Temperatura solului la o adâncime de 10. Temperatura solului estimată. Temperaturile minime și maxime ale adâncimii Pământului

Schimbarea temperaturii cu adâncimea. Suprafața pământului, din cauza furnizării inegale de căldură solară, se încălzește, apoi se răcește. Aceste fluctuații de temperatură pătrund foarte puțin adânc în grosimea Pământului. Deci, fluctuații zilnice la o adâncime de 1 m de obicei aproape că nu se mai simte. În ceea ce privește fluctuațiile anuale, acestea pătrund la diferite adâncimi: în țările calde până la 10-15 m, iar în țările cu ierni reci și veri fierbinți până la 25-30 și chiar 40 m. Mai adânc de 30-40 m deja peste tot pe Pământ temperatura este menținută constantă. De exemplu, un termometru instalat în subsolul Observatorului din Paris arată tot timpul 11°, 85C de peste 100 de ani.

Un strat cu o temperatură constantă este observat pe tot globul și se numește centură de temperatură constantă sau neutră. Adâncimea acestei centuri, în funcție de condițiile climatice, este diferită, iar temperatura este aproximativ egală cu temperatura medie anuală a acestui loc.

Când pătrundeți mai adânc în Pământ, sub un strat de temperatură constantă, se observă de obicei o creștere treptată a temperaturii. Acest lucru a fost observat pentru prima dată de muncitorii din minele de adâncime. Acest lucru a fost observat și la așezarea tunelurilor. Deci, de exemplu, la așezarea tunelului Simplon (în Alpi), temperatura a crescut la 60 °, ceea ce a creat dificultăți considerabile în muncă. Temperaturi chiar mai ridicate sunt observate în forajele adânci. Un exemplu este fântâna Chukhovskaya (Silezia Superioară), în care la o adâncime de 2220 m temperatura a fost peste 80 ° (83 °, 1), și așa mai departe. m temperatura crește cu 1 ° C.

Numărul de metri de care aveți nevoie pentru a pătrunde mai adânc în Pământ pentru ca temperatura să crească cu 1 ° C se numește pas geotermal. Etapa geotermală nu este aceeași în cazuri diferite și cel mai adesea variază de la 30 la 35 m.În unele cazuri, aceste fluctuații pot fi chiar mai mari. De exemplu, în statul Michigan (SUA), într-una dintre fântânile situate în apropierea lacului. Michigan, pasul geotermal s-a dovedit a fi nu 33, dar 70 m. Dimpotrivă, un pas geotermal foarte mic a fost observat într-una dintre fântânile din Mexic, acolo la o adâncime de 670. m apărea apă cu o temperatură de 70 °. Astfel, etapa geotermală s-a dovedit a fi doar aproximativ 12 m. Mici pași geotermici sunt observați și în regiunile vulcanice, unde la adâncimi mici pot exista încă straturi nerăcite de roci magmatice. Dar toate astfel de cazuri nu sunt atât reguli, cât excepții.

Există multe motive pentru etapa geotermală. (Pe lângă cele de mai sus, puteți indica diferitele conductivitati termice ale rocilor, natura așternutului etc.

Relieful terenului este de mare importanță în distribuția temperaturii. Acesta din urmă poate fi văzut clar în desenul anexat (Fig. 23), înfățișând o secțiune a Alpilor de-a lungul liniei Tunelului Simplon, cu geoizoterme trasate printr-o linie punctată (adică linii de temperaturi egale în interiorul Pământului). Geoizotermele de aici, parcă, repetă relieful, dar odată cu adâncimea influența reliefului scade treptat. (Cultura puternică în jos a geoizotermelor de la Balle se datorează circulației puternice a apei observată aici.)

Temperatura Pământului la adâncimi mari. Observații ale temperaturilor în foraje, a căror adâncime depășește rar 2-3 km,în mod natural, ele nu pot da o idee despre temperaturile straturilor mai profunde ale Pământului. Dar aici ne vin în ajutor unele fenomene din viața scoarței terestre. Vulcanismul este unul dintre aceste fenomene. Vulcanii, răspândiți pe suprafața pământului, transportă lave topite la suprafața pământului, a căror temperatură este de peste 1000 °. Prin urmare, la adâncimi mari, avem temperaturi care depășesc 1000 °.

A fost o vreme când oamenii de știință, pe baza etapei geotermale, au încercat să calculeze adâncimea la care ar putea fi temperaturi de până la 1000-2000 °. Cu toate acestea, astfel de calcule nu pot fi considerate suficient de fundamentate. Observațiile făcute asupra temperaturii mingii de bazalt care se răcește și calculele teoretice dau motive pentru a spune că mărimea treptei geotermale crește odată cu adâncimea. Dar în ce măsură și în ce profunzime are loc o astfel de creștere, nici nu putem spune încă.

Dacă presupunem că temperatura crește continuu odată cu adâncimea, atunci în centrul Pământului ar trebui măsurată în zeci de mii de grade. La astfel de temperaturi, toate rocile cunoscute de noi ar trebui să se transforme în stare lichidă. Adevărat, există o presiune uriașă în interiorul Pământului și nu știm nimic despre starea corpurilor la astfel de presiuni. Cu toate acestea, nu avem date care să afirme că temperatura crește continuu odată cu adâncimea. Acum majoritatea geofizicienilor ajung la concluzia că temperatura din interiorul Pământului cu greu poate fi mai mare de 2000 °.

Surse de căldură. În ceea ce privește sursele de căldură care determină temperatura internă a Pământului, acestea pot fi diferite. Pe baza ipotezelor care consideră că Pământul este format dintr-o masă încinsă și topită, căldura internă trebuie considerată căldura reziduală a unui corp care se răcește de la suprafață. Cu toate acestea, există motive să credem că motivul temperaturii interne ridicate a Pământului poate fi descompunerea radioactivă a uraniului, toriu, actinouraniu, potasiu și alte elemente conținute în roci. Elementele radioactive sunt în mare parte distribuite în rocile acide ale suprafeței Pământului, mai puține dintre ele se găsesc în rocile de bază adânci. În același timp, rocile de bază sunt mai bogate în ele decât meteoriții de fier, care sunt considerați fragmente din părțile interioare ale corpurilor cosmice.

În ciuda cantității mici de substanțe radioactive din roci și a descompunerii lor lente, cantitatea totală de căldură generată de dezintegrarea radioactivă este mare. geolog sovietic V. G. Khlopin a calculat că elementele radioactive conținute în învelișul superior de 90 de kilometri a Pământului sunt suficiente pentru a acoperi pierderea de căldură a planetei prin radiație. Odată cu degradarea radioactivă, energia termică este eliberată în timpul comprimării substanței Pământului, în timpul reacțiilor chimice etc.

- O sursă-

Polovinkin, A.A. Fundamentele Geografiei Generale / A.A. Polovinkin.- M .: Editura de stat educațională și pedagogică a Ministerului Educației din RSFSR, 1958. - 482 p.

Vizualizări post: 179

Kirill Degtyarev, cercetător, Universitatea de Stat din Moscova. M.V. Lomonosov.

În țara noastră bogată în hidrocarburi, energia geotermală este o resursă exotică care, dată fiind situația actuală, este puțin probabil să concureze cu petrolul și gazele. Cu toate acestea, această formă alternativă de energie poate fi folosită aproape peste tot și este destul de eficientă.

Fotografie de Igor Konstantinov.

Modificarea temperaturii solului cu adâncimea.

Creșterea temperaturii apelor termale și a stâncilor uscate gazdă a acestora cu adâncime.

Schimbarea temperaturii cu adâncimea în diferite regiuni.

Erupția vulcanului islandez Eyjafjallajokull este o ilustrare a proceselor vulcanice violente care au loc în zonele tectonice și vulcanice active, cu un flux puternic de căldură din interiorul pământului.

Capacități instalate ale centralelor geotermale pe țări ale lumii, MW.

Distribuția resurselor geotermale pe teritoriul Rusiei. Rezervele de energie geotermală, conform experților, sunt de câteva ori mai mari decât cele ale combustibililor organici fosili. Potrivit Asociației „Geothermal Energy Society”.

Energia geotermală este căldura din interiorul pământului. Se produce în adâncuri și iese la suprafața Pământului sub diferite forme și cu intensități diferite.

Temperatura straturilor superioare ale solului depinde în principal de factori externi (exogeni) - lumina soarelui și temperatura aerului. Vara și ziua, solul se încălzește la anumite adâncimi, iar iarna și noaptea se răcește în urma schimbării temperaturii aerului și cu o oarecare întârziere, crescând odată cu adâncimea. Influența fluctuațiilor zilnice ale temperaturii aerului se termină la adâncimi de la câțiva până la câteva zeci de centimetri. Fluctuațiile sezoniere acoperă straturi mai adânci de sol - până la zeci de metri.

La o anumită adâncime - de la zeci la sute de metri - temperatura solului se menține constantă, egală cu temperatura medie anuală a aerului de la suprafața Pământului. Este ușor să te convingi de acest lucru coborând într-o peșteră suficient de adâncă.

Când temperatura medie anuală a aerului într-o anumită zonă este sub zero, aceasta se manifestă ca permafrost (mai precis, permafrost). În Siberia de Est, grosimea, adică grosimea, a solurilor înghețate pe tot parcursul anului ajunge la 200-300 m pe alocuri.

De la o anumită adâncime (proprie pentru fiecare punct de pe hartă), acțiunea Soarelui și a atmosferei slăbește atât de mult încât factorii endogeni (interni) ies deasupra și interiorul pământului se încălzește din interior, astfel încât temperatura începe să se ridice odată cu adâncimea.

Încălzirea straturilor profunde ale Pământului este asociată în principal cu dezintegrarea elementelor radioactive situate acolo, deși alte surse de căldură mai sunt numite, de exemplu, procese fizico-chimice, tectonice în straturile profunde ale scoarței și mantalei terestre. Dar indiferent de motiv, temperatura rocilor și a substanțelor lichide și gazoase asociate crește odată cu adâncimea. Minerii se confruntă cu acest fenomen - este întotdeauna cald în minele adânci. La o adâncime de 1 km, căldura de treizeci de grade este normală, iar mai adânc temperatura este și mai mare.

Fluxul de căldură din interiorul pământului, care ajunge la suprafața Pământului, este mic - în medie, puterea sa este de 0,03-0,05 W / m 2,
sau aproximativ 350 Wh/m 2 pe an. Pe fundalul fluxului de căldură de la Soare și al aerului încălzit de acesta, aceasta este o valoare imperceptibilă: Soarele oferă fiecărui metru pătrat de suprafață terestră aproximativ 4000 kWh anual, adică de 10.000 de ori mai mult (desigur, aceasta este în medie, cu o răspândire uriașă între latitudinile polare și ecuatoriale și în funcție de alți factori climatici și meteorologici).

Nesemnificația fluxului de căldură de la adâncime la suprafață pe cea mai mare parte a planetei este asociată cu conductivitatea termică scăzută a rocilor și particularitățile structurii geologice. Dar există și excepții - locuri în care fluxul de căldură este mare. Acestea sunt, în primul rând, zone de falii tectonice, activitate seismică crescută și vulcanism, unde energia din interiorul pământului își găsește o ieșire. Astfel de zone sunt caracterizate de anomalii termice ale litosferei, aici fluxul de căldură care ajunge la suprafața Pământului poate fi de câteva ori și chiar ordine de mărime mai puternic decât cel „obișnuit”. Erupțiile vulcanice și izvoarele cu apă caldă transportă o cantitate imensă de căldură la suprafață în aceste zone.

Aceste zone sunt cele mai favorabile pentru dezvoltarea energiei geotermale. Pe teritoriul Rusiei, acestea sunt, în primul rând, Kamchatka, Insulele Kurile și Caucazul.

În același timp, dezvoltarea energiei geotermale este posibilă aproape peste tot, deoarece creșterea temperaturii cu adâncimea este un fenomen omniprezent, iar sarcina este de a „extrage” căldura din intestine, la fel cum de acolo se extrag materiile prime minerale.

În medie, temperatura crește cu adâncimea cu 2,5-3 ° C la fiecare 100 m. Raportul dintre diferența de temperatură dintre două puncte situate la adâncimi diferite și diferența de adâncime dintre ele se numește gradient geotermal.

Reciproca este treapta geotermală sau intervalul de adâncime la care temperatura crește cu 1 o C.

Cu cât gradientul este mai mare și, în consecință, cu cât treapta este mai mică, cu atât căldura adâncurilor Pământului iese la suprafață mai aproape și cu atât această zonă este mai promițătoare pentru dezvoltarea energiei geotermale.

În diferite zone, în funcție de structura geologică și de alte condiții regionale și locale, rata de creștere a temperaturii cu adâncimea poate varia dramatic. La scara Pământului, fluctuațiile amplitudinii gradienților și treptelor geotermale ajung la 25 de ori. De exemplu, în statul Oregon (SUA) gradientul este de 150 o C la 1 km, iar în Africa de Sud - 6 o C la 1 km.

Întrebarea este, care este temperatura la adâncimi mari - 5, 10 km sau mai mult? Dacă tendința continuă, temperatura la o adâncime de 10 km ar trebui să fie în medie de aproximativ 250-300 o C. Acest lucru este mai mult sau mai puțin confirmat de observațiile directe în puțuri superadânci, deși imaginea este mult mai complicată decât o creștere liniară a temperaturii.

De exemplu, în puțul superadânc Kola forat în scutul cristalin baltic, temperatura la o adâncime de 3 km se schimbă cu o rată de 10 о С / 1 km, iar apoi gradientul geotermal devine de 2-2,5 ori mai mare. La o adâncime de 7 km s-a înregistrat deja o temperatură de 120 o C, la 10 km - 180 o C, iar la 12 km - 220 o C.

Un alt exemplu este un pui așezat în regiunea Caspică de Nord, unde la adâncimea de 500 ma s-a înregistrat o temperatură de 42 o C, la 1,5 km - 70 o C, la 2 km - 80 o C, la 3 km - 108 o C. .

Se presupune că gradientul geotermal scade începând de la o adâncime de 20-30 km: la o adâncime de 100 km, temperaturile presupuse sunt de aproximativ 1300-1500 o С, la o adâncime de 400 km - 1600 o С, în Pământul. miez (adâncimi peste 6000 km) - 4000-5000 o CU.

La adâncimi de până la 10-12 km, temperatura se măsoară prin puțuri forate; acolo unde acestea sunt absente, se determină prin semne indirecte la fel ca la adâncimi mai mari. Astfel de semne indirecte pot fi natura trecerii undelor seismice sau temperatura lavei care se scurge.

Cu toate acestea, în scopul energiei geotermale, datele privind temperaturile la adâncimi mai mari de 10 km nu prezintă încă un interes practic.

Este multă căldură la adâncimi de câțiva kilometri, dar cum să o ridici? Uneori, această problemă ne este rezolvată prin natura însăși cu ajutorul unui purtător de căldură natural - ape termale încălzite care ies la suprafață sau zac la o adâncime accesibilă nouă. În unele cazuri, apa din adâncuri este încălzită până la starea de abur.

Nu există o definiție strictă a termenului „ape termale”. De regulă, ele înseamnă apă subterană fierbinte în stare lichidă sau sub formă de abur, inclusiv cele care ies la suprafața Pământului cu o temperatură mai mare de 20 ° C, adică, de regulă, mai mare decât temperatura aerului.

Căldura din apă subterană, abur, amestecuri abur-apă este energie hidrotermală. În consecință, energia bazată pe utilizarea sa se numește hidrotermală.

Situația este mai complicată cu producerea de căldură direct din roci uscate - energie petrotermală, mai ales că temperaturile destul de ridicate, de regulă, încep de la adâncimi de câțiva kilometri.

Pe teritoriul Rusiei, potențialul energiei petrotermale este de o sută de ori mai mare decât cel al energiei hidrotermale - 3500 și, respectiv, 35 trilioane de tone echivalent combustibil. Acest lucru este destul de natural - căldura adâncurilor Pământului este peste tot, iar apele termale se găsesc local. Cu toate acestea, din cauza dificultăților tehnice evidente de generare a căldurii și a energiei electrice, apele termale sunt utilizate în prezent în cea mai mare parte.

Apele cu o temperatură de 20-30 până la 100 ° C sunt potrivite pentru încălzire, cu o temperatură de 150 ° C și peste - și pentru generarea de energie electrică la centralele geotermale.

În general, resursele geotermale de pe teritoriul Rusiei în ceea ce privește tone de combustibil echivalent sau orice altă unitate de măsură a energiei sunt de aproximativ 10 ori mai mari decât rezervele de combustibil fosil.

Teoretic, doar energia geotermală ar putea satisface pe deplin nevoile energetice ale țării. În practică, în prezent, în cea mai mare parte a teritoriului său, acest lucru nu este fezabil din motive tehnice și economice.

În lume, utilizarea energiei geotermale este asociată cel mai adesea cu Islanda - o țară situată la capătul nordic al creasturii Mid-Atlantic, într-o zonă tectonică și vulcanică extrem de activă. Probabil că toată lumea își amintește de erupția puternică a vulcanului Eyjafjallajökull din 2010.

Datorită acestui specific geologic, Islanda are rezerve enorme de energie geotermală, inclusiv izvoare termale care ies la suprafața Pământului și chiar țâșnesc sub formă de gheizere.

În Islanda, mai mult de 60% din toată energia consumată este preluată în prezent de pe Pământ. Inclusiv sursele geotermale asigură 90% din încălzire și 30% din generarea de energie electrică. Adăugăm că restul energiei electrice a țării este produsă la centrale hidroelectrice, adică folosind și o sursă de energie regenerabilă, datorită căreia Islanda arată ca un fel de standard de mediu global.

Domesticizarea energiei geotermale în secolul al XX-lea a ajutat Islanda în mod semnificativ din punct de vedere economic. Până la jumătatea secolului trecut, a fost o țară foarte săracă, acum ocupând primul loc în lume în ceea ce privește capacitatea instalată și producția de energie geotermală pe cap de locuitor și se află în top zece ca valoare absolută a capacității instalate de geotermală. centrale electrice. Cu toate acestea, populația sa este de doar 300 de mii de oameni, ceea ce simplifică sarcina de a trece la surse de energie ecologice: nevoile pentru aceasta sunt în general mici.

Pe lângă Islanda, o pondere mare a energiei geotermale în soldul total al producției de energie electrică este asigurată în Noua Zeelandă și statele insulare din Asia de Sud-Est (Filipine și Indonezia), țări din America Centrală și Africa de Est, al căror teritoriu se caracterizează și prin activitate seismică și vulcanică ridicată. Pentru aceste țări, având în vedere nivelul lor actual de dezvoltare și nevoi, energia geotermală aduce o contribuție semnificativă la dezvoltarea socio-economică.

(Urmează finalul.)

Una dintre cele mai bune metode raționale în construcția de sere capitale este o seră termos subterană.
Utilizarea acestui fapt al constantei temperaturii pământului la adâncime, în dispozitivul serei, oferă economii uriașe la costurile de încălzire în sezonul rece, facilitează întreținerea și face microclimatul mai stabil..
O astfel de seră funcționează în cele mai mari înghețuri, vă permite să produceți legume, să creșteți flori pe tot parcursul anului.
O seră îngropată echipată corespunzător face posibilă creșterea, inclusiv a culturilor sudice iubitoare de căldură. Practic nu există restricții. În seră, citricele și chiar ananasul se pot simți grozav.
Dar pentru ca totul să funcționeze corect în practică, este imperativ să se respecte tehnologiile testate în timp prin care au fost construite sere subterane. La urma urmei, această idee nu este nouă, chiar și sub țarul din Rusia, sere îngropate au dat recolte de ananas, pe care comercianții întreprinzători le-au exportat spre vânzare în Europa.
Din anumite motive, construcția unor astfel de sere nu este larg răspândită în țara noastră, în general, este pur și simplu uitată, deși designul este ideal doar pentru clima noastră.
Probabil, rolul aici a fost jucat de necesitatea de a săpa o groapă de fundație adâncă și de a umple fundația. Construcția unei sere îngropate este destul de costisitoare, aceasta este departe de o seră acoperită cu polietilenă, dar randamentul serei este mult mai mare.
De la adâncirea în pământ, iluminarea internă generală nu se pierde, poate părea ciudat, dar în unele cazuri saturația luminii este chiar mai mare decât cea a serelor clasice.
Este imposibil să nu menționăm rezistența și fiabilitatea structurii, este incomparabil mai puternică decât cea obișnuită, tolerează mai ușor rafale de uragan, rezistă bine la grindină, iar grămezile de zăpadă nu vor deveni un obstacol.

1. Groapă de fundație

Crearea unei sere începe cu săparea unei gropi de fundație. Pentru a folosi căldura pământului pentru a încălzi interiorul, sera trebuie să fie suficient de adâncă. Cu cât pământul devine mai adânc, cu atât mai cald.
Temperatura se modifică cu greu în timpul anului la o distanță de 2-2,5 metri de suprafață. La o adâncime de 1 m, temperatura solului fluctuează mai mult, dar iarna valoarea ei rămâne pozitivă, de obicei pe banda de mijloc temperatura este de 4-10 C, în funcție de anotimp.
O seră îngropată este construită într-un singur sezon. Adică iarna va putea deja să funcționeze și să genereze venituri. Construcția nu este ieftină, dar folosind ingeniozitate, materiale de compromis, este posibil să salvați literalmente un întreg ordin de mărime făcând un fel de versiune economică a serei, pornind de la groapa de fundație.
De exemplu, faceți fără implicarea echipamentelor de construcții. Deși partea cea mai consumatoare de timp a lucrării - săparea unei gropi de fundație - este, desigur, cel mai bine lăsată la un excavator. Este dificil și necesită timp să îndepărtați manual un astfel de volum de pământ.
Adâncimea gropii gropii de fundație trebuie să fie de cel puțin doi metri. La o asemenea adâncime, pământul va începe să-și împartă căldura și să funcționeze ca un fel de termos. Dacă adâncimea este mai mică, atunci în principiu ideea va funcționa, dar mult mai puțin eficient. Prin urmare, se recomandă să nu economisiți efort și bani pentru a adânci viitoarea seră.
Lungimea serelor subterane poate fi orice, dar este mai bine să mențineți lățimea în 5 metri, dacă lățimea este mai mare, atunci caracteristicile de calitate ale încălzirii și reflectarea luminii se deteriorează.
Pe laturile orizontului, serele subterane trebuie sa fie orientate, ca si serele si serele obisnuite, de la est la vest, adica astfel incat una dintre laturi sa fie orientata spre sud. În această poziție, plantele vor primi cantitatea maximă de energie solară.

2. Pereți și acoperiș

Se toarnă o fundație sau se pun blocuri de-a lungul perimetrului gropii. Fundația servește ca bază pentru pereții și cadrul structurii. Este mai bine să faceți pereți din materiale cu caracteristici bune de izolare termică; termoblocurile sunt o opțiune excelentă.

Cadrul acoperișului este adesea din lemn, din bare impregnate cu agenți antiseptici. Structura acoperișului este de obicei un fronton drept. O bară de creastă este fixată în centrul structurii; pentru aceasta, suporturile centrale sunt instalate pe podea pe toată lungimea serei.

Grinda de creastă și pereții sunt conectați printr-un rând de căpriori. Cadrul poate fi realizat fără suporturi înalte. Ele sunt înlocuite cu unele mici, care sunt plasate pe grinzi transversale care leagă părțile opuse ale serei - acest design face spațiul interior mai liber.

Ca acoperiș de acoperiș, este mai bine să luați policarbonat celular - un material modern popular. Distanța dintre căpriori în timpul construcției este ajustată la lățimea foilor de policarbonat. Este convenabil să lucrezi cu materialul. Acoperirea se obține cu un număr mic de îmbinări, deoarece foile sunt produse pe o lungime de 12 m.

Ele sunt atașate la cadru cu șuruburi autofiletante; este mai bine să le alegeți cu un cap sub formă de șaibă. Pentru a evita crăparea foii, sub fiecare șurub autofiletant trebuie să găuriți o gaură cu diametrul corespunzător cu un burghiu. Cu ajutorul unei șurubelnițe, sau a unui burghiu convențional cu un bit Phillips, lucrarea de geam se mișcă foarte repede. Pentru a nu exista goluri, este bine să așezați în avans căpriorii de-a lungul vârfului cu o etanșare din cauciuc moale sau alt material adecvat și abia apoi să înșurubați foile. Vârful acoperișului de-a lungul coamei trebuie așezat cu izolație moale și presat cu un fel de colț: plastic, tablă sau alt material adecvat.

Pentru o bună izolare termică, acoperișul este uneori realizat cu un strat dublu de policarbonat. Deși transparența este redusă cu aproximativ 10%, aceasta este acoperită de caracteristici excelente de izolare termică. Trebuie remarcat faptul că zăpada de pe un astfel de acoperiș nu se topește. Prin urmare, panta trebuie să fie la un unghi suficient, de cel puțin 30 de grade, pentru ca zăpada să nu se acumuleze pe acoperiș. În plus, este instalat un vibrator electric pentru scuturare, acesta va proteja acoperișul în cazul în care zăpada se acumulează.

Geamul dublu se realizează în două moduri:

Între cele două foi se introduce un profil special, foile sunt atașate de cadru de sus;

În primul rând, stratul inferior de geam este atașat de cadru din interior, pe partea inferioară a căpriorii. Acoperișul este acoperit cu un al doilea strat, ca de obicei, de sus.

După finalizarea lucrării, este indicat să lipiți toate îmbinările cu bandă adezivă. Acoperișul finisat arată foarte impresionant: fără îmbinări inutile, neted, fără părți proeminente.

3. Izolație și încălzire

Izolarea peretelui se realizează după cum urmează. În primul rând, trebuie să acoperiți cu atenție toate îmbinările și cusăturile peretelui cu o soluție, aici puteți aplica și spumă poliuretanică. Partea interioară a pereților este acoperită cu folie termoizolatoare.

În zonele mai reci ale țării, este bine să folosiți o folie groasă, acoperind peretele cu un strat dublu.

Temperatura din adâncimea solului de seră este peste punctul de îngheț, dar mai rece decât temperatura aerului necesară creșterii plantelor. Stratul superior este încălzit de razele soarelui și de aerul serei, dar solul încă ia căldură, astfel încât serele subterane folosesc adesea tehnologia „pardoselilor calde”: un element de încălzire - un cablu electric - este protejat cu un grătar metalic sau turnat cu beton.

În al doilea caz, pământul pentru paturi este turnat peste beton sau verdeața este cultivată în ghivece și ghivece.

Utilizarea încălzirii prin pardoseală poate fi suficientă pentru a încălzi întreaga seră, dacă există suficientă putere. Dar este mai eficient și mai confortabil pentru plante să folosească încălzirea combinată: încălzire prin pardoseală caldă + aer. Pentru o creștere bună, au nevoie de o temperatură a aerului de 25-35 de grade la o temperatură a pământului de aproximativ 25 C.

CONCLUZIE

Desigur, construirea unei sere încastrate va fi mai costisitoare și va fi necesar mai mult efort decât construirea unei sere similare cu un design convențional. Dar fondurile investite într-o seră-termos sunt justificate în timp.

În primul rând, economisește energie pentru încălzire. Indiferent de modul în care o seră obișnuită la sol este încălzită iarna, va fi întotdeauna mai scumpă și mai dificilă decât o metodă similară de încălzire într-o seră subterană. În al doilea rând, economiile la iluminat. Izolarea cu folie a pereților, reflectând lumina, dublează iluminarea. Microclimatul într-o seră adâncă în timpul iernii va fi mai favorabil plantelor, ceea ce va afecta cu siguranță randamentul. Puieții vor prinde ușor rădăcini, plantele delicate se vor simți grozav. O astfel de seră garantează un randament stabil și ridicat al oricărei plante pe tot parcursul anului.

Ar putea părea o fantezie dacă nu ar fi adevărat. Se pare că, în condițiile dure din Siberia, puteți obține căldură direct de la sol. Primele obiecte cu sisteme de încălzire geotermală au apărut în regiunea Tomsk anul trecut și, deși permit reducerea costului căldurii în comparație cu sursele tradiționale de aproximativ patru ori, încă nu există circulație în masă „subterană”. Dar tendința este vizibilă și, cel mai important, câștigă amploare. De fapt, aceasta este cea mai accesibilă sursă de energie alternativă pentru Siberia, unde panourile solare sau generatoarele eoliene, de exemplu, nu își pot arăta întotdeauna eficiența. Energia geotermală se află, de fapt, chiar sub picioarele noastre.

„Adâncimea înghețului solului este de 2–2,5 metri. Temperatura pământului sub acest semn rămâne aceeași atât iarna, cât și vara, în intervalul de la plus unu la plus cinci grade Celsius. Funcționarea pompei de căldură se bazează pe această proprietate, - spune inginerul energetic al Departamentului de Educație al Administrației Districtului Tomsk. Roman Alekseenko... - Țevile comunicante sunt îngropate în conturul de pământ la o adâncime de 2,5 metri, la o distanță de aproximativ un metru și jumătate una de cealaltă. Lichidul de răcire circulă în sistemul de conducte - etilenglicol. Un circuit de pământ orizontal extern comunică cu o unitate frigorifică, în care circulă un agent frigorific - freon, un gaz cu punct de fierbere scăzut. La plus trei grade Celsius, acest gaz începe să fiarbă, iar când compresorul comprimă brusc gazul care fierbe, temperatura acestuia din urmă crește la plus 50 de grade Celsius. Gazul încălzit este direcționat către un schimbător de căldură în care circulă apă distilată obișnuită. Lichidul se încălzește și transportă căldură în tot sistemul de încălzire prin pardoseală.”

Fizică pură și fără miracole

O grădiniță dotată cu un sistem modern de încălzire geotermal danez a fost deschisă în satul Turuntaevo de lângă Tomsk vara trecută. Potrivit directorului companiei din Tomsk „Ecoclimate” George Granin, sistemul eficient energetic a făcut posibilă reducerea de mai multe ori a plății pentru furnizarea de căldură. Timp de opt ani, această întreprindere Tomsk a echipat deja aproximativ două sute de obiecte în diferite regiuni ale Rusiei cu sisteme de încălzire geotermală și continuă să facă acest lucru în regiunea Tomsk. Deci nu există nicio îndoială cu privire la cuvintele lui Granin. Cu un an înainte de deschiderea grădiniței din Turuntaevo, „Ecoclimate” a echipat un sistem de încălzire geotermal, care a costat 13 milioane de ruble, o altă grădiniță „Sunny Bunny” din microdistrictul Tomsk „Zelenye Gorki”. De fapt, aceasta a fost prima experiență de acest fel. Și s-a dovedit a avea destul de mult succes.

În 2012, în timpul unei vizite în Danemarca organizată în cadrul programului Euro Info al Centrului de Corespondență (regiunea EICC-Tomsk), compania a reușit să convină asupra cooperării cu compania daneză Danfoss. Și astăzi, echipamentele daneze ajută la extragerea căldurii din subsolul Tomsk și, după cum spun experții fără o modestie excesivă, se dovedește destul de eficient. Principalul indicator al eficienței este economia. „Sistemul de încălzire al unei grădinițe de 250 de metri pătrați din Turuntaevo a costat 1,9 milioane de ruble”, spune Granin. „Și taxa de încălzire este de 20-25 de mii de ruble pe an.” Această sumă este incomparabilă cu ceea ce ar plăti o grădiniță pentru căldură folosind surse tradiționale.

Sistemul a funcționat fără probleme în condițiile iernii siberiei. S-a făcut un calcul pentru conformitatea echipamentelor de încălzire cu standardele SanPiN, conform cărora trebuie să mențină o temperatură în clădirea grădiniței nu mai mică de + 19 ° C la o temperatură a aerului exterior de -40 ° C. În total, aproximativ patru milioane de ruble au fost cheltuite pentru reamenajarea, repararea și reechiparea clădirii. Împreună cu pompa de căldură, suma a fost puțin sub șase milioane. Datorită pompelor de căldură, încălzirea grădiniței este acum un sistem complet izolat și independent. În clădire nu există acum calorifere tradiționale, iar încălzirea incintei se realizează cu ajutorul sistemului „pardoseală caldă”.

Grădinița Turuntaevsky este izolată, după cum se spune, „de la” și „până la” - clădirea este echipată cu izolație termică suplimentară: deasupra peretelui existent (trei cărămizi grosime), este instalat un strat de izolație de 10 centimetri, echivalent cu două sau trei cărămizi. Există un spațiu de aer în spatele izolației, urmat de siding metalic. Acoperișul este izolat în același mod. Accentul principal al constructorilor a fost pe „podeaua caldă” - sistemul de încălzire al clădirii. Au rezultat mai multe straturi: o podea de beton, un strat de spumă de plastic de 50 mm grosime, un sistem de țevi în care circulă apă caldă și linoleum. Deși temperatura apei în schimbătorul de căldură poate ajunge la + 50 ° C, încălzirea maximă a pardoselii efective nu depășește + 30 ° C. Temperatura reală a fiecărei încăperi poate fi reglată manual - senzorii automati vă permit să setați temperatura podelei în așa fel încât camera de grădiniță să se încălzească la standardele sanitare cerute.

Puterea pompei în grădinița Turuntaevsky este de 40 kW de energie termică generată, pentru producerea căreia pompa de căldură necesită 10 kW de energie electrică. Astfel, din 1 kW de energie electrică consumată, pompa de căldură produce 4 kW de căldură. „Ne-a fost puțin frică de iarnă - nu știam cum se vor comporta pompele de căldură. Dar chiar și în înghețuri severe, grădinița era constant caldă - de la plus 18 la 23 de grade Celsius, - spune directorul școlii secundare Turuntaevskaya Evgheni Belonogov... - Desigur, aici merită să luați în considerare faptul că clădirea în sine a fost bine izolată. Echipamentul este nepretențios la întreținere și, în ciuda faptului că aceasta este o dezvoltare occidentală, în condițiile noastre dure din Siberia s-a dovedit a fi destul de eficient. ”

Un proiect cuprinzător pentru schimbul de experiență în domeniul conservării resurselor a fost implementat de către Regiunea EICC-Tomsk a Camerei de Comerț și Industrie Tomsk. La ea au participat întreprinderi mici și mijlocii care dezvoltă și implementează tehnologii care economisesc resursele. În mai anul trecut, în cadrul proiectului ruso-danez, experții danezi au vizitat Tomsk, iar rezultatul a fost, după cum se spune, evident.

Inovația vine la școală

Școală nouă în satul Vershinino, regiunea Tomsk, construită de un fermier Mihail Kolpakov, este al treilea obiect din regiune care folosește căldura pământului ca sursă de căldură pentru încălzire și alimentare cu apă caldă. Școala este și unică pentru că are cea mai mare categorie de eficiență energetică – „A”. Sistemul de incalzire a fost proiectat si lansat de aceeasi firma „Ecoclimate”.

„Când decidem ce fel de încălzire să facem în școală, aveam mai multe opțiuni - o boiler pe cărbune și pompe de căldură”, spune Mikhail Kolpakov. - Am studiat experiența unei grădinițe eficiente din punct de vedere energetic din Zelenye Gorki și am calculat că încălzirea de modă veche, folosind cărbune, ne-ar costa peste 1,2 milioane de ruble pe iarnă și avem nevoie și de apă caldă. Iar cu pompele de căldură, costurile vor fi de aproximativ 170 de mii pentru tot anul, împreună cu apa caldă.”

Sistemul are nevoie doar de energie electrică pentru a genera căldură. Consumând 1 kW de energie electrică, pompele de căldură din școală generează aproximativ 7 kW de energie termică. În plus, spre deosebire de cărbune și gaz, căldura pământului este o sursă de energie autoregenerabilă. Instalarea unui sistem modern de încălzire pentru școală a costat aproximativ 10 milioane de ruble. Pentru aceasta, pe terenul școlii au fost forate 28 de puțuri.

„Aritmetica este simplă aici. Am calculat că întreținerea unei case de cazane pe cărbune, ținând cont de salariul focarului și de costul combustibilului, ar costa mai mult de un milion de ruble pe an, - spune șeful departamentului de educație. Serghei Efimov... - Când utilizați pompe de căldură, va trebui să plătiți aproximativ cincisprezece mii de ruble pe lună pentru toate resursele. Avantajele incontestabile ale utilizării pompelor de căldură sunt eficiența acestora și respectarea mediului. Sistemul de alimentare cu căldură vă permite să reglați furnizarea de căldură în funcție de vremea de afară, ceea ce exclude așa-numita „subinundare” sau „supraîncălzire” a încăperii. "

Potrivit calculelor preliminare, echipamentele daneze scumpe se vor amortiza în patru până la cinci ani. Durata de viață a pompelor de căldură Danfoss cu care lucrează Ecoclimate LLC este de 50 de ani. Primind informații despre temperatura aerului de afară, computerul stabilește când să încălziți școala și când nu se poate face. Prin urmare, problema datei pornirii și opririi încălzirii dispare cu totul. Indiferent de vremea din afara ferestrelor din interiorul școlii, climatizarea va funcționa întotdeauna pentru copii.

„Când Ambasadorul Extraordinar și Plenipotențiar al Regatului Danemarcei a venit anul trecut la întâlnirea Rusiei și a vizitat grădinița noastră din Zelenye Gorki, a fost plăcut surprins că tehnologiile care sunt considerate inovatoare chiar și la Copenhaga au fost aplicate și funcționează în Regiunea Tomsk, - spune directorul comercial al companiei „Ecoclimate” Alexandru Granin.

În general, utilizarea surselor locale de energie regenerabilă în diverse sectoare ale economiei, în acest caz în sfera socială, care include școli și grădinițe, este una dintre direcțiile principale care se implementează în regiune ca parte a economisirii energiei și energiei. program de eficienta. Dezvoltarea energiei regenerabile este susținută activ de guvernatorul regiunii Serghei Zhvachkin... Și trei instituții bugetare cu sistem de încălzire geotermal sunt doar primii pași către implementarea unui proiect amplu și promițător.

Grădinița din Zelenye Gorki a fost recunoscută drept cea mai bună unitate de eficiență energetică din Rusia la competiția de la Skolkovo. Apoi a apărut școala Vershininskaya cu încălzire geotermală, tot de cea mai înaltă categorie de eficiență energetică. Următorul obiect, nu mai puțin semnificativ pentru regiunea Tomsk, este o grădiniță din Turuntaevo. Anul acesta, Gazkhimstroyinvest și Stroygarant au început deja să construiască grădinițe pentru 80 și 60 de copii în satele din regiunea Tomsk, Kopylovo și, respectiv, Kandinka. Ambele noi instalații vor fi încălzite cu sisteme de încălzire geotermală - de la pompe de căldură. În total, în acest an administrația regională intenționează să cheltuiască aproape 205 milioane de ruble pentru construcția de noi grădinițe și repararea celor existente. Urmează să se facă reconstrucția și reechiparea unei clădiri pentru o grădiniță din satul Takhtamyshevo. În această clădire, încălzirea se va realiza și prin intermediul pompelor de căldură, deoarece sistemul a reușit să se dovedească bine.

Temperatura din interiorul Pământului. Determinarea temperaturii în învelișurile Pământului se bazează pe diverse date, adesea indirecte. Cele mai fiabile date de temperatură se referă la partea superioară a scoarței terestre, expusă de mine și foraje la o adâncime maximă de 12 km (fântâna Kola).

Se numește creșterea temperaturii în grade Celsius pe unitatea de adâncime gradient geotermal,și adâncimea în metri, timp în care temperatura crește cu 1 0 С - pas geotermal. Gradientul geotermal și, în consecință, stadiul geotermal variază de la un loc la altul în funcție de condițiile geologice, de activitatea endogenă în diferite regiuni, precum și de conductibilitatea termică eterogenă a rocilor. În același timp, conform lui B. Gutenberg, limitele fluctuațiilor diferă de peste 25 de ori. Un exemplu în acest sens sunt două pante puternic diferite: 1) 150 o pe 1 km în Oregon (SUA), 2) 6 o pe 1 km este înregistrată în Africa de Sud. Conform acestor gradienți geotermici, treapta geotermală se modifică și de la 6,67 m în primul caz la 167 m în al doilea. Cele mai frecvente fluctuații ale gradientului sunt în intervalul 20-50 o, iar treapta geotermală -15-45 m. Gradientul geotermal mediu a fost luat de mult timp la 30 o С pe 1 km.

Potrivit lui V.N. Zharkov, gradientul geotermal de lângă suprafața Pământului este estimat la 20 o C la 1 km. Dacă pornim de la aceste două valori ale gradientului geotermal și invariabilitatea acestuia adânc în Pământ, atunci la o adâncime de 100 km ar fi trebuit să existe o temperatură de 3000 sau 2000 o C. Cu toate acestea, aceasta este în contradicție cu actuala date. La aceste adâncimi apar periodic camerele de magmă, din care curge lavă la suprafață, având o temperatură maximă de 1200-1250 o. Luând în considerare acest „termometru” deosebit, un număr de autori (V. A. Lyubimov, V. A. Magnitsky) consideră că la o adâncime de 100 km temperatura nu poate depăși 1300-1500 o С.

La temperaturi mai ridicate, rocile mantalei ar fi complet topite, ceea ce contrazice trecerea liberă a undelor seismice de forfecare. Astfel, gradientul geotermal mediu poate fi urmărit doar la o anumită adâncime relativ mică de la suprafață (20-30 km), iar apoi ar trebui să scadă. Dar chiar și în acest caz, în același loc, schimbarea temperaturii cu adâncimea este neuniformă. Acest lucru poate fi văzut din exemplul schimbărilor de temperatură cu adâncimea de-a lungul puțului Kola, situat în cadrul scutului cristalin stabil al platformei. Când a fost pusă această fântână, s-a calculat un gradient geotermal de 10 o la 1 km și, prin urmare, la adâncimea de proiectare (15 km), era de așteptat o temperatură de aproximativ 150 o C. Totuși, un astfel de gradient a fost doar până la un adâncimea de 3 km, iar apoi a început să crească de 1,5 -2,0 ori. La o adâncime de 7 km, temperatura a fost de 120 o С, la 10 km -180 o С, la 12 km -220 o С. Se presupune că la adâncimea de proiectare temperatura va fi aproape de 280 o С. Marea Caspică regiune, în regiunea unui regim endogen mai activ. În ea, la o adâncime de 500 m, temperatura s-a dovedit a fi de 42,2 o C, la 1500 m - 69,9 o C, la 2000 m - 80,4 o C, la 3000 m - 108,3 o C.

Care este temperatura în zonele profunde ale mantalei și miezului Pământului? S-au obținut date mai mult sau mai puțin sigure despre temperatura bazei stratului B al mantalei superioare (vezi Fig. 1.6). Potrivit lui VN Zharkov, „studiile detaliate ale diagramei de fază Mg 2 SiO 4 - Fe 2 SiO 4 au făcut posibilă determinarea temperaturii de referință la o adâncime corespunzătoare zonei de tranziție a primei faze (400 km)” (adică, tranziția de olivină la spinel). Temperatura de aici, ca rezultat al acestor studii, este de aproximativ 1600 50 o C.

Problema distribuției temperaturilor în mantaua de sub stratul B și în miezul Pământului nu a fost încă rezolvată și, prin urmare, sunt exprimate idei diferite. Se poate presupune doar că temperatura crește odată cu adâncimea cu o scădere semnificativă a gradientului geotermal și o creștere a treptei geotermale. Se presupune că temperatura din nucleul Pământului este în intervalul 4000-5000 o C.

Compoziția chimică medie a Pământului. Pentru a judeca compoziția chimică a Pământului se folosesc date despre meteoriți, care sunt cele mai probabile mostre de material protoplanetar din care s-au format planetele terestre și asteroizii. Până în prezent, mulți meteoriți care au căzut pe Pământ în momente diferite și în locuri diferite au fost bine studiați. În funcție de compoziția lor, există trei tipuri de meteoriți: 1) fier, constând în principal din fier nichel (90-91% Fe), cu o cantitate mică de fosfor și cobalt; 2) piatra de fier(sideroliți), constând din minerale de fier și silicați; 3) piatră, sau aeroliți, constând în principal din silicaţi fero-magneziani şi incluziuni de nichel-fier.

Cei mai răspândiți sunt meteoriții de piatră - aproximativ 92,7% din toate descoperirile, piatra de fier 1,3% și fierul 5,6%. Meteoriții de piatră se împart în două grupe: a) condrite cu granule mici rotunjite - condrule (90%); b) acondrite care nu contin condrule. Compoziția meteoriților pietroși este apropiată de cea a rocilor magmatice ultrabazice. Potrivit lui M. Bott, ele conțin aproximativ 12% din faza fier-nichel.

Pe baza analizei compoziției diverșilor meteoriți, precum și a datelor experimentale geochimice și geofizice obținute, un număr de cercetători oferă o estimare modernă a compoziției elementare brute a Pământului, prezentată în tabel. 1.3.

După cum se poate observa din datele din tabel, distribuția crescută se referă la cele mai importante patru elemente - O, Fe, Si, Mg, reprezentând peste 91%. Grupul de elemente mai puțin comune include Ni, S, Ca, A1. Restul elementelor sistemului periodic al lui Mendeleev la scară globală din punct de vedere al distribuției generale au o importanță secundară. Dacă comparăm datele prezentate cu compoziția scoarței terestre, atunci se observă clar o diferență semnificativă, constând într-o scădere bruscă a O, A1, Si și o creștere semnificativă a Fe, Mg și apariția în cantități vizibile de S și Ni.

Figura pământului se numește geoid. Structura profundă a Pământului este judecată de undele seismice longitudinale și transversale, care, propagăndu-se în interiorul Pământului, experimentează refracția, reflexia și atenuarea, ceea ce indică stratificarea Pământului. Există trei domenii principale:

Scoarta terestra;

mantaua: sus până la o adâncime de 900 km, mai jos până la o adâncime de 2900 km;

Miezul Pământului este extern la o adâncime de 5120 km, iar interior la o adâncime de 6371 km.

Căldura internă a Pământului este asociată cu dezintegrarea elementelor radioactive - uraniu, toriu, potasiu, rubidiu etc. Fluxul mediu de căldură este de 1,4-1,5 µcal/cm2. s.

1. Care este forma și dimensiunea Pământului?

2. Care sunt metodele de studiu a structurii interne a Pământului?

3. Care este structura internă a Pământului?

4. Ce secțiuni seismice de ordinul întâi se disting clar atunci când se analizează structura Pământului?

5. Cu ce ​​limite corespund secțiunile lui Mohorovichich și Gutenberg?

6. Care este densitatea medie a Pământului și cum se modifică ea la limita dintre manta și nucleu?

7. Cum se modifică fluxul de căldură în diferite zone? Cum se înțelege schimbarea gradientului geotermal și a treptei geotermale?

8. Ce date sunt folosite pentru a determina compoziția chimică medie a Pământului?

Literatură

• G.V. Voitkevici Fundamentele teoriei originii Pământului. M., 1988.

• Zharkov V.N. Structura internă a Pământului și a planetelor. M., 1978.

• Magnitsky V.A. Structura internă și fizica Pământului. M., 1965.

• eseuri planetologie comparată. M., 1981.

• Ringwood A.E. Compoziția și originea Pământului. M., 1981.