"Brug af jordens termiske energi med lavt potentiale i varmepumpesystemer"

Vasiliev G.P., videnskabelig direktør for INSOLAR-INVEST OJSC, doktor i tekniske videnskaber, formand for bestyrelsen for INSOLAR-INVEST OJSC
N.V. Shilkin, ingeniør, NIISF (Moskva)

Rationel brug af brændstof energiressourcer i dag er et af de globale verdensproblemer, hvis vellykkede løsning tilsyneladende vil være af afgørende betydning ikke kun for den videre udvikling af verdenssamfundet, men også for bevarelsen af ​​dets levesteder. En af de lovende måder at løse dette problem på er anvendelse af nye energibesparende teknologier ved brug af ikke-traditionelle vedvarende energikilder (NRES) Udtømningen af ​​traditionelle fossile brændstoffer og de miljømæssige konsekvenser af afbrænding af dem har i de seneste årtier ført til en betydelig stigning i interessen for disse teknologier i næsten alle udviklede lande i verden.

Fordelene ved varmeforsyningsteknologier, der anvendes i sammenligning med deres traditionelle modstykker, er ikke kun forbundet med betydelige reduktioner i energiomkostningerne i bygningers og strukturers livsopretholdende systemer, men også med deres miljømæssig renlighed, samt nye muligheder på området øge graden af ​​autonomi af livsstøttesystemer. Tilsyneladende er det i den nærmeste fremtid disse kvaliteter, der vil være af afgørende betydning for udformningen af ​​en konkurrencesituation på markedet for varmegenererende udstyr.

Analyse af mulige anvendelsesområder i den russiske økonomi af energibesparende teknologier ved hjælp af ikke-traditionelle energikilder, viser, at det mest lovende område for deres implementering i Rusland er bygningers livsunderstøttende systemer. Samtidig synes en meget effektiv retning for at introducere de teknologier, der overvejes i praksis inden for boligbyggeri, at være bred anvendelse varmepumpe varmeforsyningssystemer (TST), ved at bruge jorden i jordens overfladelag som en allestedsnærværende tilgængelig lavpotentiel varmekilde.

Ved brug af Jordens varme Der er to typer termisk energi - højpotentiale og lavpotentiale. Kilden til højpotentiel termisk energi er hydrotermiske ressourcer - termiske vand opvarmes som følge af geologiske processer til en høj temperatur, hvilket gør det muligt at bruge dem til opvarmning af bygninger. Imidlertid er brugen af ​​jordens højpotentielle varme begrænset til områder med visse geologiske parametre. I Rusland er dette for eksempel Kamchatka, regionen med det kaukasiske mineralvand; i Europa er der kilder til højpotentielle varme i Ungarn, Island og Frankrig.

I modsætning til den "direkte" brug af højpotentiel varme (hydrotermiske ressourcer), brug af jordvarme af lav kvalitet gennem varmepumper er muligt næsten overalt. Det er i øjeblikket et af de hurtigst voksende anvendelsesområder ikke-traditionelle vedvarende energikilder.

Jordens varmepotentiale kan bruges i forskellige typer bygninger og konstruktioner på mange måder: til opvarmning, varmtvandsforsyning, aircondition (køling), varmestier i vintersæsonen, til forebyggelse af isdannelse, opvarmning af baner på udendørs stadioner osv. I den engelsk- sproglig teknisk litteratur, er sådanne systemer betegnet som "GHP" - "geotermiske varmepumper", jordvarmepumper.

De klimatiske egenskaber i landene i Central- og Nordeuropa, som sammen med USA og Canada er hovedområderne for brugen af ​​jordens lavkvalitetsvarme, bestemmer hovedsageligt behovet for opvarmning; afkøling af luften, selv om sommeren, er relativt sjældent påkrævet. Derfor, i modsætning til USA, varmepumper i europæiske lande opererer de hovedsageligt i opvarmningstilstand. I USA varmepumper bruges oftere i luftvarmeanlæg kombineret med ventilation, som både tillader opvarmning og afkøling af udeluften. I europæiske lande varmepumper almindeligt anvendt i vandvarmesystemer. Fordi varmepumpens effektivitet stiger med et fald i temperaturforskellen mellem fordamper og kondensator, anvendes ofte gulvvarmesystemer til opvarmning af bygninger, hvor der cirkulerer et kølemiddel med en relativt lav temperatur (35–40 °C).

Flertal varmepumper i Europa, designet til at bruge jordens lave varme, er udstyret med elektrisk drevne kompressorer.

I løbet af de seneste ti år er antallet af systemer, der bruger jordens lavkvalitetsvarme til varme- og kuldeforsyning af bygninger gennem varmepumper, steget betydeligt. Det største antal af sådanne systemer bruges i USA. Et stort antal af sådanne systemer opererer i Canada og landene i Central- og Nordeuropa: Østrig, Tyskland, Sverige og Schweiz. Schweiz er førende i brugen af ​​lavkvalitets termisk energi fra Jorden pr. I Rusland er der i løbet af de sidste ti år ved hjælp af teknologi og med deltagelse af INSOLAR-INVEST OJSC, som er specialiseret i dette område, kun blevet bygget nogle få genstande, hvoraf de mest interessante er præsenteret i.

I Moskva, i Nikulino-2 mikrodistriktet, faktisk for første gang, en varmtvandsvarmepumpeanlæg boligbyggeri i flere etager. Dette projekt blev gennemført i 1998-2002 af Den Russiske Føderations Forsvarsministerium sammen med Moskvas regering, Ruslands Industri- og Videnskabsministerium, NP ABOK Association og inden for rammerne af "Langsigtet energispareprogram i Moskva".

Som en lavpotentiel kilde til termisk energi til varmepumpernes fordampere bruges varmen fra jorden i jordens overfladelag samt varmen fra den fjernede ventilationsluft. Varmtvandsberedningsanlægget er placeret i bygningens kælder. Den indeholder følgende hovedelementer:

• dampkomp(HPU);
• varmtvandsbeholdere;
• systemer til opsamling af lavkvalitets termisk energi i jorden og lavgradig varme fra fjernet ventilationsluft;
• cirkulationspumper, instrumentering

Det vigtigste varmevekslerelement i systemet til opsamling af lavkvalitets jordvarme er vertikale koaksiale jordvarmevekslere placeret udenfor langs bygningens omkreds. Disse varmevekslere er 8 brønde med en dybde på 32 til 35 m hver, anbragt nær huset. Da driftstilstanden for varmepumper ved hjælp af jordens varme og varmen af ​​den fjernede luft er konstant, mens forbruget af varmt vand er variabelt, varmtvandsforsyningssystemet er udstyret med lagertanke.

Data, der estimerer verdensniveauet for anvendelse af lavpotentiel termisk energi på Jorden ved hjælp af varmepumper, er angivet i tabellen.

Tabel 1. Verdensniveau for anvendelse af lavpotentiel termisk energi fra Jorden gennem varmepumper

Jord som en kilde til lavpotentiel termisk energi

Som en kilde til lavpotentiel termisk energi kan grundvand med en relativt lav temperatur eller jord på jordens overfladelag (op til 400 m dybe) bruges.. Varmeindholdet i jordmassen er generelt højere. Det termiske regime af jorden i jordens overfladelag dannes under påvirkning af to hovedfaktorer - indfaldende på overfladen solstråling og strømmen af ​​radiogen varme fra jordens indre. Sæsonbestemte og daglige ændringer i intensiteten af ​​solstråling og udendørstemperatur forårsager temperaturudsving øverste lag jord. Indtrængningsdybden af ​​daglige udsving i udeluftens temperatur og intensiteten af ​​den indfaldende solstråling, afhængigt af den specifikke jord- klimatiske forhold spænder fra et par tiere centimeter til halvanden meter. Indtrængningsdybden af ​​sæsonbestemte udsving i udeluftens temperatur og intensiteten af ​​den indfaldende solstråling overstiger som udgangspunkt ikke 15-20 m.

Temperaturregimet for jordlag placeret under denne dybde ("neutral zone") dannes under påvirkning af termisk energi, der kommer fra jordens tarme og afhænger praktisk talt ikke af sæsonbestemte og endnu mere daglige ændringer i udendørs klimaparametre ( Fig. 1).

Ris. 1. Graf over ændringer i jordtemperaturen afhængig af dybden

Med stigende dybde stiger jordens temperatur i overensstemmelse med den geotermiske gradient (ca. 3 grader C for hver 100 m). Størrelsen af ​​strømmen af ​​radiogen varme, der kommer fra jordens indvolde, varierer for forskellige lokaliteter. Til Centraleuropa denne værdi er 0,05–0,12 W/m2.

I løbet af driftsperioden er jordmassen placeret inden for zonen med termisk påvirkning af registret over rør i jordvarmeveksleren til systemet til opsamling af lavkvalitets jordvarme (varmeopsamlingssystem) på grund af sæsonbestemte ændringer i parametrene for udendørs klima, såvel som under påvirkning af driftsbelastninger på varmeopsamlingssystemet, er som regel udsat for gentagen frysning og afrimning. Samtidig sker der naturligvis en ændring aggregeringstilstand fugt indeholdt i jordens porer og lokaliseret i det generelle tilfælde både i væsken og i de faste og gasformige faser på samme tid. Med andre ord er jordmassivet i varmeopsamlingssystemet, uanset hvilken tilstand det er i (frosset eller optøet), et komplekst trefaset polydisperst heterogent system, hvis skelet er dannet af et stort antal faste partikler af forskellige former og størrelser og kan være både stive og mobile, alt efter om partiklerne er fast bundet sammen, eller om de er adskilt fra hinanden af ​​et stof i den mobile fase. Mellemrum mellem faste partikler kan fyldes med mineraliseret fugt, gas, damp og is eller begge dele. Modelleringen af ​​varme- og masseoverførselsprocesser, der danner det termiske regime i et sådant flerkomponentsystem, er ekstremt vanskelig. vanskelig opgave, da det kræver at tage hensyn til og matematisk beskrivelse af forskellige mekanismer til deres implementering: termisk ledningsevne i en enkelt partikel, varmeoverførsel fra en partikel til en anden ved deres kontakt, molekylær termisk ledningsevne i et medium, der udfylder hullerne mellem partikler, konvektion af damp og fugt indeholdt i porerummet og mange andre .

Der bør lægges særlig vægt på indflydelsen af ​​jordmassefugt og fugtvandring i dets porerum på termiske processer, der bestemmer jordens egenskaber som en kilde til lavpotentiel termisk energi.

I kapillar-porøse systemer, som er jordmassen af ​​varmeopsamlingssystemet, har tilstedeværelsen af ​​fugt i porerummet en betydelig effekt på varmefordelingsprocessen. Korrekt afregning af denne indflydelse i dag er forbundet med betydelige vanskeligheder, som primært er forbundet med manglen på klare ideer om arten af ​​fordelingen af ​​faste, flydende og gasformige fugtfaser i en bestemt struktur af systemet. Arten af ​​kræfterne ved fugtbinding med skeletpartikler, afhængigheden af ​​formerne for fugtbinding med materialet på forskellige stadier af befugtningen og mekanismen for fugtbevægelse i porerummet er endnu ikke blevet belyst.

Hvis der er en temperaturgradient i tykkelsen af ​​jordmassen, bevæger dampmolekylerne sig til steder med et lavere temperaturpotentiale, men samtidig opstår der under påvirkning af gravitationskræfter en modsat rettet strøm af fugt i væskefasen . Derudover er temperaturregimet for de øverste lag af jorden påvirket af fugten fra atmosfærisk nedbør såvel som grundvand.

De vigtigste faktorer, der er under indflydelse af, dannes temperatur regime jordmasseopsamlingssystemer til jordvarme med lavt potentiale er vist i fig. 2.

Ris. 2. Faktorer under indflydelse af hvilke jordens temperaturregime dannes

Typer af systemer til brug af jordens termiske energi med lavt potentiale

Jordvarmevekslere tilsluttes varmepumpeudstyr med jordmasse. Udover at "udvinde" jordens varme, kan jordvarmevekslere også bruges til at akkumulere varme (eller kulde) i jordmassivet.

I det generelle tilfælde kan der skelnes mellem to typer systemer til brug af jordens termiske energi med lavt potentiale:

• åbne systemer: som kilde til lavpotentiel termisk energi anvendes grundvand, som tilføres direkte til varmepumper;
• lukkede systemer: varmevekslere er placeret i jordmassivet; når et kølemiddel cirkulerer gennem dem med en temperatur sænket i forhold til jorden, "udvælges" termisk energi fra jorden og overføres til fordamperen varmepumpe (eller, når der bruges en kølevæske med en forhøjet temperatur i forhold til jorden, dens afkøling).

Hoveddelen af ​​åbne systemer er brønde, der tillader udvinding af grundvand fra vandførende lag jord og returnere vandet tilbage til de samme grundvandsmagasiner. Normalt er parrede brønde arrangeret til dette. Et diagram over et sådant system er vist i fig. 3.

Ris. 3. Ordning for et åbent system til brug af lavpotentiel termisk energi af grundvand

Fordelen ved åbne systemer er muligheden for at opnå en stor mængde termisk energi til relativt lave omkostninger. Brønde kræver dog vedligeholdelse. Derudover er brugen af ​​sådanne systemer ikke mulig på alle områder. De vigtigste krav til jord og grundvand er som følger:

• tilstrækkelig permeabilitet af jorden, hvilket muliggør genopfyldning af vandreserver;
• godt kemisk sammensætning grundvand (fx lavt jernindhold) for at undgå rørskala og korrosionsproblemer.

Åbne systemer bruges oftere til opvarmning eller afkøling af store bygninger. Verdens største geotermiske varmepumpeanlæg bruger grundvand som en kilde til lavpotentiel termisk energi. Dette system er placeret i USA i Louisville, Kentucky. Systemet bruges til varme- og kuldeforsyning af et hotel-kontorkompleks; dens effekt er omkring 10 MW.

Nogle gange inkluderer systemer, der bruger jordens varme, systemer til at bruge lavkvalitetsvarme fra åbne vandområder, naturligt og kunstigt. Denne tilgang anvendes især i USA. Systemer, der anvender lavkvalitetsvarme fra reservoirer, er klassificeret som åbne, ligesom systemer, der anvender lavkvalitetsvarme fra grundvand.

Lukkede systemer er til gengæld opdelt i vandrette og lodrette.

Vandret jordvarmeveksler(i engelsk litteratur bruges udtrykkene "jordvarmeopsamler" og "horisontal sløjfe" også) er normalt arrangeret i nærheden af ​​huset i en lav dybde (men under niveauet for jordfrysning om vinteren). Brugen af ​​vandrette jordvarmevekslere er begrænset af størrelsen af ​​den tilgængelige plads.

I landene i Vest- og Centraleuropa er vandrette jordvarmevekslere sædvanligvis separate rør, der er lagt relativt tæt og forbundet med hinanden i serie eller parallelt (fig. 4a, 4b). For at spare stedets areal er der udviklet forbedrede typer varmevekslere, for eksempel varmevekslere i form af en spiral, placeret vandret eller lodret (fig. 4e, 4f). Denne form for varmevekslere er almindelig i USA.

Ris. 4. Typer af vandrette jordvarmevekslere
a - en varmeveksler af serieforbundne rør;
b - varmeveksler fra parallelle rør;
c - en vandret opsamler lagt i en rende;
d - varmeveksler i form af en sløjfe;
e - en varmeveksler i form af en spiral placeret vandret (den såkaldte "slinky" samler;
e - en varmeveksler i form af en spiral placeret lodret

Hvis et system med vandrette varmevekslere kun bruges til at generere varme, er dets normale drift kun mulig, hvis der er tilstrækkelig varmetilførsel fra jordens overflade på grund af solstråling. Af denne grund skal overfladen over varmevekslerne udsættes for sollys.

Vertikale jordvarmevekslere(i engelsk litteratur er betegnelsen "BHE" - "borehulsvarmeveksler" accepteret) tillader brugen af ​​lavpotentiel termisk energi af jordmassen, der ligger under den "neutrale zone" (10-20 m fra jordoverfladen). Systemer med lodrette jordvarmevekslere kræver ikke sektioner stort område og er ikke afhængige af intensiteten af ​​solstråling, der falder ind på overfladen. Vertikale jordvarmevekslere fungerer effektivt i næsten alle typer geologiske miljøer, med undtagelse af jord med lav varmeledningsevne, såsom tørt sand eller tørt grus. Systemer med lodrette jordvarmevekslere er meget udbredte.

Ordningen for opvarmning og varmtvandsforsyning af en enkeltlejligheds boligbygning ved hjælp af en varmepumpeenhed med en lodret jordvarmeveksler er vist i fig. 5.

Ris. 5. Ordning for opvarmning og varmtvandsforsyning af en enkeltlejlighedsboligbygning ved hjælp af en varmepumpeenhed med en lodret jordvarmeveksler

Kølevæsken cirkulerer gennem rør (oftest polyethylen eller polypropylen) lagt i lodrette brønde fra 50 til 200 m dybe. Normalt anvendes to typer lodrette jordvarmevekslere (fig. 6):

• U-formet varmeveksler, som er to parallelle rør forbundet i bunden. Et eller to (sjældent tre) par af sådanne rør er placeret i en brønd. Fordelen ved en sådan ordning er de relativt lave fremstillingsomkostninger. Dobbelt U-formede varmevekslere er den mest udbredte type lodrette jordvarmevekslere i Europa.
• Koaksial (koncentrisk) varmeveksler. Den enkleste koaksiale varmeveksler består af to rør med forskellige diametre. Et rør med mindre diameter placeres inde i et andet rør. Koaksiale varmevekslere kan have mere komplekse konfigurationer.

Ris. 6. Tværsnit af forskellige typer lodrette jordvarmevekslere

For at øge effektiviteten af ​​varmevekslere er rummet mellem brøndens vægge og rørene fyldt med specielle varmeledende materialer.

Systemer med lodrette jordvarmevekslere kan bruges til opvarmning og køling af bygninger forskellige størrelser. For en lille bygning er en varmeveksler nok; til store bygninger kan det være nødvendigt med en hel gruppe brønde med lodrette varmevekslere. Det største antal brønde i verden bruges i varme- og kølesystemet på Richard Stockton College i den amerikanske stat New Jersey. De lodrette jordvarmevekslere på dette kollegium er placeret i 400 brønde 130 m dybe. I Europa bruges det største antal brønde (154 brønde 70 m dybe) i varme- og kølesystemet i den tyske lufttrafikkontrols hovedkontor Service ("Deutsche Flug-sicherung").

Et særligt tilfælde af lodrette lukkede systemer er brugen som jordvarmevekslere bygningskonstruktioner, såsom funderingspæle med indstøbte rørledninger. Udsnittet af en sådan bunke med tre konturer af en jordvarmeveksler er vist i fig. 7.

Ris. 7. Skema af jordvarmevekslere indlejret i bygningens fundamentpæle og tværsnittet af en sådan pæl

Jordmassen (i tilfælde af lodrette jordvarmevekslere) og bygningskonstruktioner med jordvarmevekslere kan bruges ikke kun som en kilde, men også som en naturlig akkumulator af termisk energi eller "kold", for eksempel solstrålingsvarme.

Der er systemer, der ikke klart kan klassificeres som åbne eller lukkede. For eksempel kan den samme dybe (fra 100 til 450 m dybe) brønd fyldt med vand være både produktion og injektion. Borehullets diameter er normalt 15 cm. nedre del en pumpe placeres i brønden, hvorigennem vand fra brønden tilføres varmepumpens fordampere. Returvand vender tilbage til toppen af ​​vandsøjlen i samme brønd. Der sker en konstant genopladning af brønden med grundvand, og åbent system fungerer som en lukket. Systemer af denne type i den engelske litteratur kaldes "standing column well system" (fig. 8).

Ris. 8. Skema af brøndtypen "stående søjlebrønd"

Typisk bruges brønde af denne type også til at forsyne bygningen med drikkevand.. Et sådant system kan dog kun fungere effektivt i jord, der giver en konstant tilførsel af vand til brønden, hvilket forhindrer den i at fryse. Hvis grundvandsmagasinet er for dybt, normal funktion systemet vil kræve en kraftig pumpe, der kræver øgede energiomkostninger. Den store dybde af brønden forårsager ret høje omkostninger ved sådanne systemer, så de bruges ikke til varme- og kuldeforsyning af små bygninger. Nu er der flere sådanne systemer i verden i USA, Tyskland og Europa.

En af lovende retninger– brug af vand fra miner og tunneler som en kilde til lavpotentiel termisk energi. Temperaturen af ​​dette vand er konstant hele året. Vand fra miner og tunneler er let tilgængeligt.

"Bæredygtighed" af systemer til brug af jordvarme af lav kvalitet

Under driften af ​​jordvarmeveksleren kan der opstå en situation, når temperaturen på jorden nær jordvarmeveksleren falder i løbet af fyringssæsonen, og om sommeren har jorden ikke tid til at varme op til den oprindelige temperatur - dens temperatur potentialet falder. Energiforbruget i den næste fyringssæson medfører et endnu større fald i jordens temperatur, og dens temperaturpotentiale reduceres yderligere. Dette tvinger systemdesign brug af jordvarme af lav kvalitet overveje problemet med "stabilitet" (bæredygtighed) af sådanne systemer. Ofte bruges energiressourcer meget intensivt for at reducere tilbagebetalingstiden for udstyr, hvilket kan føre til hurtig udtømning. Derfor er det nødvendigt at opretholde et sådant niveau af energiproduktion, som gør det muligt at udnytte kilden til energiressourcer. lang tid. Systemernes evne til at opretholde det nødvendige niveau af varmeproduktion i lang tid kaldes "bæredygtighed". Til systemer, der bruger lavt potentiale Jordens varme Den følgende definition af bæredygtighed er givet: "For hvert system til at bruge jordens varme med lavt potentiale og for hver driftsform for dette system er der et vist maksimalt niveau af energiproduktion; energiproduktion under dette niveau kan opretholdes i lang tid (100-300 år).

Holdt inde OJSC INSOLAR-INVEST undersøgelser har vist, at forbruget af termisk energi fra jordmassen ved slutningen af ​​fyringssæsonen forårsager et fald i jordtemperaturen nær registret over rør i varmeopsamlingssystemet, som under jordbunds- og klimatiske forhold i det meste af territoriet af Rusland, har ikke tid til at kompensere i sommersæsonen, og i begyndelsen af ​​den næste fyringssæson kommer jorden ud med lav temperaturpotentiale. Forbruget af termisk energi i den næste fyringssæson forårsager et yderligere fald i jordens temperatur, og ved begyndelsen af ​​den tredje fyringssæson adskiller dens temperaturpotentiale sig endnu mere fra den naturlige. Og så videre. Konvolutterne af den termiske indflydelse af langvarig drift af varmeopsamlingssystemet på jordens naturlige temperaturregime har imidlertid en udtalt eksponentiel karakter, og i det femte driftsår går jorden ind i et nyt regime tæt på periodisk, det vil sige startende fra det femte driftsår, er langsigtet forbrug af termisk energi fra jordmassen varmeopsamlingssystemet ledsaget af periodiske ændringer i dets temperatur. Således når man designer varmepumpe varmeanlæg det synes nødvendigt at tage højde for faldet i jordmassivets temperaturer forårsaget af varmeopsamlingssystemets langsigtede drift og bruge de temperaturer i jordmassivet, der forventes i det 5. driftsår af TST, som designparametre .

I kombinerede systemer, bruges til både varme- og kuldeforsyning, indstilles varmebalancen "automatisk": om vinteren (kræves varmeforsyning), afkøles jordmassen, om sommeren (påkrævet koldforsyning), opvarmes jordmassen. I systemer, der anvender lavkvalitets grundvandsvarme, sker der en konstant genopfyldning af vandreserver på grund af vand, der siver fra overfladen og vand, der kommer fra dybere lag af jorden. Således stiger varmeindholdet i grundvand både "oppefra" (på grund af varme atmosfærisk luft), og "nedefra" (på grund af jordens varme); værdien af ​​varmetilvækst "ovenfra" og "nedefra" afhænger af tykkelsen og dybden af ​​grundvandsmagasinet. På grund af disse varmeoverførsler forbliver grundvandstemperaturen konstant gennem sæsonen og ændrer sig kun lidt under drift.

I systemer med lodrette jordvarmevekslere er situationen anderledes. Når varme fjernes, falder temperaturen i jorden omkring jordvarmeveksleren. Faldet i temperatur påvirkes af både varmevekslerens designfunktioner og funktionsmåden. For eksempel i systemer med høje varmeafledningsværdier (flere tiere watt pr. meter varmevekslerlængde) eller i systemer med en jordvarmeveksler placeret i jord med lav varmeledningsevne (for eksempel i tørt sand eller tørt grus) , vil temperaturfaldet være særligt mærkbart og kan føre til frysning af jordmassen omkring jordvarmeveksleren.

Tyske eksperter målte temperaturen på jordmassivet, hvori en lodret jordvarmeveksler med en dybde på 50 m, beliggende nær Frankfurt am Main, er arrangeret. Til dette blev der boret 9 brønde af samme dybde rundt om hovedbrønden i en afstand af 2,5, 5 og 10 m. I alle ti brønde blev der installeret temperaturfølere for hver 2. m - i alt 240 følere. På fig. Figur 9 viser diagrammer, der viser temperaturfordelingen i jordmassen omkring den lodrette jordvarmeveksler ved begyndelsen og slutningen af ​​den første fyringssæson. I slutningen af ​​fyringssæsonen ses et fald i temperaturen af ​​jordmassen omkring varmeveksleren tydeligt. Der ledes en varmestrøm til varmeveksleren fra den omgivende jordmasse, som delvist kompenserer for faldet i jordtemperaturen forårsaget af "udvælgelsen" af varme. Størrelsen af ​​denne flux sammenlignet med størrelsen af ​​varmefluxen fra jordens indre i et givet område (80-100 mW/sq.m) er estimeret ret høj (adskillige watt pr. kvadratmeter).

Ris. Fig. 9. Skemaer for temperaturfordeling i jordmassen omkring den lodrette jordvarmeveksler ved begyndelsen og slutningen af ​​den første fyringssæson

Siden vertikale varmevekslere begyndte at blive relativt udbredt for ca. 15-20 år siden, er der mangel på eksperimentelle data over hele verden opnået under langsigtede (adskillige ti år) driftsperioder for systemer med varmevekslere af denne type. Spørgsmålet opstår om disse systemers stabilitet, om deres pålidelighed i lange driftsperioder. Er jordens lavpotentiale varme en vedvarende energikilde? Hvad er perioden for "fornyelse" af denne kilde?

Når man driver en landskole i Yaroslavl-regionen, udstyret varmepumpeanlæg, ved brug af en lodret jordvarmeveksler var gennemsnitsværdierne for specifik varmefjernelse på niveauet 120-190 W/rm. m længde af varmeveksleren.

Siden 1986 er der i Schweiz nær Zürich blevet forsket i et system med lodrette jordvarmevekslere. I jordmassivet var der anbragt en lodret jordvarmeveksler af koaksial type med en dybde på 105 m. Denne varmeveksler blev brugt som kilde til lavkvalitets termisk energi til et varmepumpeanlæg installeret i en enfamiliehus. Den lodrette jordvarmeveksler gav en spidseffekt på cirka 70 watt pr. meter længde, hvilket skabte en betydelig varmebelastning til den omgivende jord. Den årlige produktion af termisk energi er omkring 13 MWh

I en afstand af 0,5 og 1 m fra hovedbrønden blev der boret to yderligere brønde, hvori temperatursensorer blev installeret i en dybde på 1, 2, 5, 10, 20, 35, 50, 65, 85 og 105 m, hvorefter brøndene blev fyldt ler-cementblanding. Temperaturen blev målt hvert 30. minut. Ud over jordtemperaturen blev andre parametre registreret: kølevæskens hastighed, energiforbruget for varmepumpens kompressordrev, lufttemperaturen osv.

Den første observationsperiode varede fra 1986 til 1991. Målingerne viste, at påvirkningen af ​​udeluftens varme og solstråling noteres i jordens overfladelag i en dybde på op til 15 m. Under dette niveau dannes jordens termiske regime hovedsageligt pga. varme i jordens indre. I løbet af de første 2-3 driftsår jordmassetemperatur, der omgiver den lodrette varmeveksler, faldt kraftigt, men hvert år faldt temperaturfaldet, og efter et par år nåede systemet et regime tæt på konstant, når temperaturen af ​​jordmassen omkring varmeveksleren blev lavere end den oprindelige. med 1-2 °C.

I efteråret 1996, ti år efter idriftsættelsen af ​​systemet, blev målingerne genoptaget. Disse målinger viste, at jordtemperaturen ikke ændrede sig væsentligt. I de efterfølgende år blev der registreret små udsving i jordtemperaturen inden for 0,5 grader C afhængig af den årlige varmebelastning. Således gik systemet ind i et kvasi-stationært regime efter de første par års drift.

På baggrund af de eksperimentelle data blev der bygget matematiske modeller af de processer, der foregår i jordmassivet, som gjorde det muligt at lave en langsigtet prognose for ændringer i jordmassivets temperatur.

Matematisk modellering har vist, at det årlige temperaturfald gradvist vil falde, og volumenet af jordmassen omkring varmeveksleren, med forbehold for temperaturfald, vil stige hvert år. Ved afslutningen af ​​driftsperioden begynder regenereringsprocessen: jordens temperatur begynder at stige. Arten af ​​regenereringsprocessen svarer til karakteren af ​​processen med "udvælgelse" af varme: i de første driftsår forekommer en kraftig stigning i jordtemperaturen, og i de efterfølgende år falder hastigheden af ​​temperaturstigningen. Længden af ​​"regenereringsperioden" afhænger af længden af ​​driftsperioden. Disse to perioder er omtrent det samme. I dette tilfælde var driftsperioden for jordvarmeveksleren tredive år, og perioden med "regenerering" er også estimeret til tredive år.

Således er bygningers varme- og kølesystemer, der bruger jordens lave varme, en pålidelig energikilde, der kan bruges overalt. Denne kilde kan bruges i temmelig lang tid, og kan fornys i slutningen af ​​driftsperioden.

Litteratur

1. Rybach L. Status og udsigter for geotermiske varmepumper (GHP) i Europa og på verdensplan; bæredygtighedsaspekter af GHP'er. Internationalt kursus for geotermiske varmepumper, 2002

2. Vasiliev G.P., Krundyshev N.S. Energieffektiv landskole i Yaroslavl-regionen. ABOK №5, 2002

3. Sanner B. Jordvarmekilder til varmepumper (klassificering, karakteristika, fordele). 2002

4. Rybach L. Status og udsigter for geotermiske varmepumper (GHP) i Europa og på verdensplan; bæredygtighedsaspekter af GHP'er. Internationalt kursus for geotermiske varmepumper, 2002

5. ORKUSTOFNUN Working Group, Island (2001): Bæredygtig produktion af geotermisk energi – foreslået definition. IGA Nyheder nr. 43, januar-marts 2001, 1-2

6. Rybach L., Sanner B. Jordvarmepumpesystemer – den europæiske erfaring. GeoHeat Center Bull. 21/1, 2000

7. Energibesparelse med boligvarmepumper i kolde klimaer. Maxi Brochure 08. CADDET, 1997

8. Atkinson Schäfer L. Enkelttryksabsorptionsvarmepumpeanalyse. En afhandling præsenteret for det akademiske fakultet. Georgia Institute of Technology, 2000

9. Morley T. Den omvendte varmemotor som et middel til at opvarme bygninger, The Engineer 133: 1922

10. Fearon J. Historien og udvikling af varmepumpen, Køling og Aircondition. 1978

11. Vasiliev G.P. Energieffektive bygninger med varmepumpevarmeforsyningsanlæg. ZhKH Magazine, nr. 12, 2002

12. Retningslinjer for brug af varmepumper, der anvender sekundære energiressourcer og ikke-traditionelle vedvarende energikilder. Moskomarkitektur. State Unitary Enterprise "NIAC", 2001

13. Energieffektiv boligbygning i Moskva. ABOK №4, 1999

14. Vasiliev G.P. Energieffektiv eksperimentel boligbygning i mikrodistriktet Nikulino-2. ABOK №4, 2002

Temperaturændring med dybden. Jordens overflade, på grund af den ujævne tilførsel af solvarme, enten opvarmes eller afkøles. Disse temperatursvingninger trænger meget lavt ind i jordens tykkelse. Så daglige udsving i en dybde på 1 m normalt ikke længere mærkes. Med hensyn til årlige udsving trænger de til forskellige dybder: i varme lande med 10-15 m, og i lande med kolde vintre og varme somre op til 25-30 og endda 40 m. Dybere end 30-40 m allerede overalt på Jorden holdes temperaturen konstant. For eksempel har et termometer placeret i kælderen på Paris Observatory hele tiden i over 100 år vist 11°,85C.

Et lag med konstant temperatur observeres over hele kloden og kaldes et bælte med konstant eller neutral temperatur. Dybden af ​​dette bælte varierer afhængigt af klimatiske forhold, og temperaturen er omtrent lig med den gennemsnitlige årlige temperatur på dette sted.

Når man dybere ned i Jorden under et lag med konstant temperatur, bemærkes normalt en gradvis stigning i temperaturen. Dette blev først bemærket af arbejdere i de dybe miner. Dette blev også observeret ved lægning af tunneler. Så for eksempel, når man lagde Simplon-tunnelen (i Alperne), steg temperaturen til 60 °, hvilket skabte betydelige vanskeligheder i arbejdet. Endnu højere temperaturer observeres i dybe boringer. Et eksempel er Chukhovskaya-brønden (Øvre Schlesien), hvori i en dybde af 2220 m temperaturen var over 80° (83°, 1) osv. m temperaturen stiger med 1°C.

Det antal meter, du skal dybt ned i jorden for at temperaturen kan stige med 1°C, kaldes geotermisk trin. Geotermisk fase i forskellige lejligheder varierer og varierer oftest fra 30 til 35 m. I nogle tilfælde kan disse udsving være endnu højere. For eksempel i staten Michigan (USA), i en af ​​de boringer, der ligger nær søen. Michigan, den geotermiske fase viste sig ikke at være 33, men 70 m Tværtimod blev et meget lille geotermisk trin observeret i en af ​​brøndene i Mexico, der i en dybde af 670 m der var vand med en temperatur på 70°. Det geotermiske stadie viste sig således kun at være omkring 12 m. Små geotermiske trin observeres også i vulkanske områder, hvor der på lave dybder stadig kan være uafkølede lag af magmatiske bjergarter. Men alle sådanne tilfælde er ikke så meget regler som undtagelser.

Der er mange årsager, der påvirker det geotermiske stadie. (Ud over ovenstående kan man påpege den forskellige varmeledningsevne af bjergarter, arten af ​​forekomsten af ​​lag osv.

Stor betydning i temperaturfordelingen har et terræn. Sidstnævnte kan tydeligt ses på den vedhæftede tegning (fig. 23), der viser et udsnit af Alperne langs Simplon-tunnelens linje, med geoisotermer plottet af en stiplet linje (dvs. linjer med lige temperaturer inde i Jorden). Geoisotermer synes her at gentage relieffet, men med dybden aftager relieffets indflydelse gradvist. (Den kraftige nedadgående bøjning af geoisotermerne ved Balle skyldes den stærke vandcirkulation, der observeres her.)

Jordens temperatur på store dybder. Observationer af temperaturer i boringer, hvis dybde sjældent overstiger 2-3 km, Naturligvis kan de ikke give en idé om temperaturerne i de dybere lag af Jorden. Men her kommer nogle fænomener fra jordskorpens liv os til hjælp. Vulkanisme er et sådant fænomen. Vulkaner, der er udbredt på jordens overflade, bringer smeltede lavaer til jordens overflade, hvis temperatur er over 1000 °. Derfor har vi på store dybder temperaturer på over 1000°.

Der var en tid, hvor forskere på grundlag af det geotermiske stadium forsøgte at beregne den dybde, hvor temperaturer så høje som 1000-2000 ° kunne være. Sådanne beregninger kan dog ikke anses for tilstrækkeligt underbyggede. Observationer foretaget på temperaturen af ​​den kølende basaltkugle og teoretiske beregninger giver anledning til at sige, at værdien af ​​det geotermiske trin stiger med dybden. Men i hvilket omfang og i hvilken dybde en sådan stigning går, kan vi heller ikke sige endnu.

Hvis vi antager, at temperaturen stiger kontinuerligt med dybden, så skal den i Jordens centrum måles i titusindvis af grader. Ved sådanne temperaturer bør alle sten, vi kender, gå i flydende tilstand. Sandt nok er der et enormt tryk inde i Jorden, og vi ved intet om kroppens tilstand ved sådanne tryk. Vi har dog ingen data til at fastslå, at temperaturen stiger kontinuerligt med dybden. Nu kommer de fleste geofysikere til den konklusion, at temperaturen inde i Jorden næppe kan være mere end 2000 °.

Varmekilder. Hvad angår de varmekilder, der bestemmer jordens indre temperatur, kan de være forskellige. Baseret på de hypoteser, der betragter Jorden dannet af en rødglødende og smeltet masse, skal indre varme betragtes som restvarmen fra et legeme, der smelter fra overfladen. Der er dog grund til at tro, at årsagen til Jordens indre høje temperatur kan være det radioaktive henfald af uran, thorium, actinouranium, kalium og andre grundstoffer indeholdt i bjergarter. radioaktive grundstoffer for det meste er almindelige i sure bjergarter i jordens overfladeskal, de er mindre almindelige i dybe basiske bjergarter. Samtidig er de grundlæggende klipper rigere på dem end jernmeteoritter, som betragtes som fragmenter af de indre dele af kosmiske legemer.

På trods af den lille mængde radioaktive stoffer i bjergarter og deres langsomme nedbrydning, er den samlede varmemængde, der skyldes radioaktivt henfald, stor. sovjetisk geolog V. G. Khlopin beregnet, at de radioaktive grundstoffer indeholdt i den øverste 90 kilometer lange skal af Jorden er nok til at dække planetens varmetab ved stråling. Sammen med radioaktivt henfald termisk energi frigivet under kompression af jordens stof, med kemiske reaktioner etc.

For at modellere temperaturfelter og til andre beregninger er det nødvendigt at kende jordtemperaturen i en given dybde.

Jordens temperatur i dybden måles ved hjælp af udstødningsjord-dybe termometre. Det er planlagte undersøgelser, der jævnligt udføres af meteorologiske stationer. Forskningsdata tjener som grundlag for klimaatlas og regulatorisk dokumentation.

For at få jordtemperaturen i en given dybde, kan man forsøge sig med fx to enkle måder. Begge metoder er baseret på brug af referencelitteratur:

1. Til en omtrentlig temperaturbestemmelse kan du bruge dokumentet TsPI-22. "Jernbaneoverskæringer med rørledninger". Her er inden for rammerne af metodikken for den varmetekniske beregning af rørledninger angivet tabel 1, hvor der for visse klimatiske områder er angivet jordtemperaturer afhængig af måledybden. Jeg præsenterer denne tabel nedenfor.

tabel 1

1. Tabel over jordtemperaturer i forskellige dybder fra kilden "for at hjælpe arbejderen gasindustrien»selv Sovjetunionens tid

Normative frysedybder for nogle byer:

Dybden af ​​jordfrysning afhænger af jordtypen:

Jeg tror, ​​den nemmeste mulighed er at bruge referencedataene ovenfor og derefter interpolere.

Den mest pålidelige mulighed for nøjagtige beregninger ved hjælp af jordtemperaturer er at bruge data fra de meteorologiske tjenester. På grundlag af meteorologiske tjenester fungerer nogle online-mapper. For eksempel http://www.atlas-yakutia.ru/.

Her er det nok at vælge bebyggelsen, jordtypen og du kan få et temperaturkort over jorden eller dens data i tabelform. I princippet er det praktisk, men det ser ud til, at denne ressource er betalt.

Hvis du kender flere måder at bestemme jordtemperaturen i en given dybde på, så skriv venligst kommentarer.

Du kan være interesseret i følgende materiale:

Her offentliggøres dynamikken i ændringer i vinter (2012-13) jordtemperaturer i en dybde på 130 centimeter under huset (under fundamentets inderkant), såvel som ved jordoverfladen og temperaturen på vandet, der kommer fra godt. Alt dette - på stigrøret, der kommer fra brønden.
Diagrammet er nederst i artiklen.
Dacha (på grænsen til New Moscow og Kaluga-regionen) vinter, periodiske besøg (2-4 gange om måneden i et par dage).
Blindområdet og husets kælder er ikke isoleret, siden efteråret er de blevet lukket med varmeisolerende propper (10 cm skum). Varmetabet på verandaen, hvor stigrøret går i januar, har ændret sig. Se note 10.
Målinger i en dybde på 130 cm udføres af Xital GSM-systemet (), diskret - 0,5 * C, tilføj. fejlen er omkring 0,3 * C.
Føleren er installeret i et 20 mm HDPE-rør svejset nedefra nær stigrøret, (med uden for termisk isolering af stigrøret, men inde i 110 mm røret).
Abscissen viser datoer, ordinaten viser temperaturer.
Note 1:
Jeg vil også overvåge temperaturen på vandet i brønden, såvel som i jordoverfladen under huset, lige ved stigrøret uden vand, men kun ved ankomsten. Fejlen er omkring + -0,6 * C.
Note 2:
Temperatur i jordhøjde under huset, ved vandforsyningsstigrøret, i mangel af mennesker og vand, faldt det allerede til minus 5 * C. Det tyder på, at jeg ikke har lavet systemet forgæves - Termostaten, der viste -5 * C er i øvrigt bare fra dette system (RT-12-16).
Note 3:
Temperaturen på vandet "i brønden" måles af samme sensor (det er også i note 2) som "i jordhøjde" - den står lige på stigrøret under varmeisoleringen, tæt på stigrøret i jordhøjde. Disse to målinger foretages på forskellige tidspunkter. "På jordniveau" - før du pumper vand ind i stigrøret og "i brønden" - efter at have pumpet omkring 50 liter i en halv time med afbrydelser.
Note 4:
Temperaturen på vandet i brønden kan være noget undervurderet, pga. Jeg kan ikke lede efter denne forbandede asymptote, endeløst pumpende vand (min)... Jeg spiller så godt jeg kan.
Note 5: Ikke relevant, slettet.
Note 6:
Fikseringsfejl udendørs temperatur ca. + - (3-7) * C.
Note 7:
Hastigheden for afkøling af vand ved jordoverfladen (uden at tænde for pumpen) er meget cirka 1-2 * C i timen (dette er ved minus 5 * C ved jordoverfladen).
Note 8:
Jeg glemte at beskrive, hvordan mit underjordiske stigrør er arrangeret og isoleret. To strømper med isolering sættes på PND-32 i alt - 2 cm. tykkelse (tilsyneladende opskummet polyethylen), alt dette indsættes i et 110 mm kloakrør og opskummes der til en dybde på 130 cm. Sandt nok, da PND-32 ikke gik i midten af ​​det 110. rør, og også det faktum, at i midten af ​​​​massen af ​​almindeligt skum måske ikke hærder i lang tid, hvilket betyder, at det ikke bliver til en varmelegeme, jeg stærkt tvivl på kvaliteten af ​​en sådan ekstra isolering .. Det ville nok være bedre at bruge et to-komponent skum, hvis eksistens jeg først fandt ud af senere...
Note 9:
Jeg vil henlede læsernes opmærksomhed på temperaturmålingen "På jordhøjde" dateret 01/12/2013. og dateret 18. januar 2013. Her er værdien af ​​+0,3 * C efter min mening meget højere end forventet. Jeg tror, ​​at dette er en konsekvens af operationen "Fyldning af kælderen ved stigerøret med sne", udført den 31.12.2012.
Note 10:
Fra 12. januar til 3. februar lavede han yderligere isolering af verandaen, hvor det underjordiske stigrør går.
Som følge heraf blev varmetabet på verandaen ifølge omtrentlige skøn reduceret fra 100 W / kvm. etage til omkring 50 (dette er ved minus 20 * C på gaden).
Dette afspejles også i diagrammerne. Se temperaturen ved jordoverfladen den 9. februar: +1,4*C og den 16. februar: +1,1 - der har ikke været så høje temperaturer siden begyndelsen af ​​den rigtige vinter.
Og en ting mere: fra 4. til 16. februar, for første gang i to vintre fra søndag til fredag, tændte kedlen ikke for at opretholde den indstillede minimumstemperatur, fordi den ikke nåede dette minimum ...
Note 11:
Som lovet (for "bestilling" og for at fuldende årscyklusen), vil jeg med jævne mellemrum offentliggøre temperaturer om sommeren. Men - ikke i skemaet, for ikke at "sløre" vinteren, men her, i Note-11.
11. maj 2013
Efter 3 ugers ventilation blev ventilationsåbningerne lukket indtil efteråret for at undgå kondens.
13. maj 2013(på gaden i en uge + 25-30 * C):
- under huset i stueplan + 10,5 * C,
- under huset i en dybde på 130 cm. +6*С,

12. juni 2013:
- under huset i stueplan + 14,5 * C,
- under huset i en dybde på 130 cm. +10*С.
- vand i brønden fra en dybde på 25 m ikke højere end + 8 * C.
26. juni 2013:
- under huset i stueplan + 16 * C,
- under huset i en dybde på 130 cm. +11*С.
- vand i brønden fra en dybde på 25m er ikke højere end +9,3*C.
19. august 2013:
- under huset i stueplan + 15,5 * C,
- under huset i en dybde på 130 cm. +13,5*С.
- vand i brønden fra en dybde på 25m ikke højere end +9,0*C.
28. september 2013:
- under huset i stueplan + 10,3 * C,
- under huset i en dybde på 130 cm. +12*С.
- vand i brønden fra en dybde på 25m = + 8,0 * C.
26. oktober 2013:
- under huset i stueplan + 8,5 * C,
- under huset i en dybde på 130 cm. +9,5*С.
- vand i brønden fra en dybde på 25 m ikke højere end + 7,5 * C.
16. november 2013:
- under huset i stueplan + 7,5 * C,
- under huset i en dybde på 130 cm. +9,0*С.
- vand i brønden fra en dybde på 25m + 7,5 * C.
20. februar 2014:
Dette er sandsynligvis det sidste indlæg i denne artikel.
Hele vinteren bor vi i huset hele tiden, pointen med at gentage sidste års målinger er lille, så kun to signifikante tal:
- minimumstemperaturen under huset ved jordoverfladen i selve frosten (-20 - -30 * C) en uge efter de begyndte, faldt gentagne gange under + 0,5 * C. I disse øjeblikke arbejdede jeg

En af de bedste, rationelle metoder til opførelse af hoveddrivhuse er et underjordisk termokande drivhus.
Brugen af ​​denne kendsgerning om konstanten af ​​jordens temperatur i en dybde i konstruktionen af ​​et drivhus giver enorme besparelser i varmeomkostninger i den kolde årstid, letter plejen, gør mikroklimaet mere stabilt.
Et sådant drivhus fungerer i de mest alvorlige frost, giver dig mulighed for at producere grøntsager, dyrke blomster hele året rundt.
Et korrekt udstyret nedgravet drivhus gør det muligt at dyrke blandt andet varmeelskende sydlandske afgrøder. Der er praktisk talt ingen begrænsninger. Citrusfrugter og endda ananas kan føles fantastisk i et drivhus.
Men for at alt fungerer korrekt i praksis, er det bydende nødvendigt at følge de gennemtestede teknologier, som underjordiske drivhuse blev bygget med. Denne idé er trods alt ikke ny, selv under zaren i Rusland gav begravede drivhuse ananasafgrøder, som initiativrige købmænd eksporterede til Europa til salg.
Af en eller anden grund har opførelsen af ​​sådanne drivhuse ikke fundet bred udbredelse i vores land, stort set er det simpelthen glemt, selvom designet er ideelt kun til vores klima.
Sandsynligvis spillede behovet for at grave en dyb grube og hælde fundamentet en rolle her. Opførelsen af ​​et nedgravet drivhus er ret dyrt, det er langt fra et drivhus dækket med polyethylen, men afkastet af drivhuset er meget større.
Fra at dybere ned i jorden går den overordnede indre belysning ikke tabt, dette kan virke mærkeligt, men i nogle tilfælde er lysmætningen endnu højere end for klassiske drivhuse.
Det er umuligt ikke at nævne strukturens styrke og pålidelighed, den er uforlignelig stærkere end normalt, det er lettere at tolerere orkanvindstød, det modstår hagl godt, og blokeringer af sne bliver ikke en hindring.

1. Pit

Oprettelsen af ​​et drivhus begynder med at grave en grundgrav. For at bruge jordens varme til at opvarme det indre volumen, skal drivhuset være tilstrækkeligt uddybet. Jo dybere jorden bliver varmere.
Temperaturen ændrer sig næsten ikke i løbet af året i en afstand af 2-2,5 meter fra overfladen. I en dybde på 1 m svinger jordtemperaturen mere, men om vinteren forbliver dens værdi positiv, normalt i midterste bane temperaturen er 4-10 C, afhængig af årstiden.
Et nedgravet drivhus bygges på én sæson. Det vil sige, at den allerede om vinteren vil kunne fungere og generere indtægter. Byggeri er ikke billigt, men ved at bruge opfindsomhed, kompromitterende materialer er det muligt at spare bogstaveligt talt en størrelsesorden ved at lave en slags økonomimulighed for et drivhus, startende med en fundamentgrav.
For eksempel undvære involvering af byggemateriel. Selvom den mest tidskrævende del af arbejdet - at grave en grube - selvfølgelig er bedre at give til en gravemaskine. Manuel fjernelse af en sådan mængde jord er vanskelig og tidskrævende.
Dybden af ​​gravegraven skal være mindst to meter. På sådan en dybde vil jorden begynde at dele sin varme og fungere som en slags termokande. Hvis dybden er mindre, vil ideen i princippet fungere, men mærkbart mindre effektivt. Derfor anbefales det, at du ikke sparer kræfter og penge på at uddybe det fremtidige drivhus.
Underjordiske drivhuse kan have en hvilken som helst længde, men det er bedre at holde bredden inden for 5 meter, hvis bredden er større, forringes kvalitetsegenskaberne for opvarmning og lysreflektion.
På siderne af horisonten skal underjordiske drivhuse orienteres, ligesom almindelige drivhuse og drivhuse, fra øst til vest, det vil sige, at en af ​​siderne vender mod syd. I denne position vil planterne modtage den maksimale mængde solenergi.

2. Vægge og tag

Langs omkredsen af ​​gruben hældes et fundament eller lægges blokke ud. Fundamentet tjener som grundlag for strukturens vægge og ramme. Vægge er bedst lavet af materialer med god varmeisoleringsegenskaber, fin mulighed - termoblokke.

Tagrammen er ofte lavet af træ, fra stænger imprægneret med antiseptiske midler. Tagkonstruktionen er normalt lige gavl. Fastgør i midten af ​​strukturen rygbjælke, til dette er centrale understøtninger installeret på gulvet langs hele drivhusets længde.

Rygbjælken og væggene er forbundet med en række spær. Rammen kan laves uden høje understøtninger. De erstattes med små, som er placeret på tværgående bjælker, der forbinder modsatte sider af drivhuset - dette design gør indre rum friere.

Det er bedre at tage som tagbeklædning cellulært polycarbonat- populær moderne materiale. Afstanden mellem spærene under konstruktionen tilpasses bredden af ​​polycarbonatpladerne. Det er praktisk at arbejde med materialet. Belægningen opnås med et lille antal samlinger, da pladerne fremstilles i længder på 12 m.

De er fastgjort til rammen med selvskærende skruer, det er bedre at vælge dem med en hætte i form af en skive. For at undgå at revne pladen skal der bores et hul med den passende diameter under hver selvskærende skrue med en boremaskine. Med en skruetrækker, eller en konventionel boremaskine med en stjerneskær, går glasarbejdet meget hurtigt. For at undgå huller er det godt at lægge spærene langs toppen med en fugemasse lavet af blødt gummi eller andet passende materiale og først derefter skrue pladerne fast. Toppen af ​​taget langs højderyggen skal lægges med blød isolering og presses med en slags hjørne: plastik, tin eller et andet passende materiale.

For god termisk isolering er taget nogle gange lavet med et dobbelt lag polycarbonat. Selvom gennemsigtigheden er reduceret med omkring 10%, men dette er dækket af den fremragende varmeisoleringsevne. Det skal bemærkes, at sneen på et sådant tag ikke smelter. Derfor skal hældningen være i en tilstrækkelig vinkel, mindst 30 grader, så der ikke samler sig sne på taget. Derudover er der installeret en elektrisk vibrator til rystning, det vil redde taget, hvis der stadig samler sig sne.

Termoruder udføres på to måder:

En speciel profil er indsat mellem to ark, arkene er fastgjort til rammen ovenfra;

Først fastgøres det nederste lag af ruder til rammen indefra, til undersiden af ​​spærene. Taget er dækket af det andet lag, som sædvanligt, ovenfra.

Efter afslutning af arbejdet er det ønskeligt at lime alle leddene med tape. færdigt tag ser meget imponerende ud: uden unødvendige samlinger, glat, uden fremtrædende dele.

3. Opvarmning og opvarmning

Vægisolering udføres som følger. Først skal du omhyggeligt belægge alle væggens samlinger og sømme med en løsning, her kan du også bruge monteringsskum. indersiden Væggene er dækket med termisk isoleringsfilm.

I kolde dele af landet er det godt at bruge folie tyk film, der dækker væggen med et dobbelt lag.

Temperaturen dybt i drivhusets jord er over nul, men koldere end den lufttemperatur, der kræves for plantevækst. Det øverste lag varmes op af solens stråler og drivhusets luft, men stadig tager jorden varmen væk, derfor bruges teknologien med "varme gulve" ofte i underjordiske drivhuse: varmeelementet - et elektrisk kabel - er beskyttet af en metalgrill eller støbt med beton.

I det andet tilfælde hældes jorden til sengene over beton, eller greens dyrkes i potter og urtepotter.

Brugen af ​​gulvvarme kan være tilstrækkelig til at opvarme hele drivhuset, hvis der er strøm nok. Men det er mere effektivt og mere behageligt for planter at bruge kombineret varme: Gulvvarme + luftvarme. For god vækst har de brug for en lufttemperatur på 25-35 grader ved en jordtemperatur på omkring 25 C.

KONKLUSION

Selvfølgelig vil opførelsen af ​​et nedgravet drivhus koste mere, og der vil kræves mere indsats end med opførelsen af ​​et lignende drivhus af et konventionelt design. Men de midler, der investeres i drivhustermosen, er berettigede over tid.

For det første sparer det energi på opvarmning. Uanset hvordan et almindeligt jordbaseret drivhus opvarmes om vinteren, vil det altid være dyrere og sværere end en tilsvarende opvarmningsmetode i et underjordisk drivhus. For det andet besparelse på belysning. Folie termisk isolering af væggene, reflekterende lys, fordobler belysningen. Mikroklimaet i et dybtgående drivhus om vinteren vil være mere gunstigt for planter, hvilket helt sikkert vil påvirke udbyttet. Frøplanter vil let slå rod, ømme planter vil føles godt. Et sådant drivhus garanterer et stabilt, højt udbytte af alle planter hele året rundt.