Hem inomhus blommor Vintermått. Dynamik av temperaturer under jord, i delfältet och brunn. Uppvärmning från jordens mitt

inomhus blommor

Vintermått. Dynamik av temperaturer under jord, i delfältet och brunn. Uppvärmning från jordens mitt

Kirill Degtyarev, Forskare, Moskva State University dem. M.V. Lomonosov.

I vårt land, rikt på kolväten, är geotermisk energi en sorts exotisk resurs som i det nuvarande tillståndet sannolikt inte kommer att konkurrera med olja och gas. Ändå kan denna alternativa energiform användas nästan överallt och ganska effektivt.

Foto av Igor Konstantinov.

Förändring i jordtemperaturen med djupet.

Temperaturökning av termiska vatten och torra stenar som innehåller dem med djup.

Ändring i temperatur med djup in olika regioner.

Utbrottet av den isländska vulkanen Eyjafjallajökull är en illustration av våldsamma vulkaniska processer som sker i aktiva tektoniska och vulkaniska zoner med ett kraftfullt värmeflöde från jordens inre.

Installerad kapacitet för geotermiska kraftverk av länder i världen, MW.

Fördelning av geotermiska resurser på Rysslands territorium. Reserverna av geotermisk energi, enligt experter, är flera gånger högre än energireserverna för organiska fossila bränslen. Enligt Geothermal Energy Society Association.

Geotermisk energi är värmen i jordens inre. Det produceras i djupet och kommer till jordens yta i olika former och med olika intensitet.

Temperaturen på de övre lagren av jorden beror främst på externa (exogena) faktorer - solljus och lufttemperatur. På sommaren och på dagen värms jorden upp till vissa djup, och på vintern och på natten svalnar den efter förändringen i lufttemperaturen och med viss fördröjning, ökar med djupet. Inverkan av dagliga fluktuationer i lufttemperaturen slutar på djup från några till flera tiotals centimeter. Säsongsvariationer fångar djupare jordlager – upp till tiotals meter.

På ett visst djup - från tiotals till hundratals meter - hålls jordens temperatur konstant, lika med den genomsnittliga årliga lufttemperaturen vid jordens yta. Detta är lätt att verifiera genom att gå ner i en ganska djup grotta.

När den genomsnittliga årliga lufttemperaturen i ett givet område är under noll, manifesterar detta sig som permafrost (mer exakt permafrost). I östra Sibirien når tjockleken, det vill säga tjockleken, på frusna jordar året runt 200-300 m på sina ställen.

Från ett visst djup (ett eget för varje punkt på kartan) försvagas solens och atmosfärens verkan så mycket att endogena (inre) faktorer kommer först och jordens inre värms upp från insidan, så att temperaturen börjar stiga med djupet.

Uppvärmningen av jordens djupa lager är främst förknippad med sönderfallet av de radioaktiva grundämnena som finns där, även om andra värmekällor också kallas, till exempel, fysikalisk-kemiska, tektoniska processer i de djupa lagren jordskorpan och klädnader. Men oavsett orsak, temperaturen stenar och relaterade flytande och gasformiga ämnen ökar med djupet. Gruvarbetare möter detta fenomen - det är alltid varmt i djupa gruvor. På 1 km djup är trettiogradig värme normalt, och djupare är temperaturen ännu högre.

Värmeflödet i jordens inre, som når jordens yta, är litet - i genomsnitt är dess effekt 0,03-0,05 W / m 2,
eller ca 350 Wh/m 2 per år. Mot bakgrund av värmeflödet från solen och luften som värms upp av den är detta ett omärkligt värde: solen ger varje kvadratmeter av jordens yta cirka 4 000 kWh årligen, det vill säga 10 000 gånger mer (naturligtvis, detta är i genomsnitt, med en enorm spridning mellan polära och ekvatoriala breddgrader och beroende på andra klimat- och väderfaktorer).

Obetydligheten av värmeflödet från djupet till ytan i större delen av planeten är förknippat med den låga värmeledningsförmågan hos stenar och egenskaper geologisk struktur. Men det finns undantag - platser där värmeflödet är högt. Det är för det första områden tektoniska fel, förhöjd seismisk aktivitet och vulkanism, där energin i jordens inre hittar en väg ut. Sådana zoner kännetecknas av termiska anomalier i litosfären, här kan värmeflödet som når jordens yta vara många gånger och till och med storleksordningar mer kraftfullt än det "vanliga". Stor mängd värme förs till ytan i dessa zoner av vulkanutbrott och varmvattenkällor.

Det är dessa områden som är mest gynnsamma för utvecklingen av geotermisk energi. På Rysslands territorium är detta först och främst Kamchatka, Kurilöarna och Kaukasus.

Samtidigt är utvecklingen av geotermisk energi möjlig nästan överallt, eftersom temperaturökningen med djupet är ett allestädes närvarande fenomen, och uppgiften är att "utvinna" värme från tarmarna, precis som mineralråvaror utvinns därifrån.

I genomsnitt ökar temperaturen med djupet med 2,5-3 o C för varje 100 m. Förhållandet mellan temperaturskillnaden mellan två punkter som ligger på olika djup och skillnaden i djup mellan dem kallas geotermisk gradient.

Det reciproka är det geotermiska steget, eller det djupintervall där temperaturen stiger med 1 o C.

Ju högre gradienten är och följaktligen ju lägre steget är, desto närmare värmen från jordens djup närmar sig ytan och desto mer lovande är detta område för utvecklingen av geotermisk energi.

I olika områden, beroende på den geologiska strukturen och andra regionala och lokala förhållanden, kan temperaturökningshastigheten med djupet variera dramatiskt. På jordens skala når fluktuationer i värdena för geotermiska gradienter och steg 25 gånger. Till exempel i staten Oregon (USA) är gradienten 150 ° C per 1 km, och i Sydafrika- 6 o C per 1 km.

Frågan är vad temperaturen är stora djup- 5, 10 km och mer? Om trenden fortsätter bör temperaturen på ett djup av 10 km i genomsnitt ligga på cirka 250-300 o C. Detta bekräftas mer eller mindre av direkta observationer i ultradjupa brunnar, även om bilden är mycket mer komplicerad än en linjär temperaturökning .

Till exempel i Kola ultradjup brunn, borrad i den baltiska kristallina skölden, ändras temperaturen till ett djup av 3 km med en hastighet av 10 ° C / 1 km, och sedan blir den geotermiska gradienten 2-2,5 gånger större. På ett djup av 7 km registrerades redan en temperatur på 120 o C, vid 10 km - 180 o C och vid 12 km - 220 o C.

Ett annat exempel är en brunn i norra Kaspiska havet, där en temperatur på 42 o C registrerades på 500 m djup, vid 1,5 km - 70 o C, vid 2 km - 80 o C, vid 3 km - 108 o C.

Det antas att den geotermiska gradienten minskar från ett djup av 20-30 km: på ett djup av 100 km är de uppskattade temperaturerna cirka 1300-1500 o C, på ett djup av 400 km - 1600 o C, i jordens kärna (djup på mer än 6000 km) - 4000-5000 o FRÅN.

På djup upp till 10-12 km mäts temperaturen genom borrade brunnar; där de inte finns bestäms det av indirekta tecken på samma sätt som på större djup. Sådana indirekta tecken kan vara typen av passage av seismiska vågor eller temperaturen på den utbrytande lavan.

Men för geotermisk energi är data om temperaturer på djup över 10 km ännu inte av praktiskt intresse.

Det är mycket värme på flera kilometers djup, men hur höjer man den? Ibland löser naturen själv detta problem för oss med hjälp av ett naturligt kylmedel - uppvärmt termiskt vatten som kommer till ytan eller ligger på ett djup som är tillgängligt för oss. I vissa fall värms vattnet i djupet till tillståndet av ånga.

En strikt definition av begreppet " termiska vatten" Nej. Som regel menar de varmt grundvatten i flytande tillstånd eller i form av ånga, inklusive de som kommer till jordens yta med en temperatur över 20 ° C, det vill säga som regel högre än lufttemperaturen.

Värma grundvatten, ånga, ånga-vattenblandningar - detta är hydrotermisk energi. Följaktligen kallas energi baserad på dess användning hydrotermisk.

Situationen är mer komplicerad med produktion av värme direkt från torra stenar - petrotermisk energi, särskilt eftersom tillräckligt höga temperaturer som regel börjar från flera kilometers djup.

På Rysslands territorium är potentialen för petrotermisk energi hundra gånger högre än den för hydrotermisk energi - 3 500 respektive 35 biljoner ton. referensbränsle. Detta är ganska naturligt - värmen från jordens djup är överallt, och termiska vatten finns lokalt. Men på grund av uppenbara tekniska svårigheter används för närvarande värme och el mestadels termiska vatten.

Vattentemperaturer från 20-30 till 100 o C är lämpliga för uppvärmning, temperaturer från 150 o C och uppåt - och för att generera el vid geotermiska kraftverk.

I allmänhet är geotermiska resurser på Rysslands territorium, i form av ton standardbränsle eller någon annan energimätningsenhet, cirka 10 gånger högre än fossila bränslereserver.

Teoretiskt sett, bara på grund av geotermisk energi, skulle det vara möjligt att fullt ut tillfredsställa energibehov Land. Praktiskt taget på det här ögonblicket på större delen av dess territorium är detta inte möjligt av tekniska och ekonomiska skäl.

I världen är användningen av geotermisk energi oftast förknippad med Island, ett land som ligger vid den norra änden av Midatlantic Ridge, i en exceptionellt aktiv tektonisk och vulkanisk zon. Förmodligen minns alla det kraftfulla utbrottet av vulkanen Eyjafjallajökull 2010.

Det är tack vare denna geologiska specificitet som Island har enorma reserver av geotermisk energi, inklusive varma källor som kommer till jordens yta och till och med forsar i form av gejsrar.

På Island tas för närvarande mer än 60 % av all energi som förbrukas från jorden. Inklusive pga geotermiska källor ger 90 % av uppvärmningen och 30 % av elproduktionen. Vi tillägger att resten av elen i landet produceras av vattenkraftverk, det vill säga också med en förnybar energikälla, tack vare vilken Island ser ut som en slags global miljöstandard.

"Tämningen" av geotermisk energi på 1900-talet hjälpte Island avsevärt ekonomiskt. Fram till mitten av förra seklet var det ett mycket fattigt land, nu rankas det först i världen när det gäller installerad kapacitet och produktion av geotermisk energi per capita och ligger i topp tio m.t.t. absolutvärde installerad kapacitet för geotermiska kraftverk. Men dess befolkning är bara 300 tusen människor, vilket förenklar uppgiften att byta till miljövänligt rena källor energi: behovet av det är i allmänhet litet.

Utöver Island tillhandahålls en hög andel geotermisk energi i den totala balansen av elproduktion av Nya Zeeland och ö-stater Sydöstra Asien(Filippinerna och Indonesien), länderna i Centralamerika och Östafrika, vars territorium också kännetecknas av hög seismisk och vulkanisk aktivitet. För dessa länder, på deras nuvarande utvecklingsnivå och behov geotermisk energi ger ett betydande bidrag till den socioekonomiska utvecklingen.

(Slutet följer.)

Här publiceras dynamiken för förändringar i vintern (2012-13) marktemperaturer på ett djup av 130 centimeter under huset (under den inre kanten av grunden), såväl som på marknivå och temperaturen på vattnet som kommer från väl. Allt detta - på stigaren som kommer från brunnen.
Diagrammet finns längst ner i artikeln.
Dacha (på gränsen till Nya Moskva och Kaluga-regionen) vinter, regelbundna besök (2-4 gånger i månaden i ett par dagar).
Blindområdet och husets källare är inte isolerade, sedan hösten har de stängts med värmeisolerande pluggar (10 cm skum). Värmeförlusten på verandan där stigaren går i januari har förändrats. Se not 10.
Mätningar på ett djup av 130 cm görs av Xital GSM-systemet (), diskret - 0,5 * C, lägg till. felet är cirka 0,3 * C.
Givaren är installerad i ett 20 mm HDPE-rör svetsat underifrån nära stigaren, (på utsidan av stigrörets värmeisolering, men inuti 110 mm-röret).
Abskissan visar datum, ordinatan visar temperaturer.
Anteckning 1:
Jag kommer också att övervaka temperaturen på vattnet i brunnen, såväl som på marknivån under huset, precis vid stigaren utan vatten, men bara vid ankomst. Felet är ungefär + -0,6 * C.
Anteckning 2:
Temperatur på marknivå under huset, vid vattenförsörjningen, i frånvaro av människor och vatten, sjönk det redan till minus 5 * C. Detta tyder på att jag inte gjorde systemet förgäves - Förresten, termostaten som visade -5 * C är bara från detta system (RT-12-16).
Anmärkning 3:
Temperaturen på vattnet "i brunnen" mäts av samma sensor (det finns också i not 2) som "på marknivå" - den står precis på stigaren under värmeisoleringen, nära stigaren på marknivå. Dessa två mätningar görs vid olika tidpunkter. "På marknivå" - innan vatten pumpas in i stigaren och "i brunnen" - efter att ha pumpat cirka 50 liter i en halvtimme med avbrott.
Anmärkning 4:
Temperaturen på vattnet i brunnen kan underskattas något, eftersom. Jag kan inte leta efter den här jävla asymptoten, oändligt pumpande vatten (min)... Jag spelar så gott jag kan.
Not 5: Ej relevant, borttagen.
Anmärkning 6:
Felet att fixa gatutemperaturen är ungefär + - (3-7) * С.
Anmärkning 7:
Hastigheten för kylning av vatten på marknivå (utan att slå på pumpen) är mycket ungefär 1-2 * C per timme (detta är vid minus 5 * C vid marknivå).
Anmärkning 8:
Jag glömde att beskriva hur min underjordiska stigare är ordnad och isolerad. Två strumpor med isolering läggs på PND-32 totalt - 2 cm. tjocklek (uppenbarligen skummad polyeten), allt detta sätts in i ett 110 mm avloppsrör och skummas där till ett djup av 130 cm. Det är sant, eftersom PND-32 inte gick i mitten av det 110:e röret, och även det faktum att massan av vanligt skum i mitten kanske inte härdar under lång tid, vilket betyder att det inte förvandlas till en värmare, jag starkt tvivla på kvaliteten på sådan extra isolering .. Det skulle förmodligen vara bättre att använda ett tvåkomponentskum, vars existens jag först fick reda på senare ...
Anmärkning 9:
Jag vill uppmärksamma läsarna på temperaturmätningen "På marknivå" daterad 2013-12-01. och daterat den 18 januari 2013. Här, enligt min mening, är värdet på +0,3 * C mycket högre än förväntat. Jag tror att detta är en följd av operationen "Fylla källaren vid stigaren med snö", som genomfördes 2012-12-31.
Anmärkning 10:
Från 12 januari till 3 februari gjorde han ytterligare isolering av verandan, där den underjordiska stigaren går.
Som ett resultat, enligt ungefärliga uppskattningar, reducerades värmeförlusten på verandan från 100 W / kvm. våningen till cirka 50 (detta är på minus 20 * C på gatan).
Detta återspeglas också i diagrammen. Se temperaturen på marknivå den 9 februari: +1,4*C och den 16 februari: +1,1 - det har inte varit så höga temperaturer sedan början av riktig vinter.
Och en sak till: från 4 februari till 16 februari, för första gången på två vintrar, från söndag till fredag, slog pannan inte på för att bibehålla den inställda minimitemperaturen eftersom den inte nådde detta minimum ...
Anmärkning 11:
Som utlovat (för "beställning" och för att slutföra årscykeln) kommer jag periodvis att publicera temperaturer under sommaren. Men - inte i schemat, för att inte "skymma" vintern, utan här, i not-11.
11 maj 2013
Efter 3 veckors ventilation stängdes ventilerna till hösten för att undvika kondens.
13 maj 2013(på gatan i en vecka + 25-30 * C):
- under huset på marknivå + 10,5 * C,
- under huset på ett djup av 130 cm. +6*С,

12 juni 2013:
- under huset på marknivå + 14,5 * C,
- under huset på ett djup av 130 cm. +10*С.
- vatten i brunnen från ett djup av 25 m inte högre än + 8 * C.
26 juni 2013:
- under huset på marknivå + 16 * C,
- under huset på ett djup av 130 cm. +11*С.
- vattnet i brunnen från ett djup av 25m är inte högre än +9,3*C.
19 augusti 2013:
- under huset på marknivå + 15,5 * C,
- under huset på ett djup av 130 cm. +13,5*С.
- vatten i brunnen från ett djup av 25m inte högre än +9,0*C.
28 september 2013:
- under huset på marknivå + 10,3 * C,
- under huset på ett djup av 130 cm. +12*С.
- vatten i brunnen från ett djup av 25m = + 8,0 * C.
26 oktober 2013:
- under huset på marknivå + 8,5 * C,
- under huset på ett djup av 130 cm. +9,5*С.
- vatten i brunnen från ett djup av 25 m inte högre än + 7,5 * C.
16 november 2013:
- under huset på marknivå + 7,5 * C,
- under huset på ett djup av 130 cm. +9,0*С.
- vatten i brunnen från ett djup av 25m + 7,5 * C.
20 februari 2014:
Förmodligen detta sista rekordet i den här artikeln.
Hela vintern bor vi i huset hela tiden, poängen med att upprepa förra årets mätningar är liten, så bara två signifikanta siffror:
- den lägsta temperaturen under huset på marknivå i själva frosten (-20 - -30 * C) en vecka efter att de började, föll upprepade gånger under + 0,5 * C. I dessa ögonblick jobbade jag

Tja, vem vill inte värma upp sitt hem gratis, särskilt under en kris, när varje krona räknas.

Vi har redan berört ämnet hur, det var den kontroversiella tur teknik för att värma ett hus med jordens energi (jordvärme).

På ett djup av ca 15 meter är temperaturen på jorden cirka 10 grader Celsius. Var 33:e meter stiger temperaturen med en grad. Som ett resultat, för att värma upp ett hus på ca 100 m2 gratis, räcker det med att borra en brunn ca 600 meter och få 22 graders värme hela livet!

Teoretiskt sett är systemet med gratis uppvärmning från jordens energi ganska enkelt. Injiceras i brunnen kallt vatten, som värms upp till 22 grader och enligt fysikens lagar, med lite hjälp av en pump (400-600 watt), stiger genom isolerade rör in i huset.

Nackdelar med att använda markenergi för att värma ett privat hus:

– Låt oss titta närmare på de ekonomiska kostnaderna för att skapa ett sådant värmesystem. genomsnittlig kostnad 1 m borrning av en brunn är cirka 3000 rubel. Ett totalt djup på 600 meter kommer att kosta 1 800 000 rubel. Och det är bara att borra! Utan installation av utrustning för pumpning och lyft av kylvätskan.

– Olika regioner i Ryssland har sina egna jordegenskaper. På vissa ställen är det ingen lätt uppgift att borra en brunn på 50 meter. Förstärkta höljesrör, schaktförstärkning etc. krävs.

— Isolering av gruvschaktet till ett sådant djup är nästan omöjligt. Det följer att vattnet inte kommer att stiga med en temperatur på 22 grader.

– För att borra en brunn på 600 meter krävs tillstånd;

– Låt oss säga att det kommer in vatten uppvärmt till 22 grader i huset. Frågan är hur man "tar bort" all jordens energi från bäraren helt? Maximalt, när du passerar genom rör i ett varmt hus, sjunk till 15 grader. Det behövs alltså en kraftfull pump, som ska driva vatten från 600 meters djup tio gånger mer för att åtminstone få effekt. Här lägger vi energiförbrukningen ojämförlig med besparingarna.

På ett djup av cirka 15 meter är temperaturen på jorden cirka 10 grader Celsius

En logisk slutsats följer att uppvärmning av ett hus med jordens energi är långt ifrån gratis, bara en person som är långt ifrån fattig, som inte särskilt behöver besparingar på uppvärmning, har råd. Naturligtvis kan man säga att sådan teknik kommer att tjäna både barn och barnbarn i hundratals år, men allt detta är fantasi.

En idealist kommer att säga att han bygger ett hus i århundraden, och en realist kommer alltid att förlita sig på investeringskomponenten - jag bygger för mig själv, men jag kommer att sälja det när som helst. Det är inte ett faktum att barnen kommer att vara knutna till det här huset och inte vill sälja det.

Jordenergi för uppvärmning av hem är effektiv i följande regioner:

I Kaukasus finns driftexempel på att arbeta brunnar med Mineral vatten självsprutande ute, med en temperatur på 45 grader, med hänsyn till den djupa temperaturen på cirka 90 grader.

I Kamchatka är användningen av geotermiska källor med en utloppstemperatur på cirka 100 grader mest bästa alternativet använda jordens energi för att värma upp huset.

Tekniken utvecklas i rasande takt. Effektiviteten hos klassiska värmesystem växer framför våra ögon. Utan tvekan kommer uppvärmningen av huset med jordens energi att bli billigare.

Video: Bergvärme. Jordens energi.

Det här kan verka som fantasi om det inte vore sant. Det visar sig att under tuffa sibiriska förhållanden kan man få värme direkt från marken. De första objekten med geotermiska värmesystem dök upp i Tomsk-regionen förra året, och även om de kan minska kostnaden för värme med ungefär fyra gånger jämfört med traditionella källor, finns det fortfarande ingen masscirkulation "under marken". Men trenden är märkbar och viktigast av allt, den tar fart. Det är faktiskt den mest tillgängliga alternativ källa energi för Sibirien, där de inte alltid kan visa sin effektivitet, till exempel, solpaneler eller vindgeneratorer. Geotermisk energi ligger faktiskt bara under våra fötter.

”Djupet av jordfrysning är 2–2,5 meter. Marktemperaturen under detta märke förblir densamma både på vintern och på sommaren, från plus ett till plus fem grader Celsius. Värmepumpens arbete är byggt på den här fastigheten, säger kraftingenjören vid utbildningsavdelningen för administrationen i Tomsk-regionen Roman Alekseenko. - Anslutningsrör är nedgrävda i jordkonturen till ett djup av 2,5 meter, på ett avstånd av cirka en och en halv meter från varandra. En kylvätska - etylenglykol - cirkulerar i rörsystemet. Den externa horisontella jordkretsen kommunicerar med kylenheten, i vilken köldmediet - freon, en gas med låg kokpunkt, cirkulerar. Vid plus tre grader Celsius börjar denna gas koka, och när kompressorn kraftigt komprimerar den kokande gasen stiger temperaturen på den senare till plus 50 grader Celsius. Den uppvärmda gasen skickas till en värmeväxlare där vanligt destillerat vatten cirkulerar. Vätskan värms upp och sprider värme i hela värmesystemet som ligger i golvet.

Ren fysik och inga mirakel

En dagis utrustad med ett modernt danskt jordvärmesystem öppnades i byn Turuntaevo nära Tomsk förra sommaren. Enligt chefen för Tomsk-företaget Ecoclimat George Granin, tillät det energieffektiva systemet flera gånger att minska betalningen för värmeförsörjning. I åtta år har detta Tomsk-företag redan utrustat cirka tvåhundra objekt i olika regioner i Ryssland med geotermiska värmesystem och fortsätter att göra det i Tomsk-regionen. Så det råder ingen tvekan i Granins ord. Ett år före öppnandet av en dagis i Turuntaevo utrustade Ecoclimat ett geotermiskt värmesystem, som kostade 13 miljoner rubel, en annan Dagis « solkanin" i mikrodistriktet Tomsk "Green Hills". Det var faktiskt den första upplevelsen i sitt slag. Och han var ganska framgångsrik.

Redan 2012, under ett besök i Danmark, organiserat under programmet för Euro Info Correspondence Centre (EICC-Tomsk-regionen), lyckades företaget komma överens om samarbete med det danska företaget Danfoss. Och idag hjälper dansk utrustning till att utvinna värme från Tomsks djup, och, som experter säger utan onödig blygsamhet, visar det sig ganska effektivt. Den främsta indikatorn på effektivitet är ekonomi. "Värmesystemet i dagisbyggnaden med en yta på 250 kvadratmeter i Turuntaevo kostade 1,9 miljoner rubel, - säger Granin. "Och uppvärmningsavgiften är 20-25 tusen rubel per år." Denna summa är ojämförlig med den som dagis skulle betala för värme med traditionella källor.

Systemet fungerade utan problem under den sibiriska vintern. En beräkning gjordes av termisk utrustnings överensstämmelse med SanPiN-standarder, enligt vilka den måste hålla en temperatur på minst + 19 ° C i dagisbyggnaden vid en utomhustemperatur på -40 ° C. Totalt spenderades cirka fyra miljoner rubel på ombyggnad, reparation och återutrustning av byggnaden. Tillsammans med värmepumpen blev summan knappt sex miljoner. Tack vare värmepumpar idag är dagisvärmen helt isolerad och oberoende system. Det finns inga traditionella batterier i byggnaden nu, och utrymmet värms upp med hjälp av systemet "varma golv".

Turuntayevsky dagis är isolerad, som de säger, "från" och "till" - ytterligare värmeisolering är utrustad i byggnaden: ett 10-cm lager av isolering motsvarande två eller tre tegelstenar installeras ovanpå den befintliga väggen (tre tegelstenar tjock). Bakom isoleringen finns en luftspalt, följt av metallbeklädnad. Taket är isolerat på samma sätt. Byggarnas huvudsakliga uppmärksamhet var fokuserad på det "varma golvet" - byggnadens värmesystem. Det visade sig flera lager: ett betonggolv, ett lager av skumplast 50 mm tjockt, ett system av rör där varmt vatten cirkulerar och linoleum. Även om temperaturen på vattnet i värmeväxlaren kan nå +50°C, överstiger den maximala uppvärmningen av själva golvbeläggningen inte +30°C. Den faktiska temperaturen i varje rum kan justeras manuellt - automatiska sensorer låter dig ställa in golvtemperaturen på ett sådant sätt att dagisrummet värms upp till de grader som krävs av sanitära standarder.

Effekten av pumpen i Turuntayevsky-trädgården är 40 kW genererad termisk energi, för vars produktion kräver värmepumpen 10 kW elektrisk effekt. Alltså av 1 kW förbrukad elektrisk energi Värmepumpen producerar 4 kW värme. ”Vi var lite rädda för vintern – vi visste inte hur värmepumpar skulle bete sig. Men även i väldigt kallt det var konstant varmt på dagis - från plus 18 till 23 grader Celsius, - säger chefen för Turuntaevskaya gymnasium Evgeny Belonogov. – Här är det förstås värt att tänka på att själva byggnaden var välisolerad. Utrustningen är opretentiös i underhållet, och trots att detta är en västerländsk utveckling har den i våra hårda sibiriska förhållanden visat sig vara ganska effektiv.”

Ett omfattande projekt för utbyte av erfarenheter inom området resursbevarande genomfördes av EICC-Tomsk-regionen i Tomsks handels- och industrikammare. Dess deltagare var små och medelstora företag som utvecklar och implementerar resursbesparande teknologier. I maj förra året besökte danska experter Tomsk som en del av ett rysk-danskt projekt, och resultatet var som de säger uppenbart.

Innovation kommer till skolan

En ny skola i byn Vershinino, Tomsk-regionen, byggd av en bonde Mikhail Kolpakov, är den tredje anläggningen i regionen som använder jordens värme som värmekälla för uppvärmning och varmvattenförsörjning. Skolan är också unik eftersom den har den högsta energieffektivitetskategorin - "A". Värmesystemet designades och lanserades av samma Ecoclimat-företag.

"När vi bestämde oss för vilken typ av värme som skulle installeras i skolan hade vi flera alternativ - ett koleldat pannhus och värmepumpar", säger Mikhail Kolpakov. – Vi studerade upplevelsen av ett energieffektivt dagis i Zeleny Gorki och räknade ut att uppvärmning på gammaldags vis, på kol, kommer att kosta oss mer än 1,2 miljoner rubel över vintern, och vi behöver också varmvatten. Och med värmepumpar blir kostnaden cirka 170 tusen för hela året, tillsammans med varmvatten.”

Systemet behöver bara el för att producera värme. Värmepumpar i en skola förbrukar 1 kW el producerar cirka 7 kW värmeenergi. Dessutom, till skillnad från kol och gas, är jordens värme en självförnybar energikälla. Installation av en modern värmesystem Skolan kostade cirka 10 miljoner rubel. För detta borrades 28 brunnar på skolans område.

"Aritmetiken här är enkel. Vi beräknade att underhållet av kolpannan, med hänsyn till stokerns lön och bränslekostnaden, kommer att kosta mer än en miljon rubel per år, - konstaterar chefen för utbildningsavdelningen Sergey Efimov. – När du använder värmepumpar måste du betala för alla resurser cirka femton tusen rubel i månaden. De otvivelaktiga fördelarna med att använda värmepumpar är deras effektivitet och miljövänlighet. Värmeförsörjningssystemet låter dig reglera värmetillförseln beroende på vädret utanför, vilket eliminerar den så kallade "underhettning" eller "överhettning" av rummet.

Förbi preliminära beräkningar, kommer dyr dansk utrustning att betala sig själv på fyra till fem år. Livslängden för Danfoss värmepumpar, som Ecoclimat LLC arbetar med, är 50 år. Datorn tar emot information om lufttemperaturen ute och bestämmer när skolan ska värmas upp och när det är möjligt att inte göra det. Därför försvinner frågan om datum för påslagning och avstängning av värmen helt. Oavsett väder kommer klimatkontrollen alltid att fungera utanför fönstren inne i skolan för barn.

”När förra året en nödsituation och befullmäktigad ambassadör av kungariket Danmark och besökte vår dagis i Zelenye Gorki, blev han glatt överraskad över att de teknologier som anses innovativa även i Köpenhamn används och fungerar i Tomsk-regionen, - säger Kommersiella direktör företaget "Ecoclimate" Alexander Granin.

Generellt sett är användningen av lokala förnybara energikällor i olika branscher ekonomi, i det här fallet i social sfär, som omfattar skolor och förskolor, är ett av huvudområdena som genomförs i regionen som en del av programmet för energibesparing och energieffektivitet. Utvecklingen av förnybar energi stöds aktivt av guvernören i regionen Sergey Zhvachkin. Och tre budgetinstitutioner med ett bergvärmesystem - bara de första stegen mot genomförandet av ett stort och lovande projekt.

Dagis i Zelenye Gorki erkändes som den bästa energieffektiva anläggningen i Ryssland vid en tävling i Skolkovo. Sedan dök Vershininskaya-skolan upp med bergvärme också. den högsta kategorin energieffektivitet. Nästa objekt, inte mindre betydelsefullt för Tomsk-regionen, är ett dagis i Turuntaevo. I år har Gazhimstroyinvest- och Stroygarant-företagen redan börjat bygga förskolor för 80 och 60 barn i byarna i Tomsk-regionen, Kopylovo respektive Kandinka. Båda nya anläggningarna kommer att värmas upp av bergvärmesystem – från värmepumpar. Totalt i år för byggande av nya dagis och reparation av befintliga stadsdelsförvaltningen avser att spendera nästan 205 miljoner rubel. Det är planerat att rekonstruera och utrusta byggnaden för ett dagis i byn Takhtamyshevo. I denna byggnad kommer uppvärmning även att ske med hjälp av värmepumpar, eftersom systemet har visat sig väl.

temperaturen inne i jorden. Bestämningen av temperaturen i jordens skal baseras på olika, ofta indirekta, data. De mest tillförlitliga temperaturuppgifterna avser den översta delen av jordskorpan, som exponeras av gruvor och borrhål till ett maximalt djup av 12 km (Kolabrunn).

Temperaturökningen i grader Celsius per djupenhet kallas geotermisk gradient, och djupet i meter, under vilket temperaturen ökar med 1 0 C - geotermiskt steg. Den geotermiska gradienten och därmed det geotermiska steget varierar från plats till plats beroende på geologiska förhållanden, endogen aktivitet i olika områden, såväl som inhomogen värmeledningsförmåga hos bergarter. Samtidigt skiljer sig gränserna för fluktuationer enligt B. Gutenberg med mer än 25 gånger. Ett exempel på detta är två skarpt olika gradienter: 1) 150 o per 1 km i Oregon (USA), 2) 6 o per 1 km registrerad i Sydafrika. Enligt dessa geotermiska gradienter ändras också det geotermiska steget från 6,67 m i det första fallet till 167 m i det andra. De vanligaste fluktuationerna i gradienten ligger inom 20-50 o , och det geotermiska steget är 15-45 m. Den genomsnittliga geotermiska gradienten har länge tagits vid 30 o C per 1 km.

Enligt VN Zharkov uppskattas den geotermiska gradienten nära jordens yta till 20 o C per 1 km. Baserat på dessa två värden för den geotermiska gradienten och dess invarians djupt in i jorden, borde det på ett djup av 100 km ha funnits en temperatur på 3000 eller 2000 o C. Detta är dock i strid med de faktiska uppgifterna. Det är på dessa djup som magmakamrar periodvis uppstår, från vilka lava hälls på ytan, med maximal temperatur 1200-1250 o. Med tanke på denna typ av "termometer" tror ett antal författare (V. A. Lyubimov, V. A. Magnitsky) att temperaturen på ett djup av 100 km inte kan överstiga 1300-1500 o C.

Med mer höga temperaturer mantelbergarterna skulle helt smälta, vilket motsäger den fria passagen av tvärgående seismiska vågor. Den genomsnittliga geotermiska gradienten kan alltså spåras endast till något relativt litet djup från ytan (20-30 km), och då bör den minska. Men även i detta fall, på samma plats, är förändringen i temperatur med djupet inte enhetlig. Detta kan ses i exemplet med temperaturförändring med djup Kola väl placerad inom den stabila kristallskärmen på plattformen. Vid utläggningen av denna brunn förväntades en geotermisk gradient på 10 o per 1 km och därför förväntades vid designdjupet (15 km) en temperatur i storleksordningen 150 o C. En sådan gradient var dock bara upp till en djup på 3 km, och sedan började den öka med 1,5 -2,0 gånger. På ett djup av 7 km var temperaturen 120 o C, vid 10 km -180 o C, vid 12 km -220 o C. Det antas att på designdjupet kommer temperaturen att vara nära 280 o C. Kaspiska regionen, inom området för mer aktiv endogen regim. I den, på ett djup av 500 m, visade sig temperaturen vara 42,2 o C, vid 1500 m - 69,9 o C, vid 2000 m - 80,4 o C, vid 3000 m - 108,3 o C.

Vad är temperaturen i de djupare zonerna av jordens mantel och kärna? Mer eller mindre tillförlitliga data har erhållits om temperaturen på basen av B-skiktet i den övre manteln (se fig. 1.6). Enligt V. N. Zharkov, "detaljerade studier av fasdiagrammet för Mg 2 SiO 4 - Fe 2 Si0 4 gjorde det möjligt att bestämma referenstemperaturen på ett djup som motsvarar den första zonen fasövergångar(400 km) "(d.v.s. övergången av olivin till spinell). Temperaturen här, som ett resultat av dessa studier, är ca 1600 50 o C.

Frågan om temperaturfördelningen i manteln under lager B och i jordens kärna är ännu inte löst, och därför uttrycks olika synpunkter. Det kan endast antas att temperaturen ökar med djupet med en signifikant minskning av den geotermiska gradienten och en ökning av det geotermiska steget. Det antas att temperaturen i jordens kärna ligger i intervallet 4000-5000 o C.

Mitten kemisk sammansättning Jorden. För att bedöma jordens kemiska sammansättning är data om meteoriter inblandade, som är de mest sannolika proverna av protoplanetärt material från vilka planeterna bildades. markbunden grupp och asteroider. Hittills har många fallit till jorden i olika tider och i olika platser meteoriter. Enligt sammansättningen särskiljs tre typer av meteoriter: 1) järn, huvudsakligen bestående av nickeljärn (90-91 % Fe), med en liten inblandning av fosfor och kobolt; 2) järn-sten(sideroliter), bestående av järn och silikatmineraler; 3) sten, eller aeroliter, bestående huvudsakligen av ferruginösa-magnesianska silikater och inneslutningar av nickeljärn.

Vanligast är stenmeteoriter – cirka 92,7 % av alla fynd, stenigt järn 1,3 % och järn 5,6 %. Stenmeteoriter är indelade i två grupper: a) kondriter med små rundade korn - kondriler (90%); b) akondriter som inte innehåller kondruler. Sammansättningen av steniga meteoriter är nära den hos ultramafiska magmatiska bergarter. Enligt M. Bott innehåller de cirka 12 % järn-nickel-fas.

Baserat på analysen av sammansättningen av olika meteoriter, såväl som de erhållna experimentella geokemiska och geofysiska data, ger ett antal forskare modern uppskattning jordens bruttoelementsammansättning, presenterad i tabell. 1.3.

Som framgår av uppgifterna i tabellen avser den ökade fördelningen de fyra viktigaste elementen - O, Fe, Si, Mg, som utgör över 91 %. Gruppen av mindre vanliga element inkluderar Ni, S, Ca, A1. Andra element periodiska systemet Mendeleev på en global skala när det gäller allmän fördelning är av underordnad betydelse. Om vi jämför de givna uppgifterna med jordskorpans sammansättning kan vi tydligt se en signifikant skillnad bestående i en kraftig minskning av O, Al, Si och en signifikant ökning av Fe, Mg och utseendet av S och Ni i märkbara mängder .

Jordens form kallas geoiden. Jordens djupa struktur bedöms av longitudinella och tvärgående seismiska vågor, som, som utbreder sig inuti jorden, upplever brytning, reflektion och dämpning, vilket indikerar jordens skiktning. Det finns tre huvudområden:

Jordskorpan;

mantel: övre till ett djup av 900 km, nedre till ett djup av 2900 km;

jordens kärna är yttre till ett djup av 5120 km, inre till ett djup av 6371 km.

Jordens inre värme är förknippad med sönderfallet av radioaktiva element - uran, torium, kalium, rubidium, etc. Medelvärdet för värmeflödet är 1,4-1,5 μkal / cm 2. s.

1. Vilken form och storlek har jorden?

2. Vilka är metoderna för att studera jordens inre struktur?

3. Vilken är jordens inre struktur?

4. Vilka seismiska sektioner av första ordningen urskiljs tydligt när man analyserar jordens struktur?

5. Vilka är gränserna för sektionerna Mohorovic och Gutenberg?

6. Vad medeldensitet Jorden och hur förändras den vid gränsen mellan manteln och kärnan?

7. Hur förändras värmeflödet i olika zoner? Hur förstås förändringen i geotermisk gradient och geotermisk steg?

8. Vilka data används för att bestämma jordens genomsnittliga kemiska sammansättning?

Litteratur