Aby symulować pola temperaturowe i inne obliczenia, konieczne jest znalezienie temperatury gleby na danej głębokości.
Temperatura gleby na głębokości mierzy się za pomocą termometrów głębokości gleby wydechowej. Są one planowane badania, które regularnie prowadzą stacje meteorologiczne. Dane badawcze służą jako podstawa do atlasy klimatu i dokumentacji regulacyjnej.
Aby uzyskać temperaturę gleby na danej głębokości, możesz spróbować, na przykład dwa prosta droga. Oba sposoby korzystania z książek referencyjnych:
- W przypadku przybliżonej określenia temperatury można użyć dokumentu CPI-22. "Przejścia rurociągów kolejowych". Tutaj, w ramach techniki obliczania rurociągów cieplnych, tabela 1 jest podana, gdzie dla niektórych regionów klimatycznych, wartości temperatury gleby są podane w zależności od głębokości pomiaru. Nigiążko tu poniższy stół.
Tabela 1
- Tabela temperatury gleby przy różnych głębokościach z źródła ", aby pomóc pracownikom branży gazowej" ZSRR
Regulacyjne głębokość drenażu dla niektórych miast:
Głębokość podkładu gleby zależy od rodzaju gleby:
Myślę, że najłatwiejsza opcja jest skorzystanie z powyższych danych odniesienia, a następnie interpolować.
Najbardziej niezawodną opcją dla dokładnych obliczeń przy użyciu temperatur gleby jest korzystanie z danych usług meteorologicznych. Na podstawie usług meteorologicznych znajdują się kilka katalogów online. Na przykład http://www.atlas-yakutia.ru/.
Tutaj wystarczy wybrać rozliczenie, rodzaj gleby i można uzyskać mapę temperatury gleby lub jego dane w formie tabelarycznej. Zasadniczo jest wygodna, ale wydaje się, że ten zasób jest wypłacany.
Jeśli wiesz więcej sposobów, aby określić temperaturę gleby na danej głębokości, a następnie napisz komentarze.
Być może będziesz zainteresowany następującym materiałem:
W zbiornikach pionowych energia jest wybrana z ziemi za pomocą sond ziemnych geotermalnych. Są to systemy zamknięte z studzienkami o średnicy 145-150 mm i głębokości 50 do 150 m, zgodnie z którym są utwardzane rury. Na końcu rurociągu zainstalowany jest powrót U kolana. Zazwyczaj instalacja jest przeprowadzana przy użyciu sondy pojedynczej montowanej z 2x D40 Rurami ("System szwedzki") lub sondy dwustronnej z rurami 4x D32. Sondy podwójne powinny osiągnąć 10-15% większy wybór ciepła. W studzienkach głębszej niż 150 m konieczne jest stosowanie rur 4xd40 (w celu zmniejszenia utraty ciśnienia).
Obecnie większość studzienek do wyboru ciepła Ziemi ma głębokość 150 m. W większej głębokości możliwe jest uzyskanie większej ilości ciepła, ale koszty takich studni będą bardzo wysokie. Dlatego ważne jest, aby obliczyć koszty instalacji pionowego kolektora z góry w porównaniu z zamierzonymi oszczędnościami w przyszłości. W przypadku instalacji aktywnego pasywnego układu chłodzenia głębsze studnie nie są wykonane ze względu na najwyższą temperaturę w glebie i niższym potencjale w momencie ciepła ciepła ze środowiska. System krąży nie zamrażającą mieszaninę (alkohol, glicerynę, glikol), rozcieńczono wodą do pożądanej konsystencji spółki. W pompie termicznej zapewnia ciepło wybrane z ziemi, czynnika chłodniczego. Temperatura ziemi na głębokości 20 m około 10 ° C i rośnie co 30 m do 1 ° C. Nie wpływa na jej warunki klimatyczne, a zatem możesz liczyć na wysokiej jakości wybór energii i zimą i latem. Konieczne jest dodanie, że temperatura w ziemi jest nieco inna na początku sezonu (wrzesień-październik) z temperatury pod koniec sezonu (marzec-kwiecień). Dlatego konieczne jest rozważenie przy obliczaniu głębokości kolektorów pionowych długość sezonu grzewczego w miejscu instalacji.
W wyborze ciepła za pomocą sond pionowych geotermalnych, prawidłowe obliczenia i konstrukcja kolektorów są bardzo ważne. Aby przeprowadzić kompetentne obliczenia, konieczne jest, aby wiedzieć, czy wiercenie jest możliwe w miejscu instalacji na żądaną głębokość.
Dla pompy termicznej o mocy 10 kW, około 120-180 m studni. Wells należy umieścić co najmniej 8 m od siebie. Ilość i głębokość studni zależy od warunków geologicznych, obecności wód gruntowych, zdolność gleby do przechowywania technologii ciepła i wiercenia. Podczas wiercenia kilku studni, ogólna pożądana stawka jest podzielona na liczbę studzienek.
Zaletą pionowego kolektora przed poziomym jest mniejszy kawałek ziemi do stosowania, bardziej stabilne źródła ciepła oraz niezależność źródła ciepła warunki pogodowe. Minus kolektorów pionowych są wysokie koszty do robót ziemnych i stopniowe chłodzenie ziemi w pobliżu kolektora (wymagane są kompetentne obliczenia wymaganej mocy podczas projektowania).
Obliczanie wymaganej głębokości
Informacje niezbędne do wstępnego obliczenia głębokości i liczby studni:
Moc pompy termicznej
Wybrany rodzaj ogrzewania - "ciepłe podłogi", łączyły grzejniki
Szacowana liczba godzin pracy pompy ciepła na rok, powłoka potrzeba energii
Umieść instalację
Korzystanie z geotermalnego ogrzewania, ogrzewanie CWU, sezonowy basen z podgrzewaną wodą, całoroczny basen
Korzystanie z funkcji pasywnej (aktywnej) chłodzenia w obiekcie
Ogólne roczne zużycie ciepła do ogrzewania (MB / godzinę)
Temperatura gleby jest stale zmieniana głębokość i czas. Zależy to od wielu czynników, z których wiele jest trudne do uwzględnienia. Do tego ostatniego, na przykład, odnosi się: charakter roślinności, ekspozycja nachylenia po bokach światła, odcieni, pokrywa śniegu, charakter samych gleb, obecność wód niedojrzałych itp. Jednak itp. Jednak Temperatura gleby, zarówno wielkości, jak i o charakterze dystrybucji, jest zachowany z roku na rok stabilny, a decydujący wpływ pozostaje w temperaturze powietrza.
Temperatura gleby na różnych głębokościachw różnych okresach roku można uzyskać bezpośrednie pomiary w umiejętnościach termicznych, które są układane podczas procesu badawczego. Ale ta metoda wymaga długich obserwacji i znacznych wydatków, które nie zawsze jest uzasadnione. Dane uzyskane przez jeden lub dwa studnie dotyczą dużych obszarów i rozciągania, znacząco zniekształcającą ważność, dzięki czemu obliczone dane w temperaturze gleby w wielu przypadkach okazuje się być bardziej niezawodne.
Temperatura zakłopotanych glebyna każdej głębokości (do 10 m od powierzchni) i przez jakiś okres roku można określić za pomocą wzoru:
tr \u003d mt °, (3.7)
gdzie z jest odliczanie głębokości z VGM, M;
tR - Temperatura gleby na głębokości Z, w grad.
τR- czas równy roku (8760 godzin);
τ - czas liczony do przodu (po 1 stycznia) od początku jesieni zamrażania gleby aż do którego temperatura jest prowadzona, w H;
exp x - Wystawca (funkcja Exponential Exp jest pobierana na tabelach);
m - współczynnik w zależności od okresu roku (na okres października - maja M \u003d 1,5-0.05Z, a na okres czerwca - wrzesień M \u003d 1)
Najniższa temperatura na danej głębi będzie, gdy Cosinus we wzorze (3.7) staje się -1, tj. Minimalna temperatura gleby na rok na tej głębokości będzie
tR MIN \u003d (1,5-0.05Z) T ° (3,8)
Maksymalna temperatura gleby na głębokości Z będzie, gdy Cosino zajmuje wartość równą jednej.
tr max \u003d t ° (3,9)
We wszystkich trzech formułach objętość objętościowej pojemności ciepła z M należy obliczyć do temperatury gleby T ° zgodnie z wzorem (3.10).
Z 1 m \u003d 1 / W, (3.10)
Temperatura gleby w sezonowej warstwie rozmrażaniamożliwe jest również określenie obliczeń, biorąc pod uwagę, że zmiana temperatury w tej warstwie jest dość precyzyjna przybliżona przez liniową zależność przy następujących gradientach temperatury (Tabela 3.1).
Po obliczeniu według jednego z formuł (3,8) - (3,9) temperatura gleby na poziomie VGM, tj. Umieszczenie w formułach z \u003d 0, a następnie stosując tabelę 3.1, okreśrzymy temperaturę gleby na danej głębokości w sezonowej warstwie rozmrażania. W najwyższych warstwach gleby, około 1 m od powierzchni, charakter oscylacji temperatury jest bardzo złożony.
Tabela 3.1.
Gradient temperatury w warstwie sezonowego rozmrażania na głębokości poniżej 1 m od powierzchni Ziemi
Uwaga. Znak gradientowy jest pokazany w kierunku na powierzchni.
Aby uzyskać szacowaną temperaturę gleby w warstwie miernika z powierzchni, możesz wykonać następujące czynności. Oblicz temperaturę na głębokości 1 m, a temperatura dziennej powierzchni gleby, a następnie przez interpolację wzdłuż tych dwóch wartości, określają temperaturę na danej głębokości.
Temperatura na powierzchni gleby T p w zimnym okresie roku może być pobierana równa temperaturze powietrza. Latem:
t n \u003d 2 + 1,15 t w, (3.11)
gdzie t p jest temperaturą na powierzchni w stopniach.
t B oznacza temperaturę powietrza w Grad.
Temperatura gleby z inclusive Cryolitozone Jest obliczany inaczej niż w połączeniu. Praktycznie możemy założyć, że temperatura na poziomie HM będzie równa 0 ° C przez cały rok. Szacowana temperatura gleby zakłopotanej grubości przy danej głębokości może być określona przez interpolację, wierząc, że zmienia się na głębokości prawa liniowego z T ° na głębokości 10 m do 0 ° C na głębokości NMM. Temperatura w warstwie formowania H T może być pobierana od 0,5 do 1,5 ° C.
W warstwie sezonowego zamarzania H P, temperatura gleby może być obliczona w taki sam sposób, jak w przypadku warstwy sezonowego rozmrażania łączenia kriolitozonu, tj. W warstwie H P - 1 m wzdłuż gradientu temperatury (Tabela 3.1), licząc temperaturę na głębokości H n równej 0 ° C w zimnym okresie roku i 1 ° C w lecie. W górnej warstwie dozującej gleby temperatura określana jest przez interpolacja między temperaturą na głębokości 1 m do temperatury na powierzchni.
Jedną z najlepszych, racjonalnych technik budowy szklarni stolicy jest podziemna cieplarnia termosowa.
Wykorzystując ten fakt stałości temperatury ziemi na głębokości, w urządzeniu szklarniowym daje kolosalne oszczędności kosztów ogrzewania w okresie zimnym, ułatwia opiekę, sprawia, że \u200b\u200bmikroklimina jest bardziej stabilna.
Taka szklarnia działa w najbardziej pękniętych przymrozkach, umożliwia warzywa, rosną kwiaty rok.
Odpowiednio wyposażona kameralna szklarnia umożliwia rosnąć, w tym loving ferving foodern uprawy. Istnieją praktycznie żadne ograniczenia. Cytrusy, a nawet ananasy mogą czuć się świetnie w szklarni.
Ale w celu praktyki w praktyce, konieczne jest obserwowanie badanych technologii, dla których zbudowano podziemne szklarnie. Przecież ten pomysł nie jest nowy, podczas gdy CAR w Rosji, szklarnie otrzymały uprawy ananasów, które przedsiębiorcze kupcy zostały wywiezione do sprzedaży do Europy.
Z jakiegoś powodu budowa takich szklarni nie znalazła w naszym kraju wielkiej dystrybucji, przez i dużą, jest po prostu zapomniana, chociaż projekt jest idealny tylko dla naszego klimatu.
Prawdopodobnie rola odegrała tutaj potrzeba kopania głębokiego pit, wypełniając fundament. Budowa zatokowanej szklarni jest dość kosztowna, to nie jest szklarnia, pokryta polietylenem, ale także powrót ze szklarni jest znacznie więcej.
Ogólne wewnętrzne oświetlenie nie jest stracone z Gluke na ziemię, może to wydawać się dziwne, ale w niektórych przypadkach światło nasycenie jest jeszcze wyższe niż klasycznych szklarni.
Nie można wspomnieć o sile i niezawodności projektu, jest nieporównywalnie silniejszy niż zwykle, łatwiej jest nosić huraganowe podmuchy wiatru, jest dobrze przeciwny grad, bez zakłóceń i awarii śniegu.
1. Kotlovan.
Tworzenie szklarni zaczyna się od kopania dołu. Aby użyć ciepła Ziemi, aby ogrzać wewnętrzną objętość, szklarnia musi być dość dogłębna. Głębszy, ziemia staje się cieplejsza.
Temperatura prawie nie zmienia się w ciągu roku w odległości 2-2,5 metra od powierzchni. Na głębokości 1 m temperatura gleby waha się więcej, ale także zimą pozostaje pozytywna, zwykle w środku pasma temperatura wynosi 4-10 sekund, w zależności od pora roku.
Płonąca szklarnia jest budowana w jednym sezonie. Oznacza to, że zimą będzie całkowicie funkcjonować i generować dochody. Konstrukcja nie jest tania, ale poprzez zastosowanie wytapiania, materiałów kompromisowych, możliwe jest, aby zaoszczędzić dosłownie dla kolejności całkowitej poprzez dokonanie rodzaju gospodarki, zaczynając od pit.
Na przykład, nie przyciągając sprzętu budowlanego. Chociaż najbardziej czasochłonna część pracy jest kopanie pit - oczywiście lepiej, aby dać koparkę. Ręcznie usuń taką objętość ziemi ciężko i długi.
Głębokość pstry dołu powinna wynosić co najmniej dwa metry. Na takiej głębokości Ziemia zacznie dzielić swoje ciepło i pracować jako rodzaj termosu. Jeśli głębokość jest mniejsza, zasadniczo pomysł będzie działać, ale zauważalnie mniej skuteczny. Dlatego zaleca się nie żałować sił i funduszy na pogłębienie przyszłej szklarni.
W długości podziemnych szklarni może być dowolna, ale szerokość jest lepsza, aby wytrzymać w ciągu 5 metrów, jeśli szerokość jest większa, następnie pogorszenie jakości ogrzewania i oświetlenia.
Po stronie horyzontu podziemne szklarnie muszą być skoncentrowane, jako zwykłe szklarnie i szklarnie, od wschodu na zachód, czyli tak, że jedna strona boków stoi na południe. W tej pozycji zakładu otrzyma maksymalną ilość energii słonecznej.
2. Ściany i dach
Na obwodzie fundacja jest zalana lub blokuje bloki. Fundacja służy jako podstawa ścian i ram ramowych. Ściany są lepiej wykonane z materiałów z dobrą cechami izolacji termicznej, doskonałą opcją - termobloki.
Rama dachowa jest bardziej prawdopodobna z drewnianym, z impregnowanego antyseptycznym sposobem słupków. Projekt dachu zwykle prosty dupleks. Pasek łyżwiarski jest ustalony w centrum budowlanym, w tym celu, centralne podpory są zainstalowane na podłodze wzdłuż całej długości szklarni.
Bar i ściany są podłączone w pobliżu Rafał. Rama może być wykonana bez wysokich podpór. Są one zastępowane małymi, które umieszczane na belek poprzecznych łączących przeciwną stronę szklarni - ta konstrukcja sprawia, że \u200b\u200bwewnętrzna przestrzeń swobodnie.
Jako okładka dachowa lepiej wziąć poliwęglan komórkowy - popularny nowoczesny materiał. Odległość między krokwiami budowlanymi jest dostosowana pod szerokością arkuszy poliwęglanu. Praca z materiałem jest wygodna. Powłoka otrzymuje się za pomocą niewielkiej ilości stawów, ponieważ arkusze są wytwarzane o długości 12 m.
Są one przymocowane do ramy z samodzielnym rysunkiem, lepiej wybierają kapelusz w postaci pralki. Aby uniknąć pękania, pod każdym śrubą samogwintującą, wywierć otwór wiertła odpowiedniej średnicy. Za pomocą śrubokręta lub zwykłego wiertła ze skrzyżowanym nietoperzem, prace nad szybami porusza się bardzo szybko. Aby nie pozostawić się do pęknięć, jest dobrze na górze górnych krokwi na rafacie z miękką gumową uszczelką lub innym odpowiednim materiałem i tylko wtedy przymocować arkusze. Szczyt dachu wzdłuż łyżwy musi być utwardzony łagodną izolacją i naciśnij jakiś rodzaj rogu: plastik, z cyny, z innego odpowiedniego materiału.
W przypadku dobrej izolacji termicznej dach jest czasami wykonany z podwójną warstwą poliwęglanu. Chociaż przezroczystość zmniejsza się o około 10%, ale jest to pokryte doskonałymi charakterystykami izolacji termicznej. Należy wziąć pod uwagę, że śnieg nie topi się na takim dachu. Dlatego łyżwa musi być na wystarczającym kącie, nie mniej niż 30 stopni, tak aby sumował się śnieg na dachu. Dodatkowo zainstalowany jest wibrator elektryczny do wytrząsania, zapisze dach w przypadku, gdy śnieg będzie nadal gromadzi.
Podwójne szyby są wykonane na dwa sposoby:
Między dwoma arkuszami wkładają specjalny profil, arkusze są przymocowane do ramy z góry;
Najpierw zamontuj dolną warstwę szybowania do ramy od wewnątrz, do spodu raftowanego. Druga warstwa dachu jest pokryta, jak zwykle, na górze.
Po zakończeniu pożądane jest palić wszystkie stawy szkockiej. Gotowy dach wygląda bardzo skutecznie: bez zbędnych skrzyżowań, gładkich, bez wybitnych części.
3. Ogrzewanie i ogrzewanie
Izolacja ścienna odbywa się w następujący sposób. Wcześniej konieczne jest dokładnie stopić wszystkie stawy i szwy ścienne z rozwiązaniem, tutaj można zastosować piankę montażową. Wewnętrzna strona ścian pokryta jest filmem izolacji termicznej.
W zimnych częściach kraju dobrze jest stosować folię Telst Film, pokrywając ścianę podwójną warstwą.
Temperatura w głębokości gleby Szklarnia jest wyższa niż zero, ale chłodniejsze temperatury powietrza potrzebne do wzrostu roślin. Górna warstwa jest ogrzewana przez promienie słoneczne i powietrze szklarni, ale nadal gleba bierze ciepło, tak często w podziemnych szklarniach wykorzystują technologię "ciepłych podłóg": element grzejny jest kablem elektrycznym - chronić metalową siatkę lub wylany beton.
W drugim przypadku gleba łóżek wlewa beton lub rosną zieleni w doniczkach i wazach.
Zastosowanie ciepłej podłogi może być wystarczające do ogrzewania całej szklarni, jeśli istnieje wystarczająca moc. Ale bardziej wydajnie i wygodniej dla roślin. Wykorzystanie połączonych ogrzewania: ciepłe podłogi + ogrzewane powietrze. Dla dobrego wzrostu potrzebują temperatury powietrza w temperaturze 25-35 stopni w temperaturze Ziemi około 25 C.
Wniosek
Oczywiście budowa kopalnej szklarni będzie kosztować więcej, a wysiłki będą potrzebne więcej niż w budowie podobnej szklarni konwencjonalnej konstrukcji. Ale środki osadzone w szklarni z czasem są uzasadnione.
Po pierwsze, jest oszczędności energii na ogrzewanie. Bez względu na to, jak się nie ogrzewa zimowy czas Zwykła szklarnia morska, zawsze będzie droższa i trudniejsza niż podobna metoda ogrzewania w podziemnej szklarni. Po drugie, oszczędność na oświetleniu. Izolacja termiczna folii ścian, odzwierciedlająca światło, zwiększa oświetlenie przez dwa razy. Mikroklimat w dogłębnej szklarni w zimie dla roślin będzie bardziej korzystny, że z pewnością wpłynie na wydajność. Saplings łatwo się spełniają, delikatne rośliny poczują się doskonale. Taka szklarnia gwarantuje stabilną, wysoką uprawę każdego roku przez cały rok.
Opis:
W przeciwieństwie do "bezpośredniego" stosowania wysokiego spekulowanego ciepła geotermalnego (zasobów hydrotermalnych), stosowanie gleby warstw powierzchniowych Ziemi jako źródło niskiej celnej energii cieplnej dla systemów zasilania ciepłem pompowaniem geotermalnym (GTST) prawie wszędzie. Obecnie na świecie jest to jeden z najbardziej dynamicznie rozwijających się obszarów wykorzystania nietradycyjnych odnawialnych źródeł energii.
Geotermiczne systemy pompowania ciepła dostaw ciepła i wydajności ich stosowania w warunkach klimatycznych Rosji
G. P. Vasielev., nadzorca OJSC Insolar-Invest
W przeciwieństwie do "bezpośredniego" stosowania wysokiego spekulowanego ciepła geotermalnego (zasobów hydrotermalnych), stosowanie gleby warstw powierzchniowych Ziemi jako źródło niskiej celnej energii cieplnej dla systemów zasilania ciepłem pompowaniem geotermalnym (GTST) prawie wszędzie. Obecnie na świecie jest to jeden z najbardziej dynamicznie rozwijających się obszarów wykorzystania nietradycyjnych odnawialnych źródeł energii.
Gleba warstw powierzchniowych Ziemi jest w rzeczywistości baterią termiczną nieograniczonej mocy. Reżim ciepła gleby powstaje w ramach działań dwóch głównych czynników - spadających na powierzchni promieniowania słonecznego i przepływ ciepła radiogennego z dekretów Ziemi. Sezonowe i dzienne zmiany w intensywności promieniowania słonecznego i temperaturę zewnętrzną powietrza powodują wahania temperatury górnych warstw gleby. Głębokość penetracji dziennych oscylacji temperatury zewnętrznego powietrza i intensywność padającego promieniowania słonecznego, w zależności od określonej gleby warunki klimatyczne zawahał się od kilku dziesiątek centymetrów do półtora metra. Głębokość penetracji sezonowych oscylacji temperatury zewnętrznego powietrza i intensywność padającego promieniowania słonecznego nie przekracza, co do zasady, 15-20 m.
Tryb termiczny warstw glebowych znajdujących się poniżej tej głębokości ("strefa neutralna") jest utworzona pod wpływem energii cieplnej pochodzącej z głębokości ziemi i jest praktycznie niezależna od sezonowych, a jeszcze bardziej codziennych zmian w parametrach Klimat zewnętrzny (rys. 1). Przy rosnącej głębokości temperatura gleby wzrasta również zgodnie z gradientem geotermalnym (około 3 ° C na co 100 m). Wielkość przepływu radiogennego ciepła pochodzącego z ziemnych podgórze jest zróżnicowana dla różnych mieszkańców. Z reguły wartość ta wynosi 0,05-0,12 W / m 2.
Obrazek 1. |
Podczas pracy GTST macierz, który znajduje się w strefie wpływu ciepła rurociągu wymiennika ciepła gleby o niskim precyzyjnym systemie obróbki cieplnej (system ciepła), ze względu na zmianę sezonowej parametrów klimatycznych zewnętrznych, Jak również pod wpływem obciążeń operacyjnych w systemie zbierania ciepła, z reguły jest poddawana wielokrotnym zamrażaniu i rozmrażaniu. Jednocześnie, naturalnie, zmiana zagregowanego stanu wilgoci zawartej w porach gleby i ogólnie, zarówno w cieczy, jak iw fazach stałych i gazowych jednocześnie. W tym samym czasie w systemach soliowatych-porowatych, który jest tablicą gleby systemu dostaw ciepła, obecność wilgoci w przestrzeni porów ma zauważalny wpływ na proces propagacji ciepła. Prawidłowa księgowość tego wpływu jest dziś związana ze znaczącymi trudnościami, które są przede wszystkim związane z brakiem jasnych pomysłów na temat charakteru rozkładu stałych, ciekłych i gazowych faz wilgoci w określonej strukturze systemu. W obecności gleby gradientu temperatury cząsteczka pary wodnej przeniesiono do miejsc o zmniejszonym potencjale temperatury, ale jednocześnie przeciwnie ukierunkowany przepływ wilgotności w fazie ciekłej występuje zgodnie z działaniem sił grawitacyjnych. Ponadto na tryb temperatury Górne warstwy gleby wpływa na wilgoć opadów atmosferycznych, a także wód gruntowych.
Charakterystyczne cechy trybu termicznego systemów gromadzenia ciepła gleby jako przedmiot projektu powinny również obejmować tak zwaną "niepewność informacyjną" modeli matematycznych opisujących takie procesy, lub, innymi słowy, brak wiarygodnych informacji na Oddziaływanie na środowisko (atmosfera i masyw gleby znajdującej się poza strefą wpływu ciepła wymiennika ciepła gleby systemu dostaw ciepła) oraz awaryjnej złożoności ich przybliżenia. Rzeczywiście, jeśli przybliżenie wpływu na zewnętrzny system klimatyczny, choć trudny, ale nadal w pewnych kosztach "czasu maszyny" i stosowanie istniejących modeli (na przykład, "typowy rok klimatyczny" można wdrożyć, a następnie problem Rachunkowość w modelu wpływu na efekty układu atmosferycznego (rosy, mgła, deszcz, śnieg itp.), a także przybliżenie wpływu termicznego na macierzysty układu systemu gromadzenia ciepła i otaczające warstwy gleby Dziś praktycznie nie jest rozwiązany i może być przedmiotem indywidualnych badań. Więc na przykład niewielkie badanie procesów tworzenia strumieni filtracji wód podziemnych, ich reżim prędkościPonadto niemożność uzyskiwania wiarygodnych informacji na temat trybu magnetycznego warstwy gleby poniżej strefy wpływu ciepła wymiennika gleby, znacznie komplikuje problem konstruowania prawidłowego modelu matematycznego trybu termicznego systemu do zbierania niskiego poziomu Precyzyjne ciepło gleby.
Aby przezwyciężyć opisane trudności wynikające z konstrukcji GTST, metodę matematycznego modelowania reżimu termicznego systemów gromadzenia ciepła i metodologii rozliczania w projekcie GTST przejścia fazy wilgoci w przestrzeni porowej gleby Masyw systemów montażowych w przestrzeni porówęsku gleby.
Esencja metody zgodna z konstruowaniem modelu matematycznego różnicy dwóch zadań: "Base" problem opisujący reżim termiczny gleby w stanie naturalnym (bez wpływu wymiennika ciepła gleby systemu dostaw ciepła) , a solidny problem opisujący tryb ciepła masywu gleby z odpływami (źródłami) ciepła. W rezultacie metoda pozwala uzyskać roztwór w odniesieniu do niektórych nowych funkcji, co jest funkcją wpływu drenażu ciepła w naturalnym trybie cieplnym glebie i równej różnicy w temperaturze tablicy gleby w stanie naturalnym i Massif mielony z odpływami (źródła ciepła) - z skalą ciepła gleby systemu zbierania ciepła. Zastosowanie tej metody podczas konstruowania modeli matematycznych reżimu ciepła systemów poboru ciepła o niskiej precyzyjnej, umożliwiło nie tylko obejście trudności związanych z aproksymacją wpływów zewnętrznych na system zasilania ciepła, ale także wykorzystać informacje o naturalnym ogniu Tryb gleby w modelach eksperymentalnie otrzymanych stacji meteorologicznych. Pozwala to częściowo uwzględniać cały kompleks czynników (takich jak obecność wód podziemnych, ich szybkimi i termicznymi systemami, strukturą i lokalizacją warstw gleby, "termicznego" tła Ziemi, opad atmosferyczny, Transformacje fazowe wilgotności w przestrzeni porów i znacznie więcej), które zasadniczo wpływają na tworzenie reżimu termicznego systemu dostaw ciepła i wspólnego rachunkowości, której w ścisłym sformułowaniu problemu jest praktycznie nie jest możliwe.
Sposoby rozliczeniowe w konstrukcji GTST przejścia fazy wilgoci w przestrzeni porów naśladownicy gruntu opierają się na nowej koncepcji "równoważnej" przewodności cieplnej gleby, który jest określany przez zastąpienie trybu termicznego wymiennika ciepła termicznego cylindra glebowego "równoważnego" zadania quasi-stacjonarnego z bliskim polem temperatury i tymi samymi warunkami brzegowymi, ale z inną "równoważną przewodnością termiczną.
Najważniejszym zadaniem rozwiązanym w projekcie geotermalnych systemów dostaw ciepła jest szczegółową oceną zdolności energetycznych klimatu obszaru budowlanego i na tej podstawie przygotowywanie wniosku o skuteczność i stosowność stosowania konkretnego Schemat Decyzja GTST. Obliczone wartości parametrów klimatycznych podanych w istniejących dokumentach regulacyjnych nie dają pełnych cech klimatu zewnętrznego, jego zmienności od miesięcy, a także w określonych okresach roku - sezonu grzewczego, okres przegrzania itp. Dlatego przy rozwiązywaniu kwestii potencjału temperatury ciepła geotermalnego, ocenę jego możliwości. W połączeniu z innymi naturalnymi źródłami niskiego potencjalnego ciepła, oceniając ich (źródła) poziomu temperatury w cyklu rocznym, konieczne jest przyciągnięcie więcej Kompletne dane klimatyczne, a na przykład w katalogu klimatycznym ZSRR (L.: Hydrometrioizowate. Vol. 1-34).
Wśród takich informacji klimatycznych w naszym przypadku należy przydzielić przede wszystkim:
- dane o średniej miesięcznej temperaturze gleby na różnych głębokościach;
- Dane dotyczące przepływu promieniowania słonecznego na różnych powierzchniach zorientowanych.
W zakładce. 1-5 pokazuje dane o średnich miesięcznych temperaturach gleby przy różnych głębokościach dla niektórych miast Rosji. W zakładce. 1 przedstawia średnią miesięczną temperaturę gleby według 23 miast Federacji Rosyjskiej na głębokości 1,6 m, co wydaje się najbardziej racjonalne, pod względem potencjału temperatury gleby i możliwości mechanizacji pracy na osadzaniu się Poziome wymienniki ciepła gleby.
| Tabela 1 Temperatury średniego gleby przez miesiące na głębokości 1,6 m dla niektórych miast Rosji |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Tabela 2 Temperatura gleby w Stavropolu (Gleba - Chernozem) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Tabela 3. Temperatura gleby w Yakutsku (gleba lub piaszczysta z domieszką próchnicy, poniżej - piasek) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Tabela 4. Temperatura gleby w Pskov (dolna, pobrana gleba, podstan - glina) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Tabela 5. Temperatura gleby w Vladivostok (gleba Buuray jest skalista, luzem) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Informacje przedstawione w tabelach o naturalnym postępie temperatury gleby na głębokości do 3,2 m (tj. W "Pracowniku" warstwy gleby dla GTST z \u200b\u200bpoziomym układem wymiennika ciepła gleby) wyraźnie ilustruje możliwości używania gleby jako niskiego potencjalnego źródła ciepła. Oczywiste jest stosunkowo niewielki interwał zmian na terytorium Rosji Temperatury warstw znajdujących się na tej samej głębokości. Na przykład, minimalna temperatura gleby na głębokości 3,2 m od powierzchni w mieście Stavropol wynosi 7,4 ° C, aw Jakucu (-4,4 ° C); Odpowiednio, przedział zmian w temperaturze gleby na tej głębokości wynosi 11,8 stopnia. Fakt ten pozwala nam polegać na tworzeniu wystarczającego stopnia ujednoliconego sprzętu pompowania ciepła odpowiedniego do praktycznie w całej Rosji.
Jak widać z przedstawionych tabel, charakterystyczna cecha Naturalny tryb temperatury gleby jest opóźnieniem minimalnej temperatury gleby w stosunku do momentu otrzymania minimalnej temperatury zewnętrznego powietrza. Minimalne temperatury powietrza zewnętrznego obserwuje się w styczniu, minimalne temperatury w ziemi na głębokości 1,6 m w Stavropol obserwuje się w marcu, w Yakutsku - w marcu, w mieście Soczi - w marcu, w Władywostoku - w kwietniu. Zatem oczywiste jest, że do czasu wystąpienia minimalnych temperatur w glebie obciążenie układu pompowania ciepła zasilania ciepła (utrata ciepła) jest zmniejszona. Ten moment otwiera dość poważne możliwości zmniejszenia zdolności instalacji GTST (koszty kapitałowe) i należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu.
Aby ocenić skuteczność stosowania geotermalnych systemów pompy ciepła dostaw ciepła w warunkach klimatycznych Rosji, obszar terytorium Federacji Rosyjskiej przeprowadzono na temat skuteczności wykorzystania ciepła geotermalnego niskiego potencjału dostaw ciepła cele. Zbudowanie zostało przeprowadzone na podstawie wyników eksperymentów numerycznych na temat modelowania systemów operacyjnych GTST w warunkach klimatycznych różnych regionów terytorium Federacji Rosyjskiej. Eksperymenty numeryczne przeprowadzono przy użyciu przykładu hipotetycznego dwupiętrowego domku z podgrzewanym obszarem 200 m 2, wyposażony w geotermalny układ pompowania ciepła ciepła. Zewnętrzne struktury otaczające w rozważanym domu mają następujące zdiagnozowane rezystancje transferu ciepła:
- ściany zewnętrzne - 3,2 m2 h ° C / W;
- okna i drzwi - 0,6 m2 h ° C / W;
- Powłoki i podłogi - 4,2 m2 h / W.
Podczas przeprowadzania eksperymentów numerycznych uznano:
- system zbierania ciepła gleby o niskiej gęstości zużycia energii geotermalnej;
- poziomy układ sterowania rur polietylenowych o średnicy 0,05 m i 400 m długości;
- system zbierania ciepła gleby o wysokiej gęstości zużycia energii geotermalnej;
- Pionowy system kolekcji ciepła z jednej termopary o średnicy 0,16 m i długości 40 m.
Przeprowadzone badania wykazały, że zużycie energii cieplnej z grzywienia do końca sezonu grzewczego znajduje się w pobliżu rejestru rur układu zasilania ciepła. Obniżenie temperatury gleby, która w warunkach glebowo-klimatycznych większość Terytorium Federacji Rosyjskiej nie ma czasu na zrekompensowanie w okresie letnim roku, a na początku następnego sezonu grzewczego, gleba. Liście z mniejszym potencjałem temperatury. Zużycie energii cieplnej w ciągu następnego sezonu grzewczego powoduje dalszy spadek temperatury gleby, a na początku trzeciego sezonu grzewczego jego potencjał temperatury jest jeszcze bardziej różny od naturalnego. I tak dalej ... Jednak koperty wpływu termicznego długoterminowej eksploatacji systemu ciepłowniczego w naturalnej temperaturze gleby mają wyraźny charakter wykładniczy, a przez piąty rok pracy, gleba wychodzi Nowy system blisko okresy, tj. Począwszy od operacji piątego roku, wiele lat zużycia energii cieplnej z masywu glebowego systemu zbierania ciepła towarzyszy okresowe zmiany w jego temperaturze. Tak więc, prowadząc podział na strefy terytorium Federacji Rosyjskiej, konieczne było uwzględnienie kropli w temperaturze masybli uziemiających, spowodowany przez wiele lat ex-topement systemu zbierania ciepła i stosowane jako obliczone Temperatura tablicy gleby temperatury gleby, oczekuje się do piątego roku pracy GTST. Biorąc pod uwagę tę okoliczność, prowadząc rozbieżność terytorium Federacji Rosyjskiej o skuteczności stosowania GTST jako kryterium skuteczności systemu zasilania ciepłem pompowania geotermalnego, średniej dla piątego roku działania współczynnika Transformacja ciepła do P Tr Tril jest wybrana, która jest stosunkiem generowanego GTST o użytecznej energii termicznej do energii wydanej na dysku i ustalona dla idealnego cyklu termodynamicznego Carno w następujący sposób:
K t \u003d t o / (t o - t i), (1)
gdzie t o jest potencjałem temperatury ciepła odprowadzane do systemu grzewczego lub dostaw ciepła, K;
T i - potencjał temperatury źródła ciepła, K.
Współczynnik transformacji pompowania ciepła zasilania ciepła do TPS jest stosunek użytecznego ciepła przyciągniętym do systemu dostaw ciepła konsumenta, do energii wydanej na działaniu GTST i jest numerycznie równa ilości przydatnych Ciepło uzyskane w temperaturze do i T i na jednostkę energii wydanej na dysku GTST. Prawdziwy współczynnik transformacji różni się od idealnego, opisanego wzoru (1), według wartości współczynnika H, \u200b\u200bco uwzględnia stopień termodynamicznej doskonałości GTST i nieodwracalnych strat energii we wdrażaniu cyklu.
Eksperymenty numeryczne przeprowadzono przy użyciu programów utworzonych w OJSC Innsolar-Invest, zapewniając definicję optymalnych parametrów systemu dostaw ciepła, w zależności od warunków klimatycznych obszaru budowlanego, cechami osłaniającymi ciepło, charakterystyki operacyjne Sprzęt do pompy cieplnej, pompy cyrkulacyjne, urządzenia grzewcze systemu grzewczego, a także ich działanie trybów. Program opiera się na sposobie konstruowania modeli matematycznych reżimu termicznego systemów kolekcji ciepła o niskiej precyzyjnej, co pozwoliło nam ominąć trudności związane z informacyjną niepewnością modeli i zbliżenie wpływów zewnętrznych, dzięki zastosowaniu uzyskanych eksperymentalnie Informacje o naturalnym trybie ciepła gleby, która umożliwia częściowo rozważając cały kompleks czynników (takich jak obecność wód gruntowych, ich szybkich i termicznych reżimów, struktury i lokalizacji warstw gleby, "termiczne" tła Ziemia, opady atmosferyczne, transformacje fazowe wilgoci w przestrzeni porów i znacznie więcej), które zasadniczo wpływają na tworzenie trybu termicznego systemu gromadzenia ciepła i wspólnej rachunkowości, której w ścisłym ustawieniu problemu jest obecnie praktycznie nie jest możliwe. Jako rozwiązanie zadania "Podstawowe", zastosowano dane katalogu Klimatu ZSRR (L.: Hydrometeoizdat. Vol. 1-34).
Program faktycznie pozwala rozwiązać problem optymalizacji wieloparametrowej konfiguracji GTST dla konkretnego budynku i obszaru budowlanego. Jednocześnie, docelową funkcją problemu optymalizacyjnego jest minimum rocznych kosztów energii dla byłego obrotu GTST, a kryteria optymalizacji są promieniem rur glebowych wymienników ciepła, jego (wymiennik ciepła) i głębokość osadzania.
Wyniki eksperymentów numerycznych i strefy terytorium Rosji w sprawie efektywności wykorzystania ciepła geotermalnego o niskim potencjale do celów dostaw ciepła budynków są reprezentowane w formie graficznej na FIG. 2-9.
Na rys. 2 przedstawia wartości i izolowanie współczynnika transformacji geotermalnych systemów ciepła pompy cieplnej z poziomymi układami zasilania ciepłem i na FIG. 3 - W przypadku GTST z \u200b\u200bpionowymi systemami dostaw ciepła. Jak widać z rysunków, maksymalne wartości do R TR 4.24 dla poziomych systemów ochrony termicznej i 4,14 - dla pionowej można oczekiwać na południu terytorium Rosji oraz wartości minimalnych, odpowiednio 2,87 i 2,73 w północ, w Welen. Dla środkowego pasa Rosji wartości do P TR do poziomych systemów grzewczych znajdują się w zakresie 3,4-3.6 oraz do układów pionowych w zakresie 3,2-3.4. Istnieją dość wysokie wartości do R TR (3,2-3,5) dla dzielnic Dalekiego Wschodu, obszarów o tradycyjnie złożonych warunkach tankowania. Widocznie Daleki Wschód Jest to region implementacji priorytetowej GTST.
Na rys. 4 przedstawia wartości i izolines określonej rocznej energii do napędu "poziomego" GTST + Pd (szczyt bliżej), w tym zużycie energii do ogrzewania, wentylacji i zasilania ciepłej wody, zredukowanym do 1 m 2 ogrzewany obszar, aw Figa. 5 - W przypadku GTST z \u200b\u200bpionowymi systemami dostaw ciepła. Jak widać na rysunkach, roczne specyficzne zużycie energii dla poziomego napędu GTST, pokazano, że 1 m 2 ogrzewany obszar budynku różnią się od 28,8 kWh / (rok m 2) na południu Rosji do 241 kWh / (Rok M2) W Yakutsku, i odpowiednio do GTST pionowej, od 28,7 kWh / / (rok M2) na południu i do 248 kWh / / (rok M 2) w Yakutsku. Jeśli pomnożą wartość przedstawioną na rysunkach dla określonego obszaru, wartość rocznego specyficznego zużycia energii dla napędu GTST do wartości tego obszaru do P TR, zmniejszona o 1, a następnie otrzymujemy ilość oszczędzania energii GTST 1 m 2 Ogrzewany obszar rocznie. Na przykład, dla Moskwy dla pionowej GTST, wartość ta wynosi 189,2 kW H od 1 m 2 rocznie. Dla porównania, możliwe jest podanie wartości specyficznego zużycia energii ustanowionej przez Moskwę Regulacyjną Kosiarkę oszczędzania energii 2.01-99 dla budynków o niskiej zawartości w 130, oraz budynków wielopoziomowych 95 kWh / (rok M2). Jednocześnie 2,01-99 zużycia energii składa się z 2,01-99 kosztów energii składają się z kosztów energetycznych i wentylacyjnych, w naszym zużyciu energii, koszty energii do dostaw ciepłej wody są zawarte w zużyciu energii. Faktem jest, że istniejące podejście do oceny zużycia energii w budynku przydziela koszty energii do ogrzewania i wentylacji kosztów budynku i energii na gorącej wodzie w oddzielnych artykułach. Jednocześnie zużycie energii dla ciepłej wody nie jest znormalizowane. Podejście to nie wydaje się poprawne, ponieważ koszty energii dla dostaw ciepłej wody są często współmierne z kosztami energii do ogrzewania i wentylacji.
Na rys. 6 przedstawia wartości i izolowanie racjonalnego stosunku mocy cieplnej szczytu bliżej (PD) i zainstalowaną moc elektryczną poziomych GTST w frakcjach jednostki i na FIG. 7 - W przypadku GTST z \u200b\u200bpionowymi systemami zbierania ciepła. Kryterium racjonalnego stosunku mocy cieplnej szczytu bliżej i zainstalowaną moc elektryczną GTST (z wyjątkiem PD) była minimum rocznym kosztem energii elektrycznej do napędu GTST + PD. Jak widać z rysunków, racjonalny stosunek zdolności termicznych PD i Electric GTST (bez PD) waha się od 0 na południu Rosji, do 2,88 - dla poziomego GTST i 2,92 dla systemów pionowych w Yakutsku. W centralnym pasie terytorium Federacji Rosyjskiej, racjonalny stosunek mocy cieplnej bliższej i zainstalowanej mocy elektrycznej GTST + PD jest zarówno dla poziomego, jak i pionowego GTST w ciągu 1,1-1,3. W tej chwili musisz pozostać bardziej szczegółowo. Faktem jest, że przy wymianie, na przykład instalacji elektrycznej na środkowym pasie, mamy możliwość zmniejszenia mocy zainstalowanej w ogrzewanym budynku urządzeń elektrycznych zainstalowanych w ogrzewanym budynku, a odpowiednio, w celu zmniejszenia zasilania elektrycznego żądanego z Rao UES, które dziś "" około 50 tysięcy rubli. Za 1 kW zainstalowany w domu mocy elektrycznej. Na przykład, dla domku z obliczonymi liniami cieplnymi w najzimniejszym pięciodniowym 15 kW, zaoszczędzimy 6 kW zainstalowaną moc elektryczną, a odpowiednio około 300 tysięcy rubli. lub ≈ 11,5 tys. Dolarów. Liczba ta jest prawie równa koszcie GTST takiej mocy cieplnej.
Zatem, jeśli jest prawidłowy, aby wziąć pod uwagę wszystkie koszty związane z podłączeniem budynku do scentralizowanego zasilania, okazuje się, że obecnie istnieją taryfy energii elektrycznej i łącząc z sieciami scentralizowanego zasilania w centralnym pasie terytorium rosyjskiego Federacja, nawet w jednorazowych kosztach GTST, okazuje się być bardziej opłacalną instalacją elektryczną, nie wspominając o 60% oszczędności energii.
Na rys. 8 przedstawia wartości i izolowane proporcje energii termicznej wytwarzanej w ciągu roku przez szczyt bliżej (Pd) w całkowitym rocznym zużyciu energii systemu poziomego GTST + Pd jako procent i na FIG. 9 - W przypadku GTST z \u200b\u200bpionowymi systemami zbierania ciepła. Jak widać z rysunków, odsetek energii termicznej wytworzonej w ciągu roku przez szczyt bliżej (Pd), w całkowitym rocznym zużyciu energii w systemie Horyzontalny GTST + PD zmienia się od 0% na południu Rosji do 38-40 % w Yakutsku i Turinga oraz dla pionowego GTST + PD - odpowiednio od 0% na południu i do 48,5% w Yakutsku. Na środkowym pasie Rosji wartości te są zarówno dla pionowego, jak i poziomego GTST około 5-7%. Są to małe zużycie energii, aw związku z tym, musisz dokładnie traktować wybór szczytu bliżej. Najbardziej racjonalne od punktu widzenia zarówno specyficznych czapek 1 kW o mocy i automatyzacji są elektrodami szczytowymi. Zasługuje na uwagę na stosowanie kotłów pelletowych.
Na koniec chciałbym zamieszkać na bardzo ważne pytanie: problem wyboru racjonalnego poziomu budynków starzeń. Ten problem jest dziś bardzo poważnym zadaniem, aby rozwiązać poważną analizę numeryczną, biorąc pod uwagę zarówno specyfikę naszego klimatu, jak i cechy stosowanego sprzętu inżynieryjnego, infrastruktura scentralizowanych sieci, jak również sytuacja środowiska W miastach, pogarszający się dosłownie w oczach i wiele więcej. Oczywiście, dziś jest to nieprawidłowe sformułowanie wszelkich wymagań dotyczących powłoki budynku bez uwzględnienia swojego (budynku) relacji z systemem zasilania klimatycznymi i energią, komunikacji inżynierskiej itp. W rezultacie, w najbliższej przyszłości, Rozwiązanie do wyboru racjonalnego poziomu osłon ciepła będzie możliwy tylko na podstawie uwzględnienia kompleksu budynku + system zasilania + klimat + Środowisko Jako pojedynczy system ekoenergetyczny, a w tym podejściu konkurencyjne zalety GTST na rynku krajowym jest trudne do przeceny.
Literatura
1. Sanner B. Zmielone źródła ciepła do pomp ciepła (klasyfikacja, cechy, zalety). Kurs na geotermalne pompy ciepła, 2002.
2. Vasilyev. - 2002. - № 5.
3. Vasiew. Wydawnictwo "Granica". - M.: Red Star, 2006.