La difficoltà maggiore è evitare la microflora patogena. E questo è difficile da fare in un ambiente saturo di umidità e abbastanza caldo. Anche le migliori cantine hanno sempre la muffa. Pertanto, abbiamo bisogno di un sistema di pulizia dei tubi regolarmente utilizzato dall'eventuale fango che si accumula sulle pareti. E farlo con una posa di 3 metri non è così semplice. Prima di tutto, mi viene in mente il metodo meccanico: un pennello. Come pulire i camini. Con una specie di chimica liquida. O gas. Ad esempio, se si pompa fozgen attraverso un tubo, tutto morirà e questo potrebbe essere sufficiente per un paio di mesi. Ma qualsiasi gas entra nella chimica. reazioni con l'umidità nel tubo e, di conseguenza, si deposita al suo interno, il che lo rende aria per molto tempo. E una lunga messa in onda porterà al ripristino degli agenti patogeni. Ciò richiede un approccio consapevole. mezzi moderni pulizia.

In generale, firmo sotto ogni parola! (Non so davvero di cosa essere felice).

In questo sistema, vedo diversi problemi che devono essere affrontati:

1. La lunghezza di questo scambiatore di calore è sufficiente per un uso efficiente (ci sarà qualche effetto, ma non è chiaro quale)
2. Condensa. In inverno, non lo sarà, poiché l'aria fredda verrà pompata attraverso il tubo. La condensa cadrà dal lato esterno del tubo - nel terreno (è più caldo). Ma in estate... Il problema è COME pompare la condensa da meno di 3 m di profondità - Avevo già pensato di realizzare un pozzetto ermetico per la raccolta della condensa sul lato di raccolta della condensa. Installa una pompa al suo interno che pomperà periodicamente la condensa ...
3. Si presume che i tubi di scarico (plastica) siano ermetici. In tal caso, l'acqua freatica circostante non dovrebbe penetrare e non dovrebbe influire sull'umidità dell'aria. Pertanto, suppongo che non ci sarà umidità (come nel seminterrato). Almeno in inverno. Penso che il seminterrato sia umido a causa della scarsa ventilazione. Alla muffa non piace la luce solare e le correnti d'aria (ci saranno correnti d'aria nel tubo). E ora la domanda è: QUANTO sono stretti i tubi delle fognature nel terreno? quanti anni mi dureranno? Il fatto è che questo progetto è correlato - viene scavata una trincea per le acque reflue (sarà a una profondità di 1-1,2 m), quindi isolamento (schiuma di polistirene) e più in profondità - una batteria di terra). Ciò significa che questo sistema non è riparabile in caso di depressurizzazione - non lo strapperò via - lo coprirò solo di terra e basta.
4. Pulizia dei tubi. Ho pensato in fondo a fare una buona visione. ora c'è meno "intuzismo" su questo - falde acquifere - potrebbe risultare che sarà allagato e ci sarà ZERO. Senza un pozzo, non ci sono così tante opzioni:
un. le revisioni vengono effettuate su entrambi i lati (per ogni tubo da 110 mm) che vengono in superficie, un cavo in acciaio inossidabile viene fatto passare attraverso i tubi. Per la pulizia, vi alleghiamo un kwach. Contro: un mucchio di tubi vengono in superficie, il che influenzerà la temperatura e la modalità idrodinamica della batteria.
b. inondare periodicamente i tubi con acqua e candeggina, ad esempio (o altro disinfettante), pompando acqua dal pozzo della condensa all'altra estremità dei tubi. Quindi asciugare i tubi con l'aria (forse in modalità primaverile - dalla casa all'esterno, anche se questa idea non mi piace molto).
5. Non ci sarà muffa (bozza). ma altri microrganismi che vivono nel bere - molto. C'è speranza per un regime invernale: l'aria fredda e secca disinfetta bene. Opzione di protezione: filtro all'uscita della batteria. O ultravioletti (costosi)
6. Quanto è difficile guidare l'aria su un progetto del genere?
Filtro (maglia fine) all'ingresso
-> ruota di 90 gradi verso il basso
-> 4 m di tubo da 200 mm verso il basso
-> dividere il flusso in 4 tubi da 110 mm
-> 10 metri in orizzontale
-> ruota di 90 gradi verso il basso
-> 1 metro più in basso
-> ruota di 90 gradi
-> 10 metri in orizzontale
-> raccolta flusso in tubo da 200mm
-> 2 metri in su
-> ruota di 90 gradi (nella casa)
-> tasca in carta filtro o tessuto
-> ventilatore

Abbiamo 25 m di tubi, 6 giri di 90 gradi (le curve possono essere rese più lisce - 2x45), 2 filtri. Voglio 300-400 m3/h. Velocità del flusso ~4m/s

Nei collettori verticali, l'energia viene prelevata dalla terra mediante sonde geotermiche. Si tratta di sistemi chiusi con pozzi con un diametro di 145-150 mm e una profondità da 50 a 150 m, attraverso i quali vengono posati i tubi. All'estremità della tubazione è installato un gomito di ritorno a U. Solitamente l'installazione viene eseguita con una sonda a loop singolo con 2 tubi d40 (sistema svedese) o una sonda a doppio loop con 4 tubi d32. Le sonde a doppio anello dovrebbero ottenere il 10-15% in più di estrazione di calore. Per pozzi più profondi di 150 m, dovrebbero essere utilizzati tubi 4xd40 (per ridurre la perdita di pressione).

Attualmente, la maggior parte dei pozzi per l'estrazione del calore dal suolo sono profondi 150 m, a profondità maggiori si può ottenere più calore, ma i costi di tali pozzi saranno molto elevati. Pertanto, è importante calcolare in anticipo il costo di installazione di un collettore verticale rispetto ai risparmi previsti in futuro. Nel caso di installazione di un sistema di raffreddamento attivo-passivo, non vengono realizzati pozzi più profondi a causa della maggiore temperatura del suolo e del minor potenziale al momento del trasferimento di calore dalla soluzione all'ambiente. Nell'impianto circola una miscela antigelo (alcol, glicerina, glicole), diluita con acqua fino alla consistenza antigelo desiderata. In una pompa di calore, trasferisce il calore prelevato dal terreno al refrigerante. La temperatura della terra a una profondità di 20 m è di circa 10°C e aumenta di 1°C ogni 30 m. Non risente delle condizioni climatiche, quindi si può contare su un'estrazione di energia di alta qualità sia in inverno che in estate. Va aggiunto che la temperatura del terreno è leggermente diversa all'inizio della stagione (settembre-ottobre) dalla temperatura di fine stagione (marzo-aprile). Pertanto, è necessario tenerne conto nel calcolo della profondità collettori verticali la durata della stagione di riscaldamento nel luogo di installazione.

Quando si estrae calore con sonde verticali geotermiche, il corretto calcolo e la progettazione dei collettori sono molto importanti. Per eseguire calcoli competenti, è necessario sapere se è possibile perforare nel sito di installazione alla profondità desiderata.

Per una pompa di calore con una potenza di 10kW sono necessari circa 120-180 m di pozzi. I pozzi devono essere posizionati ad almeno 8 m di distanza. Il numero e la profondità dei pozzi dipende dalle condizioni geologiche, dalla disponibilità acque sotterranee, la capacità del suolo di trattenere il calore e la tecnologia di perforazione. Quando si perforano più pozzi, la lunghezza totale desiderata del pozzo viene divisa per il numero di pozzi.

Il vantaggio di un collettore verticale rispetto a un collettore orizzontale è un'area di terreno più piccola da utilizzare, una fonte di calore più stabile e l'indipendenza della fonte di calore dagli agenti atmosferici. Lo svantaggio dei collettori verticali è l'alto costo di scavo e raffreddamento graduale del terreno in prossimità del collettore (in fase di progettazione sono richiesti calcoli competenti della potenza richiesta).

Calcolo della profondità del pozzo richiesta

Informazioni necessarie per il calcolo preliminare della profondità e del numero dei pozzi:

Potenza pompa di calore

Tipo di riscaldamento selezionato - "pavimenti caldi", radiatori, combinati

Numero stimato di ore di funzionamento della pompa di calore all'anno, a copertura del fabbisogno energetico

Luogo di installazione

Utilizzo di un pozzo geotermico - riscaldamento, riscaldamento ACS, riscaldamento stagionale della piscina, riscaldamento della piscina tutto l'anno

Utilizzo della funzione di raffreddamento passivo (attivo) nella struttura

Consumo totale annuo di calore per riscaldamento (MWh)

Lo strato superficiale del suolo terrestre è un accumulatore di calore naturale. Fonte principale energia termica entrare negli strati superiori della Terra - radiazione solare. A una profondità di circa 3 m o più (sotto lo zero termico), la temperatura del suolo praticamente non cambia durante l'anno ed è approssimativamente uguale a temperatura media annuale aria esterna. A una profondità di 1,5-3,2 m, in inverno la temperatura va da +5 a + 7 ° C e in estate da +10 a + 12 ° C. Questo calore può impedire il congelamento della casa in inverno e in estate può impedirne il surriscaldamento oltre i 18 -20°C

al massimo in modo semplice L'uso del calore del suolo è l'uso di uno scambiatore di calore del suolo (SHE). Sotto terra, al di sotto del livello di gelo del suolo, viene posato un sistema di condotti d'aria, che fungono da scambiatore di calore tra il terreno e l'aria che passa attraverso questi condotti d'aria. In inverno, l'aria fredda in entrata che entra e passa attraverso i tubi viene riscaldata e in estate viene raffreddata. Con il posizionamento razionale dei condotti dell'aria, una notevole quantità di energia termica può essere prelevata dal suolo con bassi costi energetici.

È possibile utilizzare uno scambiatore di calore tubo in tubo. I condotti dell'aria interni in acciaio inossidabile fungono qui da recuperatori.

Raffreddamento in estate

A tempo caldo uno scambiatore di calore a terra provvede al raffreddamento dell'aria di mandata. L'aria esterna entra attraverso il dispositivo di presa d'aria nello scambiatore di calore a terra, dove viene raffreddata dal suolo. Quindi l'aria raffreddata viene fornita dai condotti dell'aria all'unità di alimentazione e scarico, in cui è installato un inserto estivo al posto di uno scambiatore di calore per il periodo estivo. Grazie a questa soluzione diminuisce la temperatura negli ambienti, migliora il microclima della casa e si riduce il costo dell'energia elettrica per il condizionamento.

Lavoro fuori stagione

Quando la differenza di temperatura tra l'aria esterna e quella interna è piccola, l'aria fresca può essere fornita attraverso la griglia di alimentazione situata sulla parete della casa nella parte fuori terra. Nel periodo in cui la differenza è significativa, l'immissione di aria fresca può essere effettuata tramite il PHE, fornendo riscaldamento/raffreddamento dell'aria di alimentazione.

Risparmio in inverno

Nella stagione fredda, l'aria esterna entra nel PHE attraverso la presa d'aria, dove si riscalda e quindi entra nell'unità di alimentazione e scarico per il riscaldamento nello scambiatore di calore. preriscaldamento aria nel PHE riduce la probabilità di formazione di ghiaccio dello scambiatore di calore dell'unità di trattamento aria, aumentando il tempo effettivo di utilizzo dello scambiatore di calore e riducendo al minimo il costo del riscaldamento dell'aria aggiuntivo nel riscaldatore acqua/elettrico.

Come vengono calcolati i costi di riscaldamento e raffrescamento?

È possibile calcolare in anticipo il costo del riscaldamento dell'aria in inverno per un ambiente in cui l'aria entra a uno standard di 300 m3 / ora. In inverno la temperatura media giornaliera per 80 giorni è di -5°C - deve essere riscaldata a +20°C. Per riscaldare questa quantità d'aria sono necessari 2,55 kW/ora (in assenza di un sistema di recupero del calore) . Quando si utilizza un sistema geotermico, l'aria esterna viene riscaldata fino a +5, quindi sono necessari 1,02 kW per riscaldare l'aria in ingresso a un livello confortevole. La situazione è ancora migliore quando si utilizza il recupero: è necessario spendere solo 0,714 kW. In un periodo di 80 giorni verranno spesi rispettivamente 2448 kWh di energia termica e gli impianti geotermici ridurranno i costi di 1175 o 685 kWh.

In bassa stagione per 180 giorni, la temperatura media giornaliera è di + 5 ° C - deve essere riscaldata a + 20 ° C. I costi previsti sono 3305 kWh e i sistemi geotermici ridurranno i costi di 1322 o 1102 kWh.

Durante il periodo estivo, per 60 giorni, la temperatura media giornaliera è di circa +20°C, ma per 8 ore è entro i +26°C.I costi di raffrescamento saranno di 206 kWh e l'impianto geotermico ridurrà i costi di 137 kWh.

Durante tutto l'anno, il funzionamento di un tale sistema geotermico viene valutato utilizzando il coefficiente - SPF (fattore di potenza stagionale), che è definito come il rapporto tra la quantità di calore ricevuta e la quantità di elettricità consumata, tenendo conto dei cambiamenti stagionali dell'aria / temperatura del suolo.

Per ottenere 2634 kWh di potenza termica da terra all'anno, l'unità di ventilazione consuma 635 kWh di energia elettrica. SPF = 2634/635 = 4,14.
Per materiali.

temperatura all'interno della terra. La determinazione della temperatura nei gusci della Terra si basa su vari dati, spesso indiretti. I dati di temperatura più affidabili si riferiscono alla parte superiore la crosta terrestre, aperto da miniere e pozzi per una profondità massima di 12 km (Pozzo Kola).

Viene chiamato l'aumento della temperatura in gradi Celsius per unità di profondità gradiente geotermico, e la profondità in metri, durante la quale la temperatura aumenta di 1 0 C - passo geotermico. Il gradiente geotermico e, di conseguenza, il passaggio geotermico variano da luogo a luogo a seconda delle condizioni geologiche, dell'attività endogena nelle diverse aree, nonché della conducibilità termica eterogenea delle rocce. Allo stesso tempo, secondo B. Gutenberg, i limiti delle fluttuazioni differiscono di oltre 25 volte. Un esempio di ciò sono due pendenze nettamente diverse: 1) 150 o per 1 km in Oregon (USA), 2) 6 o per 1 km registrati in Sud Africa. In base a questi gradienti geotermici, anche il gradino geotermico varia da 6,67 m nel primo caso a 167 m nel secondo. Le fluttuazioni più comuni del gradiente sono comprese tra 20 e 50 o , e il gradino geotermico è di 15-45 m Il gradiente geotermico medio è stato a lungo preso a 30 o C per 1 km.

Secondo VN Zharkov, il gradiente geotermico vicino alla superficie terrestre è stimato a 20°C per 1 km. Sulla base di questi due valori del gradiente geotermico e della sua invarianza in profondità nella Terra, a una profondità di 100 km avrebbe dovuto esserci una temperatura di 3000 o 2000 o C. Tuttavia, questo è in contrasto con i dati effettivi. È a queste profondità che periodicamente si originano le camere magmatiche, dalle quali la lava affiora in superficie, con una temperatura massima di 1200-1250°. Considerando questo tipo di "termometro", numerosi autori (V. A. Lyubimov, V. A. Magnitsky) ritengono che a una profondità di 100 km la temperatura non possa superare i 1300-1500 o C.

A temperature più elevate, le rocce del mantello si scioglierebbero completamente, il che contraddice il libero passaggio delle onde sismiche trasversali. Pertanto, il gradiente geotermico medio può essere tracciato solo a una profondità relativamente piccola dalla superficie (20-30 km), e quindi dovrebbe diminuire. Ma anche in questo caso, nello stesso luogo, la variazione di temperatura con la profondità non è uniforme. Questo può essere visto nell'esempio del cambiamento di temperatura con la profondità lungo il pozzo Kola situato all'interno dello scudo cristallino stabile della piattaforma. Durante la posa di questo pozzo era previsto un gradiente geotermico di 10° per 1 km e, quindi, alla profondità di progetto (15 km) era prevista una temperatura dell'ordine di 150°C. profondità di 3 km, quindi ha iniziato ad aumentare di 1,5 -2,0 volte. A una profondità di 7 km la temperatura era di 120 o C, a 10 km -180 o C, a 12 km -220 o C. Si presume che alla profondità di progetto la temperatura sarà prossima a 280 o C. Regione del Caspio, nell'area del regime endogeno più attivo. In esso, a una profondità di 500 m, la temperatura risultava essere 42,2 o C, a 1500 m - 69,9 o C, a 2000 m - 80,4 o C, a 3000 m - 108,3 o C.

Qual è la temperatura nelle zone più profonde del mantello e del nucleo della Terra? Dati più o meno attendibili sono stati ottenuti sulla temperatura della base dello strato B nel mantello superiore (vedi Fig. 1.6). Secondo V. N. Zharkov, "studi dettagliati del diagramma di fase di Mg 2 SiO 4 - Fe 2 Si0 4 hanno permesso di determinare la temperatura di riferimento a una profondità corrispondente alla prima zona di transizioni di fase (400 km)" (cioè, il passaggio di olivina a spinello). La temperatura qui come risultato di questi studi è di circa 1600 50 o C.

La questione della distribuzione delle temperature nel mantello al di sotto dello strato B e nel nucleo terrestre non è stata ancora risolta e quindi si esprimono opinioni diverse. Si può solo supporre che la temperatura aumenti con la profondità con una significativa diminuzione del gradiente geotermico e un aumento del gradino geotermico. Si presume che la temperatura nel nucleo terrestre sia compresa tra 4000 e 5000 °C.

Media Composizione chimica Terra. Per giudicare la composizione chimica della Terra vengono utilizzati i dati sui meteoriti, che sono i campioni più probabili di materiale protoplanetario da cui si sono formati i pianeti terrestri e gli asteroidi. Ad oggi, molti sono caduti sulla Terra tempi differenti e in diversi luoghi di meteoriti. In base alla composizione si distinguono tre tipi di meteoriti: 1) ferro da stiro, costituito principalmente da nichel ferro (90-91% Fe), con una piccola miscela di fosforo e cobalto; 2) ferro-pietra(sideroliti), costituite da minerali di ferro e silicati; 3) calcolo, o aeroliti, costituito principalmente da silicati ferruginosi-magnesiaci e inclusioni di nichel ferro.

I più comuni sono i meteoriti di pietra: circa il 92,7% di tutti i reperti, ferro pietroso 1,3% e ferro 5,6%. I meteoriti di pietra sono divisi in due gruppi: a) condriti con piccoli grani arrotondati - condri (90%); b) acondriti che non contengono condrili. La composizione dei meteoriti pietrosi è vicina a quella delle rocce ignee ultramafiche. Secondo M. Bott, contengono circa il 12% di fase ferro-nichel.

Sulla base dell'analisi della composizione di vari meteoriti, nonché dei dati geochimici e geofisici sperimentali ottenuti, numerosi ricercatori forniscono una stima moderna della composizione elementare lorda della Terra, presentata nella tabella. 1.3.

Come si evince dai dati in tabella, la distribuzione aumentata si riferisce a quattro elementi essenziali- O, Fe, Si, Mg, oltre il 91%. Il gruppo di elementi meno comuni include Ni, S, Ca, A1. I restanti elementi del sistema periodico di Mendeleev su scala globale sono di importanza secondaria in termini di distribuzione generale. Se confrontiamo i dati forniti con la composizione della crosta terrestre, possiamo vedere chiaramente una differenza significativa consistente in una forte diminuzione di O, Al, Si e un aumento significativo di Fe, Mg e la comparsa di S e Ni in quantità notevoli .

La forma della terra è chiamata geoide. La struttura profonda della Terra è giudicata dalle onde sismiche longitudinali e trasversali, che, propagandosi all'interno della Terra, subiscono rifrazione, riflessione e attenuazione, che indicano la stratificazione della Terra. Ci sono tre aree principali:

La crosta terrestre;

mantello: superiore a una profondità di 900 km, inferiore a una profondità di 2900 km;

il nucleo della Terra è esterno a una profondità di 5120 km, interno a una profondità di 6371 km.

Il calore interno della Terra è associato al decadimento degli elementi radioattivi: uranio, torio, potassio, rubidio, ecc. Il valore medio del flusso di calore è 1,4-1,5 μkal / cm 2. s.

1. Qual è la forma e le dimensioni della Terra?

2. Quali sono i metodi per studiare la struttura interna della Terra?

3. Qual è la struttura interna della Terra?

4. Quali sezioni sismiche del primo ordine si distinguono chiaramente quando si analizza la struttura della Terra?

5. Quali sono i confini delle sezioni di Mohorovic e Gutenberg?

6. Qual è la densità media della Terra e come cambia al confine tra il mantello e il nucleo?

7. Come cambia il flusso di calore nelle diverse zone? Come viene intesa la variazione del gradiente geotermico e della fase geotermica?

8. Quali dati vengono utilizzati per determinare la composizione chimica media della Terra?

Letteratura

• Voytkevich GV Fondamenti della teoria dell'origine della Terra. M., 1988.

• Zharkov V.N. Struttura interna Terra e pianeti. M., 1978.

• Magnitsky V.A. Struttura interna e fisica della Terra. M., 1965.

• Saggi planetologia comparata. M., 1981.

• Ringwood A.E. Composizione e origine della Terra. M., 1981.

Descrizione:

In contrasto con l'uso "diretto" del calore geotermico ad alto potenziale (risorse idrotermali), l'uso del suolo degli strati superficiali della Terra come fonte di energia termica di bassa qualità per i sistemi di approvvigionamento di calore a pompa di calore geotermica (GHPS) è possibile quasi ovunque. Attualmente, questa è una delle aree in via di sviluppo più dinamico per l'utilizzo di fonti di energia rinnovabile non tradizionali nel mondo.

Sistemi geotermici a pompa di calore di fornitura di calore ed efficienza della loro applicazione in condizioni climatiche Russia

GP Vasiliev, direttore scientifico di JSC "INSOLAR-INVEST"

In contrasto con l'uso "diretto" del calore geotermico ad alto potenziale (risorse idrotermali), l'uso del suolo degli strati superficiali della Terra come fonte di energia termica di bassa qualità per i sistemi di approvvigionamento di calore a pompa di calore geotermica (GHPS) è possibile quasi ovunque. Attualmente, questa è una delle aree in via di sviluppo più dinamico per l'utilizzo di fonti di energia rinnovabile non tradizionali nel mondo.

Il suolo degli strati superficiali della Terra è in realtà un accumulatore di calore di potenza illimitata. Il regime termico del suolo si forma sotto l'influenza di due fattori principali: la radiazione solare incidente sulla superficie e il flusso di calore radiogeno dall'interno della terra. Le variazioni stagionali e giornaliere dell'intensità della radiazione solare e della temperatura esterna provocano fluttuazioni della temperatura degli strati superiori del suolo. La profondità di penetrazione delle fluttuazioni giornaliere della temperatura dell'aria esterna e l'intensità della radiazione solare incidente, a seconda delle specifiche condizioni pedoclimatiche, varia da alcune decine di centimetri a un metro e mezzo. La profondità di penetrazione delle fluttuazioni stagionali della temperatura dell'aria esterna e l'intensità della radiazione solare incidente non supera, di regola, i 15-20 m.

Il regime termico degli strati di suolo situati al di sotto di questa profondità ("zona neutra") si forma sotto l'influenza dell'energia termica proveniente dalle viscere della Terra e praticamente non dipende dalle variazioni stagionali, e ancor più giornaliere, dei parametri climatici esterni ( Fig. 1). All'aumentare della profondità aumenta anche la temperatura del suolo in funzione del gradiente geotermico (circa 3 °C ogni 100 m). L'entità del flusso di calore radiogeno proveniente dalle viscere della terra varia per le diverse località. Di norma, questo valore è 0,05–0,12 W / m 2.

Immagine 1.

Durante il funzionamento della centrale a turbina a gas, la massa del suolo situata all'interno della zona di influenza termica del registro delle tubazioni dello scambiatore di calore del suolo del sistema di raccolta del calore del suolo di bassa qualità (sistema di raccolta del calore), a causa dei cambiamenti stagionali nei parametri del clima esterno, nonché sotto l'influenza dei carichi operativi sul sistema di raccolta del calore, di norma, è soggetto a ripetuti congelamenti e sbrinamenti. In questo caso, naturalmente, si ha una variazione dello stato di aggregazione dell'umidità contenuta nei pori del terreno e, nel caso generale, sia in fase liquida che in fase solida e gassosa contemporaneamente. Allo stesso tempo, nei sistemi capillari-porosi, che è la massa del suolo del sistema di raccolta del calore, la presenza di umidità nello spazio dei pori ha un effetto notevole sul processo di propagazione del calore. La corretta contabilizzazione di questa influenza oggi è associata a difficoltà significative, che sono principalmente associate alla mancanza di idee chiare sulla natura della distribuzione delle fasi solide, liquide e gassose dell'umidità in una particolare struttura del sistema. Se c'è un gradiente di temperatura nello spessore della massa del suolo, le molecole di vapore acqueo si spostano in luoghi con un potenziale di temperatura ridotto, ma allo stesso tempo, sotto l'azione delle forze gravitazionali, si verifica un flusso di umidità diretto in modo opposto nella fase liquida . Inoltre, su regime di temperatura gli strati superiori del terreno sono interessati dall'umidità precipitazione così come le acque sotterranee.

Tra i tratti caratteristici del regime termico dei sistemi di captazione del calore del suolo come oggetto di progettazione dovrebbe rientrare anche la cosiddetta "incertezza informativa" dei modelli matematici che descrivono tali processi, ovvero, in altre parole, la mancanza di informazioni attendibili sugli effetti sulla sistema ambientale (atmosfera e massa del suolo situati al di fuori della zona di influenza termica dello scambiatore di calore a terra del sistema di captazione del calore) e l'estrema complessità della loro approssimazione. Infatti, se l'approssimazione degli impatti sul sistema climatico esterno, seppur complessa, è ancora ad un certo costo di "tempo macchina" e di utilizzo modelli esistenti(ad esempio un “anno climatico tipico”) può essere implementato, quindi il problema di tenere conto nel modello dell'influenza sul sistema degli influssi atmosferici (rugiada, nebbia, pioggia, neve, ecc.), nonché del l'approssimazione dell'influenza termica sulla massa del suolo del sistema di captazione del calore degli strati di suolo sottostanti e circostanti è oggi praticamente insolubile e potrebbe essere oggetto di studi separati. Ad esempio, scarsa conoscenza dei processi di formazione flussi di filtrazione acque sotterranee, il loro regime di velocità, nonché l'impossibilità di ottenere informazioni affidabili sul regime termico e di umidità degli strati di suolo al di sotto della zona di influenza termica dello scambiatore di calore del suolo, complica notevolmente il compito di costruire un modello matematico corretto del regime termico del sistema di raccolta del calore del suolo di bassa qualità.

Per superare le difficoltà descritte che sorgono durante la progettazione di una centrale elettrica con turbina a gas, il metodo sviluppato e testato in pratica per la modellazione matematica del regime termico dei sistemi di raccolta del calore del suolo e il metodo per tenere conto delle transizioni di fase dell'umidità nello spazio dei pori di il massiccio del suolo dei sistemi di raccolta del calore può essere raccomandato.

L'essenza del metodo è considerare, nella costruzione di un modello matematico, la differenza tra due problemi: il problema “di base” che descrive il regime termico del suolo nel suo stato naturale (senza l'influenza dello scambiatore di calore del suolo sistema di raccolta), e il problema da risolvere che descrive il regime termico della massa del suolo con dissipatori di calore (sorgenti). Di conseguenza, il metodo consente di ottenere una soluzione per qualche nuova funzione, che è funzione dell'influenza dei dissipatori di calore sul regime termico naturale del suolo ed è pari alla differenza di temperatura tra la massa del suolo nella sua naturale stato e la massa del suolo con pozzi (fonti di calore) - con lo scambiatore di calore a terra del sistema di raccolta del calore. L'uso di questo metodo nella costruzione di modelli matematici del regime termico dei sistemi di raccolta del calore del suolo a basso potenziale ha consentito non solo di aggirare le difficoltà associate all'approssimazione delle influenze esterne sul sistema di raccolta del calore, ma anche di utilizzarlo nel modella le informazioni ottenute sperimentalmente dalle stazioni meteorologiche sul regime termico naturale del suolo. Ciò consente di prendere parzialmente in considerazione l'intero complesso di fattori (quali la presenza delle acque sotterranee, la loro velocità e i regimi termici, la struttura e la localizzazione degli strati di suolo, il fondo “termico” della Terra, le precipitazioni, le trasformazioni di umidità nello spazio dei pori e molto altro), che influiscono in modo più significativo sulla formazione del regime termico del sistema di raccolta del calore e il cui conto congiunto in una formulazione rigorosa del problema è praticamente impossibile.

Il metodo per tenere conto delle transizioni di fase dell'umidità nello spazio dei pori di una massa di suolo durante la progettazione di una centrale elettrica con turbina a gas si basa su un nuovo concetto di conducibilità termica "equivalente" del suolo, che è determinata sostituendo il problema del calore regime di un cilindro del terreno ghiacciato attorno ai tubi di uno scambiatore di calore del terreno con un problema quasi stazionario “equivalente” con un campo di temperatura chiuso e condizioni al contorno identiche, ma con una conducibilità termica “equivalente” diversa.

Il compito più importante da risolvere nella progettazione dei sistemi di approvvigionamento di calore geotermico per gli edifici è una valutazione dettagliata delle capacità energetiche del clima dell'area di costruzione e, su questa base, trarre una conclusione sull'efficacia e sulla fattibilità dell'utilizzo di una o un altro progetto di circuito del GTTS. I valori calcolati dei parametri climatici riportati negli attuali documenti normativi non danno caratteristiche complete clima esterno, la sua variabilità per mesi, nonché in determinati periodi dell'anno: la stagione di riscaldamento, il periodo di surriscaldamento, ecc. Pertanto, al momento di decidere il potenziale di temperatura del calore geotermico, valutare la possibilità della sua combinazione con altri bassi -potenziali fonti di calore naturali, valutando loro (sorgenti) il livello di temperatura nel ciclo annuale, è necessario coinvolgere dati climatici più completi, dati, ad esempio, nel Manuale sul clima dell'URSS (L.: Gidrometioizdat. Issue 1–34).

Tra tali informazioni sul clima, nel nostro caso, vanno evidenziati, in primo luogo:

– dati sulla temperatura media mensile del suolo a diverse profondità;

– dati sull'arrivo della radiazione solare su superfici diversamente orientate.

In tavola. Le tabelle 1–5 mostrano i dati sulle temperature medie mensili del suolo a varie profondità per alcune città russe. In tavola. La tabella 1 mostra le temperature medie mensili del suolo per 23 città della Federazione Russa a una profondità di 1,6 m, che sembra essere la più razionale in termini di potenziale termico del suolo e possibilità di meccanizzare la produzione di opere di posa orizzontale scambiatori di calore del suolo.

Tabella 1 Temperature medie del suolo per mesi a una profondità di 1,6 m per alcune città russe

Città io II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Arkhangelsk 4,0 3,5 3,1 2,7 2,5 3,0 4,5 6,0 7,1 7,0 6,1 4,9 Astrachan 7,5 6,1 5,9 7,3 11 14,6 17,4 19,1 19,1 16,7 13,6 10,2 Barnaul 2,6 1,7 1,2 1,4 4,3 8,2 11,0 12,4 11,6 9,2 6,2 3,9 Bratsk 0,4 -0,2 -0,6 -0,5 -0,2 0 3,0 6,8 7,2 5,4 2,9 1,4 Vladivostok 3,7 2,0 1,2 1,0 1,5 5,3 9,1 12,4 13,8 12,7 9,7 6,4 Irkutsk -0,8 -2,8 -2,7 -1,1 -0,5 -0,2 1,7 5,0 6,7 5,6 3,2 1,2 Komsomolsk- sull'Amur 0,8 -0,4 -0,9 -0,4 0 1,9 6,7 10,5 11,3 9,0 5,5 2,7 Magadan -6,5 -8,0 -8,8 -8,7 -3,9 -2,6 -0,8 0,1 0,4 0,1 -0,2 -2,0 Mosca 3,8 3,2 2,7 3,0 6,2 9,6 12,1 13,4 12,5 10,1 7,3 5,0 Murmansk 0,7 0,3 0 -0,3 -0,3 0,2 4,0 6,7 6,6 4,2 2,7 1,0 Novosibirsk 2,1 1,2 0,6 0,5 1,3 5,0 9,1 11,3 10,9 8,8 5,8 3,6 Orenburg 4,1 2,6 1,9 2,2 4,9 8,0 10,7 12,4 12,6 11,2 8,6 6,0 Permiano 2,9 2,3 1,9 1,6 3,4 7,2 10,5 12,1 11,5 9,0 6,0 4,0 Petropavlovsk- Kamchatsky 2,6 1,9 1,5 1,1 1,2 3,4 6,7 9,1 9,6 8,3 5,6 3,8 Rostov sul Don 8,0 6,6 5,9 6,8 9,9 12,9 15,5 17,3 17,5 15,8 13,0 10,0 Salekhard 1,6 1,0 0,7 0,5 0,4 0,9 3,9 6,8 7,1 5,6 3,5 2,3 Soci 11,2 9,8 9,6 11,0 13,4 16,2 18,9 20,8 21,0 19,2 16,8 13,5 Turukhansk 0,9 0,5 0,2 0 0 0,1 1,6 6,2 6,4 4,5 2,8 1,8 Tura -0,9 -0,3 -5,2 -5,3 -3,2 -1,6 -0,7 1,2 2,0 0,7 0 -0,2 balena -6,9 -8,0 -8,6 -8,7 -6,3 -1,2 -0,4 0,1 0,2 0 -0,8 -3,7 Khabarovsk 0,3 -1,8 -2,3 -1,1 -0,4 2,5 9,5 13,3 13,5 10,9 6,7 3,0 Yakutsk -5,6 -7,4 -7,9 -7,0 -4,1 -1,8 0,3 1,5 1,1 0,1 -0,1 -2,4 Yaroslavl 2,8 2,2 1,9 1,7 3,9 7,8 10,7 12,4 11,5 9,5 6,3 3,9

Tavolo 2 Temperatura del suolo a Stavropol (suolo - chernozem)

Profondità, m io II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 0,4 1,2 1,3 2,7 7,7 13,8 17,9 20,3 19,6 15,4 11,4 6,0 2,8 0,8 3,0 1,9 2,5 6,0 11,5 15,4 17,6 17,6 15,3 12,2 7,8 4,6 1,6 5,0 4,0 3,8 5,3 8,8 12,2 14,4 15,7 15,1 12,7 9,7 6,8 3,2 8,9 8,0 7,4 7,4 8,4 9,9 11,3 12,6 13,2 12,7 11,6 10,1

Tabella 3 Temperature del suolo a Yakutsk (terreno limoso-sabbioso con una miscela di humus, sotto - sabbia)

Profondità, m io II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 0,2 -19,2 -19,4 -16,2 -7,9 4,3 13,4 17,5 15,5 7,0 -3,1 -10,8 -15,6 0,4 -16,8 17,4 -15,2 -8,4 2,5 11,0 15,0 13,8 6,7 -1,9 -8,0 -12,9 0,6 -14,3 -15,3 -13,7 -8,5 0,2 7,9 12,1 11,8 6,2 -0,5 -5,2 -10,3 0,8 -12,4 -14,1 -12,7 -8,4 -1,4 5,0 9,4 9,6 5,3 0 -3,4 -8,1 1,2 -8,7 -10,2 -10,2 -8,0 -3,3 0,1 4,1 5,0 2,8 0 -0,9 -4,9 1,6 -5,6 -7,4 -7,9 -7,0 -4,1 -1,8 0,3 1,5 1,1 0,1 -0,1 -2,4 2,4 -2,6 -4,4 -5,4 -5,6 -4,4 -3,0 -2,0 -1,4 -1,0 -0,9 -0,9 -1,0 3,2 -1,7 -2,6 -3,8 -4,4 -4,2 -3,4 -2,8 -2,3 -1,9 -1,8 -1,6 -1,5

Tabella 4 Temperature del suolo a Pskov (fondo, terreno argilloso, sottosuolo - argilla)

Profondità, m io II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 0,2 -0,8 -1,1 -0,3 3,3 11,4 15,1 19 17,2 12,3 6,7 2,6 0,2 0,4 0,6 0 0 2,4 9,6 13,5 16,9 16,5 12,9 7,8 4,2 1,7 0,8 1,7 0,9 0,8 2,0 7,8 11,6 15,0 15,6 13,2 8,8 5,4 2,9 1,6 3,2 2,4 1,9 2,2 5,6 9,2 11,9 13,2 12,0 9,7 6,9 4,6

Tabella 5 Temperatura del suolo a Vladivostok (terreno marrone sassoso, sfuso)

Profondità, m io II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 0,2 -6,1 -5,5 -1,3 2,7 9,3 14,8 18,9 21,2 18,4 11,6 3,2 -2,3 0,4 -3,7 -3,8 -1,1 1,0 7,3 12,7 16,7 19,5 17,5 12,3 5,2 0,2 0,8 -0,1 -1,4 -0,6 0 4,4 10,4 14,2 17,3 17,0 13,5 7,8 2,9 1,6 3,6 2,0 1,3 1,1 2,9 7,7 11,0 14,2 15,4 13,8 10,2 6,4 3,2 8,0 6,4 5,2 4,4 4,2 5,5 7,5 9,4 11,3 12,4 11,7 10

Le informazioni presentate nelle tabelle sull'andamento naturale delle temperature del suolo a una profondità fino a 3,2 m (ovvero nello strato di suolo "di lavoro" per una centrale a turbina a gas con scambiatore di calore orizzontale del suolo) illustrano chiaramente le possibilità di utilizzo suolo come fonte di calore a basso potenziale. La gamma relativamente piccola di variazioni della temperatura degli strati situati alla stessa profondità sul territorio della Russia è evidente. Quindi, ad esempio, la temperatura minima del suolo a una profondità di 3,2 m dalla superficie nella città di Stavropol è di 7,4 °C e nella città di Yakutsk - (-4,4 °C); di conseguenza, l'intervallo di variazioni della temperatura del suolo a una data profondità è di 11,8 gradi. Questo fatto consente di contare sulla creazione di un'apparecchiatura a pompa di calore sufficientemente unificata adatta al funzionamento praticamente in tutta la Russia.

Come si evince dalle tabelle presentate, tratto caratteristico Il regime di temperatura naturale del suolo è il ritardo delle temperature minime del suolo rispetto all'ora di arrivo delle temperature minime dell'aria esterna. Le temperature minime dell'aria esterna si osservano ovunque in gennaio, le temperature minime nel terreno ad una profondità di 1,6 m a Stavropol si osservano in marzo, a Yakutsk - in marzo, a Sochi - in marzo, a Vladivostok - in aprile. Pertanto, è ovvio che al momento dell'insorgere delle temperature minime nel terreno, il carico sul sistema di fornitura di calore della pompa di calore (dispersione di calore dell'edificio) è ridotto. Questo momento apre opportunità abbastanza serie per ridurre la capacità installata del GTTS (risparmio sui costi di capitale) e deve essere tenuto in considerazione durante la progettazione.

Per valutare l'efficacia dell'uso dei sistemi di fornitura di calore a pompa di calore geotermica nelle condizioni climatiche della Russia, la suddivisione in zone del territorio della Federazione Russa è stata effettuata in base all'efficienza dell'utilizzo del calore geotermico a basso potenziale per scopi di fornitura di calore. La suddivisione in zone è stata effettuata sulla base dei risultati di esperimenti numerici sulla modellazione delle modalità operative del GTTS nelle condizioni climatiche di varie regioni del territorio della Federazione Russa. Sono state effettuate sperimentazioni numeriche sull'esempio di un ipotetico casolare a due piani con una superficie riscaldata di 200 mq, dotato di un sistema di fornitura di calore a pompa di calore geotermica. Le strutture di chiusura esterne della casa in esame presentano le seguenti ridotte resistenze di scambio termico:

- pareti esterne - 3,2 m 2 h°C/W;

- finestre e porte - 0,6 m 2 h ° C / W;

- rivestimenti e soffitti - 4,2 m 2 h°C/W.

Durante l'esecuzione di esperimenti numerici, sono stati considerati quanto segue:

– sistema di raccolta del calore del suolo a bassa densità di consumo energia geotermica;

– sistema di raccolta del calore orizzontale realizzato con tubi in polietilene di diametro 0,05 m e lunghezza 400 m;

– sistema di captazione del calore del suolo ad alta densità di consumo di energia geotermica;

– sistema verticale di captazione del calore da un pozzo termico del diametro di 0,16 m e della lunghezza di 40 m.

Gli studi condotti hanno dimostrato che il consumo di energia termica dalla massa del suolo entro la fine della stagione di riscaldamento provoca un abbassamento della temperatura del suolo in prossimità del registro delle tubazioni del sistema di captazione del calore, che, nelle condizioni pedoclimatiche della maggior parte delle il territorio della Federazione Russa, non ha il tempo di essere compensato nel periodo estivo dell'anno e all'inizio della prossima stagione di riscaldamento il terreno esce con un potenziale di temperatura ridotto. Il consumo di energia termica durante la successiva stagione di riscaldamento provoca un'ulteriore diminuzione della temperatura del suolo e all'inizio della terza stagione di riscaldamento il suo potenziale termico differisce ancora di più da quello naturale. E così via... Tuttavia, gli inviluppi dell'influenza termica del funzionamento a lungo termine del sistema di raccolta del calore sul regime di temperatura naturale del suolo hanno un carattere esponenziale pronunciato e, entro il quinto anno di funzionamento, il suolo entra in un nuovo regime vicino al periodico, ovvero, a partire dal quinto anno di funzionamento, il consumo a lungo termine di energia termica dalla massa del suolo del sistema di raccolta del calore è accompagnato da variazioni periodiche della sua temperatura. Pertanto, durante la suddivisione in zone del territorio della Federazione Russa, è stato necessario tenere conto del calo delle temperature della massa del suolo causato dal funzionamento a lungo termine del sistema di raccolta del calore e utilizzare le temperature del suolo previste per il 5° anno di funzionamento del GTTS come parametri di progetto per le temperature della massa del suolo. Tenendo conto di questa circostanza, quando si suddivide in zone il territorio della Federazione Russa in base all'efficienza dell'uso della centrale a turbina a gas, come criterio per l'efficienza del sistema di fornitura di calore a pompa di calore geotermica, il coefficiente di trasformazione del calore è stato mediato su è stato scelto il 5° anno di esercizio, Кр tr, che è il rapporto tra l'energia termica utile generata dalla centrale a turbina a gas e l'energia spesa per il suo azionamento, e definito per il ciclo termodinamico ideale di Carnot come segue:

K tr \u003d T o / (T o - T u), (1)

dove T o è il potenziale di temperatura del calore assorbito dal sistema di riscaldamento o fornitura di calore, K;

T e - potenziale di temperatura della fonte di calore, K.

Il coefficiente di trasformazione del sistema di fornitura di calore a pompa di calore K tr è il rapporto tra il calore utile sottratto al sistema di approvvigionamento di calore del consumatore e l'energia spesa per il funzionamento del GTTS, ed è numericamente uguale alla quantità di calore utile ottenuta a temperature To e T e per unità di energia spesa per l'unità GTST. Il rapporto di trasformazione reale differisce da quello ideale, descritto dalla formula (1), per il valore del coefficiente h, che tiene conto del grado di perfezione termodinamica del GTST e delle perdite irreversibili di energia durante l'attuazione del ciclo.

Gli esperimenti numerici sono stati condotti con l'ausilio di un programma creato presso INSOLAR-INVEST OJSC, che assicura la determinazione dei parametri ottimali del sistema di raccolta del calore in funzione delle condizioni climatiche dell'area di costruzione, delle qualità di schermatura termica dell'edificio, le caratteristiche prestazionali delle apparecchiature a pompa di calore, delle pompe di circolazione, dei dispositivi di riscaldamento dell'impianto di riscaldamento, nonché le loro modalità di funzionamento. Il programma si basa sul metodo precedentemente descritto per la costruzione di modelli matematici del regime termico dei sistemi di raccolta del calore del suolo a basso potenziale, che ha permesso di aggirare le difficoltà associate all'incertezza informativa dei modelli e all'approssimazione delle influenze esterne, a causa dell'utilizzo nel programma delle informazioni ottenute sperimentalmente sul regime termico naturale del suolo, che consente di prendere parzialmente in considerazione l'intero complesso di fattori (come la presenza di acque sotterranee, la loro velocità e i regimi termici, la struttura e posizione degli strati del suolo, lo sfondo "termico" della Terra, le precipitazioni, le trasformazioni di fase dell'umidità nello spazio dei pori e molto altro) che influiscono in modo più significativo sulla formazione del regime termico del sistema di raccolta del calore e la contabilizzazione congiunta di cui in una rigida formulazione del problema è oggi praticamente impossibile. Come soluzione al problema "di base", abbiamo utilizzato i dati del Manuale sul clima dell'URSS (L.: Gidrometioizdat. Issue 1–34).

Il programma permette infatti di risolvere il problema dell'ottimizzazione multiparametrica della configurazione GTST per uno specifico edificio e area di costruzione. Allo stesso tempo, la funzione obiettivo del problema di ottimizzazione è il minimo dei costi energetici annuali per il funzionamento della centrale a turbina a gas e i criteri di ottimizzazione sono il raggio dei tubi dello scambiatore di calore del suolo, il suo (scambiatore di calore) lunghezza e profondità.

In fig. 2–9.

Sulla fig. 2 mostra i valori e le isolinee del coefficiente di trasformazione dei sistemi di fornitura di calore a pompa di calore geotermici con sistemi di raccolta del calore orizzontali, e in fig. 3 - per GTST con sistemi di raccolta del calore verticali. Come si evince dalle figure, nel sud della Russia si possono prevedere i valori massimi di Кртр 4,24 per i sistemi di raccolta del calore orizzontali e 4,14 per i sistemi verticali, e i valori minimi, rispettivamente, 2,87 e 2,73 al nord, in Uelen. Per corsia centrale In Russia, i valori di Кр tr per i sistemi di raccolta del calore orizzontali sono compresi tra 3,4 e 3,6 e per i sistemi verticali tra 3,2 e 3,4. Valori relativamente alti di Кр tr (3,2–3,5) sono degni di nota per le regioni dell'Estremo Oriente, regioni con condizioni di approvvigionamento di carburante tradizionalmente difficili. Apparentemente Lontano estè una regione di attuazione prioritaria del GTST.

Sulla fig. La figura 4 mostra i valori e le isolinee dei costi energetici annui specifici per l'azionamento del GTST + PD "orizzontale" (picco più vicino), inclusi i costi energetici per riscaldamento, ventilazione e fornitura di acqua calda, dato a 1 m 2 dell'area riscaldata, e in fig. 5 - per GTST con sistemi di raccolta del calore verticali. Come si evince dai dati, il consumo energetico specifico annuo per l'azionamento di centrali elettriche a turbina a gas orizzontale, ridotto a 1 m 2 della superficie riscaldata dell'edificio, varia da 28,8 kWh/(anno m 2) nel a sud della Russia a 241 kWh / (anno m 2) a Mosca Yakutsk, e per le centrali elettriche a turbina a gas verticale, rispettivamente, da 28,7 kWh / / (anno m 2) a sud e fino a 248 kWh / / (anno m 2) a Jakutsk. Se moltiplichiamo il valore del consumo energetico specifico annuo per l'azionamento del GTST presentato nei dati di un'area specifica per il valore di questa località K p tr, ridotto per 1, otterremo la quantità di energia risparmiata dal GTST da 1 m 2 di superficie riscaldata all'anno. Ad esempio, per Mosca, per una centrale elettrica a turbina a gas verticale, questo valore sarà di 189,2 kWh per 1 m 2 all'anno. Per fare un confronto, possiamo citare i valori del consumo energetico specifico stabiliti dagli standard di risparmio energetico di Mosca MGSN 2.01–99 per edifici bassi a livello di 130 e per edifici a più piani 95 kWh / (anno m 2). Allo stesso tempo, i costi energetici normalizzati da MGSN 2.01–99 includono solo i costi energetici per il riscaldamento e la ventilazione, mentre nel nostro caso i costi energetici includono anche i costi energetici per la fornitura di acqua calda. Il fatto è che l'approccio alla valutazione dei costi energetici per il funzionamento di un edificio, esistente nelle norme vigenti, individua i costi energetici per il riscaldamento e la ventilazione dell'edificio ei costi energetici per la sua fornitura di acqua calda come voci separate. Allo stesso tempo, il consumo di energia per la fornitura di acqua calda non è standardizzato. Questo approccio non sembra corretto, poiché i costi energetici per la fornitura di acqua calda sono spesso commisurati ai costi energetici per il riscaldamento e la ventilazione.

Sulla fig. 6 mostra i valori e le isolinee del rapporto razionale tra la potenza termica del picco più vicino (PD) e la potenza elettrica installata del GTST orizzontale in frazioni di unità, e in fig. 7 - per GTST con sistemi di raccolta del calore verticali. Il criterio per il rapporto razionale tra la potenza termica del picco più vicino e la potenza elettrica installata del GTST (escluso PD) era il costo minimo annuo dell'energia elettrica per l'azionamento del GTST + PD. Come si può vedere dalle figure, il rapporto razionale tra le capacità del PD termico e del GTPP elettrico (senza PD) varia da 0 nel sud della Russia, a 2,88 per il GTPP orizzontale e 2,92 per i sistemi verticali a Yakutsk. Nella fascia centrale del territorio della Federazione Russa, il rapporto razionale tra la potenza termica del chiudiporta e la potenza elettrica installata del GTST + PD è compreso tra 1,1 e 1,3 per GTST sia orizzontale che verticale. A questo punto è necessario soffermarsi più nel dettaglio. Il fatto è che sostituendo, ad esempio, il riscaldamento elettrico nella Russia centrale, abbiamo effettivamente l'opportunità di ridurre del 35-40% la potenza delle apparecchiature elettriche installate in un edificio riscaldato e, di conseguenza, ridurre la potenza elettrica richiesta a RAO UES , che oggi "costa » circa 50 mila rubli. per 1 kW di potenza elettrica installata in casa. Quindi, ad esempio, per un cottage con perdite di calore calcolate nel periodo di cinque giorni più freddo pari a 15 kW, risparmieremo 6 kW di energia elettrica installata e, di conseguenza, circa 300 mila rubli. o ≈ 11,5 mila dollari USA. Questa cifra è praticamente uguale al costo di un GTST di tale capacità termica.

Pertanto, se prendiamo correttamente in considerazione tutti i costi associati al collegamento di un edificio a una rete elettrica centralizzata, risulta che alle attuali tariffe per l'elettricità e la connessione alle reti di alimentazione centralizzate nella striscia centrale del territorio della Federazione Russa , anche in termini di costi una tantum, GTST risulta essere più redditizio del riscaldamento elettrico, per non parlare del risparmio energetico del 60%.

Sulla fig. 8 mostra i valori e le isolinee della quota di energia termica generata nell'anno da un picco più vicino (PD) nel consumo energetico annuo totale del sistema orizzontale GTST + PD in percentuale, e in fig. 9 - per GTST con sistemi di raccolta del calore verticali. Come si può vedere dalle cifre, la quota di energia termica generata durante l'anno da un picco più vicino (PD) nel consumo totale annuo di energia del sistema orizzontale GTST + PD varia dallo 0% nel sud della Russia a 38-40 % a Yakutsk e Tura, e per GTST+PD verticale, rispettivamente dallo 0% a sud e fino al 48,5% a Yakutsk. Nella zona centrale della Russia, questi valori sono di circa il 5-7% sia per GTS verticale che orizzontale. Si tratta di piccoli costi energetici e, a questo proposito, bisogna stare attenti a scegliere un picco più vicino. I più razionali dal punto di vista sia degli investimenti specifici di capitale in 1 kW di potenza che dell'automazione sono i driver elettrici di punta. Degno di nota è l'utilizzo di caldaie a pellet.

In conclusione, vorrei soffermarmi su un tema molto importante: il problema della scelta di un livello razionale di protezione termica degli edifici. Questo problema è oggi un compito molto serio, la cui soluzione richiede una seria analisi numerica che tenga conto delle specificità del nostro clima e delle caratteristiche delle apparecchiature ingegneristiche utilizzate, dell'infrastruttura delle reti centralizzate, nonché della situazione ambientale in città, che si sta letteralmente deteriorando sotto i nostri occhi, e molto altro ancora. È evidente che già oggi è scorretto formulare requisiti per l'involucro di un edificio senza tener conto delle sue interconnessioni (costruite) con il clima e il sistema di approvvigionamento energetico, comunicazioni ingegneristiche, ecc. futuro, la soluzione al problema della scelta di un livello razionale di protezione termica sarà possibile solo in base alla considerazione del complesso edificio + sistema di approvvigionamento energetico + clima + ambiente come unico sistema eco-energetico, e con questo approccio, i vantaggi competitivi del GTTS nel mercato interno difficilmente possono essere sopravvalutati.

Letteratura

1. Sanner B. Fonti di Calore a Terra per Pompe di Calore (classificazione, caratteristiche, vantaggi). Corso sulle pompe di calore geotermiche, 2002.

2. Vasiliev G. P. Livello economicamente conveniente di protezione termica degli edifici // Risparmio energetico. - 2002. - N. 5.

3. Vasiliev G. P. Fornitura di calore e freddo di edifici e strutture che utilizzano energia termica a basso potenziale degli strati superficiali della Terra: Monografia. Casa editrice "Border". – M.: Krasnaya Zvezda, 2006.

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