อุณหภูมิดินที่ความลึก 1 เมตร ระบบจ่ายความร้อนของปั๊มความร้อนใต้พิภพและประสิทธิผลของการใช้งานในสภาพภูมิอากาศของรัสเซีย พลังงานของโลกเท่าไหร่?
บ้าน
ในการสร้างแบบจำลองเขตข้อมูลอุณหภูมิและการคำนวณอื่น ๆ จำเป็นต้องทราบอุณหภูมิของดินที่ความลึกที่กำหนด
อุณหภูมิของดินที่ระดับความลึกวัดโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์วัดความลึกของดิน เหล่านี้เป็นการศึกษาตามแผนซึ่งดำเนินการโดยสถานีอุตุนิยมวิทยาเป็นประจำ ข้อมูลการวิจัยทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับแผนที่สภาพภูมิอากาศและเอกสารด้านกฎระเบียบ
- หากต้องการรับอุณหภูมิของดินที่ระดับความลึกที่กำหนด คุณสามารถลองใช้วิธีง่ายๆ สองวิธีได้ ทั้งสองวิธีเกี่ยวข้องกับการใช้หนังสืออ้างอิง: สำหรับการกำหนดอุณหภูมิโดยประมาณคุณสามารถใช้เอกสาร TsPI-22 “ช่วงเปลี่ยนผ่านทางรถไฟ
ท่อ” ที่นี่ภายในกรอบของวิธีการคำนวณทางวิศวกรรมความร้อนของท่อให้ตารางที่ 1 โดยที่สำหรับบางภูมิอากาศค่าของอุณหภูมิดินจะได้รับขึ้นอยู่กับความลึกของการวัด ฉันนำเสนอตารางนี้ที่นี่ด้านล่าง
- ตารางที่ 1
ตารางอุณหภูมิดินที่ระดับความลึกต่างๆ จากแหล่ง “เพื่อช่วยเหลือคนงานในอุตสาหกรรมก๊าซ” ในสมัยสหภาพโซเวียต
ระดับความลึกเยือกแข็งมาตรฐานสำหรับบางเมือง:
ความลึกของการแช่แข็งของดินขึ้นอยู่กับชนิดของดิน:
ฉันคิดว่าตัวเลือกที่ง่ายที่สุดคือการใช้ข้อมูลอ้างอิงข้างต้นแล้วแก้ไข
ตัวเลือกที่น่าเชื่อถือที่สุดสำหรับการคำนวณที่แม่นยำโดยใช้อุณหภูมิพื้นดินคือการใช้ข้อมูลจากบริการอุตุนิยมวิทยา ไดเรกทอรีออนไลน์บางแห่งดำเนินการตามบริการอุตุนิยมวิทยา ตัวอย่างเช่น http://www.atlas-yakutia.ru/ ที่นี่คุณเพียงแค่ต้องเลือกพื้นที่ที่มีประชากร
ประเภทของดิน และคุณสามารถดูแผนที่อุณหภูมิดินหรือข้อมูลในรูปแบบตารางได้ โดยหลักการแล้ว สะดวก แต่ดูเหมือนว่าทรัพยากรนี้จะได้รับค่าตอบแทน
หากคุณทราบวิธีอื่นในการกำหนดอุณหภูมิของดินที่ระดับความลึกที่กำหนด โปรดเขียนความคิดเห็น
คุณอาจสนใจเนื้อหาต่อไปนี้:
คำอธิบาย: ตรงกันข้ามกับการใช้ความร้อนใต้พิภพที่มีศักยภาพสูง (ทรัพยากรความร้อนใต้พิภพ) แบบ "โดยตรง" การใช้ดินในชั้นผิวโลกเป็นแหล่งกำเนิดที่มีศักยภาพต่ำสำหรับระบบทำความร้อนด้วยปั๊มความร้อนใต้พิภพ (GHSS) สามารถทำได้เกือบทุกที่ ปัจจุบันในโลกนี้เป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีการพัฒนาแบบไดนามิกมากที่สุดของการใช้พลังงานหมุนเวียนที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม
ระบบจ่ายความร้อนของปั๊มความร้อนใต้พิภพและประสิทธิภาพการใช้งาน สภาพภูมิอากาศรัสเซีย
จี.พี. วาซิลีฟผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ของ OJSC "INSOLAR-INVEST"
ตรงกันข้ามกับการใช้ความร้อนใต้พิภพที่มีศักยภาพสูง (ทรัพยากรความร้อนใต้พิภพ) แบบ "โดยตรง" การใช้ดินจากชั้นผิวโลกเป็นแหล่งพลังงานความร้อนที่มีศักยภาพต่ำสำหรับระบบจ่ายความร้อนด้วยปั๊มความร้อนใต้พิภพ (GHST) คือ เป็นไปได้เกือบทุกที่ ปัจจุบันในโลกนี้เป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีการพัฒนาแบบไดนามิกมากที่สุดของการใช้พลังงานหมุนเวียนที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม
ดินของชั้นผิวโลกจริงๆ แล้วเป็นตัวสะสมความร้อนที่มีพลังงานไม่จำกัด ระบอบการปกครองความร้อนของดินเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของสองปัจจัยหลัก - การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบบนพื้นผิวและการไหลของความร้อนจากรังสีจากบาดาลของโลก การเปลี่ยนแปลงความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์และอุณหภูมิอากาศภายนอกตามฤดูกาลและรายวันทำให้เกิดความผันผวนของอุณหภูมิชั้นบนของดิน ความลึกของการแทรกซึมของความผันผวนรายวันของอุณหภูมิอากาศภายนอกและความเข้มของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบ ขึ้นอยู่กับดินและสภาพภูมิอากาศที่เฉพาะเจาะจง อยู่ในช่วงตั้งแต่หลายสิบเซนติเมตรถึงหนึ่งเมตรครึ่ง ความลึกของการแทรกซึมของความผันผวนตามฤดูกาลของอุณหภูมิอากาศภายนอกและความเข้มของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบตามกฎแล้วไม่เกิน 15–20 ม.
ระบอบการระบายความร้อนของชั้นดินที่อยู่ต่ำกว่าความลึกนี้ ("โซนที่เป็นกลาง") ถูกสร้างขึ้นภายใต้อิทธิพลของพลังงานความร้อนที่มาจากบาดาลของโลกและแทบไม่ขึ้นอยู่กับฤดูกาลและยิ่งกว่านั้นการเปลี่ยนแปลงรายวันในพารามิเตอร์ของภายนอก สภาพภูมิอากาศ (รูปที่ 1) เมื่อความลึกเพิ่มขึ้น อุณหภูมิพื้นดินก็จะเพิ่มขึ้นตามความลาดชันของความร้อนใต้พิภพด้วย (ประมาณ 3 °C ทุกๆ 100 ม.) ขนาดของฟลักซ์ความร้อนจากรังสีที่มาจากภายในโลกจะแตกต่างกันไปในแต่ละพื้นที่ ตามกฎแล้ว ค่านี้คือ 0.05–0.12 W/m2
รูปที่ 1. |
ในระหว่างการทำงานของ GTST มวลดินที่อยู่ภายในโซนอิทธิพลความร้อนของการลงทะเบียนท่อของระบบแลกเปลี่ยนความร้อนในดินของระบบรวบรวม ความร้อนเกรดต่ำดิน (ระบบรวบรวมความร้อน) เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลในพารามิเตอร์ของสภาพอากาศภายนอกตลอดจนภายใต้อิทธิพลของภาระการปฏิบัติงานต่อระบบรวบรวมความร้อน มักจะถูกแช่แข็งและละลายซ้ำ ๆ ในกรณีนี้ ตามธรรมชาติแล้ว มีการเปลี่ยนแปลงในสถานะรวมของความชื้นที่มีอยู่ในรูพรุนของดิน และในกรณีทั่วไป ทั้งในสถานะของเหลว ของแข็ง และก๊าซพร้อมกัน นอกจากนี้ ในระบบที่มีรูพรุนของเส้นเลือดฝอย เช่น มวลดินของระบบรวบรวมความร้อน การมีความชื้นในพื้นที่รูพรุนมีผลกระทบอย่างเห็นได้ชัดต่อกระบวนการแพร่กระจายความร้อน การคำนึงถึงอิทธิพลนี้อย่างถูกต้องในปัจจุบันมีความเกี่ยวข้องกับปัญหาที่สำคัญซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการขาดแนวคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับธรรมชาติของการกระจายตัวของความชื้นในเฟสของแข็ง ของเหลว และก๊าซในโครงสร้างเฉพาะของระบบ หากมีการไล่ระดับอุณหภูมิตามความหนาของมวลดิน โมเลกุลของไอน้ำจะเคลื่อนที่ไปยังสถานที่ที่มีศักยภาพด้านอุณหภูมิต่ำ แต่ในขณะเดียวกันภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง การไหลของความชื้นในทิศทางตรงกันข้ามจะเกิดขึ้นในสถานะของเหลว . นอกจากนี้บนระบอบการปกครองของอุณหภูมิ ชั้นบนของดินได้รับผลกระทบจากความชื้นการตกตะกอนของชั้นบรรยากาศ
ตลอดจนน้ำบาดาล ไปจนถึงลักษณะเด่นระบอบการปกครองความร้อน ระบบรวบรวมความร้อนของดินในฐานะวัตถุการออกแบบควรรวมถึงสิ่งที่เรียกว่า "ความไม่แน่นอนของข้อมูล"แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ อธิบายกระบวนการดังกล่าวหรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือการขาดข้อมูลที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับผลกระทบต่อระบบสิ่งแวดล้อม (บรรยากาศและมวลดินที่อยู่นอกเขตอิทธิพลทางความร้อนของระบบแลกเปลี่ยนความร้อนพื้นดินของระบบรวบรวมความร้อน) และ ความซับซ้อนอย่างมากของการประมาณ แท้จริงแล้ว หากการประมาณผลกระทบต่อระบบภูมิอากาศภายนอก แม้ว่าจะซับซ้อน แต่ก็ยังสามารถรับรู้ได้ด้วยต้นทุน "เวลาคอมพิวเตอร์" และการใช้แบบจำลองที่มีอยู่ (เช่น "ปีสภาพภูมิอากาศโดยทั่วไป") แล้ว ปัญหาการคำนึงถึงอิทธิพลต่อระบบบรรยากาศในแบบจำลองอิทธิพล (น้ำค้าง หมอก ฝน หิมะ ฯลฯ ) ตลอดจนการประมาณอิทธิพลทางความร้อนต่อมวลดินของระบบรวบรวมความร้อนของวัตถุที่อยู่ด้านล่างและ ชั้นดินโดยรอบไม่สามารถแก้ไขได้ในปัจจุบันและอาจก่อให้เกิดปัญหาได้- ตัวอย่างเช่นความรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับกระบวนการก่อตัวของการไหลของการกรองของน้ำใต้ดินระบอบความเร็วตลอดจนความเป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับข้อมูลที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับระบอบความร้อนและความชื้นของชั้นดินที่อยู่ใต้โซนอิทธิพลทางความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจากพื้นดิน ทำให้งานในการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ถูกต้องของระบบการระบายความร้อนของดินระบบรวบรวมความร้อนคุณภาพต่ำมีความซับซ้อนอย่างมาก
เพื่อเอาชนะความยากลำบากที่อธิบายไว้ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อออกแบบ GTST วิธีการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของระบบรวบรวมความร้อนของระบบรวบรวมความร้อนในดินและวิธีการคำนึงถึงการเปลี่ยนเฟสของความชื้นในพื้นที่รูพรุนของมวลดินของระบบรวบรวมความร้อน เมื่อออกแบบ GTST สามารถแนะนำได้
สาระสำคัญของวิธีการนี้คือการพิจารณาเมื่อสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ความแตกต่างระหว่างปัญหาสองประการ: ปัญหา "พื้นฐาน" ซึ่งอธิบายระบอบการปกครองความร้อนของดินในสภาพธรรมชาติ (โดยไม่มีอิทธิพลของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนพื้นดินของ ระบบรวบรวมความร้อน) และปัญหาที่ต้องแก้ไขซึ่งอธิบายระบอบการปกครองความร้อนของมวลดินที่มีแผงระบายความร้อน (แหล่งที่มา) เป็นผลให้วิธีนี้ช่วยให้ได้รับวิธีแก้ปัญหาเกี่ยวกับฟังก์ชันใหม่บางอย่างซึ่งเป็นหน้าที่ของอิทธิพลของแผ่นระบายความร้อนที่มีต่อระบบการระบายความร้อนตามธรรมชาติของดินและความแตกต่างที่เท่ากันในอุณหภูมิของมวลดินใน สภาพธรรมชาติและมวลดินพร้อมท่อระบายน้ำ (แหล่งความร้อน) - ด้วยตัวแลกเปลี่ยนความร้อนในดินของระบบรวบรวมความร้อน การใช้วิธีนี้ในการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของระบบการเก็บความร้อนของระบบรวบรวมความร้อนในดินที่มีศักยภาพต่ำทำให้ไม่เพียง แต่จะหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการประมาณอิทธิพลภายนอกต่อระบบรวบรวมความร้อน แต่ยังใช้ข้อมูลเกี่ยวกับความร้อนตามธรรมชาติด้วย ระบอบการปกครองของดินที่ได้จากการทดลองโดยสถานีตรวจอากาศในแบบจำลอง สิ่งนี้ช่วยให้เราพิจารณาปัจจัยที่ซับซ้อนทั้งหมดได้บางส่วน (เช่น การมีอยู่ของน้ำใต้ดิน ความเร็วและระบอบความร้อน โครงสร้างและตำแหน่งของชั้นดิน พื้นหลัง "ความร้อน" ของโลกการตกตะกอน
วิธีการคำนึงถึงการเปลี่ยนเฟสของความชื้นในพื้นที่รูพรุนของมวลดินเมื่อออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในดินนั้นขึ้นอยู่กับแนวคิดใหม่ของการนำความร้อนของดิน "เทียบเท่า" ซึ่งถูกกำหนดโดยการแทนที่ปัญหาของระบอบการปกครองความร้อน ของทรงกระบอกดินที่แข็งตัวรอบท่อของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในดินที่มีปัญหากึ่งคงที่ "เทียบเท่า" โดยมีสนามอุณหภูมิใกล้เคียงและเงื่อนไขค่าขอบเขตที่เหมือนกัน แต่มีค่าการนำความร้อน "เทียบเท่า" ที่แตกต่างกัน
งานที่สำคัญที่สุดที่ได้รับการแก้ไขเมื่อออกแบบระบบจ่ายความร้อนใต้พิภพสำหรับอาคารคือการประเมินโดยละเอียดเกี่ยวกับความสามารถด้านพลังงานของสภาพภูมิอากาศของพื้นที่ก่อสร้างและบนพื้นฐานนี้การร่างข้อสรุปเกี่ยวกับประสิทธิภาพและความเป็นไปได้ของการใช้โซลูชันวงจร GTST โดยเฉพาะ . ค่าที่คำนวณได้ของพารามิเตอร์ภูมิอากาศที่กำหนดในปัจจุบัน เอกสารกำกับดูแลพวกเขาไม่ให้ คุณสมบัติครบถ้วนสภาพภูมิอากาศภายนอกความแปรปรวนในแต่ละเดือนตลอดจนในบางช่วงเวลาของปี - ฤดูร้อนช่วงเวลาที่ร้อนเกินไป ฯลฯ ดังนั้นเมื่อตัดสินใจเกี่ยวกับศักยภาพอุณหภูมิของความร้อนใต้พิภพให้ประเมินความเป็นไปได้ของการรวมกับแหล่งความร้อนธรรมชาติอื่น ๆ มีศักยภาพต่ำ โดยประเมิน (แหล่งที่มา) ระดับอุณหภูมิใน รอบปีจำเป็นต้องเกี่ยวข้องกับข้อมูลภูมิอากาศที่สมบูรณ์มากขึ้น เช่น ในหนังสืออ้างอิงสภาพภูมิอากาศของสหภาพโซเวียต (L.: Gidrometioizdat. ฉบับที่ 1–34)
ในบรรดาข้อมูลสภาพภูมิอากาศในกรณีของเรา เราควรเน้นเป็นอันดับแรก:
– ข้อมูลอุณหภูมิดินเฉลี่ยรายเดือนบน ความลึกที่แตกต่างกัน;
– ข้อมูลการรับรังสีดวงอาทิตย์บนพื้นผิวที่มีทิศทางต่างกัน
ในตาราง ตารางที่ 1–5 แสดงข้อมูลอุณหภูมิพื้นดินเฉลี่ยรายเดือนที่ระดับความลึกต่างๆ สำหรับเมืองในรัสเซียบางแห่ง ในตาราง ตารางที่ 1 แสดงอุณหภูมิดินเฉลี่ยรายเดือนสำหรับ 23 เมืองของสหพันธรัฐรัสเซียที่ระดับความลึก 1.6 ม. ซึ่งดูเหมือนว่าจะมีเหตุผลมากที่สุดจากมุมมองของศักยภาพอุณหภูมิของดินและความเป็นไปได้ของการใช้เครื่องจักรในงานวาง เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภาคพื้นดินแนวนอน
| ท่อ” ที่นี่ภายในกรอบของวิธีการคำนวณทางวิศวกรรมความร้อนของท่อให้ตารางที่ 1 โดยที่สำหรับบางภูมิอากาศค่าของอุณหภูมิดินจะได้รับขึ้นอยู่กับความลึกของการวัด ฉันนำเสนอตารางนี้ที่นี่ด้านล่าง อุณหภูมิพื้นดินเฉลี่ยรายเดือนที่ระดับความลึก 1.6 เมตรสำหรับบางเมืองในรัสเซีย |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| ตารางที่ 2 อุณหภูมิดินใน Stavropol (ดิน - ดินดำ) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| ตารางที่ 3 อุณหภูมิพื้นดินในยาคุตสค์ (ดินเป็นทรายปนทรายที่มีส่วนผสมของฮิวมัส ด้านล่างเป็นทราย) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| ตารางที่ 4 อุณหภูมิพื้นดินในปัสคอฟ (ด้านล่าง ดินร่วน ดินดินเหนียว) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| ตารางที่ 5 อุณหภูมิดินในวลาดิวอสต็อก (ดินหินสีน้ำตาล ดินเทกอง) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ข้อมูลที่นำเสนอในตารางเกี่ยวกับเส้นทางธรรมชาติของอุณหภูมิดินที่ระดับความลึกสูงสุด 3.2 ม. (เช่น ในชั้นดิน "ทำงาน" สำหรับ GTST ที่มีตำแหน่งแนวนอนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในดิน) แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความเป็นไปได้ของการใช้ดิน เป็นแหล่งความร้อนที่มีศักยภาพต่ำ
เห็นได้ชัดว่ามีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของชั้นที่ค่อนข้างเล็กซึ่งอยู่ที่ระดับความลึกเดียวกันในดินแดนของรัสเซีย ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิพื้นดินต่ำสุดที่ความลึก 3.2 ม. จากพื้นผิวในเมือง Stavropol คือ 7.4 °C และในเมือง Yakutsk – (–4.4 °C) ดังนั้นช่วงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิดินที่ความลึกที่กำหนดคือ 11.8 องศา ข้อเท็จจริงนี้ช่วยให้เราวางใจในการสร้างอุปกรณ์ปั๊มความร้อนแบบครบวงจรที่เพียงพอซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานทั่วทั้งดินแดนเกือบทั้งหมดของรัสเซีย ดังจะเห็นได้จากตารางที่นำเสนอคุณลักษณะเฉพาะ
เพื่อประเมินประสิทธิผลของการใช้ระบบจ่ายความร้อนของปั๊มความร้อนใต้พิภพในสภาพภูมิอากาศของรัสเซีย อาณาเขตของสหพันธรัฐรัสเซียถูกแบ่งเขตตามประสิทธิภาพของการใช้ความร้อนใต้พิภพที่มีศักยภาพต่ำเพื่อการจ่ายความร้อน การแบ่งเขตดำเนินการตามผลการทดลองเชิงตัวเลขในการสร้างแบบจำลองโหมดการทำงานของ GTST ในสภาพภูมิอากาศของภูมิภาคต่างๆ ของสหพันธรัฐรัสเซีย
การทดลองเชิงตัวเลขดำเนินการโดยใช้ตัวอย่างของกระท่อมสองชั้นสมมุติที่มีพื้นที่ทำความร้อน 200 ตร.ม. ซึ่งติดตั้งระบบจ่ายความร้อนด้วยปั๊มความร้อนใต้พิภพ โครงสร้างปิดล้อมภายนอกของบ้านดังกล่าวมีความต้านทานการถ่ายเทความร้อนลดลงดังต่อไปนี้:
– ผนังภายนอก – 3.2 ม. 2 ชม. °C/W;
– หน้าต่างและประตู – 0.6 ม. 2 ชม. °C/W;
– วัสดุหุ้มและเพดาน – 4.2 ม. 2 ชม. °C/W.
เมื่อทำการทดลองเชิงตัวเลข ให้พิจารณาสิ่งต่อไปนี้:
– ระบบรวบรวมความร้อนในดินที่มีความหนาแน่นพลังงานความร้อนใต้พิภพต่ำ
– ระบบรวบรวมความร้อนแนวนอนทำจากท่อโพลีเอทิลีนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.05 ม. และความยาว 400 ม.
– ระบบรวบรวมความร้อนในดินที่มีการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพความหนาแน่นสูง
– ระบบรวบรวมความร้อนแนวตั้งจากบ่อระบายความร้อนแห่งหนึ่ง เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.16 ม. ยาว 40 ม. การศึกษาพบว่าการใช้พลังงานความร้อนจากมวลดินเมื่อสิ้นสุดฤดูร้อนทำให้อุณหภูมิดินใกล้กับบันทึกของท่อของระบบรวบรวมความร้อนลดลงซึ่งอยู่ในดินและสภาพภูมิอากาศส่วนใหญ่ อาณาเขตของสหพันธรัฐรัสเซียไม่มีเวลาชดเชยและเมื่อถึงต้นฤดูร้อนถัดไป ดินจะมีอุณหภูมิลดลง การใช้พลังงานความร้อนในช่วงฤดูร้อนถัดไปทำให้อุณหภูมิดินลดลงอีก และเมื่อเริ่มต้นฤดูร้อนครั้งที่ 3 ศักยภาพของอุณหภูมิจะแตกต่างจากธรรมชาติมากยิ่งขึ้น และอื่น ๆ... อย่างไรก็ตาม ขอบเขตของอิทธิพลทางความร้อนของการทำงานระยะยาวของระบบรวบรวมความร้อนต่อระบอบอุณหภูมิตามธรรมชาติของดินนั้นมีลักษณะเอกซ์โปเนนเชียลที่เด่นชัดและเมื่อถึงปีที่ห้าของการดำเนินการ ดินก็จะถึงระดับใหม่ ระบอบการปกครองที่ใกล้เคียงกับระยะ เช่น เริ่มต้นจากการดำเนินงานปีที่ห้า การใช้พลังงานความร้อนในระยะยาวจากมวลดินของระบบรวบรวมความร้อนจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเป็นระยะ ดังนั้นเมื่อดำเนินการแบ่งเขตอาณาเขตของสหพันธรัฐรัสเซียจำเป็นต้องคำนึงถึงอุณหภูมิที่ลดลงของมวลดินที่เกิดจากการทำงานของระบบรวบรวมความร้อนเป็นเวลาหลายปีและต้องใช้อุณหภูมิของดินที่คาดไว้สำหรับ ปีที่ 5 ของการดำเนินงานของ GTST เป็นพารามิเตอร์ที่คำนวณได้สำหรับอุณหภูมิของมวลดิน
เมื่อคำนึงถึงสถานการณ์นี้เมื่อแบ่งเขตอาณาเขตของสหพันธรัฐรัสเซียตามประสิทธิภาพของการใช้ GTST ค่าสัมประสิทธิ์การเปลี่ยนแปลงความร้อนเฉลี่ย K p tr สำหรับปีที่ 5 ของการดำเนินการได้รับเลือกเป็นเกณฑ์สำหรับประสิทธิภาพของความร้อนของปั๊มความร้อนใต้พิภพ ระบบจ่ายซึ่งเป็นอัตราส่วนของพลังงานความร้อนที่เป็นประโยชน์ที่สร้างโดย GTST ต่อพลังงานที่ใช้ไปกับชุดขับเคลื่อน และถูกกำหนดไว้สำหรับวงจรคาร์โนต์ทางอุณหพลศาสตร์ในอุดมคติดังต่อไปนี้:
K tr = T o / (T o – T i), (1)
โดยที่ T o คือศักย์อุณหภูมิของความร้อนที่ถูกกำจัดไปยังระบบทำความร้อนหรือแหล่งจ่ายความร้อน K;
Т และ – ศักย์อุณหภูมิของแหล่งความร้อน K
การทดลองเชิงตัวเลขดำเนินการโดยใช้โปรแกรมที่สร้างขึ้นที่ INSOLAR-INVEST OJSC ซึ่งช่วยให้มั่นใจในการกำหนดพารามิเตอร์ที่เหมาะสมของระบบรวบรวมความร้อนโดยขึ้นอยู่กับสภาพภูมิอากาศของพื้นที่ก่อสร้าง คุณภาพฉนวนความร้อนของอาคาร ลักษณะการปฏิบัติงาน ของอุปกรณ์ปั๊มความร้อน ปั๊มหมุนเวียน อุปกรณ์ทำความร้อนของระบบทำความร้อน รวมถึงการทำงานของโหมดต่างๆ โปรแกรมนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้สำหรับการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของระบบการระบายความร้อนของระบบเพื่อรวบรวมความร้อนของดินที่มีศักยภาพต่ำซึ่งทำให้สามารถหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความไม่แน่นอนของข้อมูลของแบบจำลองและการประมาณอิทธิพลภายนอก เนื่องจากใช้ในโปรแกรมข้อมูลที่ได้จากการทดลองเกี่ยวกับระบอบความร้อนตามธรรมชาติของดินซึ่งช่วยให้คำนึงถึงปัจจัยที่ซับซ้อนทั้งหมดบางส่วน (เช่นการมีอยู่ของน้ำใต้ดินความเร็วและระบอบความร้อนโครงสร้างและที่ตั้ง ของชั้นดิน, พื้นหลัง "ความร้อน" ของโลก, การตกตะกอน, การเปลี่ยนแปลงเฟสของความชื้นในพื้นที่รูพรุนและอื่น ๆ อีกมากมาย) ซึ่งมีอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญต่อการก่อตัวของระบบการระบายความร้อนของการรวบรวมความร้อนของระบบ และการบัญชีร่วมซึ่งใน การกำหนดปัญหาอย่างเข้มงวดเป็นไปไม่ได้เลยในปัจจุบัน เพื่อแก้ปัญหา "พื้นฐาน" เราใช้ข้อมูลจากคู่มือสภาพภูมิอากาศของสหภาพโซเวียต (L.: Gidrometioizdat. ฉบับที่ 1–34)
โปรแกรมนี้ช่วยให้คุณสามารถแก้ปัญหาการปรับให้เหมาะสมหลายพารามิเตอร์ของการกำหนดค่า GTST สำหรับอาคารและพื้นที่ก่อสร้างเฉพาะได้
ในกรณีนี้ ฟังก์ชั่นเป้าหมายของปัญหาการปรับให้เหมาะสมคือต้นทุนพลังงานขั้นต่ำต่อปีสำหรับการดำเนินงานของ GTST และเกณฑ์การปรับให้เหมาะสมคือรัศมีของท่อของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนบนพื้นดิน ความยาว (ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน) และความลึกในการติดตั้ง
ผลลัพธ์ของการทดลองเชิงตัวเลขและการแบ่งเขตดินแดนรัสเซียตามประสิทธิภาพของการใช้ความร้อนใต้พิภพที่มีศักยภาพต่ำเพื่อวัตถุประสงค์ในการทำความร้อนอาคารจะแสดงเป็นกราฟิกในรูปที่ 1 2–9. ในรูป รูปที่ 2 แสดงค่าและไอโซไลน์ของค่าสัมประสิทธิ์การเปลี่ยนแปลงของระบบจ่ายความร้อนของปั๊มความร้อนใต้พิภพพร้อมระบบรวบรวมความร้อนในแนวนอนและในรูปที่ 2 3 – สำหรับ GTST พร้อมระบบรวบรวมความร้อนในแนวตั้ง ดังที่เห็นได้จากตัวเลข ค่าสูงสุดของ K p tr 4.24 สำหรับระบบรวบรวมความร้อนในแนวนอนและ 4.14 สำหรับระบบรวบรวมความร้อนในแนวตั้งสามารถคาดหวังได้ทางตอนใต้ของรัสเซีย และค่าต่ำสุดตามลำดับคือ 2.87 และ 2.73 ทางตอนเหนือในอูเอเลน สำหรับในรัสเซียค่า K p tr สำหรับระบบรวบรวมความร้อนแนวนอนอยู่ในช่วง 3.4–3.6 และสำหรับระบบแนวตั้งในช่วง 3.2–3.4 ดึงดูดให้มากพอ ค่าสูง K r tr (3.2–3.5) สำหรับภูมิภาคตะวันออกไกล ภูมิภาคที่มีแบบดั้งเดิม เงื่อนไขที่ยากลำบากการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง เห็นได้ชัดว่า ตะวันออกไกลเป็นภูมิภาคที่มีลำดับความสำคัญในการดำเนินการตาม GTST
ในรูป รูปที่ 4 แสดงค่าและการแยกของต้นทุนพลังงานรายปีเฉพาะสำหรับการขับเคลื่อน "แนวนอน" GTST+PD (จุดสูงสุด) รวมถึงต้นทุนพลังงานสำหรับการทำความร้อน การระบายอากาศ และการจ่ายน้ำร้อน ลดลงเหลือ 1 ตารางเมตรของพื้นที่ทำความร้อน และ ในรูป 5 – สำหรับ GTST ที่มีระบบรวบรวมความร้อนในแนวตั้ง ดังที่เห็นได้จากตัวเลข การใช้พลังงานเฉพาะต่อปีสำหรับการขับเคลื่อน GTST แนวนอน ลดลงเหลือ 1 ตารางเมตรของพื้นที่ทำความร้อนของอาคาร ซึ่งแตกต่างกันไปจาก 28.8 kWh/(ปี m2) ทางตอนใต้ของรัสเซีย เป็น 241 kWh /(ปี ตร.ม.) ในเมือง ยาคุตสค์ และสำหรับ GTST แนวตั้ง ตามลำดับ จาก 28.7 kWh// (ปี ตร.ม.) ในภาคใต้ และถึง 248 กิโลวัตต์ชั่วโมง// (ปี ตร.ม.) ในยาคุตสค์ หากเราคูณค่าของการใช้พลังงานเฉพาะรายปีสำหรับไดรฟ์ GTST ที่แสดงในตัวเลขสำหรับพื้นที่เฉพาะด้วยค่าสำหรับพื้นที่นี้ K p tr ลดลง 1 เราจะได้ปริมาณพลังงานที่ GTST ประหยัดได้ต่อ 1 พื้นที่ทำความร้อน m 2 ต่อปี ตัวอย่างเช่น สำหรับมอสโกสำหรับ GTST แนวตั้ง ค่านี้จะเท่ากับ 189.2 kWh ต่อ 1 m 2 ต่อปี สำหรับการเปรียบเทียบ เราสามารถอ้างอิงค่าของการใช้พลังงานเฉพาะที่กำหนดโดยมาตรฐานการประหยัดพลังงานของมอสโก MGSN 2.01–99 สำหรับอาคารแนวราบที่ 130 และสำหรับอาคารสูง 95 kWh/(ปี m2) ในเวลาเดียวกัน ต้นทุนพลังงานที่เป็นมาตรฐานโดย MGSN 2.01–99 จะรวมเฉพาะต้นทุนพลังงานสำหรับการทำความร้อนและการระบายอากาศ ในกรณีของเรา ต้นทุนพลังงานยังรวมต้นทุนพลังงานสำหรับการจัดหาน้ำร้อนด้วย ความจริงก็คือแนวทางการประเมินต้นทุนพลังงานสำหรับการดำเนินงานอาคารที่มีอยู่ในมาตรฐานปัจจุบันระบุ แต่ละบทความต้นทุนพลังงานสำหรับการทำความร้อนและการระบายอากาศของอาคารและต้นทุนพลังงานสำหรับการจัดหาน้ำร้อน ในขณะเดียวกันการใช้พลังงานสำหรับการจัดหาน้ำร้อนไม่ได้มาตรฐาน แนวทางนี้ดูเหมือนจะไม่ถูกต้อง เนื่องจากต้นทุนพลังงานสำหรับการจ่ายน้ำร้อนมักจะเทียบเคียงกับต้นทุนพลังงานสำหรับการทำความร้อนและการระบายอากาศ
ในรูป รูปที่ 6 แสดงค่าและไอโซไลน์ของอัตราส่วนเหตุผลของกำลังความร้อนของจุดเข้าใกล้จุดสูงสุด (PD) และกำลังไฟฟ้าที่ติดตั้งของ GTST แนวนอนเป็นเศษส่วนของความสามัคคีและในรูปที่ 6 7 – สำหรับ GTST ด้วย ระบบแนวตั้งการรวบรวมความร้อน เกณฑ์สำหรับความสัมพันธ์เชิงเหตุผลระหว่างกำลังความร้อนของจุดเข้าใกล้จุดสูงสุดและกำลังไฟฟ้าที่ติดตั้งของ GTST (ไม่รวม PD) คือปริมาณการใช้ไฟฟ้าขั้นต่ำต่อปีสำหรับไดรฟ์ GTST+PD ดังที่เห็นได้จากตัวเลข อัตราส่วนเหตุผลของกำลังของ PD ความร้อนและ GTST ไฟฟ้า (ไม่มี PD) จะแตกต่างกันไปจาก 0 ทางใต้ของรัสเซียเป็น 2.88 สำหรับ GTST แนวนอนและ 2.92 สำหรับระบบแนวตั้งใน Yakutsk ในโซนกลางของสหพันธรัฐรัสเซีย อัตราส่วนเหตุผลของกำลังความร้อนของระยะใกล้และกำลังไฟฟ้าที่ติดตั้งของ GTST + PD อยู่ในช่วง 1.1–1.3 สำหรับ GTST ทั้งแนวนอนและแนวตั้ง ประเด็นนี้จะต้องมีการหารือในรายละเอียดเพิ่มเติม ความจริงก็คือเมื่อเปลี่ยนเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าในเขตภาคกลางของรัสเซียเรามีโอกาสที่จะลดพลังงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ติดตั้งในอาคารที่ให้ความร้อนลงได้ 35-40% และลดพลังงานไฟฟ้าที่ร้องขอ จาก RAO UES ซึ่งปัจจุบัน "ราคา » ประมาณ 50,000 รูเบิล สำหรับกำลังไฟฟ้าที่ติดตั้งในบ้าน 1 kW ตัวอย่างเช่นสำหรับกระท่อมที่มีการสูญเสียความร้อนโดยประมาณในช่วงระยะเวลาห้าวันที่หนาวที่สุดเท่ากับ 15 กิโลวัตต์เราจะประหยัดพลังงานไฟฟ้าที่ติดตั้งได้ 6 กิโลวัตต์และตามนั้นประมาณ 300,000 รูเบิล หรือ 11.5 พันดอลลาร์สหรัฐ ตัวเลขนี้เกือบเท่ากับต้นทุนของ GTST ของพลังงานความร้อนดังกล่าว
ดังนั้นหากเราคำนึงถึงต้นทุนทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่ออาคารกับแหล่งจ่ายไฟแบบรวมศูนย์อย่างถูกต้องปรากฎว่าด้วยอัตราค่าไฟฟ้าในปัจจุบันและการเชื่อมต่อกับเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟแบบรวมศูนย์ในแถบกลางของสหพันธรัฐรัสเซียแม้แต่ที่เดียว- ต้นทุนเวลา GTST กลายเป็นผลกำไรมากกว่าเครื่องทำความร้อนไฟฟ้า และยังประหยัดพลังงานได้ถึง 60 %
ในรูป 8 แสดงค่าและไอโซไลน์ ความถ่วงจำเพาะพลังงานความร้อนที่สร้างขึ้นในระหว่างปีโดยพีคคอยล์ (PD) ในการใช้พลังงานรวมต่อปีของระบบ GTST+PD แนวนอนเป็นเปอร์เซ็นต์ และในรูปที่ 1 9 – สำหรับ GTST ที่มีระบบรวบรวมความร้อนในแนวตั้ง ดังที่เห็นได้จากตัวเลข ส่วนแบ่งพลังงานความร้อนที่สร้างขึ้นในระหว่างปีโดยพีคคอยล์ (PD) ในการใช้พลังงานรวมต่อปีของระบบ GTST+PD แนวนอนจะแตกต่างกันไปจาก 0% ทางใต้ของรัสเซียเป็น 38–40 % ใน Yakutsk และ Tours และสำหรับ GTST+PD แนวตั้ง - ตามลำดับ จาก 0% ในภาคใต้และสูงถึง 48.5% ใน Yakutsk
ในเขตภาคกลางของรัสเซียค่าเหล่านี้อยู่ที่ประมาณ 5–7% สำหรับ GTST ทั้งแนวตั้งและแนวนอน นี่เป็นต้นทุนพลังงานเล็กน้อย ดังนั้นคุณจึงต้องระมัดระวังในการเลือกจุดสูงสุดที่ใกล้ยิ่งขึ้น เหตุผลที่สมเหตุสมผลที่สุดจากมุมมองของการลงทุนทั้งด้านพลังงานและระบบอัตโนมัติ 1 กิโลวัตต์คือตัวปิดไฟฟ้าสูงสุด การใช้หม้อไอน้ำแบบเม็ดสมควรได้รับความสนใจ
โดยสรุป ฉันอยากจะพูดถึงประเด็นที่สำคัญมาก: ปัญหาในการเลือกระดับการป้องกันความร้อนสำหรับอาคารอย่างสมเหตุสมผล ปัญหานี้ในปัจจุบันถือเป็นงานที่จริงจังมาก การแก้ปัญหาต้องใช้การวิเคราะห์เชิงตัวเลขอย่างจริงจัง โดยคำนึงถึงสภาพอากาศเฉพาะของเรา และคุณลักษณะของอุปกรณ์ทางวิศวกรรมที่ใช้ โครงสร้างพื้นฐานของเครือข่ายแบบรวมศูนย์ ตลอดจนสถานการณ์ด้านสิ่งแวดล้อมในเมืองต่างๆ ซึ่งกำลังเสื่อมโทรมลงอย่างแท้จริงต่อหน้าต่อตาเรา และอื่นๆ อีกมากมาย เห็นได้ชัดว่าทุกวันนี้การกำหนดข้อกำหนดใดๆ สำหรับขอบเขตของอาคารนั้นไม่ถูกต้องอีกต่อไป โดยไม่คำนึงถึงความสัมพันธ์ (ของอาคาร) กับสภาพอากาศและระบบการจัดหาพลังงาน สาธารณูปโภค ฯลฯ ด้วยเหตุนี้ ในอนาคตอันใกล้นี้ การแก้ปัญหาการเลือกระดับการป้องกันความร้อนอย่างมีเหตุผลจะเป็นไปได้โดยพิจารณาจากอาคารที่ซับซ้อน + ระบบจ่ายพลังงาน + สภาพอากาศ + สภาพแวดล้อมเป็นระบบพลังงานเชิงนิเวศระบบเดียว และด้วยแนวทางนี้ ความได้เปรียบทางการแข่งขันของ GTST ใน ตลาดภายในประเทศไม่สามารถประเมินสูงเกินไปได้
วรรณกรรม
1. Sanner B. แหล่งความร้อนจากพื้นดินสำหรับปั๊มความร้อน (การจำแนกประเภท คุณลักษณะ ข้อดี) หลักสูตรปั๊มความร้อนใต้พิภพ 2545 2. Vasiliev G. P. ในเชิงเศรษฐกิจระดับที่เหมาะสม
ป้องกันความร้อนของอาคาร // ประหยัดพลังงาน – พ.ศ. 2545 – ลำดับที่ 5
ชั้นผิวดินของโลกเป็นตัวสะสมความร้อนตามธรรมชาติ แหล่งพลังงานความร้อนหลักที่เข้าสู่ชั้นบนของโลกคือรังสีดวงอาทิตย์ ที่ระดับความลึกประมาณ 3 เมตรขึ้นไป (ต่ำกว่าระดับเยือกแข็ง) อุณหภูมิของดินยังคงไม่เปลี่ยนแปลงตลอดทั้งปี และจะเท่ากับอุณหภูมิอากาศภายนอกเฉลี่ยต่อปีโดยประมาณ ที่ความลึก 1.5-3.2 ม. ในฤดูหนาว อุณหภูมิจะอยู่ระหว่าง +5 ถึง + 7 ° C และในฤดูร้อนตั้งแต่ +10 ถึง + 12 ° C ความร้อนนี้สามารถป้องกันไม่ให้บ้านแข็งตัวในฤดูหนาวและในฤดูร้อนจะป้องกันไม่ให้ จากความร้อนสูงเกิน 18 -20°C
มากที่สุด ด้วยวิธีง่ายๆการใช้ความร้อนของโลกคือการใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในดิน (SHE) ใต้พื้นดิน ใต้ระดับเยือกแข็งของดิน จะมีการวางระบบท่ออากาศซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างพื้นดินกับอากาศที่ไหลผ่านท่อเหล่านี้ ในฤดูหนาวอากาศเย็นที่เข้ามาและผ่านท่อจะถูกทำให้ร้อนและในฤดูร้อนก็จะเย็นลง ด้วยการวางท่ออากาศอย่างมีเหตุผล จึงสามารถดึงพลังงานความร้อนจำนวนมากออกจากดินได้โดยใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย
คุณสามารถใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อในท่อ ท่ออากาศสแตนเลสภายในทำหน้าที่เป็นตัวพักฟื้น
ระบายความร้อนในฤดูร้อน
ในช่วงฤดูร้อน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภาคพื้นดินจะช่วยระบายความร้อนของอากาศที่จ่ายไป อากาศภายนอกจะไหลผ่านอุปกรณ์รับอากาศเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภาคพื้นดิน ซึ่งจะถูกระบายความร้อนด้วยพื้นดิน จากนั้นอากาศเย็นจะถูกส่งผ่านท่ออากาศไปยังหน่วยจ่ายและไอเสียซึ่งมีการติดตั้งตัวแทรกฤดูร้อนแทนตัวพักฟื้นในช่วงฤดูร้อน ด้วยวิธีนี้ อุณหภูมิในห้องจึงลดลง อากาศปากน้ำในบ้านดีขึ้น และต้นทุนพลังงานสำหรับเครื่องปรับอากาศก็ลดลง งานนอกฤดูกาล
เมื่อความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิอากาศภายนอกและภายในมีน้อย การจ่ายไฟ อากาศบริสุทธิ์สามารถดำเนินการผ่านตะแกรงจ่ายไฟที่วางอยู่บนผนังบ้านในส่วนเหนือพื้นดิน ในช่วงที่ความแตกต่างมีนัยสำคัญ อากาศบริสุทธิ์สามารถจ่ายผ่าน PHE ได้ โดยให้ความร้อน/ความเย็นของอากาศที่จ่าย การออมในฤดูหนาว
ในฤดูหนาว อากาศภายนอกจะเข้าสู่ PHE ผ่านอุปกรณ์ดูดอากาศ ซึ่งจะถูกให้ความร้อน จากนั้นจะเข้าสู่หน่วยจ่ายและระบายออกเพื่อให้ความร้อนในเครื่องพักฟื้น การอุ่นอากาศใน PHE จะช่วยลดโอกาสที่จะเกิดการแข็งตัวของตัวพักฟื้นของหน่วยจัดการอากาศ ซึ่งเพิ่มขึ้น เวลาที่มีประสิทธิภาพใช้การกู้คืนและลดค่าใช้จ่ายในการทำความร้อนอากาศเพิ่มเติมในน้ำ / เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า ค่าใช้จ่ายในการทำความร้อนและความเย็นของอากาศคำนวณอย่างไร?
คุณสามารถคำนวณต้นทุนการทำความร้อนอากาศในฤดูหนาวเบื้องต้นสำหรับห้องที่มีการจ่ายอากาศให้ได้มาตรฐาน 300 ลบ.ม. / ชั่วโมง ในฤดูหนาวอุณหภูมิเฉลี่ยรายวันเป็นเวลา 80 วันคือ -5 ° C - ต้องได้รับความร้อนถึง + 20 ° C เพื่อให้ความร้อนกับอากาศจำนวนนี้คุณต้องใช้จ่าย 2.55 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง (ในกรณีที่ไม่มีการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่) ระบบ). เมื่อใช้ ระบบความร้อนใต้พิภพอากาศภายนอกจะถูกทำให้ร้อนถึง +5 จากนั้นจะใช้เวลา 1.02 กิโลวัตต์ในการทำความร้อนอากาศที่เข้ามาให้อยู่ในระดับที่สบาย สถานการณ์จะดียิ่งขึ้นเมื่อใช้การพักฟื้น - คุณต้องใช้เวลาเพียง 0.714 กิโลวัตต์เท่านั้น ในช่วงระยะเวลา 80 วัน พลังงานความร้อนจะถูกใช้ไป 2,448 กิโลวัตต์ชั่วโมง และระบบความร้อนใต้พิภพจะลดต้นทุนลงได้ 1,175 หรือ 685 กิโลวัตต์ชั่วโมง
ในช่วงนอกฤดูเป็นเวลา 180 วันอุณหภูมิเฉลี่ยรายวันคือ + 5 ° C - ต้องได้รับความร้อนถึง + 20 ° C ต้นทุนตามแผนคือ 3305 kW * h และระบบความร้อนใต้พิภพจะลดต้นทุนลง 1,322 หรือ 1102 กิโลวัตต์ * ชม.
ในฤดูร้อนเป็นเวลา 60 วัน อุณหภูมิเฉลี่ยรายวันจะอยู่ที่ประมาณ + 20 ° C แต่ภายใน 8 ชั่วโมงจะอยู่ภายใน + 26 ° C ค่าใช้จ่ายในการทำความเย็นจะอยู่ที่ 206 kWh และระบบความร้อนใต้พิภพจะลดต้นทุนลง 137 kWh .
ตลอดทั้งปีการทำงานของระบบความร้อนใต้พิภพดังกล่าวได้รับการประเมินโดยใช้ค่าสัมประสิทธิ์ - SPF (ตัวประกอบกำลังตามฤดูกาล) ซึ่งกำหนดเป็นอัตราส่วนของปริมาณพลังงานความร้อนที่ได้รับต่อปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไปโดยคำนึงถึง การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลอุณหภูมิอากาศ/พื้นดิน
เพื่อให้ได้พลังงานความร้อน 2,634 kWh จากพื้นดินต่อปี หน่วยระบายอากาศจึงใช้ไฟฟ้า 635 kWh
เอสพีเอฟ = 2634/635 = 4.14
ตามวัสดุ
ปัจจุบันหลุมดึงความร้อนจากดินส่วนใหญ่มีความลึก 150 เมตร ที่ระดับความลึกมากขึ้นสามารถรับความร้อนได้มากขึ้น แต่ต้นทุนของหลุมดังกล่าวจะสูงมาก ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องคำนวณต้นทุนการติดตั้งตัวสะสมแนวตั้งล่วงหน้าเปรียบเทียบกับการประหยัดที่คาดหวังในอนาคต ในกรณีของการติดตั้งระบบทำความเย็นแบบแอคทีฟ-พาสซีฟ จะไม่มีการสร้างบ่อลึกลงไป อุณหภูมิสูงสุดในดินและมีศักยภาพต่ำกว่าในขณะที่ถ่ายเทความร้อนจากสารละลาย สิ่งแวดล้อม- ส่วนผสมสารป้องกันการแข็งตัว (แอลกอฮอล์, กลีเซอรีน, ไกลคอล) ไหลเวียนอยู่ในระบบ เจือจางด้วยน้ำเพื่อให้ได้ความคงตัวของสารป้องกันการแข็งตัวที่ต้องการ ในปั๊มความร้อน จะถ่ายเทความร้อนจากพื้นดินไปยังสารทำความเย็น อุณหภูมิของโลกที่ความลึก 20 เมตร อยู่ที่ประมาณ 10°C และเพิ่มขึ้น 1°C ทุกๆ 30 เมตร ไม่ได้รับอิทธิพลจากสภาพภูมิอากาศ ดังนั้นคุณจึงสามารถวางใจในการเลือกใช้พลังงานคุณภาพสูงทั้งในฤดูหนาวและฤดูร้อน ควรเสริมว่าอุณหภูมิในพื้นดินจะแตกต่างกันเล็กน้อยในช่วงต้นฤดูกาล (กันยายน-ตุลาคม) จากอุณหภูมิปลายฤดูกาล (มีนาคม-เมษายน) ดังนั้นเมื่อคำนวณความลึกของตัวสะสมแนวตั้งจำเป็นต้องคำนึงถึงความยาวของฤดูร้อนที่สถานที่ติดตั้งด้วย
เมื่อรวบรวมความร้อนโดยใช้โพรบความร้อนใต้พิภพแนวตั้ง การคำนวณและการออกแบบตัวสะสมที่ถูกต้องมีความสำคัญมาก ในการดำเนินการคำนวณอย่างมีประสิทธิภาพคุณจำเป็นต้องทราบว่าสามารถเจาะที่ไซต์การติดตั้งให้มีความลึกตามที่ต้องการได้หรือไม่
สำหรับปั๊มความร้อนที่มีกำลัง 10kW ต้องใช้บ่อน้ำประมาณ 120-180 ม. บ่อน้ำควรอยู่ห่างกันอย่างน้อย 8 เมตร จำนวนและความลึกของหลุมขึ้นอยู่กับสภาพทางธรณีวิทยาและความพร้อมใช้ น้ำบาดาลความสามารถของดินในการกักเก็บความร้อนและเทคโนโลยีการขุดเจาะ เมื่อเจาะหลายหลุม ความยาวหลุมที่ต้องการทั้งหมดจะถูกหารด้วยจำนวนหลุม
ข้อดีของตัวสะสมแนวตั้งเหนือแนวนอนคือพื้นที่ใช้งานน้อยกว่าแหล่งความร้อนที่เสถียรกว่าและความเป็นอิสระของแหล่งความร้อน สภาพอากาศ- ข้อเสียของตัวสะสมแนวตั้งคือต้นทุนสูงในการขุดค้นและการระบายความร้อนของโลกอย่างค่อยเป็นค่อยไปใกล้กับตัวสะสม (จำเป็นต้องมีการคำนวณพลังงานที่ต้องการอย่างเหมาะสมในระหว่างการออกแบบ)
การคำนวณความลึกของบ่อที่ต้องการ
ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการคำนวณความลึกและจำนวนหลุมเบื้องต้น:
กำลังปั๊มความร้อน
ประเภทเครื่องทำความร้อนที่เลือก - "พื้นอุ่น", หม้อน้ำ, รวม
จำนวนชั่วโมงการทำงานของปั๊มความร้อนโดยประมาณต่อปี ครอบคลุมความต้องการพลังงาน
สถานที่ติดตั้ง
การใช้งาน ความร้อนใต้พิภพอย่างดี- เครื่องทำความร้อน, เครื่องทำความร้อนน้ำร้อน, เครื่องทำความร้อนในสระว่ายน้ำตามฤดูกาล, เครื่องทำความร้อนในสระว่ายน้ำตลอดทั้งปี
การใช้ฟังก์ชันการทำความเย็นแบบพาสซีฟ (แอคทีฟ) ในวัตถุ
ปริมาณการใช้ความร้อนทั้งหมดเพื่อให้ความร้อนต่อปี (MW/h)