Maaperän lämpötila 1 metrin syvyydessä. Maan lämpö. Vaaditun kaivosyvyyden laskeminen
Kuvaus:
Toisin kuin suuren potentiaalin geotermisen lämmön (hydrotermisten resurssien) "suora" käyttö, maapallon pintakerrosten maaperän käyttö matalapotentiaalisen lämpöenergian lähteenä geotermisen lämpöpumpun lämmönjakelujärjestelmissä (GTSS) on mahdollista lähes kaikkialla. Tällä hetkellä se on yksi maailman dynaamisimmin kehittyvistä alueista ei-perinteisten uusiutuvien energialähteiden käytössä.
Maalämpöpumpun lämmönjakelujärjestelmät ja niiden käytön tehokkuus Venäjän ilmasto -olosuhteissa
G.P. Vasiliev, OJSC "INSOLAR-INVEST" tieteellinen valvoja
Toisin kuin suuren potentiaalin geotermisen lämmön (hydrotermisten resurssien) "suora" käyttö, maapallon pintakerrosten maaperän käyttö matalapotentiaalisen lämpöenergian lähteenä geotermisen lämpöpumpun lämmönjakelujärjestelmissä (GTSS) on mahdollista lähes kaikkialla. Tällä hetkellä se on yksi maailman dynaamisimmin kehittyvistä alueista ei-perinteisten uusiutuvien energialähteiden käytössä.
Maapallon pintakerrosten maaperä on itse asiassa rajoittamattoman tehon lämmönvaraaja. Maaperän lämpötila muodostuu kahden tärkeimmän tekijän - pinnalle putoavan auringon säteilyn ja maan sisäisen radiogeenisen lämmön - vaikutuksesta. Auringon säteilyn voimakkuuden ja ulkoilman lämpötilan kausittaiset ja päivittäiset muutokset aiheuttavat vaihtelua maaperän ylempien kerrosten lämpötilassa. Ulkoilman lämpötilan päivittäisten vaihtelujen tunkeutumissyvyys ja tulevan auringon säteilyn voimakkuus vaihtelevat maaperän ja ilmasto -olosuhteiden mukaan useista kymmenistä senttimetreistä puolitoista metriin. Ulkoilman lämpötilan kausivaihtelujen tunkeutumissyvyys ja tulevan auringon säteilyn voimakkuus eivät ylitä pääsääntöisesti 15-20 m.
Tämän syvyyden ("neutraali vyöhyke") alapuolella sijaitsevien maaperäkerrosten lämpöjärjestelmä muodostuu maapallon suolista tulevan lämpöenergian vaikutuksesta eikä käytännössä ole riippuvainen kausiluonteisista ja vielä enemmän päivittäisistä muutoksista ulkoinen ilmasto (kuva 1). Syvyyden kasvaessa myös maan lämpötila nousee geotermisen gradientin mukaisesti (noin 3 ° C jokaista 100 metriä kohti). Maan sisäpuolelta tulevan radiogeenisen lämmön virran suuruus vaihtelee eri alueilla. Yleensä tämä arvo on 0,05–0,12 W / m 2.
Kuva 1. |
GTSS: n käytön aikana maaperän massa, joka sijaitsee maaperän lämmönvaihtimen putkirekisterin lämpövaikutusvyöhykkeellä alhaisen potentiaalin maaperän lämmön keräämisjärjestelmän (lämmönkeräysjärjestelmä) kausivaihtelujen vuoksi ulkoisen ilmaston parametrit sekä lämmönkeruujärjestelmään kohdistuvien käyttökuormien vaikutuksesta yleensä jäädytetään ja sulatetaan toistuvasti. Tässä tapauksessa luonnollisesti muuttuu maaperän huokosissa ja yleensä sekä neste- että kiinteässä ja kaasufaasissa samanaikaisesti oleva kosteuden kokonaistila. Samaan aikaan kapillaari-huokoisissa järjestelmissä, jotka ovat lämmönkeruujärjestelmän maaperää, kosteuden läsnäolo huokostilassa vaikuttaa merkittävästi lämmön etenemiseen. Tämän vaikutuksen oikea huomioon ottaminen liittyy nykyään merkittäviin vaikeuksiin, jotka liittyvät ensisijaisesti siihen, että ei ole selkeitä käsityksiä kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten kosteusfaasien jakautumisen luonteesta järjestelmän tietyssä rakenteessa. Maaperän paksuuden lämpötilagradientin läsnä ollessa vesihöyrymolekyylit siirtyvät paikkoihin, joiden lämpötilapotentiaali on pienentynyt, mutta samalla painovoimien vaikutuksesta nesteeseen kohdistuu vastakkainen kosteusvirta vaihe. Lisäksi maaperän ylempien kerrosten lämpötilajärjestelmään vaikuttavat ilmakehän sateiden kosteus ja pohjavesi.
Maaperän lämmönkeruujärjestelmien lämpötilan ominaispiirreinä suunnittelun kohteena tulisi olla myös tällaisia prosesseja kuvaavien matemaattisten mallien niin sanottu "informatiivinen epävarmuus" tai toisin sanoen luotettavan tiedon puute vaikutuksista ympäristöjärjestelmä (ilmakehä ja lämmönkeruujärjestelmän maaperän lämmönvaihtimen lämpövaikutusalueen ulkopuolella) ja niiden lähentämisen äärimmäinen monimutkaisuus. Jos ulkolämpöjärjestelmään kohdistuvien vaikutusten lähentäminen, vaikkakin monimutkaisia, voidaan silti toteuttaa tietyllä "tietokoneaikaa" käyttävällä tavalla ja käyttämällä olemassa olevia malleja (esimerkiksi "tyypillinen ilmastovuosi"), ongelman, jossa otetaan huomioon ilmakehän vaikutusten (kaste, sumu, sade, lumi jne.) vaikutus järjestelmään, sekä lämpövaikutuksen arviointi taustalla olevan ja ympäröivän lämmönkeräysjärjestelmän maaperän massaan maaperän kerrokset eivät käytännössä ole ratkaistavissa tänään, ja niistä voidaan tehdä erillisiä tutkimuksia. Joten esimerkiksi tiedon puute pohjaveden suodatusvirtojen muodostumisprosesseista, niiden nopeusjärjestelmästä sekä mahdottomuus saada luotettavaa tietoa maaperän lämpö- ja kosteusjärjestelmästä, joka sijaitsee maaperän lämpövaikutusalueen alapuolella Maalämmönvaihdin monimutkaistaa merkittävästi tehtävää rakentaa oikea matemaattinen malli matalan potentiaalin lämpöä keräävän järjestelmän lämpötilasta.
GTST: n suunnittelussa esiintyvien kuvattujen vaikeuksien voittamiseksi luotiin ja käytännössä testattu menetelmä maaperän lämmönkeräysjärjestelmien lämpötilan matemaattiseksi mallintamiseksi ja menetelmä kosteuden vaihesiirtymien huomioon ottamiseksi maaperän huokostilassa GTST: n suunnittelun aikana voidaan suositella lämmönkeruujärjestelmien massiiveja.
Menetelmän ydin on ottaa huomioon kahden tehtävän ero matemaattista mallia rakennettaessa: "perus" ongelma, joka kuvaa maaperän lämpötilaa sen luonnollisessa tilassa (ilman lämmönkeräysjärjestelmän maaperän lämmönvaihtimen vaikutusta) , ja ratkaistava ongelma, joka kuvaa maaperän lämpötilaa jäähdytyselementtien (lähteiden) avulla. Tämän seurauksena menetelmä mahdollistaa ratkaisun saamisen johonkin uuteen toimintoon, joka on funktio jäähdytyselementtien vaikutuksesta maaperän luonnolliseen lämpötilaan ja yhtäläiseen lämpötilaeroon maaperän massassa tila ja maaperä, jossa on viemärit (lämmönlähteet) - lämmönkeruujärjestelmän maaperän lämmönvaihtimella. Tämän menetelmän käyttö matalan potentiaalin maaperän lämmön keräämiseen tarkoitettujen järjestelmien lämpötilan matemaattisten mallien rakentamisessa mahdollisti paitsi ongelmien ohittamisen, jotka liittyvät lämmönkeruujärjestelmän ulkoisten vaikutusten arviointiin, mutta myös malleissa meteorologisten asemien kokeellisesti saadut tiedot maaperän luonnollisesta lämpötilasta. Tämän ansiosta on mahdollista ottaa osittain huomioon kaikki tekijät (kuten pohjaveden läsnäolo, niiden nopeus ja lämpötilat, maaperän rakenne ja sijainti, maapallon "lämpö" tausta, ilmakehän sademäärä, vaihemuutokset) kosteus huokostilassa ja paljon muuta), jotka vaikuttavat merkittävästi lämmönkeruujärjestelmän lämpötilan muodostumiseen ja joiden yhteinen kirjanpito ongelman tiukassa muotoilussa on käytännössä mahdotonta.
Menetelmä GTST: n suunnittelussa maaperän huokostilan kosteuden vaihesiirtymien huomioon ottamiseksi perustuu uuteen maaperän "vastaavan" lämmönjohtavuuden käsitteeseen, joka määritetään korvaamalla maaperän ongelma maaperän sylinterin lämpöjärjestelmä, joka on jäätynyt maaperän lämmönvaihtimen putkien ympärille "vastaavalla" lähes staattisella ongelmalla, lähellä lämpötilakenttää ja samoilla rajaolosuhteilla, mutta eri "vastaavalla" lämmönjohtavuudella.
Tärkein rakennusten maalämpöjärjestelmien suunnittelussa ratkaistu tehtävä on yksityiskohtainen arviointi rakennusalueen ilmaston energiakyvystä ja tämän perusteella johtopäätöksen tekeminen yhden tai toisen GTST: n käytön tehokkuudesta ja toteutettavuudesta piiriratkaisu. Nykyisissä sääntelyasiakirjoissa annetut ilmasto -parametrien lasketut arvot eivät anna täydellistä ulkoilman ominaisuutta, sen vaihtelua kuukausittain sekä tietyinä vuoden aikoina - lämmityskausi, ylikuumenemisaika jne. Siksi päätettäessä geotermisen lämmön lämpötilapotentiaalista, arvioitaessa sen mahdollisuutta yhdistyä muihin alhaisen potentiaalin luonnollisiin lämmönlähteisiin, arvioitaessa niiden (lähteiden) lämpötilatasoa vuosittaisessa jaksossa, on tarpeen hankkia täydellisempiä ilmastotietoja. esimerkiksi Neuvostoliiton ilmaston käsikirjassa (Leningrad: Gidromethioizdat. Issues 1–34).
Tällaisista ilmastotiedoista meidän tapauksessamme on korostettava ensinnäkin:
- tiedot keskimääräisestä kuukausilämpötilasta eri syvyyksissä;
- tiedot auringon säteilyn saapumisesta eri suuntiin.
Pöytä Kuvissa 1–5 esitetään tietoja joidenkin Venäjän kaupunkien kuukausittaisista maan keskilämpötiloista eri syvyyksissä. Pöytä 1 näyttää keskimääräiset kuukausittaiset maaperän lämpötilat 23 Venäjän federaation kaupungissa 1,6 metrin syvyydessä, mikä näyttää järkevintä maaperän lämpötilapotentiaalin ja teosten tuotannon koneellistamisen kannalta vaakasuorien maanlämmönvaihtimien asettamisesta.
| pöytä 1 Maan keskilämpötila kuukausina 1,6 metrin syvyydessä joissakin Venäjän kaupungeissa |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| taulukko 2 Maaperän lämpötila Stavropolissa (maaperä - musta maaperä) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Taulukko 3 Yakutskin maaperän lämpötilat (liete -hiekkainen maaperä, johon on lisätty humusta, alla - hiekka) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Taulukko 4 Maaperän lämpötilat Pihkovassa (pohja, savipohja, maaperä - savi) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Taulukko 5 Maaperän lämpötila Vladivostok (ruskea kivinen maa, irtotavarana) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Taulukoissa esitetyt tiedot maaperän lämpötilan luonnollisesta kulusta 3,2 metrin syvyydessä (eli "työ" -kerroksessa GTS: lle, jossa on maanlämmönvaihtimen vaakasuora järjestely) havainnollistaa selvästi mahdollisuuksia käyttää maaperää matalan potentiaalin lämmönlähde. Venäjän alueella samassa syvyydessä olevien kerrosten lämpötilan suhteellisen pieni vaihteluväli on ilmeinen. Esimerkiksi maaperän vähimmäislämpötila 3,2 metrin syvyydessä Stavropolin pinnasta on 7,4 ° C ja Jakutskissa - (–4,4 ° C); vastaavasti maaperän lämpötilan muutosväli tietyllä syvyydellä on 11,8 astetta. Tämä tosiasia mahdollistaa sen, että voidaan luottaa riittävän yhtenäisen lämpöpumppulaitteen luomiseen, joka soveltuu käytettäväksi käytännössä koko Venäjän alueella.
Kuten esitetyistä taulukoista voidaan nähdä, maaperän luonnolliselle lämpötilajärjestelmälle on tunnusomaista maaperän vähimmäislämpötilojen viive suhteessa vähimmäisilman lämpötilaan. Alin ulkolämpötila havaitaan kaikkialla tammikuussa, maan minimilämpötilat 1,6 metrin syvyydessä Stavropolissa maaliskuussa, Jakutskissa - maaliskuussa, Sotšissa - maaliskuussa, Vladivostokissa - huhtikuussa. . Näin ollen on selvää, että siihen mennessä, kun maan minimilämpötila saavutetaan, lämpöpumpun lämmönsyöttöjärjestelmän kuormitus (rakennuksen lämpöhäviö) pienenee. Tämä hetki avaa varsin vakavia mahdollisuuksia GTST: n asennetun kapasiteetin pienentämiseen (säästää pääomakustannuksia), ja se on otettava huomioon suunnittelussa.
Maalämpöpumppujärjestelmien käytön tehokkuuden arvioimiseksi lämmönjakelussa Venäjän ilmasto -olosuhteissa Venäjän federaation alue kaavoitettiin sen mukaan, kuinka tehokasta on käyttää alhaisen potentiaalin maalämpöä lämmönjakelutarkoituksiin. Kaavoitus tehtiin numeeristen kokeiden tulosten perusteella GTST: n toimintatilojen mallintamisesta Venäjän federaation alueen eri alueiden ilmasto -olosuhteissa. Numeerisia kokeita tehtiin esimerkillä hypoteettisesta kaksikerroksisesta mökistä, jonka lämmitetty pinta-ala oli 200 m 2 ja joka oli varustettu maalämpöpumppujärjestelmällä lämmön syöttämiseksi. Kyseisen talon ulkoisilla suojarakenteilla on seuraavat pienemmät lämmönsiirtovastukset:
- ulkoseinät - 3,2 m 2 h ° C / W;
- ikkunat ja ovet - 0,6 m 2 h ° C / W;
- pinnoitteet ja lattiat - 4,2 m 2 h ° C / W.
Numeerisia kokeita suoritettaessa otettiin huomioon seuraavat asiat:
- järjestelmä maaperän lämmön keräämiseksi ja alhainen maalämpöenergian kulutus;
- vaakasuora lämmönkeruujärjestelmä, joka on valmistettu polyeteeniputkista, joiden halkaisija on 0,05 m ja pituus 400 m;
- järjestelmä maaperän lämmön keräämiseksi, jolla on suuri geotermisen energian kulutus;
- pystysuora lämmönkeruujärjestelmä yhdestä lämpökaivosta, jonka halkaisija on 0,16 m ja pituus 40 m.
Tutkimukset ovat osoittaneet, että maaperän lämpöenergian kulutus lämmityskauden loppuun mennessä aiheuttaa maaperän lämpötilan laskun lämmönkeruujärjestelmän putkirekisterin lähellä, mikä maaperässä ja ilmasto -olosuhteissa useimmissa Venäjän federaation alueella ei ole aikaa kompensoida vuoden kesäkaudella, ja seuraavan lämmityskauden alkaessa maaperän lämpötila laskee. Lämpöenergian kulutus seuraavan lämmityskauden aikana johtaa maan lämpötilan laskuun entisestään, ja kolmannen lämmityskauden alussa sen lämpötilapotentiaali on vieläkin erilainen kuin luonnollinen. Ja niin edelleen. Toiminta, lämmönkeruujärjestelmän maaperän massiivisen lämpöenergian pitkäaikainen kulutus liittyy lämpötilan säännöllisiin muutoksiin. Näin ollen Venäjän federaation alueen kaavoituksessa oli tarpeen ottaa huomioon maaperän lämpötilan lasku, joka johtui lämmönkeruujärjestelmän monivuotisesta toiminnasta, ja käyttää viidennen GTST: n toimintavuosi maaperän massiivin lämpötilojen laskettuina parametreina. Kun otetaan huomioon tämä seikka, suorittaessaan Venäjän federaation alueen kaavoitusta GTST -sovelluksen tehokkuuden kannalta keskimääräinen lämmönmuutoskerroin K p tr valittiin maalämpöpumpun lämmönsyöttöjärjestelmän tehokkuuden kriteeriksi viides käyttövuosi, joka on GTST: n tuottaman hyödyllisen lämpöenergian suhde sen taajuusmuuttajaan käytettyyn energiaan ja määritetään ihanteelliselle termodynaamiselle Carnot -syklille seuraavasti:
K tr = T noin / (T noin - T u), (1)
jossa T noin - lämmitys- tai lämmitysjärjestelmään siirretyn lämmön lämpötilapotentiaali, K;
T ja on lämmönlähteen lämpötilapotentiaali, K.
Lämpöpumpun lämmönsyöttöjärjestelmän muunnoskerroin Ktr on kuluttajan lämmitysjärjestelmään poistetun hyödyllisen lämmön suhde GTST: n toimintaan käytettyyn energiaan, ja se on numeerisesti yhtä suuri kuin lämpötiloissa T vastaanotetun hyödyllisen lämmön määrä o ja T ja GTST: n taajuusmuuttajaan käytettyä energiayksikköä kohti ... Todellinen muunnossuhde eroaa kaavassa (1) kuvatusta ihanteellisesta kertoimen h arvolla, joka ottaa huomioon GTST: n termodynaamisen täydellisyyden asteen ja peruuttamattomat energiahäviöt syklin aikana.
Numeeriset kokeet suoritettiin käyttämällä INSOLAR-INVEST OJSC: ssä luotua ohjelmaa, joka varmistaa lämmönkeruujärjestelmän optimaalisten parametrien määrittämisen rakennusalueen ilmasto-olosuhteiden, rakennuksen lämpösuojaominaisuuksien ja suorituskykyominaisuuksien mukaan lämpöpumppulaitteista, kiertovesipumpuista, lämmitysjärjestelmän lämmityslaitteista sekä niiden käyttötavoista. Ohjelma perustuu aiemmin kuvattuun menetelmään rakentaa matemaattisia malleja matalan potentiaalin maaperän lämmön keräämiseen tarkoitettujen järjestelmien lämpöjärjestelmästä, mikä mahdollisti ohittaa vaikeudet, jotka liittyvät mallien informatiiviseen epävarmuuteen ja ulkoisten vaikutusten arviointiin. käyttää ohjelmassa kokeellisesti saatuja tietoja maaperän luonnollisesta lämpötilasta, mikä mahdollistaa osittain koko tekijöiden (kuten pohjaveden läsnäolon, niiden nopeuden ja lämpötilan, maaperän rakenteen ja sijainnin) huomioon ottamisen kerrokset, maapallon "lämpö" -tausta, sateet, kosteuden vaihemuutokset huokostilassa ja paljon muuta), jotka vaikuttavat merkittävästi järjestelmän lämmönkeräyksen lämpötilan muodostumiseen, ja joiden yhteinen kirjanpito tiukasti ongelman muotoilu on käytännössä mahdotonta nykyään. Ratkaisuna ”perusongelmaan” käytimme Neuvostoliiton ilmastokäsikirjan tietoja (Leningrad: Gidromethioizdat. Numero 1–34).
Ohjelma mahdollistaa itse asiassa GTST-kokoonpanon moniparametrisen optimoinnin ongelman ratkaisemisen tietylle rakennus- ja rakennusalueelle. Tässä tapauksessa optimointitehtävän kohdefunktio on GTST: n toiminnan vuotuiset vähimmäiskustannukset ja optimointikriteerit ovat maanlämmönvaihtimen putkien säde, sen (lämmönvaihtimen) pituus ja syvyys.
Tulokset numeerisista kokeista ja Venäjän alueen vyöhykkeellisestä käytöstä suhteessa matalan potentiaalin geotermisen lämmön käytön tehokkuuteen rakennusten lämmittämiseksi on esitetty graafisesti kuviossa. 2-9.
Kuviossa 1 Kuvio 2 esittää vaakasuuntaisen lämmönkeruujärjestelmän sisältävien maalämpöpumpun lämmönsyöttöjärjestelmien muunnoskertoimen arvot ja isoliinit. 3 - GTST: lle, jossa on pystysuora lämmönkeruujärjestelmä. Kuten kuvista näkyy, vaaka -lämmönkeruujärjestelmien Kp tr 4,24 ja pystysuuntaisten järjestelmien 4,14 enimmäisarvoja voidaan odottaa Venäjän alueen eteläpuolella, ja vähimmäisarvot ovat vastaavasti 2,87 ja 2,73 pohjoisessa, Uelenissa. Keski -Venäjällä K ptr -arvot horisontaalisissa lämmönkeräysjärjestelmissä ovat välillä 3,4–3,6 ja pystysuorissa järjestelmissä 3,2–3,4. Riittävän korkeat Кррт -arvot (3,2–3,5) Kaukoidän alueilla, alueet, joilla on perinteisesti vaikeat polttoaineen toimitusolosuhteet, houkuttelevat itseään. Ilmeisesti Kauko -itä on GTST: n ensisijaisen täytäntöönpanon alue.
Kuviossa 1 4 esittää "vaakasuoran" GTST + PD: n (huippusuljin) taajuusmuuttajan vuosittaisen energiankulutuksen arvot ja isoliinit, mukaan lukien lämmityksen, ilmanvaihdon ja käyttöveden energiankulutus, vähennettynä 1 m 2: een lämmitetystä alueesta, ja kuviossa 5 - GTST: lle, jossa on pystysuora lämmönkeruujärjestelmä. Kuten kuvista voidaan nähdä, vaakasuoran GTST -moottorin vuotuinen ominaisenergiankulutus, joka on vähennetty 1 m2: n lämmitetylle rakennusalueelle, vaihtelee 28,8 kWh / (vuosi m2) Etelä -Venäjällä 241 kWh / (vuosi m2) ) Pyhässä Jakutskissa ja pystysuorassa GTST: ssä 28,7 kWh / / (vuosi m2) etelässä ja 248 kWh / / (vuosi m2) Jakutskissa. Jos kerrotaan GTST: n taajuusmuuttajan vuotuisen ominaisenergiankulutuksen arvo, joka esitetään luvuilla tietylle alueelle, tämän alueen arvolla K r tr, vähennettynä yhdellä, saamme GTST: n säästämän energian määrän 1 m 2 lämmitettyä aluetta vuodessa. Esimerkiksi Moskovan vertikaalisen GTST: n osalta tämä arvo on 189,2 kWh 1 m 2: sta vuodessa. Vertailun vuoksi voimme mainita energian ominaiskulutuksen arvot, jotka on vahvistettu Moskovan standardeissa energiansäästöä varten MGSN 2,01–99 pienkasvuisille rakennuksille 130 ja monikerroksisille rakennuksille 95 kWh / (vuosi m 2). Samaan aikaan standardoidut MGSN 2,01–99 -energiakustannukset sisältävät vain lämmitykseen ja ilmanvaihtoon liittyvät energiakustannukset, meidän tapauksessamme myös käyttöveden energiakustannukset sisältyvät energiakustannuksiin. Tosiasia on, että nykyisissä standardeissa olemassa oleva lähestymistapa rakennuksen käytön energiakustannusten arviointiin jakaa erillisiin eriin rakennuksen lämmitykseen ja ilmanvaihtoon liittyvät energiakustannukset sekä sen käyttövesihuollon energiakustannukset. Samaan aikaan käyttöveden energiankulutus ei ole standardoitu. Tämä lähestymistapa ei vaikuta oikealta, koska kuumavesihuoltoon liittyvät energiakustannukset ovat usein verrannollisia lämmitykseen ja ilmanvaihtoon liittyviin energiakustannuksiin.
Kuviossa 1 Kuvio 6 esittää huippusulkimen (PD) lämpötehon ja vaakasuoran GTSS: n asennetun sähkötehon järkevän suhteen arvot ja isoliinit yksikön murto -osina, ja kuviossa 1 7 - GTST: lle, jossa on pystysuora lämmönkeruujärjestelmä. Huippusulkimen lämpötehon ja GTST: n asennetun sähkötehon (ilman PD: tä) järkevän suhteen kriteeri oli GTST + PD: n taajuusmuuttajan vuotuinen vähimmäiskulutus. Kuten kuvista voidaan nähdä, lämpö -DP: n ja sähköisen GTST: n (ilman DP: tä) kapasiteetin järkevä suhde vaihtelee 0: sta Etelä -Venäjällä 2,88: aan - vaakasuorassa GTST: ssä ja 2,92 - pystysuorissa järjestelmissä Jakutskissa. Venäjän federaation alueen keskusvyöhykkeellä GTST + PD: n sulkimen lämpötehon ja asennetun sähkötehon järkevä suhde on välillä 1,1–1,3 sekä vaaka- että pystysuorassa GTST: ssä. Tässä vaiheessa sinun on asuttava tarkemmin. Tosiasia on, että esimerkiksi Venäjän keskusvyöhykkeen sähkölämmityksen korvaamisen yhteydessä meillä on itse asiassa mahdollisuus pienentää lämmitettyyn rakennukseen asennettujen sähkölaitteiden kapasiteettia 35-40% ja siten pienentää sähkötehoa pyysi RAO UES: ltä, joka nykyään "maksaa" Noin 50 tuhatta ruplaa. taloon asennetulle 1 kW: n sähköteholle. Joten esimerkiksi mökissä, jonka arvioitu lämpöhäviö kylmimpänä viiden päivän aikana on 15 kW, säästämme 6 kW asennettua sähkötehoa ja vastaavasti noin 300 tuhatta ruplaa. tai 11,5 tuhatta Yhdysvaltain dollaria. Tämä luku on käytännössä sama kuin tällaisen lämpökapasiteetin GTST: n hinta.
Jos siis otamme oikein huomioon kaikki kustannukset, jotka liittyvät rakennuksen liittämiseen keskitettyyn virtalähteeseen, käy ilmi, että nykyisten sähkön tariffien ja Venäjän federaation keskusvyöhykkeen keskitettyihin sähköverkkoihin liittymisen kanssa kertaluonteinen kustannus, GTST osoittautuu kannattavammaksi kuin sähkölämmitys, puhumattakaan 60 % energiansäästöstä.
Kuviossa 1 Kuvio 8 esittää vaakasuoran GTST + PD -järjestelmän vuotuisen kokonaiskulutuksen huippuarvojen (PD) aikana vuoden aikana tuottaman lämpöenergian ominaispainon arvot ja isoliinit prosentteina, ja kuviossa 1. 9 - GTST: lle, jossa on pystysuora lämmönkeruujärjestelmä. Kuten kuvista näkyy, horisontaalisen GTST + PD -järjestelmän vuotuisen energian kokonaiskulutuksen huippuveden (PD) aikana vuoden aikana tuottaman lämpöenergian ominaispaino vaihtelee 0%: sta Etelä -Venäjällä 38-40%: iin Jakutskissa ja Turassa sekä pystysuorassa GTST + PD: ssä - vastaavasti 0% etelässä ja 48,5% Jakutskissa. Venäjän keskialueella nämä arvot ovat noin 5–7% sekä pysty- että vaaka -GTST: lle. Tämä on pieni energiankulutus, ja tässä suhteessa sinun on oltava varovainen, kun valitset huipun lähempänä. Sekä yksittäisten 1 kW: n tehoinvestointien että automaation kannalta järkevintä ovat huippuelektrodit. Pellettikattiloiden käyttö ansaitsee huomiota.
Lopuksi haluaisin käsitellä erittäin tärkeää kysymystä: ongelmaa rakennusten järkevän lämmönsuojelun tason valinnassa. Tämä ongelma on nykyään erittäin vakava tehtävä, jonka ratkaisemiseksi tarvitaan vakava numeerinen analyysi, jossa otetaan huomioon sekä ilmastomme erityispiirteet että käytettyjen teknisten laitteiden ominaisuudet, keskitettyjen verkkojen infrastruktuuri ja ekologinen kaupunkien tilanne, joka kirjaimellisesti pahenee silmiemme edessä, ja paljon muuta. On selvää, että nykyään on jo väärin muotoilla vaatimuksia rakennuksen kuorelle ottamatta huomioon sen (rakennuksen) suhteita ilmastoon ja energiahuoltojärjestelmään, laitoksiin jne. Tämän seurauksena lähitulevaisuudessa , ratkaisu järkevän lämpösuojan tason valintaongelmaan on mahdollinen vain, jos monimutkainen rakennus + energiantoimitusjärjestelmä + ilmasto + ympäristö pidetään yhtenä ekoenergiajärjestelmänä, ja tällä lähestymistavalla kilpailuetuja GTST: n kotimarkkinoilla tuskin voi yliarvioida.
Kirjallisuus
1. Sanner B. Lämpöpumppujen maalämmönlähteet (luokitus, ominaisuudet, edut). Maalämpöpumppujen kurssi, 2002.
2. Vasiliev GP Taloudellisesti kohtuullinen rakennusten lämpösuojan taso. - 2002. - Nro 5.
3. Vasiliev GP Rakennusten ja rakenteiden lämmönjakelu käyttämällä maapallon pintakerrosten matalapotentiaalista lämpöenergiaa: Monografia. Kustantaja "Granitsa". - M .: Krasnaja Zvezda, 2006.
Maan talven (2012-13) lämpötilan muutosten dynamiikka 130 senttimetrin syvyydessä talon alla (perustuksen sisäreunan alla) sekä maanpinnan tasolla ja kaivosta tulevan veden lämpötila julkaistaan täällä. Kaikki tämä on kaivosta tulevassa nousuputkessa.Kaavio on artikkelin lopussa.
Dacha (Uuden Moskovan ja Kalugan alueen rajalla) on talvi, säännöllisesti vierailtu (2-4 kertaa kuukaudessa pari päivää).
Talon sokea alue ja kellari eivät ole eristettyjä, koska ne on suljettu syksystä lähtien lämpöä eristävillä tulpilla (10 cm vaahtoa). Kuistin lämpöhäviö, josta nousuputki poistuu, muuttui tammikuussa. Katso huomautus 10.
Mittaukset 130 cm: n syvyydessä tehdään Xital GSM () -järjestelmällä, diskreetti - 0,5 * C, lisää. virhe on noin 0,3 * C.
Anturi on asennettu 20 mm: n HDPE -putkeen, joka on hitsattu alhaalta nousuputken lähelle (nousuputken eristyksen ulkopuolelle, mutta 110 mm: n putken sisään).
Abskissa on päivämäärä, ordinaatti lämpötila.
Huomautus 1:
Kaivon veden lämpötilaa sekä talon alla olevan maanpinnan tasolla, suoraan nousuputkessa ilman vettä, seurataan myös, mutta vain saapuessa. Virhe on noin + -0,6 * C.
Muistio 2:
Lämpötila maanpinnalla talon alla, vesijohtoverkon nousuputkessa, ihmisten ja veden poissa ollessa, se laski miinus 5 * C. Tämä viittaa siihen, että ei ollut turhaa, että tein järjestelmän -Muuten, termostaatti, joka näytti -5 * C, on juuri tästä järjestelmästä (RT -12-16).
Huomautus 3:
Veden lämpötila "kaivossa" mitataan samalla anturilla (johon viitataan myös huomautuksessa 2) kuin "maanpinnalla" - se seisoo suoraan nousuputkessa lämpöeristyksen alla, lähellä nousuputkea maanpinnan tasolla. Nämä kaksi mittausta tehdään eri ajankohtina. "Maanpinnan tasolla" - ennen veden pumppaamista nousuputkeen ja "kaivoon" - pumpattuaan noin 50 litraa puolen tunnin ajan keskeytyksillä.
Huomautus 4:
Kaivon veden lämpötila voi olla aliarvioitu, koska En voi etsiä tätä vitun asymptoottia, joka pumppaa loputtomasti vettä (minun) ... Kuten voin - niin pelaan.
Huomautus 5: Ei relevantti, poistettu.
Huomautus 6:
Virhe ulkolämpötilan määrittämisessä on noin + - (3-7) * С.
Huomautus 7:
Veden jäähdytysnopeus maanpinnalla (ilman pumpun käynnistämistä) on hyvin noin 1-2 * C tunnissa (tämä on miinus 5 * C maanpinnan tasolla).
Huomautus 8:
Unohdin kuvata, kuinka maanalainen nousuputkeni on järjestetty ja eristetty. PND -32 on varustettu kahdella eristyssukalla - yhteensä 2 cm. paksuus (ilmeisesti vaahdotettu polyeteeni), kaikki tämä työnnetään 110 mm: n viemäriputkeen ja vaahdotetaan siellä 130 cm: n syvyyteen. Totta, koska PND-32 ei mennyt 110. putken keskelle, ja myös se, että keskellä tavallisen vaahdon massa ei ehkä jähmene pitkään aikaan, mikä tarkoittaa, että se ei muutu eristykseksi, epäilen vahvasti tällaisen lisäeristyksen laatu .. Olisi luultavasti parempi käyttää kaksikomponenttista vaahtoa, josta huomasin vasta myöhemmin ...
Huomautus 9:
Haluan kiinnittää lukijoiden huomion 01.12.2013 tehtyyn maanpinnan lämpötilan mittaukseen. ja 18.1.2013 alkaen. Tässä mielestäni + 0,3 * C arvo on huomattavasti odotettua suurempi. Luulen, että tämä on seurausta operaatiosta "Lumen täyttäminen kellarista nousuputkessa", joka suoritettiin 31.12.2012.
Huomautus 10:
12. tammikuuta - 3. helmikuuta hän teki lisäeristyksen verannalle, johon maanalainen nousuputki menee.
Tämän seurauksena verannan lämpöhäviöt vähenivät karkeiden arvioiden mukaan 100 W / m2. kerros jopa noin 50 (tämä on miinus 20 * C kadulla).
Tämä näkyi myös kaavioissa. Katso maanpinnan lämpötila 9. helmikuuta: + 1,4 * C ja 16. Helmikuuta: +1,1 - niin korkeita lämpötiloja ei ole ollut todellisen talven alusta lähtien.
Ja vielä yksi asia: 4. - 16. helmikuuta ensimmäistä kertaa kahteen talveen sunnuntaista perjantaihin kattila ei käynnistynyt asetetun minimilämpötilan ylläpitämiseksi, koska se ei saavuttanut tätä minimiarvoa ...
Huomautus 11:
Kuten luvattiin ("tilaukselle" ja vuosikierron loppuun saattamiselle), aion julkaista ajoittain lämpötilat kesällä. Mutta - ei aikataulussa, jotta ei "varjosteta" talvea, vaan täällä, huomautuksessa 11.
11. toukokuuta 2013
Kolmen viikon ilmanvaihdon jälkeen ilma suljettiin syksyyn asti kondensaation välttämiseksi.
13. toukokuuta 2013(kadulla viikon ajan + 25-30 * С):
- talon alla maanpinnan tasolla + 10,5 * С,
- talon alla 130 cm: n syvyydessä. + 6 * C,
12. kesäkuuta 2013:
- talon alla maanpinnan tasolla + 14,5 * С,
- talon alla 130 cm: n syvyydessä. + 10 * C.
- vesi kaivossa 25 metrin syvyydestä korkeintaan + 8 * С.
26. kesäkuuta 2013:
- talon alla maanpinnan tasolla + 16 * C,
- talon alla 130 cm: n syvyydessä. + 11 * C.
- vesi kaivossa 25 metrin syvyydestä korkeintaan + 9,3 * С.
19. elokuuta 2013:
- talon alla maanpinnan tasolla + 15,5 * C,
- talon alla 130 cm: n syvyydessä. + 13,5 * C.
- vesi kaivossa 25 metrin syvyydestä korkeintaan + 9,0 * С.
28. syyskuuta 2013:
- talon alla maanpinnan tasolla + 10,3 * С,
- talon alla 130 cm: n syvyydessä. + 12 * C.
- vesi kaivossa 25 metrin syvyydestä = + 8,0 * C.
26. lokakuuta 2013:
- talon alla maanpinnan tasolla + 8,5 * C,
- talon alla 130 cm: n syvyydessä. + 9,5 * C.
- vesi kaivossa 25 metrin syvyydestä korkeintaan + 7,5 * С.
16. marraskuuta 2013:
- talon alla maanpinnan tasolla + 7,5 * С,
- talon alla 130 cm: n syvyydessä. + 9,0 * C.
- vesi kaivossa 25m + 7,5 * С syvyydestä.
20. helmikuuta 2014:
Tämä on luultavasti tämän artikkelin viimeinen merkintä.
Koko talven asumme talossa jatkuvasti, viime vuoden mittausten toistamisen tarkoitus on pieni, joten vain kaksi merkittävää lukua:
- talon alin lämpötila maanpinnan alapuolella kylmimmillä pakkasilla (-20 - -30 * C) viikko sen alkamisen jälkeen laskenut toistuvasti alle + 0,5 * C. Näinä hetkinä se toimi minulle
Lämpötila maan sisällä on useimmiten melko subjektiivinen indikaattori, koska tarkkaa lämpötilaa voidaan kutsua vain saavutettavissa olevissa paikoissa, esimerkiksi Kolan kaivossa (syvyys 12 km). Mutta tämä paikka kuuluu maankuoren ulkopuolelle.
Lämpötilat maan eri syvyyksissä
Kuten tutkijat ovat havainneet, lämpötila nousee 3 astetta jokaisen sadan metrin syvyyteen. Tämä luku on vakio kaikilla mantereilla ja maapallon osissa. Tällainen lämpötilan nousu tapahtuu maankuoren yläosassa, noin ensimmäiset 20 kilometriä, sitten lämpötilan nousu hidastuu.
Suurin nousu kirjattiin Yhdysvalloissa, joissa lämpötila nousi 150 astetta 1000 metriä sisämaassa. Hitain kasvu kirjattiin Etelä -Afrikassa ja lämpömittari nousi vain 6 astetta.
Noin 35-40 kilometrin syvyydessä lämpötila vaihtelee noin 1400 astetta. Vaipan ja ytimen välinen raja 25-3000 km: n syvyydessä lämmitetään 2000-3000 asteeseen. Sisäinen ydin kuumennetaan 4000 asteeseen. Monimutkaisten kokeiden tuloksena saatujen uusimpien tietojen mukaan lämpötila maan keskellä on noin 6000 astetta. Aurinko voi ylpeillä samasta lämpötilasta pinnallaan.
Maan syvyyksien minimi- ja maksimilämpötilat
Laskettaessa minimi- ja maksimilämpötilaa maan sisäpuolella vakiolämpötilan vyön tietoja ei oteta huomioon. Tässä vyössä lämpötila on vakio ympäri vuoden. Vyö sijaitsee 5 metrin syvyydessä (tropiikissa) ja jopa 30 metrissä (korkeilla leveysasteilla).
Suurin lämpötila mitattiin ja rekisteröitiin noin 6000 metrin syvyydessä ja se oli 274 astetta. Minimilämpötila maan sisällä kirjataan pääasiassa planeettamme pohjoisilla alueilla, joissa jopa yli 100 metrin syvyydessä lämpömittari näyttää nollan alapuolisia lämpötiloja.
Mistä lämpö tulee ja miten se jakautuu planeetan suolistossa
Maan sisällä oleva lämpö tulee useista lähteistä:
1) Radioaktiivisten alkuaineiden hajoaminen;
2) Maan ytimessä kuumennetun aineen painovoimainen erilaistuminen;
3) Vuoroveden kitka (Kuun vaikutus maahan, johon liittyy viimeksi mainitun hidastuminen).
Nämä ovat joitakin vaihtoehtoja lämmön esiintymiselle maan suolistossa, mutta kysymys täydellisestä luettelosta ja nykyisen oikeellisuudesta on edelleen avoin.
Planeettamme suolistosta tuleva lämpövirta vaihtelee rakennevyöhykkeistä riippuen. Siksi lämmön jakautumisella paikassa, jossa valtameri, vuoret tai tasangot sijaitsevat, on täysin erilaiset indikaattorit.
Pystysuorissa keräimissä energiaa saadaan maasta geotermisten maasondien avulla. Nämä ovat suljettuja järjestelmiä, joiden kaivot ovat halkaisijaltaan 145-150 mm ja syvyys 50-150 m ja joiden kautta putket asennetaan. Paluu U -kyynärpää asennetaan putkilinjan päähän. Tyypillisesti asennus tehdään yksisilmukkaisella anturilla, jossa on 2x d40 -putki (ruotsalainen järjestelmä), tai kaksinkertaisella silmukka -anturilla, jossa on 4x d32 -putket. Kaksisilmukkaisten anturien pitäisi saada 10-15% enemmän lämmönpoistoa. Kaivoihin, joiden syvyys on yli 150 m, on käytettävä 4xd40 -putkia (painehäviön vähentämiseksi).
Tällä hetkellä useimmat kaivot lämmön talteenottoon maasta ovat 150 m syviä. Suuremmilla syvyyksillä voidaan saada enemmän lämpöä, mutta tällaisten kaivojen kustannukset ovat erittäin korkeat. Siksi on tärkeää laskea etukäteen pystykerääjän asennuskustannukset verrattuna odotettavissa oleviin säästöihin tulevaisuudessa. Aktiivis-passiivisen jäähdytysjärjestelmän asennuksen yhteydessä syvempiä kaivoja ei tehdä maaperän korkeamman lämpötilan ja alhaisemman potentiaalin vuoksi lämmönsiirron aikana liuoksesta ympäristöön. Järjestelmässä kiertää pakkasnesteseos (alkoholi, glyseriini, glykoli), joka on laimennettu vedellä vaadittuun pakkasnesteeseen. Lämpöpumpussa se siirtää maasta otetun lämmön kylmäaineeseen. Maan lämpötila 20 metrin syvyydessä on noin 10 ° C ja nousee 30 metrin välein 1 ° C. Ilmasto-olosuhteet eivät vaikuta siihen, ja siksi voidaan luottaa korkealaatuiseen energiavalintaan sekä talvella että kesällä. On lisättävä, että maaperän lämpötila on hieman erilainen kauden alussa (syys-lokakuu) kuin kauden lopussa (maalis-huhtikuu). Siksi pystysuorien keräilijöiden syvyyttä laskettaessa on otettava huomioon lämmityskauden pituus asennuspaikassa.
Kun kerätään lämpöä maalämpöpystysuuntaisilla antureilla, oikeat laskelmat ja kollektorien suunnittelu ovat erittäin tärkeitä. Pätevien laskelmien suorittamiseksi on tiedettävä, onko mahdollista porata asennuspaikalla haluttuun syvyyteen.
10 kW: n lämpöpumppu vaatii noin 120-180 m porausreiän. Kaivot on sijoitettava vähintään 8 metrin etäisyydelle toisistaan. Kaivojen lukumäärä ja syvyys riippuvat geologisista olosuhteista, pohjaveden saatavuudesta, maaperän kyvystä pitää lämpöä ja poraustekniikasta. Kun poraat useita kaivoja, haluttu kaivon kokonaispituus jaetaan kaivojen lukumäärällä.
Pystysuoran keräimen etuna vaakasuoraan kerääjään verrattuna on pienempi käytettävä pinta -ala, vakaampi lämmönlähde ja lämmönlähteen riippumattomuus sääolosuhteista. Pystysuuntaisten keräilijöiden haittapuoli on korkeat louhintakustannukset ja maan asteittainen jäähdytys keräimen lähellä (suunnittelun aikana vaaditaan päteviä laskelmia vaaditusta tehosta).
Vaaditun kaivosyvyyden laskeminen
Kaivojen syvyyden ja lukumäärän alustavaa laskemista varten tarvittavat tiedot:
Lämpöpumpun teho
Valittu lämmitystapa - "lämpimät lattiat", patterit, yhdistetty
Lämpöpumpun arvioitu käyttötuntimäärä vuodessa, energian kysynnän kattaminen
Asennuspaikka
Maalämpökaivon käyttö - lämmitys, käyttöveden lämmitys, kausittainen uima -altaan lämmitys, altaan lämmitys ympäri vuoden
Käyttämällä laitoksen passiivista (aktiivista) jäähdytystoimintoa
Lämmityksen vuotuinen kokonaiskulutus (MW / h)
Lämpötilan muutos syvyyden mukaan. Maan pinta lämpenee auringon epätasaisen tulon vuoksi ja sitten jäähtyy. Nämä lämpötilan vaihtelut tunkeutuvat hyvin matalaksi maan paksuuteen. Joten päivittäiset vaihtelut syvyydessä 1 m yleensä melkein ei enää tuntunut. Mitä tulee vuotuisiin vaihteluihin, ne tunkeutuvat eri syvyyksiin: lämpimissä maissa 10-15 m, ja maissa, joissa talvet ja kuumat kesät ovat 25-30 ja jopa 40 m. Syvempi kuin 30-40 m jo kaikkialla maapallolla lämpötila pidetään vakiona. Esimerkiksi Pariisin observatorion kellariin asennettu lämpömittari on osoittanut 11 °, 85 ° C koko ajan yli 100 vuoden ajan.
Kerros, jonka lämpötila on vakio, havaitaan kaikkialla maapallolla, ja sitä kutsutaan vakiolämpötilaksi tai neutraaliksi. Tämän vyön syvyys on ilmasto -olosuhteista riippuen erilainen, ja lämpötila on suunnilleen sama kuin tämän paikan keskimääräinen vuotuinen lämpötila.
Kun ihminen menee syvemmälle maan alle vakiolämpötilakerroksen alapuolella, havaitaan yleensä asteittainen lämpötilan nousu. Tämän huomasivat ensin syvien kaivosten työntekijät. Tämä huomattiin myös tunneleita laskettaessa. Esimerkiksi Simplonin tunnelia (Alpeilla) laskettaessa lämpötila nousi 60 °: een, mikä aiheutti huomattavia vaikeuksia työssä. Vielä korkeampia lämpötiloja havaitaan syvissä porausreikissä. Esimerkki on Chukhov -kaivo (Ylä -Sleesia), jossa 2220 syvyydessä m lämpötila oli yli 80 ° (83 °, 1) ja niin edelleen. m lämpötila nousee 1 ° C.
Mittareita, jotka sinun täytyy mennä syvemmälle maahan, jotta lämpötila nousee 1 ° C, kutsutaan maalämpö. Maalämpövaihe ei ole eri tapauksissa sama ja useimmiten se vaihtelee välillä 30 - 35 m. Joissakin tapauksissa nämä vaihtelut voivat olla jopa suurempia. Esimerkiksi Michiganin osavaltiossa (USA), yhdessä järven lähellä olevista kaivoista. Michiganin geoterminen askel ei osoittautunut 33, vaan 70 m. Päinvastoin, hyvin pieni geoterminen vaihe havaittiin yhdessä Meksikon kaivosta, siellä 670: n syvyydessä m ilmestyi vettä, jonka lämpötila oli 70 °. Siten geoterminen vaihe osoittautui vain noin 12: ksi m. Pieniä geotermisiä vaiheita havaitaan myös tulivuorialueilla, joilla matalissa syvyyksissä voi olla vielä jäähtymättömiä magneettikivikerroksia. Mutta kaikki tällaiset tapaukset eivät ole niinkään sääntöjä kuin poikkeuksia.
Maalämpövaiheeseen on monia syitä. (Edellä mainitun lisäksi voidaan viitata kivien erilaiseen lämmönjohtavuuteen, vuodevaatteiden luonteeseen jne.
Maanpinnan helpottamisella on suuri merkitys lämpötilan jakautumisessa. Jälkimmäinen näkyy selvästi liitteenä olevasta piirustuksesta (kuva 23), joka kuvaa osan Alpeista Simplonin tunnelin linjaa pitkin ja jossa geoisotermit on piirretty katkoviivalla (toisin sanoen saman lämpötilan viivat maan sisällä). Geoisotermit tässä ikäänkuin toistavat helpotusta, mutta syvyydellä helpotuksen vaikutus vähitellen vähenee. (Balon geoisotermien voimakas alaspäin taivutus johtuu tässä havaitusta voimakkaasta veden kierrosta.)
Maan lämpötila suurilla syvyyksillä. Tarkkailuja porausreikien lämpötiloista, joiden syvyys harvoin ylittää 2-3 km, Luonnollisesti ne eivät voi antaa käsitystä maapallon syvempien kerrosten lämpötiloista. Mutta tässä jotkut ilmiöt maankuoren elämästä auttavat meitä. Vulkanismi on yksi näistä ilmiöistä. Maan pinnalla laajalti levinneet tulivuoret kuljettavat maan pinnalle sulaa laavaa, jonka lämpötila on yli 1000 °. Siksi suurilla syvyyksillä lämpötila on yli 1000 °.
Oli aika, jolloin tiedemiehet yrittivät geotermisen vaiheen perusteella laskea syvyyden, jossa lämpötila voi olla jopa 1000–2000 °. Tällaisia laskelmia ei kuitenkaan voida pitää riittävän perusteltuina. Jäähdyttävän basalttipallon lämpötilasta tehdyt havainnot ja teoreettiset laskelmat viittaavat siihen, että geotermisen vaiheen suuruus kasvaa syvyyden myötä. Mutta missä määrin ja missä määrin tällainen kasvu tapahtuu, emme myöskään voi vielä sanoa.
Jos oletamme, että lämpötila nousee jatkuvasti syvyyden kanssa, niin maan keskipisteestä se on mitattava kymmeniä tuhansia asteita. Tällaisissa lämpötiloissa kaikkien meille tunnettujen kivien tulisi muuttua nestemäiseksi. Totta, maapallon sisällä on valtava paine, emmekä tiedä mitään ruumiiden tilasta tällaisissa paineissa. Siitä huolimatta meillä ei ole tietoja sen väittämiseksi, että lämpötila nousee jatkuvasti syvyyden myötä. Useimmat geofyysikot ovat tulleet siihen johtopäätökseen, että maapallon lämpötila voi tuskin olla yli 2000 astetta.
Lämmönlähteet. Mitä tulee lämmönlähteisiin, jotka määrittävät maan sisäisen lämpötilan, ne voivat olla erilaisia. Hypoteesien perusteella, joiden mukaan maapallo muodostuu kuumasta ja sulasta massasta, sisäistä lämpöä on pidettävä pinnan jäähtyvän ruumiin jäännöslämmönä. On kuitenkin syytä uskoa, että maapallon sisäisen korkean lämpötilan syy voi olla uraanin, toriumin, aktinouraanin, kaliumin ja muiden kivien sisältämien alkuaineiden radioaktiivinen hajoaminen. Radioaktiivisia alkuaineita esiintyy enimmäkseen Maan pintakuoren happamissa kivissä, vähemmän niitä löytyy syvistä peruskivistä. Samaan aikaan peruskivet ovat niissä rikkaampia kuin rauta meteoriitit, joita pidetään palasina kosmisten kappaleiden sisäosista.
Huolimatta kivien pienestä määrästä radioaktiivisia aineita ja niiden hitaasta hajoamisesta, radioaktiivisen hajoamisen tuottama lämmön kokonaismäärä on suuri. Neuvostoliiton geologi V. G. Khlopin laskivat, että maan ylemmän 90 kilometrin kuoren sisältämät radioaktiiviset elementit riittävät kattamaan planeetan lämpöhäviön säteilyllä. Radioaktiivisen hajoamisen ohella lämpöenergiaa vapautuu maapallon aineen puristumisen aikana, kemiallisten reaktioiden aikana jne.
- Lähde-
Polovinkin, A.A. Yleisen maantieteen perusteet / A.A. Polovinkin. - M.: RSFSR: n opetusministeriön valtion koulutus- ja pedagoginen kustantamo, 1958. - 482 Sivumäärä
Viestin katselukertoja: 179