradientas tampa 2-2,5 karto didesnis. 7 km gylyje jau buvo užfiksuota 120 o C temperatūra, 10 km - 180 o C, o 12 km - 220 o C.

Kitas pavyzdys – šulinys, nutiestas šiaurinėje Kaspijos jūroje, kur 500 m gylyje užfiksuota 42 o C temperatūra, 1,5 km – 70 o C, 2 km – 80 o C, 3 km – 108 o C.

Daroma prielaida, kad geoterminis gradientas mažėja pradedant nuo 20-30 km gylio: 100 km gylyje numatoma temperatūra apie 1300-1500 o C, 400 km gylyje - 1600 o C, Žemės gelmėse. šerdis (gylis daugiau nei 6000 km) - 4000-5000 o NUO.

Gylyje iki 10-12 km temperatūra matuojama per išgręžtus gręžinius; ten, kur jų nėra, netiesioginiais ženklais lemia lygiai taip pat, kaip ir didesniuose gyliuose. Tokie netiesioginiai ženklai gali būti seisminių bangų praėjimo pobūdis arba išsiveržiančios lavos temperatūra.

Tačiau geoterminės energijos tikslais duomenys apie temperatūrą didesniame nei 10 km gylyje dar nėra praktiški.

Kelių kilometrų gylyje yra daug šilumos, bet kaip ją pakelti? Kartais pati gamta mums šią problemą išsprendžia pasitelkdama natūralų aušinimo skystį – šildomus terminius vandenis, kurie iškyla į paviršių arba glūdi mums prieinamame gylyje. Kai kuriais atvejais vanduo gelmėse pašildomas iki garo būsenos.

Griežtas sąvokos apibrėžimas " terminiai vandenys"Ne. Paprastai jie reiškia karštą požeminį vandenį skysta būsena arba garų pavidalu, įskaitant tuos, kurie atsiranda Žemės paviršiuje, kurių temperatūra viršija 20 ° C, tai yra, kaip taisyklė, aukštesnė už oro temperatūrą.

Šiltas požeminis vanduo, garai, garo-vandens mišiniai – tai hidroterminė energija. Atitinkamai, energija, pagrįsta jos panaudojimu, vadinama hidrotermine.

Padėtis yra sudėtingesnė gaminant šilumą tiesiai iš sausų uolienų - naftos šiluminės energijos, ypač todėl, kad pakankamai aukšta temperatūra, kaip taisyklė, prasideda nuo kelių kilometrų gylio.

Rusijos teritorijoje naftos šiluminės energijos potencialas yra šimtą kartų didesnis nei hidroterminės energijos – atitinkamai 3500 ir 35 trilijonai tonų. etaloninis kuras. Tai gana natūralu – Žemės gelmių šiluma yra visur, o terminiai vandenys randami lokaliai. Tačiau dėl akivaizdžių techninių sunkumų šiuo metu naudojama šiluma ir elektra didžiąja dalimi terminiai vandenys.

Vandenys, kurių temperatūra nuo 20-30 iki 100 o C, tinka šildymui, nuo 150 o C ir aukštesnė – ir elektros gamybai geoterminėse elektrinėse.

Apskritai geoterminiai ištekliai Rusijos teritorijoje, skaičiuojant tonomis etaloninio kuro ar bet kokiu kitu energijos matavimo vienetu, yra maždaug 10 kartų didesni nei iškastinio kuro atsargos.

Teoriškai tik dėl geoterminės energijos būtų galima visiškai patenkinti energijos poreikiusšalyse. Praktiškai įjungta Šis momentas didžiojoje jos teritorijos dalyje tai neįmanoma dėl techninių ir ekonominių priežasčių.

Pasaulyje geoterminės energijos naudojimas dažniausiai siejamas su Islandija – šalimi, esančia šiauriniame Vidurio Atlanto kalnagūbrio gale, išskirtinai aktyvioje tektoninėje ir vulkaninė zona. Tikriausiai visi prisimena galingą Eyjafjallajökull ugnikalnio išsiveržimą 2010 m.

Būtent dėl šios geologinės specifikos Islandija turi didžiulius geoterminės energijos rezervus, įskaitant karštąsias versmes, kurios ateina į Žemės paviršių ir net trykšta geizerių pavidalu.

Islandijoje daugiau nei 60% visos suvartojamos energijos šiuo metu paimama iš Žemės. Įskaitant dėl geoterminiai šaltiniai suteikia 90 % šildymo ir 30 % elektros energijos. Priduriame, kad likusią elektros dalį šalyje gamina hidroelektrinės, tai yra taip pat naudojant atsinaujinantį energijos šaltinį, kurio dėka Islandija atrodo kaip savotiškas pasaulinis aplinkosaugos standartas.

Geoterminės energijos „prisijaukinimas“ XX amžiuje labai padėjo Islandijai ekonomiškai. Iki praėjusio amžiaus vidurio tai buvo labai skurdi šalis, dabar užima pirmą vietą pasaulyje pagal įrengtus pajėgumus ir geoterminės energijos gamybą, tenkančią vienam gyventojui, ir yra dešimtuke pagal absoliučioji vertė geoterminių elektrinių instaliuota galia. Tačiau jos gyventojų skaičius yra tik 300 tūkstančių žmonių, o tai supaprastina užduotį pereiti prie ekologiško. švarūs šaltiniai energija: jos poreikis paprastai yra mažas.

Be Islandijos, didelę geoterminės energijos dalį bendrame elektros gamybos balanse teikia Naujoji Zelandija ir salų valstybės Pietryčių Azija(Filipinai ir Indonezija), Centrinės Amerikos ir Rytų Afrikos šalys, kurių teritorijai taip pat būdingas didelis seisminis ir vulkaninis aktyvumas. Šioms šalims esant dabartiniam jų išsivystymo lygiui ir poreikiams geotermine energija svariai prisideda prie socialinio ir ekonominio vystymosi.

(Pabaiga toliau.)

Čia skelbiama žiemos (2012–2013 m.) žemės temperatūrų kaitos dinamika 130 centimetrų gylyje po namu (po vidiniu pamatų kraštu), taip pat žemės lygyje ir vandens, ištekančio iš namo, temperatūros dinamika. gerai. Visa tai - ant stovo, išeinančio iš šulinio.
Diagrama yra straipsnio apačioje.
Dacha (Naujosios Maskvos ir Kalugos regiono pasienyje) žiema, periodiniai apsilankymai (2-4 kartus per mėnesį porą dienų).
Namo aklina zona ir rūsys neapšiltinti, nuo rudens uždaryti šilumą izoliuojančiais kamščiais (10 cm putplasčio). Pasikeitė verandos, kurioje sausio mėnesį eina stovas, šilumos nuostoliai. Žr. 10 pastabą.
Matavimai 130 cm gylyje atliekami Xital GSM sistema (), diskretūs - 0,5 * C, pridėti. klaida yra apie 0,3 * C.
Jutiklis montuojamas 20mm HDPE vamzdyje, suvirintame iš apačios prie stovo, (stovo šilumos izoliacijos išorėje, bet 110mm vamzdžio viduje).
Abscisė rodo datas, ordinatės – temperatūrą.
1 pastaba:
Taip pat stebėsiu vandens temperatūrą šulinyje, taip pat žemės lygyje po namu, tiesiai ant stovo be vandens, bet tik atvykus. Klaida yra apie + -0,6 * C.
Užrašas 2:
Temperatūra žemės lygyje po namu, prie vandentiekio stovo, nesant žmonių ir vandens, jau nukrito iki minus 5 * C. Tai rodo, kad sistemą sukūriau ne veltui - Beje, termostatas, kuris rodė -5 * C, yra kaip tik iš šios sistemos (RT-12-16).
3 pastaba:
Vandens temperatūrą "šulinyje" matuoja tas pats jutiklis (jis yra ir 2 pastaboje) kaip ir "žemės lygyje" - jis stovi tiesiai ant stovo po šilumos izoliacija, arti stovo žemės lygyje. Šie du matavimai atliekami skirtingu laiku. „Žemės lygyje“ – prieš pumpuojant vandenį į stovą ir „šulinyje“ – išpumpavus apie 50 litrų pusvalandį su pertraukomis.
4 pastaba:
Vandens temperatūrą šulinyje galima kiek neįvertinti, nes. Negaliu ieškoti šitos sušiktos asimptotės, be galo pumpuojančios vandenį (mano)... Žaidžiu kaip galiu.
5 pastaba: neaktualu, pašalinta.
6 pastaba:
Gatvės temperatūros nustatymo klaida yra maždaug + - (3-7) * С.
7 pastaba:
Vandens aušinimo greitis žemės lygyje (neįjungiant siurblio) yra labai maždaug 1-2 * C per valandą (tai yra minus 5 * C žemės lygyje).
8 pastaba:
Pamiršau aprašyti, kaip įrengtas ir izoliuotas mano požeminis stovas. Iš viso ant PND-32 uždedamos dvi izoliacinės kojinės - 2 cm. storio (matyt, putplasčio polietileno), visa tai įkišama į 110mm kanalizacijos vamzdį ir ten suputojamas iki 130cm gylio. Tiesa, kadangi PND-32 nepateko į 110-ojo vamzdžio centrą, o taip pat tai, kad jo viduryje įprastų putų masė gali ilgai nesukietėti, vadinasi, nevirsta šildytuvu, aš stipriai abejoju tokio papildomo apšiltinimo kokybe.. Turbūt geriau būtų dvikomponentės putos, kurių egzistavimą sužinojau tik vėliau...
9 pastaba:
Noriu atkreipti skaitytojų dėmesį į 2013-12-01 temperatūros matavimą „Žemės lygyje“. ir 2013 m. sausio 18 d. Čia, mano nuomone, +0,3 * C reikšmė yra daug didesnė nei tikėtasi. Manau, kad tai 2012-12-31 atliktos operacijos „Rūsio prie stovo užpildymas sniegu“ pasekmė.
10 pastaba:
Nuo sausio 12 iki vasario 3 dienos jis papildomai apšiltino verandą, kur eina požeminis stovas.
Dėl to, apytiksliais skaičiavimais, verandos šilumos nuostoliai sumažėjo nuo 100 W / kv.m. aukšte iki maždaug 50 (tai yra minus 20 * C gatvėje).
Tai atsispindi ir diagramose. Žiūrėkite temperatūrą žemės lygyje vasario 9 d.: +1,4*C ir vasario 16 d.: +1,1 - tokios aukštos temperatūros nebuvo nuo tikros žiemos pradžios.
Ir dar vienas dalykas: nuo vasario 4 iki 16 d., pirmą kartą per dvi žiemos nuo sekmadienio iki penktadienio, katilas neįsijungė, kad išlaikytų nustatytą minimalią temperatūrą, nes nepasiekė šio minimumo...
11 pastaba:
Kaip ir žadėjau (dėl „užsakymo“ ir metinio ciklo užbaigimui), periodiškai skelbsiu temperatūras vasarą. Bet – ne tvarkaraštyje, kad „neužtemdytų“ žiemos, o čia, pastaboje-11.
2013 m. gegužės 11 d
Po 3 savaičių vėdinimo angos buvo uždarytos iki rudens, kad būtų išvengta kondensato.
2013 m. gegužės 13 d(gatve savaitę + 25-30 * C):
- po namu žemės lygyje + 10,5 * C,
- po namu 130 cm gylyje. +6*С,

2013 m. birželio 12 d.:
- po namu žemės lygyje + 14,5 * C,
- po namu 130 cm gylyje. +10*С.
- vanduo šulinyje iš 25 m gylio ne aukštesnis kaip + 8 * C.
2013 m. birželio 26 d.:
- po namu žemės lygyje + 16 * C,
- po namu 130 cm gylyje. +11*С.
- vanduo šulinyje iš 25m gylio ne aukštesnis kaip +9,3*C.
2013 m. rugpjūčio 19 d.:
- po namu žemės lygyje + 15,5 * C,
- po namu 130 cm gylyje. +13,5*С.
- vanduo šulinyje iš 25m gylio ne aukštesnis kaip +9,0*C.
2013 m. rugsėjo 28 d.:
- po namu žemės lygyje + 10,3 * C,
- po namu 130 cm gylyje. +12*С.
- vanduo šulinyje iš 25 m gylio = + 8,0 * C.
2013 m. spalio 26 d.:
- po namu žemės lygyje + 8,5 * C,
- po namu 130 cm gylyje. +9,5*С.
- vanduo šulinyje iš 25 m gylio ne aukštesnis kaip + 7,5 * C.
2013 m. lapkričio 16 d.:
- po namu žemės lygyje + 7,5 * C,
- po namu 130 cm gylyje. +9,0*С.
- vanduo šulinyje iš 25m gylio + 7,5*C.
2014 m. vasario 20 d.:
Tikriausiai tai paskutinis rekordasšiame straipsnyje.
Visą žiemą nuolat gyvename name, prasmė kartoti praėjusių metų matavimus menka, todėl tik du reikšmingi skaičiai:
- minimali temperatūra po namu žemės lygyje per pačias šalnas (-20 - -30 * C) praėjus savaitei nuo jų pradžios, pakartotinai nukrito žemiau + 0,5 * C. Šiomis akimirkomis aš dirbau

Na, o kas gi nenori šildytis savo namų nemokamai, ypač krizės metu, kai svarbus kiekvienas centas.

Jau palietėme temą, kaip, atėjo eilė prieštaringiesiems technologijos namo šildymui žemės energija (geoterminis šildymas).

Gylyje apie 15 metrų, žemės temperatūra siekia apie 10 laipsnių Celsijaus. Kas 33 metrus temperatūra pakyla vienu laipsniu. Dėl to norint nemokamai apšildyti apie 100 m2 namą, pakanka išgręžti apie 600 metrų šulinį ir gauti 22 laipsnių šilumos per visą gyvenimą!

Teoriškai laisvo šildymo iš žemės energijos sistema yra gana paprasta. Suleidžiama į šulinį saltas vanduo, kuris įkaista iki 22 laipsnių ir, pagal fizikos dėsnius, šiek tiek padedant siurbliui (400-600 vatų), pakyla izoliuotais vamzdžiais į namą.

Žemės energijos naudojimo privačiam namui šildyti trūkumai:

– Pažvelkime atidžiau į finansines išlaidas kuriant tokią šildymo sistemą. Vidutinė kaina 1 m gręžimo šulinys yra apie 3000 rublių. Bendras 600 metrų gylis kainuos 1 800 000 rublių. Ir tai tik gręžimas! Neįrengus aušinimo skysčio siurbimo ir pakėlimo įrangos.

– Skirtingi Rusijos regionai turi savo dirvožemio ypatybes. Kai kur išgręžti 50 metrų šulinį nėra lengva užduotis. Reikalingi sutvirtinti korpuso vamzdžiai, veleno sutvirtinimas ir kt.

— Apšiltinti kasyklos šachtą iki tokio gylio beveik neįmanoma. Iš to išplaukia, kad esant 22 laipsnių temperatūrai vanduo nepakils.

– Norint išgręžti 600 metrų gręžinį, reikalingas leidimas;

– Tarkime, į namus patenka iki 22 laipsnių pašildytas vanduo. Kyla klausimas, kaip visiškai „pašalinti“ visą žemės energiją iš nešiklio? Maksimaliai, einant vamzdžiais šiltame name, nukrenta iki 15 laipsnių. Taigi reikalingas galingas siurblys, kuris vandenį iš 600 metrų gylio varytų dešimt kartų daugiau, kad gautų bent kokį nors efektą. Čia mes nustatome energijos suvartojimą, neprilygstamą sutaupytam.

Maždaug 15 metrų gylyje žemės temperatūra yra maždaug 10 laipsnių Celsijaus

Peršasi logiška išvada, kad šildyti namą žemės energija toli gražu nėra nemokama, tai gali sau leisti tik toli nuo skurdo žmogus, kuriam taupyti šildymui nereikia. Žinoma, galima sakyti, kad tokia technologija šimtus metų tarnaus ir vaikams, ir anūkams, tačiau visa tai – fantazija.

Idealistas sakys, kad namą stato šimtmečius, o realistas visada pasikliaus investicine dedamąja – statau sau, bet parduosiu bet kurią akimirką. Netiesa, kad vaikai bus prisirišę prie šio namo ir nenorės jo parduoti.

Žemės energija namų šildymui yra efektyvi šiuose regionuose:

Kaukaze yra eksploatuojamų šulinių eksploatavimo pavyzdžių mineralinis vanduo savaime išsilieja lauke, esant 45 laipsnių temperatūrai, atsižvelgiant į gilią apie 90 laipsnių temperatūrą.

Kamčiatkoje dažniausiai naudojami geoterminiai šaltiniai, kurių išėjimo temperatūra yra apie 100 laipsnių. geriausias variantas naudojant žemės energiją namui šildyti.

Technologijos vystosi pašėlusiu tempu. Klasikinių šildymo sistemų efektyvumas auga mūsų akyse. Be jokios abejonės, namo šildymas žemės energija atpigs.

Vaizdo įrašas: Geoterminis šildymas. Žemės energija.

Tai gali atrodyti kaip fantazija, jei tai nebūtų tiesa. Pasirodo, atšiauriomis Sibiro sąlygomis šilumos galima gauti tiesiai iš žemės. Pirmieji objektai su geoterminio šildymo sistemomis Tomsko srityje pasirodė pernai ir, nors, palyginti su tradiciniais šaltiniais, leidžia sumažinti šilumos kainą maždaug keturis kartus, masinės cirkuliacijos „po žeme“ vis dar nėra. Tačiau tendencija pastebima ir, svarbiausia, įgauna pagreitį. Tiesą sakant, tai yra labiausiai prieinama alternatyvus šaltinis energijos Sibirui, kur jie ne visada gali parodyti savo efektyvumą, pavyzdžiui, saulės elementai arba vėjo generatoriai. Tiesą sakant, geoterminė energija tiesiog guli po mūsų kojomis.

„Dirvos įšalimo gylis – 2–2,5 metro. Žemės temperatūra žemiau šios žymos išlieka tokia pati tiek žiemą, tiek vasarą – nuo plius vieno iki plius penkių laipsnių Celsijaus. Šilumos siurblio darbas pastatytas šiame sklype, sako Tomsko srities administracijos švietimo skyriaus energetikas. Romanas Alekseenko. - Jungiamieji vamzdžiai įkasami į žemės kontūrą 2,5 metro gylyje, maždaug pusantro metro atstumu vienas nuo kito. Vamzdžių sistemoje cirkuliuoja aušinimo skystis – etilenglikolis. Išorinė horizontali įžeminimo grandinė susisiekia su šaldymo įrenginiu, kuriame cirkuliuoja šaltnešis – freonas, žemos virimo temperatūros dujos. Prie plius trijų laipsnių šilumos šios dujos pradeda virti, o kompresoriui smarkiai suspaudus verdančias dujas, pastarųjų temperatūra pakyla iki plius 50 laipsnių šilumos. Įkaitintos dujos siunčiamos į šilumokaitį, kuriame cirkuliuoja įprastas distiliuotas vanduo. Skystis įkaista ir paskirsto šilumą visoje grindyse paklotoje šildymo sistemoje.

Gryna fizika ir jokių stebuklų

Pernai vasarą netoli Tomsko esančiame Turuntaevo kaime atidarytas vaikų darželis, kuriame įrengta moderni daniška geoterminio šildymo sistema. Pasak Tomsko įmonės „Ecoclimat“ direktoriaus Džordžas Graninas, energiją taupanti sistema leido kelis kartus sumažinti mokėjimą už šilumos tiekimą. Ši Tomsko įmonė jau aštuonerius metus geoterminio šildymo sistemas įrengė apie du šimtus objektų skirtinguose Rusijos regionuose ir toliau tai daro Tomsko srityje. Taigi Granino žodžiais nekyla jokių abejonių. Likus metams iki darželio atidarymo Turuntaeve, Ecoclimat įrengė geoterminio šildymo sistemą, kuri kainavo 13 mln. Darželis « saulės zuikis Tomsko „Žaliųjų kalvų“ mikrorajone. Tiesą sakant, tai buvo pirmoji tokio pobūdžio patirtis. Ir jam visai pasisekė.

Dar 2012 metais pagal Euro Info korespondencijos centro (EICC-Tomsko sritis) programą organizuoto vizito Danijoje metu įmonei pavyko susitarti dėl bendradarbiavimo su Danijos įmone „Danfoss“. O šiandien iš Tomsko vidurių šilumą išgauti padeda daniška įranga ir, kaip be per didelio kuklumo sako specialistai, tai pasirodo gana efektyviai. Pagrindinis efektyvumo rodiklis yra ekonomiškumas. „250 ploto darželio pastato šildymo sistema kvadratinių metrų Turuntaeve kainavo 1,9 milijono rublių, - sako Graninas. „Ir šildymo mokestis yra 20–25 tūkst. rublių per metus“. Ši suma nepalyginama su ta, kurią darželis mokėtų už šilumą naudodamas tradicinius šaltinius.

Sibiro žiemos sąlygomis sistema veikė be problemų. Buvo atliktas šiluminės įrangos atitikties SanPiN standartams skaičiavimas, pagal kurį ji turi palaikyti ne žemesnę kaip + 19 ° C temperatūrą darželio pastate, kai lauko oro temperatūra yra -40 ° C. Iš viso pastato pertvarkymui, remontui ir pertvarkymui išleista apie keturis milijonus rublių. Kartu su šilumos siurbliu suma siekė vos šešis mln. Šilumos siurblių dėka šiandien darželio šildymas yra visiškai izoliuotas ir nepriklausoma sistema. Dabar pastate nėra tradicinių baterijų, o patalpos šildomos naudojant „šiltų grindų“ sistemą.

Turuntajevskio darželis apšiltintas, kaip sakoma, „nuo“ ir „iki“ - pastate įrengta papildoma šilumos izoliacija: ant esamos sienos (trys plytos) įrengiamas 10 cm izoliacijos sluoksnis, atitinkantis dvi ar tris plytas. storas). Už izoliacijos yra oro tarpas, po kurio yra metalinės dailylentės. Lygiai taip pat izoliuojamas stogas. Pagrindinis statybininkų dėmesys buvo nukreiptas į „šiltas grindis“ – pastato šildymo sistemą. Paaiškėjo, kad keli sluoksniai: betoninės grindys, 50 mm storio putplasčio sluoksnis, vamzdžių sistema, kurioje cirkuliuoja karštas vanduo, ir linoleumas. Nors vandens temperatūra šilumokaityje gali siekti +50°C, tačiau maksimalus tikrosios grindų dangos šildymas neviršija +30°C. Kiekvieno kambario faktinė temperatūra gali būti reguliuojama rankiniu būdu – automatiniai davikliai leidžia nustatyti grindų temperatūrą taip, kad darželio patalpa sušiltų iki sanitarinių normų reikalaujamų laipsnių.

Turuntajevskio sode esančio siurblio galia yra 40 kW generuojamos šiluminės energijos, kurios gamybai šilumos siurbliui reikia 10 kW elektros galios. Taigi iš sunaudoto 1 kW elektros energijaŠilumos siurblys pagamina 4 kW šilumos. „Šiek tiek bijojome žiemos – nežinojome, kaip elgsis šilumos siurbliai. Bet net ir viduje labai šalta darželyje buvo pastoviai šilta – nuo plius 18 iki 23 laipsnių šilumos“, – pasakoja Turuntajevskajos direktorė. vidurinė mokykla Jevgenijus Belonogovas. – Žinoma, čia verta atsižvelgti į tai, kad pats pastatas buvo gerai apšiltintas. Įranga yra nepretenzinga priežiūrai ir, nepaisant to, kad tai yra vakarietiška plėtra, ji pasirodė esanti gana efektyvi mūsų atšiauriomis Sibiro sąlygomis.

Išsamų keitimosi patirtimi išteklių tausojimo srityje projektą įgyvendino Tomsko prekybos ir pramonės rūmų EICC-Tomsko sritis. Jo dalyviai buvo mažos ir vidutinės įmonės, kuriančios ir diegiančios išteklius tausojančias technologijas. Praėjusių metų gegužę Danijos ekspertai, vykdydami Rusijos ir Danijos projektą, lankėsi Tomske, o rezultatas, kaip sakoma, buvo akivaizdus.

Į mokyklą ateina naujovės

Tomsko srities Veršinino kaime nauja mokykla, kurią pastatė ūkininkas Michailas Kolpakovas, yra trečiasis objektas regione, kuris naudoja žemės šilumą kaip šilumos šaltinį šildymui ir karšto vandens tiekimui. Mokykla išskirtinė ir tuo, kad turi aukščiausią energinio naudingumo kategoriją – „A“. Šildymo sistemą suprojektavo ir pristatė ta pati Ecoclimat įmonė.

„Kai sprendėme, kokį šildymą įsirengti mokykloje, turėjome keletą variantų – anglimi kūrenamą katilinę ir šilumos siurblius“, – sako Michailas Kolpakovas. – Išstudijavome energiją taupančio darželio Zeleny Gorki patirtį ir suskaičiavome, kad šildymas senamadiškai, anglimi, mums kainuos daugiau nei 1,2 mln. rublių per žiemą, reikia ir karšto vandens. O su šilumos siurbliais visiems metams kartu su karštu vandeniu kainuos apie 170 tūkst.“

Šilumos gamybai sistemai reikia tik elektros energijos. Sunaudodami 1 kW elektros energijos, mokyklos šilumos siurbliai pagamina apie 7 kW šiluminės energijos. Be to, kitaip nei anglis ir dujos, žemės šiluma yra savaime atsinaujinantis energijos šaltinis. Modernaus montavimas šildymo sistema Mokykla kainavo apie 10 milijonų rublių. Už tai mokyklos teritorijoje buvo išgręžti 28 gręžiniai.

„Aritmetika čia paprasta. Paskaičiavome, kad anglies katilo išlaikymas, atsižvelgiant į kūrentojo atlyginimą ir kuro sąnaudas, kainuos daugiau nei milijoną rublių per metus“, – pažymi švietimo skyriaus vedėja. Sergejus Efimovas. – Naudojant šilumos siurblius, už visus išteklius teks mokėti apie penkiolika tūkstančių rublių per mėnesį. Neabejotini šilumos siurblių naudojimo pranašumai yra jų efektyvumas ir ekologiškumas. Šilumos tiekimo sistema leidžia reguliuoti šilumos tiekimą priklausomai nuo oro sąlygų lauke, o tai pašalina vadinamąjį patalpos „perkaitimą“ arba „perkaitimą“.

Autorius preliminarūs skaičiavimai, brangi daniška įranga atsipirks per ketverius-penkerius metus. Danfoss šilumos siurblių, su kuriais dirba Ecoclimat LLC, tarnavimo laikas yra 50 metų. Kompiuteris, gavęs informaciją apie oro temperatūrą lauke, nustato, kada šildyti mokyklą, o kada galima to nedaryti. Todėl šildymo įjungimo ir išjungimo datos klausimas visai išnyksta. Nepriklausomai nuo oro, klimato kontrolė visada veiks už langų mokyklos viduje vaikams.

„Kai pernai skubiai ir įgaliotasis ambasadorius Danijos Karalystės ir apsilankęs mūsų darželyje Zelenye Gorki mieste, jis buvo maloniai nustebintas, kad tos technologijos, kurios net Kopenhagoje laikomos inovatyviomis, yra taikomos ir veikia Tomsko srityje“, – pasakoja. Komercijos direktoriusįmonė "Ecoclimate" Aleksandras Graninas.

Apskritai vietinių atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimas įvairios pramonės šakos ekonomika, in Ši byla in socialine sfera, kuri apima mokyklas ir darželius, yra viena iš pagrindinių regione įgyvendinamų sričių, įgyvendinant energijos taupymo ir energijos vartojimo efektyvumo programą. Atsinaujinančios energetikos plėtrą aktyviai remia regiono gubernatorius Sergejus Žvačkinas. Ir trys biudžetinės įstaigos su geoterminio šildymo sistema – tik pirmieji žingsniai link didelio ir perspektyvaus projekto įgyvendinimo.

Darželis Zelenye Gorki buvo pripažintas geriausiu energiją taupančiu objektu Rusijoje Skolkovo mieste vykusiame konkurse. Tada atsirado ir Veršininskajos mokykla su geoterminiu šildymu. aukščiausia kategorija energijos vartojimo efektyvumą. Kitas objektas, ne mažiau reikšmingas Tomsko sričiai, – vaikų darželis Turuntaeve. Šiais metais bendrovės „Gazhimstroyinvest“ ir „Stroygarant“ jau pradėjo statyti darželius atitinkamai 80 ir 60 vaikų Tomsko srities, Kopylovo ir Kandinkos kaimuose. Abu nauji objektai bus šildomi geoterminio šildymo sistemomis – iš šilumos siurblių. Iš viso šiemet naujų darželių statybai ir esamų remontui rajono administracija ketina išleisti beveik 205 mln. Planuojama rekonstruoti ir iš naujo įrengti pastatą vaikų darželiui Tachtamyševo kaime. Šiame pastate šildymas taip pat bus vykdomas šilumos siurbliais, nes sistema pasiteisino.

temperatūra žemės viduje. Temperatūra Žemės lukštuose nustatoma remiantis įvairiais, dažnai netiesioginiais, duomenimis. Patikimiausi temperatūros duomenys susiję su aukščiausia žemės plutos dalimi, kurią kasyklos ir gręžiniai atidengė iki 12 km gylio (Kola šulinys).

Temperatūros padidėjimas Celsijaus laipsniais vienam gylio vienetui vadinamas geoterminis gradientas, ir gylis metrais, kurio metu temperatūra pakyla 1 0 C - geoterminis žingsnis. Geoterminis gradientas ir atitinkamai geoterminis žingsnis įvairiose vietose skiriasi priklausomai nuo geologines sąlygas, endogeninis aktyvumas įvairiose srityse, taip pat nehomogeniškas uolienų šilumos laidumas. Tuo pačiu metu, pasak B. Gutenbergo, svyravimų ribos skiriasi daugiau nei 25 kartus. To pavyzdys yra du labai skirtingi nuolydžiai: 1) 150 o 1 km Oregone (JAV), 2) 6 o 1 km Pietų Afrikoje. Pagal šiuos geoterminius gradientus geoterminis žingsnis taip pat kinta nuo 6,67 m pirmuoju atveju iki 167 m antruoju. Dažniausi gradiento svyravimai yra 20-50 o ribose, o geoterminis žingsnis yra 15-45 m Vidutinis geoterminis gradientas jau seniai buvo imamas 30 o C 1 km.

V. N. Žarkovo teigimu, geoterminis gradientas netoli Žemės paviršiaus yra 20 o C 1 km. Remiantis šiomis dviem geoterminio gradiento reikšmėmis ir jo nekintamumu giliai į Žemę, 100 km gylyje turėjo būti 3000 arba 2000 o C temperatūra. Tačiau tai prieštarauja faktiniams duomenims. Būtent tokiuose gyliuose periodiškai atsiranda magmos kameros, iš kurių į paviršių pilama lava, maksimali temperatūra 1200-1250 o. Atsižvelgdami į tokio tipo „termometrą“, nemažai autorių (V. A. Lyubimovas, V. A. Magnitskis) mano, kad 100 km gylyje temperatūra negali viršyti 1300–1500 o C.

Su daugiau aukšta temperatūra mantijos uolienos būtų visiškai ištirpusios, o tai prieštarauja laisvam skersinių seisminių bangų praėjimui. Taigi vidutinį geoterminį gradientą galima atsekti tik iki santykinai nedidelio gylio nuo paviršiaus (20-30 km), o vėliau jis turėtų mažėti. Tačiau net ir šiuo atveju toje pačioje vietoje temperatūros pokytis su gyliu nėra vienodas. Tai galima pamatyti pavyzdyje, kai temperatūra keičiasi gyliu Kola gerai yra stabiliame platformos kristaliniame skyde. Klojant šį gręžinį buvo tikimasi 10 o geoterminio gradiento 1 km, todėl projektiniame gylyje (15 km) buvo tikimasi 150 o C temperatūros, tačiau toks gradientas buvo tik iki 1 km. 3 km gylyje, o vėliau ėmė didėti 1,5 -2,0 karto. 7 km gylyje temperatūra buvo 120 o C, 10 km -180 o C, 12 km -220 o C. Daroma prielaida, kad projektiniame gylyje temperatūra bus artima 280 o C. Kaspijos regionas, aktyvesnio endogeninio režimo srityje. Jame 500 m gylyje temperatūra pasirodė esanti 42,2 o C, 1500 m - 69,9 o C, 2000 m - 80,4 o C, 3000 m - 108,3 o C.

Kokia temperatūra yra gilesnėse Žemės mantijos ir šerdies zonose? Gauta daugiau ar mažiau patikimų duomenų apie B sluoksnio pagrindo temperatūrą viršutinėje mantijoje (žr. 1.6 pav.). Pasak V. N. Žarkovo, „išsamūs Mg 2 SiO 4 - Fe 2 Si0 4 fazių diagramos tyrimai leido nustatyti etaloninę temperatūrą gylyje, atitinkančiame pirmąją zoną fazių perėjimai(400 km) "(t.y. olivino perėjimas prie spinelio). Temperatūra čia, šių tyrimų rezultatas, yra apie 1600 50 o C.

Klausimas dėl temperatūrų pasiskirstymo mantijoje po B sluoksniu ir Žemės šerdyje dar neišspręstas, todėl reiškiamos įvairios nuomonės. Galima tik daryti prielaidą, kad temperatūra didėja didėjant gyliui, žymiai sumažėjus geoterminiam gradientui ir didėjant geoterminiam žingsniui. Daroma prielaida, kad temperatūra Žemės šerdyje yra 4000–5000 o C diapazone.

Vidutinis cheminė sudėtisŽemė. Norint įvertinti cheminę Žemės sudėtį, naudojami duomenys apie meteoritus, kurie yra labiausiai tikėtini protoplanetinės medžiagos, iš kurios susidarė planetos, pavyzdžiai. antžeminė grupė ir asteroidai. Iki šiol daugelis jų nukrito į Žemę skirtingi laikai ir į skirtingos vietos meteoritai. Pagal sudėtį išskiriami trys meteoritų tipai: 1) geležies, daugiausia sudarytas iš nikelio geležies (90–91 % Fe), su nedideliu fosforo ir kobalto mišiniu; 2) geležinis akmuo(siderolitas), susidedantis iš geležies ir silikatinių mineralų; 3) akmuo, arba aerolitai, daugiausia sudarytas iš geležies ir magnio silikatų ir nikelio geležies intarpų.

Labiausiai paplitę yra akmeniniai meteoritai – apie 92,7 % visų radinių, akmeninė geležis 1,3 % ir geležis 5,6 %. Akmens meteoritai skirstomi į dvi grupes: a) chondritai su smulkiais apvaliais grūdeliais – chondrulės (90%); b) achondritai, kuriuose nėra chondrulių. Akmeninių meteoritų sudėtis yra artima ultramafinių magminių uolienų sudėčiai. M.Botto teigimu, juose yra apie 12% geležies-nikelio fazės.

Remdamiesi įvairių meteoritų sudėties analize, taip pat gautais eksperimentiniais geocheminiais ir geofiziniais duomenimis, nemažai tyrėjų pateikia šiuolaikinė sąmata bendroji Žemės elementų sudėtis, pateikta lentelėje. 1.3.

Kaip matyti iš lentelės duomenų, padidėjęs pasiskirstymas reiškia keturis svarbiausius elementus – O, Fe, Si, Mg, sudarančius daugiau nei 91%. Rečiau paplitusių elementų grupei priklauso Ni, S, Ca, A1. Kiti elementai periodinė sistema Mendelejevas pasauliniu mastu, kalbant apie bendrą pasiskirstymą, yra antraeilis. Jei palyginsime pateiktus duomenis su žemės plutos sudėtimi, aiškiai pamatysime reikšmingą skirtumą, kurį sudaro staigus O, Al, Si sumažėjimas ir reikšmingas Fe, Mg padidėjimas bei S ir Ni atsiradimas pastebimais kiekiais. .

Žemės forma vadinama geoidu. Apie Žemės giluminę sandarą sprendžiama pagal išilgines ir skersines seismines bangas, kurios, sklindančios Žemės viduje, patiria lūžimą, atspindį ir susilpnėjimą, o tai rodo Žemės stratifikaciją. Yra trys pagrindinės sritys:

Žemės pluta;

mantija: viršutinė iki 900 km gylio, apatinė iki 2900 km gylio;

Žemės šerdis yra išorinė iki 5120 km gylio, vidinė iki 6371 km gylio.

Vidinė Žemės šiluma yra susijusi su radioaktyvių elementų - urano, torio, kalio, rubidžio ir kt. - skilimu. Vidutinė šilumos srauto vertė yra 1,4-1,5 μkal / cm 2. s.

1. Kokia yra Žemės forma ir dydis?

2. Kokie yra Žemės vidinės sandaros tyrimo metodai?

3. Kokia yra vidinė Žemės sandara?

4. Kokie pirmos eilės seisminiai pjūviai aiškiai išskiriami analizuojant Žemės sandarą?

5. Kokios yra Mohorovičiaus ir Gutenbergo atkarpų ribos?

6. Ką vidutinis tankisŽemė ir kaip ji keičiasi ties riba tarp mantijos ir šerdies?

7. Kaip kinta šilumos srautas skirtingose zonose? Kaip suprantamas geoterminio gradiento ir geoterminio žingsnio pokytis?

8. Kokie duomenys naudojami nustatant vidutinę Žemės cheminę sudėtį?

Literatūra