Didžiausias iššūkis – išvengti patogeninės mikrofloros. Ir tai sunku padaryti drėgmės prisotintoje ir pakankamai šiltoje aplinkoje. Net ir geriausiuose rūsiuose visada yra pelėsio. Todėl mums reikia reguliariai naudojamų vamzdžių valymo sistemos nuo bet kokių ant sienų besikaupiančių nemalonumų. O tai padaryti su 3 metrų indėliu nėra taip paprasta. Pirmas dalykas, kuris ateina į galvą, yra mechaninis metodas – šepetys. Kalbant apie kaminų valymą. Naudojant tam tikrą skystą chemiją. Arba dujos. Pavyzdžiui, jei siurbiate fosgeną per vamzdį, tada viskas mirs ir porą mėnesių to gali pakakti. Bet bet kokios dujos patenka į cheminę medžiagą. reaguoja su drėgme vamzdyje ir atitinkamai nusėda jame, todėl vėdinimas trunka ilgą laiką. Ir ilgas vėdinimas paskatins patogenų atsigavimą. Čia jums reikia kompetentingo požiūrio su žiniomis šiuolaikinėmis priemonėmis valymas.

Apskritai aš pasirašau po kiekvienu žodžiu! (Tikrai nežinau, kuo čia džiaugtis).

Šioje sistemoje matau kelis klausimus, kuriuos reikia išspręsti:

1. Ar pakanka šio šilumokaičio ilgio efektyviam naudojimui (kažkoks efektas bus, bet neaišku koks)
2. Kondensatas. Žiemą jo nebus, nes per vamzdį bus pumpuojamas šaltas oras. Kondensatas tekės iš vamzdžio išorės – žemėje (šilčiau). Bet vasarą... Problema KAIP išsiurbti kondensatą iš po 3m gylio - jau sugalvojau padaryti sandarų šulinių stiklą kondensatui surinkti ant kondensato paėmimo angos pusės. Įdiekite jame siurblį, kuris periodiškai išsiurbs kondensatą ...
3. Daroma prielaida, kad kanalizacijos vamzdžiai (plastikiniai) yra sandarūs. Jei taip, aplinkinis gruntinis vanduo neturėtų prasiskverbti ir neturėtų turėti įtakos oro drėgmei. Todėl, manau, drėgmės nebus (kaip rūsyje). Bent jau žiemą. Manau, kad rūsys drėgnas dėl prastos ventiliacijos. Pelėsis nemėgsta saulės spindulių ir skersvėjų (vamzdėlyje bus skersvėjų). O dabar klausimas - KIEK sandarių kanalizacijos vamzdžių žemėje? Kiek man jų užteks? Faktas yra tas, kad šis projektas yra lydimas - nuotekų sistemai iškasama tranšėja (ji bus 1-1,2 m gylyje), tada izoliacija (putų polistirenas) ir dugno įžeminimo akumuliatorius). Tai reiškia, kad ši sistema yra nepataisoma, kai joje slėgis yra sumažintas - aš jos nekepsiu - tik užpilsiu žemėmis ir tiek.
4. Vamzdžių valymas. Pagalvojau, kad apatiniame taške pasižiūrėčiau. dabar jau maziau "intuzizmo" siuo klausimu - gruntinis vanduo - gali pasirodyti, kad jis bus apsemtas ir prasmės bus NULIS. Be šulinio nėra tiek daug galimybių:
a. iš abiejų pusių daromos revizijos (kiekvienam 110mm vamzdžiui), kurios išeina į paviršių, per vamzdį ištraukiamas nerūdijančio plieno kabelis. Valymui prie jo pritvirtiname kvachą. Minusas - į paviršių patenka krūva vamzdžių, kurie paveiks akumuliatoriaus temperatūrą ir hidrodinamines sąlygas.
b. periodiškai užtvindykite vamzdžius vandeniu ir balikliu, pavyzdžiui (ar kita dezinfekavimo priemone), išsiurbdami vandenį iš kitame vamzdžių gale esančio kondensato šulinio. Tada vamzdžių džiovinimas oru (gal atgaivintu režimu - iš namų į lauką, nors man ši idėja nelabai patinka).
5. Nebus pelėsio (juodraščio). bet kiti gėrime gyvenantys mikroorganizmai yra labai tolygūs. Yra vilties žiemos režimui – šaltas sausas oras gerai dezinfekuoja. Galimybė apsaugoti - filtras prie akumuliatoriaus įėjimo. Arba ultravioletiniai (brangūs)
6. Kaip intensyviai varyti orą virš tokios konstrukcijos?
Filtras (smulkaus tinklelio) prie įleidimo angos
-> pasukite 90 laipsnių žemyn
-> 4m 200mm vamzdis žemyn
-> padalinti srautą į 4 110 mm vamzdžius
-> 10 metrų horizontaliai
-> pasukite 90 laipsnių žemyn
-> 1 metras žemyn
-> pasukti 90 laipsnių
-> 10 metrų horizontaliai
-> srauto surinkimas 200 mm vamzdyje
-> 2 metrai aukštyn
-> pasukite 90 laipsnių kampu (į namą)
-> filtravimo popieriaus arba audinio kišenė
-> ventiliatorius

Turime 25m vamzdžius, 6 posūkius po 90 laipsnių (apsukimus galima padaryti lygesnius - 2x45), 2 filtrus. Noriu 300-400m3/val. Debitas ~ 4m/s

Vertikalūs kolektoriai ima energiją iš žemės, naudodami geoterminius žemės zondus. Tai uždaros sistemos su 145-150 mm skersmens ir nuo 50 iki 150 m gylio šuliniais, per kuriuos tiesiami vamzdžiai. Dujotiekio gale sumontuota grįžtamoji U alkūnė. Paprastai montavimas atliekamas naudojant vienos kilpos zondą su 2x d40 vamzdžiais (švediška sistema) arba dvigubos kilpos zondu su 4x d32 vamzdžiais. Dvigubos kilpos zondai turėtų pasiekti 10-15% daugiau šilumos ištraukimo. Šuliniams, gilesniems nei 150 m, reikia naudoti 4xd40 vamzdžius (siekiant sumažinti slėgio nuostolius).

Šiuo metu daugumos gręžinių, skirtų šilumai iš žemės išgauti, gylis siekia 150 m. Didesniame gylyje šilumos galima gauti daugiau, tačiau tuo pačiu tokių gręžinių sąnaudos bus labai didelės. Todėl svarbu iš anksto apskaičiuoti vertikalaus kolektoriaus įrengimo sąnaudas, palyginti su numatomomis sutaupymomis ateityje. Įrengus aktyviąją-pasyviąją aušinimo sistemą, gilesni gręžiniai nedaromi dėl aukštesnės temperatūros grunte ir mažesnio potencialo šilumos perdavimo iš tirpalo į aplinką metu. Sistemoje cirkuliuoja antifrizo mišinys (alkoholis, glicerinas, glikolis), praskiestas vandeniu iki reikiamos antifrizo konsistencijos. Šilumos siurblyje jis perduoda iš žemės paimtą šilumą šaltnešiui. Žemės temperatūra 20 m gylyje yra apie 10 ° C, o kas 30 m pakyla 1 ° C. Klimato sąlygos tam įtakos neturi, todėl tiek žiemą, tiek vasarą galima pasikliauti kokybišku energijos pasirinkimu. Reikia pridurti, kad temperatūra žemėje šiek tiek skiriasi sezono pradžioje (rugsėjo-spalio mėn.) nuo temperatūros sezono pabaigoje (kovo-balandžio mėn.). Todėl skaičiuojant gylį būtina atsižvelgti į vertikalūs kolektoriaišildymo sezono trukmė įrengimo vietoje.

Renkant šilumą geoterminiais vertikaliais zondais labai svarbūs teisingi skaičiavimai ir kolektorių projektavimas. Norint atlikti kompetentingus skaičiavimus, būtina žinoti, ar galima gręžti montavimo vietoje iki pageidaujamo gylio.

10kW šilumos siurbliui reikia maždaug 120-180 m gręžinio. Šuliniai turi būti dedami bent 8 m atstumu vienas nuo kito. Šulinių skaičius ir gylis priklauso nuo geologinių sąlygų, buvimo gruntinio vandens, dirvožemio gebėjimas išlaikyti šilumą ir gręžimo technologijos. Gręžiant kelis gręžinius, bendras norimas gręžinio ilgis bus padalintas iš gręžinių skaičiaus.

Vertikalaus kolektoriaus pranašumas prieš horizontalųjį yra mažesnis naudojamas žemės plotas, stabilesnis šilumos šaltinis ir šilumos šaltinio nepriklausomumas nuo oro sąlygų. Vertikalių kolektorių trūkumas yra didelė kaina iškasimas ir laipsniškas grunto aušinimas prie kolektoriaus (projektuojant reikia atlikti kompetentingus reikiamos galios skaičiavimus).

Reikalingo gręžinio gylio apskaičiavimas

Informacija, reikalinga preliminariai skaičiuojant šulinių gylį ir skaičių:

Šilumos siurblio galia

Pasirinktas šildymo tipas - "šiltos grindys", radiatoriai, kombinuotas

Numatomas šilumos siurblio darbo valandų skaičius per metus, energijos poreikio padengimas

Montavimo vieta

Naudojant geoterminį gręžinį - šildymas, karšto vandens šildymas, sezoninis baseino šildymas, baseino šildymas ištisus metus

Pasyvaus (aktyvaus) vėsinimo funkcijos naudojimas objekte

Bendras metinis šilumos suvartojimas šildymui (MW / h)

Paviršinis Žemės dirvožemio sluoksnis yra natūralus šilumos akumuliatorius. Pagrindinis šaltinis šiluminė energija patekęs į viršutinius Žemės sluoksnius – saulės spinduliuotė. Maždaug 3 m ir didesniame gylyje (žemiau užšalimo lygio) dirvožemio temperatūra per metus praktiškai nekinta ir yra maždaug lygi vidutinė metinė temperatūra lauko oro. Žiemą 1,5-3,2 m gylyje temperatūra svyruoja nuo +5 iki + 7 ° C, o vasarą nuo +10 iki + 12 ° C. Su tokia šiluma galima išvengti namo užšalimo žiemą, o neleiskite jam perkaisti virš 18. -20 °C vasarą

Labiausiai paprastu būduŽemės šilumos panaudojimas yra dirvožemio šilumokaičio (PHE) naudojimas. Po žeme, žemiau grunto užšalimo lygio, klojama ortakių sistema, kuri atlieka šilumokaičio tarp žemės ir per šiuos ortakius praeinančio oro funkciją. Žiemą įtekantis šaltas oras, kuris patenka ir praeina per vamzdžius, šildomas, o vasarą vėsinamas. Racionaliai išdėstius ortakius, iš dirvožemio galima paimti nemažą kiekį šiluminės energijos, sunaudojant mažai energijos.

Galima naudoti šilumokaitį vamzdis vamzdyje. Vidiniai nerūdijančio plieno ortakiai čia atlieka rekuperatorių vaidmenį.

Vėsinimas vasarą

V šiltas laikasžemės šilumokaitis užtikrina tiekiamo oro vėsinimą. Išorinis oras per oro įsiurbimo įrenginį patenka į žemės šilumokaitį, kur jį vėsina žemė. Tada atvėsęs oras ortakiais tiekiamas į vėdinimo įrenginį, kuriame vietoj rekuperatoriaus vasaros periodui įrengiamas vasarinis įdėklas. Šio sprendimo dėka sumažėja temperatūra patalpose, pagerėja mikroklimatas namuose, sumažėja energijos sąnaudos oro kondicionavimui.

Darbas ne sezono metu

Kai skirtumas tarp lauko ir vidaus oro temperatūrų nedidelis, šviežias oras gali būti tiekiamas per tiekimo groteles, esančias ant namo sienos antžeminėje dalyje. Tuo laikotarpiu, kai skirtumas yra reikšmingas, šviežias oras gali būti tiekiamas per šilumokaitį, užtikrinantį tiekiamo oro šildymą / vėsinimą.

Taupymas žiemą

Šaltuoju metų laiku lauko oras per oro paėmimo įrenginį patenka į šilumokaitį, kur įšyla ir tada patenka į vėdinimo įrenginį šildyti rekuperatoriuje. Pakaitinimas vėdinimo įrenginys sumažina vėdinimo įrenginio rekuperatoriaus apledėjimo tikimybę, padidindamas efektyvų rekuperacijos laiką ir sumažindamas papildomo oro šildymo vandens/elektriniame šildytuve kaštus.

Kaip apskaičiuojamos oro šildymo ir vėsinimo išlaidos

Galite iš anksto apskaičiuoti oro šildymo kainą žiemą patalpoje, kurioje oras tiekiamas standartiniu 300 m3 / h. Žiemą vidutinė paros temperatūra 80 dienų yra -5 ° C - ją reikia pašildyti iki + 20 ° C. Norint pašildyti tokį oro kiekį, reikia išleisti 2,55 kW per valandą (jei nėra šilumos atgavimo). sistema). Naudojant geoterminę sistemą, lauko oras pašildomas iki +5, o tada įeinančiam orui sušildyti iki patogaus panaudojama 1,02 kW. Situacija dar geresnė naudojant rekuperaciją – tereikia išleisti 0,714 kW. Per 80 dienų atitinkamai bus sunaudota 2448 kWh šiluminės energijos, o geoterminės sistemos kaštus sumažins 1175 arba 685 kWh.

Ne sezono metu, per 180 dienų, vidutinė paros temperatūra yra + 5 ° C - ją reikia šildyti iki + 20 ° C. Planuojamos išlaidos yra 3305 kWh, o geoterminės sistemos sumažins išlaidas 1322 arba 1102 kWh.

Vasarą 60 dienų vidutinė paros temperatūra yra apie + 20 ° C, bet 8 valandas ji yra + 26 ° C ribose. Vėsinimo išlaidos bus 206 kW * h, o geoterminė sistema sumažins išlaidas 137 kW. *val.

Ištisus metus tokios geoterminės sistemos veikimas vertinamas naudojant koeficientą – SPF (sezoninis galios koeficientas), kuris apibrėžiamas kaip gaunamos šilumos energijos kiekio ir suvartotos elektros energijos kiekio santykis, atsižvelgiant į sezoninius pokyčius šilumos ir šilumos šaltiniuose. oro/žemės temperatūra.

Kad iš grunto gautų 2634 kWh šiluminės galios, vėdinimo įrenginys per metus sunaudoja 635 kWh elektros energijos. SPF = 2634/635 = 4,14.
Remiantis medžiagomis.

Temperatūra Žemės viduje. Temperatūros nustatymas Žemės lukštuose remiasi įvairiais, dažnai netiesioginiais, duomenimis. Patikimiausi temperatūros duomenys susiję su aukščiausia žemės plutos dalimi, kuri kasyklų ir gręžinių atidengta iki 12 km gylio (Kola šulinys).

Temperatūros kilimas Celsijaus laipsniais vienam gylio vienetui vadinamas geoterminis gradientas, ir gylis metrais, kurio metu temperatūra pakyla 1 0 С - geoterminis žingsnis. Geoterminis gradientas ir atitinkamai geoterminė stadija įvairiose vietose skiriasi priklausomai nuo geologinių sąlygų, endogeninio aktyvumo skirtinguose regionuose, taip pat ir heterogeninio uolienų šilumos laidumo. Tuo pačiu metu, pasak B. Gutenbergo, svyravimų ribos skiriasi daugiau nei 25 kartus. To pavyzdys yra du smarkiai skirtingi nuolydžiai: 1) Oregone (JAV) 150 o 1 km, 2) 6 o 1 km užfiksuota 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 -15-45 m Vidutinis geoterminis gradientas nuo seno buvo imamas 30 o С 1 km.

V.N.Žarkovo teigimu, geoterminis gradientas prie Žemės paviršiaus vertinamas 20 o C 1 km. Jei vadovausimės šiomis dviem geoterminio gradiento verte ir jo nekintamumu giliai į Žemę, tai 100 km gylyje turėjo būti 3000 arba 2000 o C temperatūra. Tačiau tai prieštarauja faktinei duomenis. Būtent šiuose gyliuose periodiškai atsiranda magmos kameros, iš kurių į paviršių teka lava, kurios maksimali temperatūra yra 1200-1250 o. Atsižvelgdami į šį savotišką „termometrą“, nemažai autorių (V. A. Lyubimovas, V. A. Magnitskis) mano, kad 100 km gylyje temperatūra negali viršyti 1300–1500 o С.

Esant aukštesnei temperatūrai, mantijos uolienos visiškai ištirptų, o tai prieštarauja laisvam šlyties seisminių bangų praėjimui. Taigi vidutinį geoterminį gradientą galima atsekti tik iki tam tikro 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 yra netolygus. Tai matyti iš temperatūros pokyčių pavyzdžio, kai gylis išilgai Kolos šulinio, esančio stabiliame platformos kristaliniame skyde. Klojant šį gręžinį buvo skaičiuojamas 10 o geoterminis gradientas 1 km, todėl projektiniame gylyje (15 km) buvo tikimasi apie 150 o C. Tačiau toks gradientas buvo tik iki a. 3 km gylyje, o vėliau ėmė didėti 1,5 -2,0 karto. 7 km gylyje temperatūra buvo 120 o С, 10 km -180 o С, 12 km - 220 o С. Daroma prielaida, kad projektiniame gylyje temperatūra bus artima 280 o С. Kaspijos jūra regione, aktyvesnio endogeninio režimo regione. 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? Gauti daugiau ar mažiau patikimi duomenys apie viršutinės mantijos B sluoksnio pagrindo temperatūrą (žr. 1.6 pav.). Pasak V. N. Žarkovo, „išsamūs Mg 2 SiO 4 – Fe 2 SiO 4 fazių diagramos tyrimai leido nustatyti etaloninę temperatūrą gylyje, atitinkančiame pirmosios fazės pereinamąją zoną (400 km)“ (ty, olivinas iki špinelio). 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 išsakomos skirtingos idėjos. 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 spręsti apie Žemės cheminę sudėtį, naudojami meteoritų duomenys, kurie yra labiausiai tikėtini protoplanetinės medžiagos, iš kurios susidarė antžeminės planetos ir asteroidai, pavyzdžiai. Iki šiol daug nukritusių į Žemę skirtingi laikai ir įvairiose meteoritų vietose. Pagal jų sudėtį yra trys meteoritų tipai: 1) geležies, daugiausia sudarytas iš nikelio geležies (90–91 % Fe), su nedideliu kiekiu fosforo ir kobalto; 2) geležinis akmuo(siderolitas), susidedantis iš geležies ir silikatinių mineralų; 3) akmuo, arba aerolitai, daugiausia sudarytas iš geležies-magnezo silikatų ir nikelio-geležies intarpų.

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

Nemažai tyrėjų, remdamiesi įvairių meteoritų sudėties analize bei gautais eksperimentiniais geocheminiais ir geofiziniais duomenimis, pateikia šiuolaikišką bendrosios Žemės elementinės sudėties įvertinimą, pateiktą lentelėje. 1.3.

Kaip matyti iš lentelės duomenų, padidėjęs paplitimas reiškia keturis esminiai elementai- O, Fe, Si, Mg, kurių kiekis viršija 91%. Rečiau paplitusių elementų grupei priklauso Ni, S, Ca, A1. Likę Mendelejevo periodinės sistemos elementai pasauliniu mastu bendro pasiskirstymo požiūriu yra antraeiliai svarbūs. Jei palyginsime pateiktus duomenis su žemės plutos sudėtimi, aiškiai pamatysime reikšmingą skirtumą, kurį sudaro staigus O, A1, Si sumažėjimas ir reikšmingas Fe, Mg padidėjimas ir pastebimas S kiekis. ir Ni.

Žemės figūra vadinama geoidu. Apie giluminę Žemės 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, o vidinė – iki 6371 km gylio.

Vidinė Žemės šiluma yra susijusi su radioaktyvių elementų - urano, torio, kalio, rubidžio ir kt. - irimu. Vidutinis šilumos srautas yra 1,4-1,5 µcal / 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. Kokias ribas atitinka Mohorovičiaus ir Gutenbergo atkarpos?

6. Koks yra vidutinis Žemės tankis ir kaip jis kinta ties mantijos ir šerdies riba?

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

• G.V. VoitkevičiusŽemės atsiradimo teorijos pagrindai. M., 1988 m.

• Žarkovas V.N. Vidinė struktūraŽemė ir planetos. M., 1978 m.

• Magnitskis V.A. Vidinė Žemės sandara ir fizika. M., 1965 m.

• Esė lyginamoji planetologija. M., 1981 m.

• Ringwood A.E.Žemės sudėtis ir kilmė. M., 1981 m.

Apibūdinimas:

Priešingai „tiesioginiam“ didelio potencialo geoterminės šilumos (hidroterminių išteklių) naudojimui, žemės paviršinių sluoksnių dirvožemio naudojimas kaip žemo potencialo šiluminės energijos šaltinis geoterminių šilumos siurblių šilumos tiekimo sistemoms (GTST) galima beveik visur. Šiuo metu tai viena dinamiškiausiai besivystančių netradicinių atsinaujinančių energijos išteklių naudojimo sričių pasaulyje.

Geoterminio šilumos siurblio šilumos tiekimo sistemos ir jų panaudojimo efektyvumas klimato sąlygos Iš Rusijos

G. P. Vasiljevas, OJSC "INSOLAR-INVEST" mokslinis vadovas

Priešingai „tiesioginiam“ didelio potencialo geoterminės šilumos (hidroterminių išteklių) naudojimui, žemės paviršinių sluoksnių dirvožemio naudojimas kaip žemo potencialo šiluminės energijos šaltinis geoterminių šilumos siurblių šilumos tiekimo sistemoms (GTST) galima beveik visur. Šiuo metu tai viena dinamiškiausiai besivystančių netradicinių atsinaujinančių energijos išteklių naudojimo sričių pasaulyje.

Žemės paviršinių sluoksnių dirvožemis iš tikrųjų yra neribotos galios šilumos akumuliatorius. Grunto šiluminis režimas susidaro veikiant dviem pagrindiniams veiksniams – į paviršių krintanti saulės spinduliuotė ir radiogeninės šilumos srautas iš žemės vidaus. Sezoniniai ir kasdieniniai saulės spinduliuotės intensyvumo bei lauko oro temperatūros pokyčiai sukelia viršutinių dirvožemio sluoksnių temperatūros svyravimus. Kasdienių lauko oro temperatūros svyravimų įsiskverbimo gylis ir krentančios saulės spinduliuotės intensyvumas, priklausomai nuo konkrečių dirvožemio ir klimato sąlygų, svyruoja nuo kelių dešimčių centimetrų iki pusantro metro. Sezoninių lauko oro temperatūros svyravimų ir krentančios saulės spinduliuotės intensyvumo prasiskverbimo gylis paprastai neviršija 15–20 m.

Žemiau šio gylio esančių dirvožemio sluoksnių ("neutralios zonos") šiluminis režimas susidaro veikiant šiluminei energijai, ateinančiai iš Žemės gelmių ir praktiškai nepriklauso nuo sezoninių, o juo labiau kasdienių, žemės paviršiaus parametrų pokyčių. išorinis klimatas (1 pav.). Didėjant gyliui, pagal geoterminį gradientą didėja ir žemės temperatūra (apie 3 °C kas 100 m). Radiogeninės šilumos srauto, sklindančio iš žemės vidaus, dydis įvairiose srityse skiriasi. Paprastai ši vertė yra 0,05–0,12 W / m 2.

1 paveikslas.

Veikiant GTST, dirvožemio masė, esanti žemo potencialo dirvožemio šilumos surinkimo sistemos (šilumos surinkimo sistemos) grunto šilumokaičio vamzdžių registro šiluminės įtakos zonoje, dėl sezoninių aplinkos pokyčių. išorinio klimato parametrai, taip pat veikiant eksploatacinėms apkrovoms šilumos surinkimo sistemai, kaip taisyklė, pakartotinai užšaldoma ir atšildoma. Šiuo atveju natūraliai keičiasi dirvožemio porose esančios drėgmės agregacijos būsena ir apskritai tiek skystoje, tiek kietoje ir dujinėje fazėse vienu metu. Tuo pačiu metu kapiliarinėse poringose ​​sistemose, kurios yra šilumos surinkimo sistemos dirvožemio masė, drėgmės buvimas porų erdvėje turi pastebimą poveikį šilumos sklidimo procesui. Teisingas šios įtakos įvertinimas šiandien yra susijęs su dideliais sunkumais, kurie pirmiausia yra susiję su aiškių idėjų apie kietų, skystų ir dujinių drėgmės fazių pasiskirstymo tam tikroje sistemos struktūroje pobūdį nebuvimu. Esant temperatūros gradientui dirvožemio masyvo storyje, vandens garų molekulės juda į vietas su sumažintu temperatūros potencialu, tačiau tuo pačiu metu, veikiant gravitacinėms jėgoms, skystyje atsiranda priešingos krypties drėgmės srautas. fazė. Be to, ant temperatūros režimas viršutiniams dirvožemio sluoksniams įtakos turi atmosferos kritulių drėgmė, taip pat gruntinis vanduo.

Grunto šilumos surinkimo sistemų, kaip projektavimo objekto, šiluminio režimo ypatybės taip pat turėtų apimti tokius procesus aprašančių matematinių modelių vadinamąjį „informacinį neapibrėžtumą“, kitaip tariant, patikimos informacijos apie poveikį šilumai trūkumą. aplinkos sistema (atmosfera ir grunto masė, esanti už šilumos surinkimo sistemos grunto šilumokaičio šiluminės įtakos zonos ribų) ir itin sudėtingas jų aproksimavimas. Iš tiesų, jei apytikslis poveikis lauko klimato sistemai, nors ir sudėtingas, tačiau vis tiek kainuoja tam tikrą „kompiuterio laiko“ ir esamus modelius(pavyzdžiui, „tipiniai klimato metai“) gali būti įgyvendinta, tada modelyje problema, kaip atsižvelgti į atmosferos įtakos sistemai (rasa, rūkas, lietus, sniegas ir kt.), taip pat Apytikslis šiluminės įtakos šilumos surinkimo sistemos dirvožemio masei nustatymas, požeminiai ir aplinkiniai dirvožemio sluoksniai šiandien yra praktiškai netirpūs ir galėtų būti atskirų tyrimų objektas. Taigi, pavyzdžiui, mažai žinių apie formavimo procesus filtravimo srautai gruntiniai vandenys, jų greičio režimas, taip pat tai, kad neįmanoma gauti patikimos informacijos apie grunto sluoksnių, esančių žemiau grunto šilumokaičio šiluminio poveikio zonos šilumos ir drėgmės režimą, labai apsunkina teisingo matematinio modelio sudarymą. žemo potencialo dirvožemio šilumos surinkimo sistemos terminis režimas.

Siekiant įveikti aprašytus sunkumus, kylančius projektuojant GTST, sukurtas ir praktiškai išbandytas grunto šilumos surinkimo sistemų šiluminio režimo matematinio modeliavimo metodas bei drėgmės fazinių perėjimų dirvos porų erdvėje apskaitos metodas. Galima rekomenduoti šilumos surinkimo sistemų masyvą.

Metodo esmė yra atsižvelgti į skirtumą tarp dviejų uždavinių konstruojant matematinį modelį: "pagrindinės" problemos, apibūdinančios natūralios dirvožemio būklės terminį režimą (be šilumos surinkimo sistemos grunto šilumokaičio įtakos). , ir sprendžiamas uždavinys, apibūdinantis grunto masės šiluminį režimą su šilumnešiais (šaltiniais). Dėl to metodas leidžia gauti sprendimą dėl tam tikros naujos funkcijos, kuri yra šilumnešių poveikio natūraliam dirvožemio šiluminiam režimui ir vienodo temperatūrų skirtumo tarp dirvožemio masyvo natūralioje būsenoje funkcija. o grunto masyvas su drenais (šilumos šaltiniais) - su šilumos surinkimo sistemos grunto šilumos kaupimo sistema. Šio metodo panaudojimas kuriant žemo potencialo dirvožemio šilumos surinkimo sistemų šiluminio režimo matematinius modelius leido ne tik apeiti sunkumus, susijusius su išorinio poveikio šilumos surinkimo sistemai aproksimavimu, bet ir panaudoti modeliuose – meteorologinių stočių eksperimentiškai gauta informacija apie natūralų grunto šiluminį režimą. Tai leidžia iš dalies atsižvelgti į visą veiksnių kompleksą (pvz., požeminio vandens buvimą, jų greitį ir terminius režimus, dirvožemio sluoksnių struktūrą ir išsidėstymą, „šiluminį“ Žemės foną, kritulių, fazinės drėgmės transformacijos porų erdvėje ir daug daugiau), turinčios reikšmingos įtakos šilumos surinkimo sistemos šiluminio režimo formavimuisi ir kurių bendra apskaita griežtai formuluojant problemą praktiškai neįmanoma.

Drėgmės fazių perėjimų dirvožemio masyvo porų erdvėje apskaitos metodas projektuojant GTST yra pagrįstas nauja "ekvivalenčio" dirvožemio šilumos laidumo koncepcija, kuri nustatoma pakeičiant dirvožemio masyvo porų erdvę. grunto cilindro, užšalusio aplink grunto šilumokaičio vamzdžius, šiluminis režimas su „ekvivalentiška“ kvazistacine problema esant artimam temperatūros laukui ir toms pačioms ribinėms sąlygoms, bet kitokiu „ekvivalentišku“ šilumos laidumu.

Svarbiausias uždavinys, išspręstas projektuojant pastatų geoterminio šildymo sistemas, yra detalus statybos teritorijos klimato energetinių galimybių įvertinimas ir tuo remiantis išvados dėl vienos ar kitos grandinės panaudojimo efektyvumo ir tikslingumo surašymas. GTST dizainas. Skaičiuojamos klimato parametrų reikšmės, pateiktos galiojančiuose norminiuose dokumentuose, nepateikia visos lauko klimato charakteristikos, jo kintamumo mėnesiais, taip pat tam tikrais metų laikotarpiais – šildymo sezonu, perkaitimo periodu ir kt. Todėl sprendžiant dėl ​​geoterminės šilumos temperatūrinio potencialo, įvertinant jo galimybę derinti su kitais gamtiniais mažo potencialo šilumos šaltiniais, vertinant jų (šaltinių) temperatūros lygį metiniame cikle, būtina pritraukti išsamesnius klimato duomenis, cituojamas. , pavyzdžiui, SSRS klimato žinyne (Leningrad: Gidromethioizdat. Issues 1–34).

Tarp tokios klimato informacijos, mūsų atveju, pirmiausia reikia pabrėžti:

- duomenys apie vidutinę mėnesio dirvožemio temperatūrą skirtinguose gyliuose;

- duomenys apie saulės spinduliuotės patekimą į įvairiai orientuotus paviršius.

Lentelė 1–5 paveiksluose pateikti kai kurių Rusijos miestų vidutinės mėnesio žemės temperatūros skirtinguose gyliuose duomenys. Lentelė 1 parodyta vidutinė mėnesinė dirvožemio temperatūra 23 Rusijos Federacijos miestuose 1,6 m gylyje, o tai atrodo racionaliausia dirvožemio temperatūros potencialo ir darbų gamybos mechanizavimo galimybės požiūriu. ant horizontalių žemės šilumokaičių klojimo.

1 lentelė Kai kuriuose Rusijos miestuose vidutinė dirvožemio temperatūra mėnesiais 1,6 m gylyje

Miestas aš II III IV V VI Vii VIII IX X XI XII Archangelskas 4,0 3,5 3,1 2,7 2,5 3,0 4,5 6,0 7,1 7,0 6,1 4,9 Astrachanė 7,5 6,1 5,9 7,3 11 14,6 17,4 19,1 19,1 16,7 13,6 10,2 Barnaulas 2,6 1,7 1,2 1,4 4,3 8,2 11,0 12,4 11,6 9,2 6,2 3,9 Bratskas 0,4 -0,2 -0,6 -0,5 -0,2 0 3,0 6,8 7,2 5,4 2,9 1,4 Vladivostokas 3,7 2,0 1,2 1,0 1,5 5,3 9,1 12,4 13,8 12,7 9,7 6,4 Irkutskas -0,8 -2,8 -2,7 -1,1 -0,5 -0,2 1,7 5,0 6,7 5,6 3,2 1,2 Komsomolskas prie Amūro 0,8 -0,4 -0,9 -0,4 0 1,9 6,7 10,5 11,3 9,0 5,5 2,7 Magadanas -6,5 -8,0 -8,8 -8,7 -3,9 -2,6 -0,8 0,1 0,4 0,1 -0,2 -2,0 Maskva 3,8 3,2 2,7 3,0 6,2 9,6 12,1 13,4 12,5 10,1 7,3 5,0 Murmanskas 0,7 0,3 0 -0,3 -0,3 0,2 4,0 6,7 6,6 4,2 2,7 1,0 Novosibirskas 2,1 1,2 0,6 0,5 1,3 5,0 9,1 11,3 10,9 8,8 5,8 3,6 Orenburgas 4,1 2,6 1,9 2,2 4,9 8,0 10,7 12,4 12,6 11,2 8,6 6,0 Permė 2,9 2,3 1,9 1,6 3,4 7,2 10,5 12,1 11,5 9,0 6,0 4,0 Petropavlovskas Kamčiatka 2,6 1,9 1,5 1,1 1,2 3,4 6,7 9,1 9,6 8,3 5,6 3,8 Rostovas prie Dono 8,0 6,6 5,9 6,8 9,9 12,9 15,5 17,3 17,5 15,8 13,0 10,0 Salehardas 1,6 1,0 0,7 0,5 0,4 0,9 3,9 6,8 7,1 5,6 3,5 2,3 Sočis 11,2 9,8 9,6 11,0 13,4 16,2 18,9 20,8 21,0 19,2 16,8 13,5 Turuchanskas 0,9 0,5 0,2 0 0 0,1 1,6 6,2 6,4 4,5 2,8 1,8 Ekskursija -0,9 -0,3 -5,2 -5,3 -3,2 -1,6 -0,7 1,2 2,0 0,7 0 -0,2 Banginis -6,9 -8,0 -8,6 -8,7 -6,3 -1,2 -0,4 0,1 0,2 0 -0,8 -3,7 Chabarovskas 0,3 -1,8 -2,3 -1,1 -0,4 2,5 9,5 13,3 13,5 10,9 6,7 3,0 Jakutskas -5,6 -7,4 -7,9 -7,0 -4,1 -1,8 0,3 1,5 1,1 0,1 -0,1 -2,4 Jaroslavlis 2,8 2,2 1,9 1,7 3,9 7,8 10,7 12,4 11,5 9,5 6,3 3,9

2 lentelė Dirvožemio temperatūra Stavropolyje (dirvožemis - juodas dirvožemis)

Gylis, m aš 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

3 lentelė Dirvožemio temperatūra Jakutske (dumblus-smėlio dirvožemis su humuso priemaiša, apačioje - smėlis)

Gylis, m aš 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

4 lentelė Dirvožemio temperatūra Pskove (dugnas, priemolio dirvožemis, podirvis - molis)

Gylis, m aš 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

5 lentelė Dirvožemio temperatūra Vladivostoke (rudas akmenuotas dirvožemis, birūs)

Gylis, m aš 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

Lentelėse pateikta informacija apie natūralią dirvožemio temperatūrų eigą 3,2 m gylyje (ty „darbiniame“ dirvožemio sluoksnyje GTST su horizontaliu žemės šilumokaičio išdėstymu) aiškiai iliustruoja dirvožemio panaudojimo galimybes. mažo potencialo šilumos šaltinis. Akivaizdus santykinai nedidelis tame pačiame gylyje esančių sluoksnių temperatūros kitimo intervalas Rusijos teritorijoje. Pavyzdžiui, minimali dirvožemio temperatūra 3,2 m gylyje nuo paviršiaus Stavropolyje yra 7,4 ° C, o Jakutske - (–4,4 ° C); atitinkamai dirvožemio temperatūros kitimo intervalas tam tikrame gylyje yra 11,8 laipsnių. Šis faktas leidžia tikėtis, kad bus sukurta pakankamai vieninga šilumos siurblio įranga, tinkama veikti praktiškai visoje Rusijos teritorijoje.

Kaip matote iš pateiktų lentelių, būdingas bruožas Natūralus dirvožemio temperatūros režimas – tai minimalių dirvožemio temperatūrų atsilikimas nuo minimalių lauko oro temperatūrų atvykimo laiko. Minimali lauko oro temperatūra visur stebima sausio mėnesį, žemiausia temperatūra žemėje 1,6 m gylyje Stavropolyje stebima kovo mėnesį, Jakutske - kovo mėnesį, Sočyje - kovą, Vladivostoke - balandžio mėnesį. .. . Taigi akivaizdu, kad tuo metu, kai žemėje atsiranda minimalios temperatūros, šilumos siurblio šilumos tiekimo sistemos apkrova (pastato šilumos nuostoliai) mažėja. Šis momentas atveria gana rimtas galimybes sumažinti GTST instaliuotą galią (taupyti kapitalo sąnaudas) ir į ją reikia atsižvelgti projektuojant.

Siekiant įvertinti geoterminių šilumos siurblių sistemų panaudojimo šilumos tiekimui efektyvumą Rusijos klimato sąlygomis, buvo atliktas Rusijos Federacijos teritorijos zonavimas pagal mažo potencialo geoterminės šilumos panaudojimo šilumos tiekimo tikslams efektyvumą. Zonavimas buvo atliktas remiantis skaitmeninių eksperimentų, modeliuojančių GTST veikimo režimus įvairių Rusijos Federacijos teritorijos regionų klimato sąlygomis, rezultatais. Skaitmeniniai eksperimentai buvo atlikti hipotetinio dviejų aukštų kotedžo, kurio šildomas plotas 200 m2, pavyzdžiu, įrengta geoterminio šilumos siurblio sistema šilumai tiekti. Aptariamo namo išorinės atitvarinės konstrukcijos turi šiuos sumažintus šilumos perdavimo varžus:

- išorinės sienos - 3,2 m 2 h ° C / W;

- langai ir durys - 0,6 m 2 h ° C / W;

- dangos ir grindys - 4,2 m 2 h ° C / W.

Atliekant skaitmeninius eksperimentus, buvo atsižvelgta į:

- žemo vartojimo tankio dirvožemio šilumos surinkimo sistema geotermine energija;

- horizontali šilumos surinkimo sistema iš polietileno vamzdžių, kurių skersmuo 0,05 m ir ilgis 400 m;

- dirvožemio šilumos surinkimo sistema su dideliu geoterminės energijos suvartojimo tankiu;

- vertikali šilumos surinkimo sistema iš vieno šiluminio gręžinio, kurio skersmuo 0,16 m, o ilgis 40 m.

Tyrimai parodė, kad šilumos energijos sunaudojimas iš dirvožemio masės iki šildymo sezono pabaigos sukelia dirvožemio temperatūros sumažėjimą šalia šilumos surinkimo sistemos vamzdžių registro, o tai daugumos dirvožemio ir klimato sąlygomis. Rusijos Federacijos teritorija neturi laiko kompensuoti vasaros metų laikotarpiu, o iki kito šildymo sezono pradžios dirvožemis išeina su sumažintu temperatūros potencialu. Šilumos energijos suvartojimas per kitą šildymo sezoną dar labiau mažina dirvožemio temperatūrą, o prasidėjus trečiajam šildymo sezonui jos temperatūros potencialas dar labiau skiriasi nuo natūralaus. Ir tt eksploatavimą, ilgalaikį šilumos energijos suvartojimą iš šilumos surinkimo sistemos grunto masyvo lydi periodiniai jo temperatūros pokyčiai. Taigi, atliekant Rusijos Federacijos teritorijos zonavimą, reikėjo atsižvelgti į dirvožemio masyvo temperatūrų kritimą dėl ilgalaikio šilumos surinkimo sistemos veikimo ir naudoti numatomas dirvožemio temperatūras. 5-ieji GTST veikimo metai kaip skaičiuojami grunto masyvo temperatūrų parametrai. Atsižvelgiant į šią aplinkybę, atliekant Rusijos Federacijos teritorijos zonavimą pagal GTST taikymo efektyvumą, geoterminio šilumos siurblio šilumos tiekimo sistemos efektyvumo kriterijumi buvo pasirinktas vidutinis šilumos transformacijos koeficientas K p tr. 5-ieji eksploatavimo metai, tai yra GTST sugeneruotos naudingos šiluminės energijos ir jo pavarai sunaudotos energijos santykis, ir nustatytas idealiam termodinaminei Carnot ciklui taip:

K tr = T apie / (T apie - T u), (1)

kur T about - į šildymo ar šilumos tiekimo sistemą pašalinamos šilumos temperatūros potencialas, K;

T ir yra šilumos šaltinio temperatūros potencialas, K.

Šilumos siurblio šilumos tiekimo sistemos transformacijos koeficientas Ktr yra į vartotojo šilumos tiekimo sistemą pašalintos naudingosios šilumos ir GTST darbui sunaudotos energijos santykis, skaitiniu būdu lygus naudingosios šilumos kiekiui, gautam esant T temperatūrai. o ir T ir energijos vienetui, išleistam GTST pavarai ... Tikrasis transformacijos santykis nuo idealaus, aprašyto (1) formule, skiriasi koeficiento h reikšme, kurioje atsižvelgiama į GTST termodinaminio tobulumo laipsnį ir negrįžtamus energijos nuostolius ciklo metu.

Skaitmeniniai eksperimentai buvo atlikti naudojant INSOLAR-INVEST OJSC sukurtą programą, kuri užtikrina optimalių šilumos surinkimo sistemos parametrų nustatymą priklausomai nuo statybų zonos klimato sąlygų, pastato šilumos izoliavimo savybių, eksploatacinių charakteristikų. šilumos siurblių įrangos, cirkuliacinių siurblių, šildymo sistemos šildymo prietaisų, taip pat jų režimų. Programa pagrįsta anksčiau aprašytu žemo potencialo dirvožemio šilumos surinkimo sistemų šiluminio režimo matematinių modelių sudarymo metodu, kuris leido apeiti sunkumus, susijusius su modelių informaciniu neapibrėžtumu ir išorinių poveikių aproksimavimu, programoje panaudoti eksperimentiškai gautą informaciją apie natūralų grunto šiluminį režimą, leidžiantį iš dalies atsižvelgti į visą veiksnių kompleksą (tokių kaip gruntinio vandens buvimas, jų greitis ir šiluminiai režimai, grunto struktūra ir vieta). sluoksniai, „terminis“ Žemės fonas, krituliai, fazinės drėgmės transformacijos porų erdvėje ir daug daugiau), kurie reikšmingai įtakoja sistemos šilumos surinkimo terminio režimo susidarymą ir kurių bendra apskaita griežtai problemos formulavimas šiandien yra praktiškai neįmanomas. Kaip „pagrindinės“ problemos sprendimą panaudojome SSRS klimato žinyno (Leningrad: Gidromethioizdat. Issue 1–34) duomenis.

Programa iš tikrųjų leidžia išspręsti GTST konfigūracijos kelių parametrų optimizavimo konkrečiam pastatui ir statybų zonai problemą. Šiuo atveju tikslinė optimizavimo uždavinio funkcija yra minimalios metinės energijos sąnaudos GTST darbui, o optimizavimo kriterijai – gruntinio šilumokaičio vamzdžių spindulys, jo (šilumokaičio) ilgis ir gylis.

Skaitmeninių eksperimentų ir Rusijos teritorijos suskirstymo į zoną rezultatai, atsižvelgiant į žemo potencialo geoterminės šilumos panaudojimo pastatų šilumos tiekimui efektyvumą, pateikti grafiškai Fig. 2-9.

Fig. 2 parodytos geoterminių šilumos siurblių šilumos tiekimo sistemų su horizontaliomis šilumos surinkimo sistemomis transformacijos koeficiento reikšmės ir izoliacijos, o fig. 3 - skirtas GTST su vertikaliomis šilumos surinkimo sistemomis. Kaip matyti iš paveikslų, didžiausios Kp tr 4,24 vertės horizontalioms šilumos surinkimo sistemoms ir 4,14 - vertikalioms sistemoms galima tikėtis Rusijos teritorijos pietuose, o minimalios vertės atitinkamai yra 2,87 ir 2,73. šiaurėje, Uelene. Dėl vidurinė juosta Rusijoje horizontalių šilumos surinkimo sistemų Kpr vertės yra 3,4–3,6, o vertikalių – 3,2–3,4. Tolimųjų Rytų regionams, tradiciškai sudėtingoms degalų tiekimo sąlygoms būdingiems regionams, traukia pakankamai didelės Крт vertės (3,2–3,5). Matyt Tolimieji Rytai yra prioritetinio GTST įgyvendinimo regionas.

Fig. 4 parodytos specifinių metinių energijos sąnaudų, skirtų „horizontaliam“ GTST + PD (piko arčiau viršūnės), vertės ir izoliacijos, įskaitant energijos sąnaudas šildymui, vėdinimui ir karšto vandens tiekimas sumažintas iki 1 m 2 šildomo ploto, o pav. 5 - skirtas GTST su vertikaliomis šilumos surinkimo sistemomis. Kaip matyti iš paveikslų, metinis savitasis energijos suvartojimas horizontalaus GTST pavarai, sumažintas iki 1 m2 šildomo pastato ploto, svyruoja nuo 28,8 kWh / (m2) Rusijos pietuose iki 241 kWh / (m2 m2). ) Sankt Jakutske ir vertikaliam GTST atitinkamai nuo 28,7 kWh / / (metų m2) pietuose ir iki 248 kWh / / (metų m2) Jakutske. Jei tam tikros srities skaičiais pateiktą metinį specifinį energijos suvartojimą GTST pavarai padauginsime iš šios srities K r tr vertės, sumažintos 1, gausime GTST sutaupytą energijos kiekį. nuo 1 m 2 šildomo ploto per metus. Pavyzdžiui, Maskvoje vertikaliam GTST ši vertė bus 189,2 kWh nuo 1 m 2 per metus. Palyginimui galime pateikti pagal Maskvos energijos taupymo standartus MGSN 2.01–99 nustatytas specifinio energijos suvartojimo vertes mažaaukščiams pastatams 130, o daugiaaukščiams namams - 95 kWh / (metų m 2). . Tuo pačiu metu į standartizuotus MGSN 2.01–99 energijos sąnaudas įeina tik energijos sąnaudos šildymui ir vėdinimui, mūsų atveju į energijos sąnaudas įtraukiamos ir karšto vandens tiekimo energijos sąnaudos. Faktas yra tas, kad pagal galiojančius standartus pastato eksploatavimo energijos sąnaudų vertinimo metodas pastato šildymo ir vėdinimo energijos sąnaudas bei karšto vandens tiekimo energijos sąnaudas paskirsto atskirais punktais. Tuo pačiu metu energijos suvartojimas karšto vandens tiekimui nėra standartizuotas. Toks požiūris neatrodo teisingas, nes karšto vandens tiekimo energijos sąnaudos dažnai yra proporcingos energijos sąnaudoms šildymui ir vėdinimui.

Fig. 6 parodytos smailės priartinimo įrenginio šiluminės galios (PD) ir horizontalios GTSS sumontuotos elektros galios racionalaus santykio reikšmės ir izoliacijos vieneto dalimis, o Fig. 7 - skirtas GTST su vertikaliomis šilumos surinkimo sistemomis. Racionalaus smailės arčiaus šiluminės galios ir GTST instaliuotos elektros galios (be PD) santykio kriterijus buvo minimalus metinis GTST + PD pavaros elektros suvartojimas. Kaip matyti iš paveikslų, racionalus šiluminio DP ir elektrinio GTST (be DP) pajėgumų santykis svyruoja nuo 0 Rusijos pietuose, iki 2,88 - horizontalioms GTST ir 2,92 vertikalioms sistemoms Jakutske. Centrinėje Rusijos Federacijos teritorijos zonoje racionalus arčiaus šiluminės galios ir sumontuotos GTST + PD elektros galios santykis yra 1,1–1,3 tiek horizontaliai, tiek vertikaliai GTST. Šiuo metu jūs turite pagyventi išsamiau. Faktas yra tas, kad keičiant, pavyzdžiui, elektrinį šildymą centrinėje Rusijos zonoje, iš tikrųjų turime galimybę sumažinti šildomame pastate sumontuotos elektros įrangos galią 35-40% ir atitinkamai sumažinti elektros galią. paprašė RAO UES, kuri šiandien „kainuoja »Apie 50 tūkstančių rublių. už name sumontuotą 1 kW elektros galią. Taigi, pavyzdžiui, kotedžui, kurio numatomi šilumos nuostoliai šalčiausiu penkių dienų laikotarpiu yra lygūs 15 kW, sutaupysime 6 kW instaliuotos elektros energijos ir atitinkamai apie 300 tūkstančių rublių. arba ≈ 11,5 tūkst. JAV dolerių. Šis skaičius praktiškai prilygsta tokios šilumos talpos GTST kainai.

Taigi, jei teisingai atsižvelgsime į visas išlaidas, susijusias su pastato prijungimu prie centralizuoto maitinimo šaltinio, paaiškėja, kad esant dabartiniams elektros tarifams ir prisijungimui prie centralizuotų elektros tiekimo tinklų centrinėje Rusijos Federacijos zonoje, net ir vienkartinės išlaidos, GTST yra pelningesnis nei elektrinis šildymas, jau nekalbant apie 60 % energijos taupymą.

Fig. 8 parodytos per metus sugeneruotos šilumos energijos savitojo svorio vertės ir izoliacijos pagal smailės priartėjimą (PD) bendrame metiniame horizontalios GTST + PD sistemos energijos suvartojime procentais, o fig. 9 - skirtas GTST su vertikaliomis šilumos surinkimo sistemomis. Kaip matyti iš paveikslų, savitasis šilumos energijos svoris, per metus sugeneruotas smailės priartėjimo metu (PD), bendrame metiniame horizontaliosios GTST + PD sistemos energijos suvartojime svyruoja nuo 0% pietų Rusijoje iki 38–40%. Jakutske ir Turoje, o vertikaliam GTST + PD - atitinkamai nuo 0% pietuose ir iki 48,5% Jakutske. Centrinėje Rusijos zonoje šios vertės yra apie 5–7% tiek vertikaliam, tiek horizontaliam GTST. Tai yra nedidelis energijos suvartojimas, todėl reikia būti atsargiems renkantis arčiau esantį piką. Racionaliausi tiek specifinės kapitalo investicijos į 1 kW galios, tiek automatikos požiūriu yra piko elektrodai. Granulinių katilų naudojimas nusipelno dėmesio.

Baigdamas norėčiau pasilikti ties labai svarbiu klausimu: racionalaus pastatų šiluminės apsaugos lygio pasirinkimo problema. Ši problema šiandien yra labai rimta užduotis, kurios sprendimui reikalinga rimta skaitinė analizė, atsižvelgiant tiek į mūsų klimato specifiką, tiek į naudojamos inžinerinės įrangos ypatumus, centralizuotų tinklų infrastruktūrą, taip pat ekologinė padėtis miestuose, kuri tiesiogine prasme blogėja mūsų akyse, ir daug daugiau. Akivaizdu, kad jau šiandien yra neteisinga formuluoti kokius nors reikalavimus pastato apvalkalui, neatsižvelgiant į jo (pastato) ryšius su klimatu ir energijos tiekimo sistema, komunaliniais tinklais ir pan. Dėl to labai netolimoje ateityje , racionalaus šiluminės apsaugos lygio pasirinkimo problemos sprendimas bus įmanomas tik atsižvelgiant į kompleksinį pastatą + elektros tiekimo sistemą + klimatą + aplinką kaip vientisa ekoenergetikos sistema, ir taikant tokį požiūrį, konkurenciniai GTST pranašumai vidaus rinkoje vargiai gali būti pervertinti.

Literatūra

1. Sanner B. Žemės šilumos šaltiniai šilumos siurbliams (klasifikacija, charakteristikos, privalumai). Kursas apie geoterminius šilumos siurblius, 2002 m.

2. Vasiliev GP Ekonomiškai pagrįstas pastatų šiluminės apsaugos lygis Energosberezhenie. - 2002. - Nr.5.

3. Vasiljevas GP Pastatų ir konstrukcijų aprūpinimas šiluma ir šalčiu, naudojant žemo potencialo paviršinių Žemės sluoksnių šiluminę energiją: Monografija. Leidykla "Granitsa". - M.: Krasnaja Zvezda, 2006 m.

Ankstesnis straipsnis: Rusijos herojinis epas V. Kitas straipsnis: Reportažas apie George'o Bizet'o darbą