"Maapinna madala potentsiaaliga soojusenergia kasutamine soojuspumbasüsteemides"

Vasiliev G.P., INSOLAR-INVEST OJSC teadusdirektor, tehnikateaduste doktor, INSOLAR-INVEST OJSC direktorite nõukogu esimees
N. V. Shilkin, insener, NIISF (Moskva)

Kütuse ratsionaalne kasutamine energiaressursse täna on üks globaalsetest maailmaprobleemidest, mille edukas lahendamine on ilmselt määrava tähtsusega mitte ainult maailma kogukonna edasisele arengule, vaid ka selle elupaiga säilimisele. Üks paljutõotav viise selle probleemi lahendamiseks on uute energiasäästlike tehnoloogiate rakendamine mittetraditsiooniliste taastuvate energiaallikate (NRES) kasutamine Traditsiooniliste fossiilkütuste ammendumine ja nende põletamise keskkonnamõjud on viimastel aastakümnetel toonud kaasa huvi nende tehnoloogiate vastu märkimisväärselt suurenenud peaaegu kõigis maailma arenenud riikides.

Kasutatavate soojusvarustustehnoloogiate eelised võrreldes traditsiooniliste analoogidega ei ole seotud mitte ainult hoonete ja rajatiste elutagamissüsteemide energiakulude olulise vähenemisega, vaid ka nende energiakulude olulise vähenemisega. keskkonna puhtus, aga ka uued võimalused selles valdkonnas elu toetavate süsteemide autonoomia astme suurendamine. Ilmselt on just need omadused lähitulevikus määrava tähtsusega soojuse tootmisseadmete turul konkurentsiolukorra kujundamisel.

Energiasäästlike tehnoloogiate võimalike rakendusvaldkondade analüüs Venemaa majanduses mittetraditsioonilised energiaallikad, näitab, et Venemaal on nende rakendamiseks kõige lootustandvam valdkond hoonete elu toetavad süsteemid. Samas tundub olevat väga tõhus suund vaadeldavate tehnoloogiate juurutamiseks kodumaise ehituspraktikasse lai rakendus soojuspumba soojusvarustussüsteemid (TST), kasutades Maa pinnakihtide mulda kõikjal kättesaadava madala potentsiaaliga soojusallikana.

Kasutades Maa soojus Soojusenergiat on kahte tüüpi - kõrge potentsiaaliga ja madala potentsiaaliga. Suure potentsiaaliga soojusenergia allikas on hüdrotermilised ressursid - termilised veed kuumutatakse geoloogiliste protsesside tulemusena kõrge temperatuurini, mis võimaldab neid kasutada hoonete kütmiseks. Maa suure potentsiaaliga soojuse kasutamine on aga piiratud teatud geoloogiliste parameetritega aladega. Venemaal on selleks näiteks Kamtšatka, Kaukaasia mineraalvete piirkond; Euroopas on suure potentsiaaliga soojusallikaid Ungaris, Islandil ja Prantsusmaal.

Erinevalt suure potentsiaaliga soojuse (hüdrotermiliste ressursside) "otsest" kasutamisest, Maa madala kvaliteediga soojuse kasutamine soojuspumpade kaudu on võimalik peaaegu kõikjal. Praegu on see üks kiiremini kasvavaid kasutusvaldkondi mittetraditsioonilised taastuvad energiaallikad.

Maa madala potentsiaaliga soojus saab kasutada erinevat tüüpi hoonetes ja rajatistes mitmel viisil: kütteks, sooja veevarustuseks, konditsioneerimiseks (jahutuseks), kütteteedeks talvehooajal, jäätumise vältimiseks, väljakute soojendamiseks avatud staadionidel jne. Inglise keeles- keeles tehnilist kirjandust, selliseid süsteeme tähistatakse kui "GHP" - "maasoojuspumbad", maasoojuspumbad.

Küttevajaduse määravad peamiselt Kesk- ja Põhja-Euroopa riikide kliimaomadused, mis koos Ameerika Ühendriikide ja Kanadaga on peamised Maa madala kvaliteediga soojuse kasutamise piirkonnad; õhu jahutamist isegi suvel vajatakse suhteliselt harva. Seetõttu, erinevalt Ameerika Ühendriikidest, soojuspumbad Euroopa riikides töötavad need peamiselt kütterežiimil. USAS soojuspumbad kasutatakse sagedamini ventilatsiooniga kombineeritud õhkküttesüsteemides, mis võimaldab nii välisõhku soojendada kui ka jahutada. Euroopa riikides soojuspumbad kasutatakse tavaliselt veeküttesüsteemides. Niivõrd kui soojuspumba efektiivsus suureneb koos aurusti ja kondensaatori temperatuuride vahe vähenemisega, hoonete kütmiseks kasutatakse sageli põrandaküttesüsteeme, milles ringleb suhteliselt madala temperatuuriga (35–40 °C) jahutusvedelik.

Enamus soojuspumbad Euroopas, mis on loodud kasutama Maa madala kvaliteediga soojust, on varustatud elektriajamiga kompressoritega.

Viimase kümne aasta jooksul on nende süsteemide arv, mis kasutavad Maa madala kvaliteediga soojust hoonete soojus- ja külmavarustuseks. soojuspumbad, suurenes oluliselt. Kõige rohkem selliseid süsteeme kasutatakse USA-s. Suur hulk selliseid süsteeme töötab Kanadas ning Kesk- ja Põhja-Euroopa riikides: Austrias, Saksamaal, Rootsis ja Šveitsis. Šveits on juhtival kohal Maa madala kvaliteediga soojusenergia kasutamises elaniku kohta. Venemaal on viimase kümne aasta jooksul tehnoloogiat kasutades ja sellele valdkonnale spetsialiseerunud INSOLAR-INVEST OJSC osalusel ehitatud vaid mõned objektid, millest kõige huvitavamad on esitatud.

Moskvas, Nikulino-2 mikrorajoonis, tegelikult esimest korda a sooja vee soojuspumba süsteem mitmekorruseline elamu. Seda projekti viis ellu aastatel 1998-2002 Vene Föderatsiooni kaitseministeerium koos Moskva valitsuse, Venemaa tööstus- ja teadusministeeriumi, NP ABOK assotsiatsiooniga ning "Pikaajaline energiasäästuprogramm Moskvas".

Soojuspumpade aurustite madala potentsiaaliga soojusenergia allikana kasutatakse Maa pindmiste kihtide pinnase soojust, aga ka eemaldatud ventilatsiooniõhu soojust. Sooja vee valmistamise tehas asub hoone keldrikorrusel. See sisaldab järgmisi põhielemente:

• auruko(HPU);
• kuuma vee mahutid;
• süsteemid pinnase madala soojusenergia ja eemaldatud ventilatsiooniõhu madala soojuse kogumiseks;
• tsirkulatsioonipumbad, mõõteriistad

Madala potentsiaaliga maasoojuse kogumise süsteemi peamiseks soojusvahetuselemendiks on koaksiaaltüüpi vertikaalsed maasoojusvahetid, mis paiknevad piki hoone perimeetrit väljas. Need soojusvahetid on 8 kaevu sügavusega 32-35 m, mis on paigutatud maja lähedale. Kuna soojuspumpade töörežiim kasutab maa soojust ja eemaldatava õhu soojus on konstantne, samas kui sooja vee tarbimine on muutuv, soojaveevarustussüsteem on varustatud akumulatsioonipaakide.

Andmed, mis hindavad Maa madala potentsiaaliga soojusenergia kasutustaset soojuspumpade abil maailmas, on toodud tabelis.

Tabel 1. Maa madala potentsiaaliga soojusenergia kasutuse tase läbi soojuspumpade maailmas

Muld kui madala potentsiaaliga soojusenergia allikas

Madala potentsiaaliga soojusenergia allikana võib kasutada suhteliselt madala temperatuuriga põhjavett või Maa pealispindade (sügavus kuni 400 m) pinnast.. Mullamassi soojussisaldus on üldjuhul suurem. Maa pinnakihtide pinnase termiline režiim kujuneb kahe peamise teguri - pinnale langeva - mõjul. päikesekiirgus ja radiogeense soojuse voog maa sisemusest. Päikesekiirguse intensiivsuse ja välistemperatuuri hooajalised ja igapäevased muutused põhjustavad temperatuurikõikumisi ülemised kihid mulda. Välisõhu temperatuuri igapäevaste kõikumiste läbitungimissügavus ja langeva päikesekiirguse intensiivsus olenevalt konkreetsest pinnasest. kliimatingimused ulatub mõnekümnest sentimeetrist pooleteise meetrini. Välisõhu temperatuuri hooajaliste kõikumiste läbitungimissügavus ja langeva päikesekiirguse intensiivsus ei ületa reeglina 15–20 m.

Sellest sügavusest allpool asuvate pinnasekihtide temperatuurirežiim ("neutraalne tsoon") moodustub Maa soolestikust tuleva soojusenergia mõjul ja praktiliselt ei sõltu hooajalistest ja veelgi enam igapäevastest muutustest maakera parameetrites. väliskliima (joon. 1).

Riis. 1. Mulla temperatuuri muutuste graafik sõltuvalt sügavusest

Sügavuse kasvades tõuseb pinnase temperatuur vastavalt geotermilisele gradiendile (umbes 3 kraadi C iga 100 m kohta). Maa soolestikust tuleva radiogeense soojusvoo suurus on erinevates piirkondades erinev. Sest Kesk-Euroopa see väärtus on 0,05–0,12 W/m2.

Tööperioodi jooksul pinnase mass, mis asub madala kvaliteediga maasoojuse kogumise süsteemi (soojuse kogumise süsteemi) pinnase soojusvaheti torude registri termilise mõju tsoonis, tulenevalt hooajalistest muutustest parameetrites. väliskliima, aga ka soojuse kogumissüsteemi töökoormuse mõjul allutatakse reeglina korduvale külmutamisele ja sulatamisele. Samal ajal on loomulikult ka muutus agregatsiooni olek niiskus, mis on suletud pinnase pooridesse ja üldiselt nii vedelas kui ka tahkes ja gaasilises faasis korraga. Teisisõnu, soojuse kogumise süsteemi pinnase mass, olenemata sellest, millises olekus see on (külmunud või sulatatud), on keeruline kolmefaasiline polüdispersne heterogeenne süsteem, mille skeleti moodustavad tohutu hulk tahkeid osakesi. erineva kuju ja suurusega ning võivad olla nii jäigad kui ka liikuvad, olenevalt sellest, kas osakesed on omavahel kindlalt seotud või on need liikuvas faasis oleva ainega üksteisest eraldatud. Tahkete osakeste vahelised vahed võivad olla täidetud mineraliseeritud niiskuse, gaasi, auru ja jääga või mõlemaga. Sellise mitmekomponendilise süsteemi soojusrežiimi moodustavate soojus- ja massiülekandeprotsesside modelleerimine on äärmiselt keeruline. raske ülesanne, kuna see nõuab nende rakendamiseks erinevate mehhanismide arvestamist ja matemaatilist kirjeldamist: soojusjuhtivus ühes osakeses, soojusülekanne ühelt osakeselt teisele nende kokkupuutel, molekulaarne soojusjuhtivus keskkonnas, mis täidab osakeste vahelisi tühikuid, konvektsioon pooriruumis sisalduv aur ja niiskus ning paljud teised .

Erilist tähelepanu tuleks pöörata mulla massiniiskuse ja niiskuse migratsiooni mõjule selle pooriruumis soojusprotsessidele, mis määravad mulla kui madala potentsiaaliga soojusenergia allika omadused.

Kapillaar-poorsetes süsteemides, mis on soojuse kogumissüsteemi pinnase mass, mõjutab niiskuse olemasolu pooriruumis märgatavalt soojusjaotuse protsessi. Selle mõju õige arvestamine on tänapäeval seotud oluliste raskustega, mis on peamiselt seotud selgete ideede puudumisega niiskuse tahke, vedela ja gaasilise faasi jaotumise olemuse kohta süsteemi konkreetses struktuuris. Niiskuse ja skeletiosakeste vahel tekkivate sidejõudude olemus, niiskuse sideme vormide sõltuvus materjaliga märgumise erinevates etappides ja niiskuse liikumise mehhanism pooriruumis pole veel välja selgitatud.

Kui mullamassi paksuses on temperatuurigradient, liiguvad aurumolekulid alandatud temperatuuripotentsiaaliga kohtadesse, kuid samal ajal tekib gravitatsioonijõudude toimel vedelas faasis vastupidine niiskuse vool. . Lisaks mõjutab pinnase ülemiste kihtide temperatuurirežiimi atmosfääri sademete niiskus, samuti põhjavesi.

Peamised tegurid, mille mõjul moodustuvad temperatuuri režiim mullamassi kogumise süsteemid madala potentsiaaliga mullasoojuse jaoks on näidatud joonisel fig. 2.

Riis. 2. Tegurid, mille mõjul kujuneb pinnase temperatuurirežiim

Süsteemide tüübid Maa madala potentsiaaliga soojusenergia kasutamiseks

Maasoojusvahetid ühendavad soojuspumba seadmed mullamassiga. Maasoojusvahetitega saab lisaks Maa soojuse "väljavõtmisele" kasutada ka soojust (või külma) maapinna massiivi kogumiseks.

Üldjuhul võib Maa madala potentsiaaliga soojusenergia kasutamiseks eristada kahte tüüpi süsteeme:

• avatud süsteemid: madala potentsiaaliga soojusenergia allikana kasutatakse põhjavett, mis juhitakse otse soojuspumpadesse;
• suletud süsteemid: soojusvahetid asuvad mullamassiivis; kui jahutusvedelik ringleb läbi nende maapinna suhtes madalama temperatuuriga, "valitakse" soojusenergia maapinnast ja kantakse aurustisse soojus pump (või kui kasutatakse jahutusvedelikku, mille temperatuur on maapinna suhtes kõrgem, siis selle jahutus).

Põhiosa avatud süsteemidest moodustavad kaevud, mis võimaldavad sealt põhjavett ammutada põhjaveekihid mulda ja suunata vesi tagasi samadesse põhjaveekihtidesse. Tavaliselt korraldatakse selleks paariskaevud. Sellise süsteemi skeem on näidatud joonisel fig. 3.

Riis. 3. Põhjavee madala potentsiaaliga soojusenergia kasutamise avatud süsteemi skeem

Avatud süsteemide eeliseks on võimalus saada suhteliselt madalate kuludega suures koguses soojusenergiat. Kaevud vajavad aga hooldust. Lisaks ei ole selliste süsteemide kasutamine kõikides valdkondades võimalik. Peamised nõuded pinnasele ja põhjaveele on järgmised:

• pinnase piisav läbilaskvus, mis võimaldab veevarusid täiendada;
• hea keemiline koostis põhjavesi (nt madal rauasisaldus), et vältida torude katlakivi ja korrosiooniprobleeme.

Avatud süsteeme kasutatakse sagedamini suurte hoonete kütmiseks või jahutamiseks. Maailma suurim maasoojuspumba süsteem kasutab põhjavett madala potentsiaaliga soojusenergia allikana. See süsteem asub USA-s Kentucky osariigis Louisville'is. Süsteemi kasutatakse hotelli-bürookompleksi sooja- ja külmavarustuseks; selle võimsus on umbes 10 MW.

Mõnikord hõlmavad Maa soojust kasutavad süsteemid süsteeme, mis kasutavad looduslikku ja tehislikku avatud veekogude madala kvaliteediga soojust. Seda lähenemisviisi kasutatakse eelkõige Ameerika Ühendriikides. Süsteemid, mis kasutavad madala kvaliteediga soojust reservuaaridest, klassifitseeritakse avatud süsteemideks, nagu ka süsteemid, mis kasutavad põhjavee madala kvaliteediga soojust.

Suletud süsteemid jagunevad omakorda horisontaalseteks ja vertikaalseteks.

Horisontaalne maasoojusvaheti(ingliskeelses kirjanduses kasutatakse ka termineid "maasoojuskollektor" ja "horisontaalne silmus") on tavaliselt paigutatud maja lähedale madalale sügavusele (kuid talvel alla pinnase külmumistaseme). Horisontaalsete maasoojusvahetite kasutamine on piiratud saadaoleva koha suurusega.

Lääne- ja Kesk-Euroopa riikides on horisontaalsed maasoojusvahetid tavaliselt eraldi torud, mis on asetatud suhteliselt tihedalt ja ühendatud üksteisega järjestikku või paralleelselt (joon. 4a, 4b). Objekti pindala säästmiseks on välja töötatud täiustatud tüüpi soojusvahetid, näiteks spiraalikujulised, horisontaalselt või vertikaalselt paiknevad soojusvahetid (joonis 4e, 4f). Seda tüüpi soojusvahetid on USA-s levinud.

Riis. 4. Horisontaalsete maasoojusvahetite tüübid
a - järjestikku ühendatud torude soojusvaheti;
b - soojusvaheti paralleeltorudest;
c - kaevikusse asetatud horisontaalne kollektor;
d - soojusvaheti silmuse kujul;
e - horisontaalselt paiknev spiraalikujuline soojusvaheti (nn "slinky" kollektor;
e - soojusvaheti vertikaalselt paikneva spiraali kujul

Kui horisontaalsete soojusvahetitega süsteemi kasutatakse ainult soojuse tootmiseks, on selle normaalne töö võimalik ainult siis, kui päikesekiirguse tõttu on maapinnalt piisav soojussisend. Sel põhjusel peab soojusvahetite kohal olev pind olema päikesevalguse käes.

Vertikaalsed maasoojusvahetid(ingliskeelses kirjanduses on aktsepteeritud tähis "BHE" - "puurkaevude soojusvaheti") võimaldavad kasutada "neutraalsest tsoonist" (10–20 m maapinnast) allpool asuva pinnase massi madala potentsiaaliga soojusenergiat. Vertikaalsete maasoojusvahetitega süsteemid ei vaja sektsioone suur ala ja ei sõltu pinnale langeva päikesekiirguse intensiivsusest. Vertikaalsed maasoojusvahetid töötavad tõhusalt peaaegu igat tüüpi geoloogilises keskkonnas, välja arvatud madala soojusjuhtivusega pinnased, nagu kuiv liiv või kuiv kruus. Vertikaalsete maasoojusvahetitega süsteemid on väga levinud.

Ühekorterilise elamu kütte- ja soojaveevarustuse skeem vertikaalse maasoojusvahetiga soojuspumba abil on näidatud joonisel fig. 5.

Riis. 5. Ühekorteriga elamu kütte- ja soojaveevarustuse skeem vertikaalse maasoojusvahetiga soojuspumpagregaadi abil.

Jahutusvedelik ringleb läbi torude (kõige sagedamini polüetüleenist või polüpropüleenist), mis on asetatud 50–200 m sügavustesse vertikaalsetesse kaevudesse. Tavaliselt kasutatakse kahte tüüpi vertikaalseid maasoojusvahetiid (joon. 6):

• U-kujuline soojusvaheti, mis on kaks paralleelset põhjaga ühendatud toru. Üks või kaks (harvem kolm) paari selliseid torusid asuvad ühes kaevus. Sellise skeemi eeliseks on suhteliselt madalad tootmiskulud. Topelt-U-kujulised soojusvahetid on Euroopas enim kasutatav vertikaalsete maasoojusvahetite tüüp.
• Koaksiaalne (kontsentriline) soojusvaheti. Lihtsaim koaksiaalsoojusvaheti koosneb kahest erineva läbimõõduga torust. Väiksema läbimõõduga toru asetatakse teise toru sisse. Koaksiaalsoojusvahetid võivad olla keerukama konfiguratsiooniga.

Riis. 6. Erinevat tüüpi vertikaalsete maasoojusvahetite ristlõige

Soojusvahetite efektiivsuse suurendamiseks täidetakse kaevu seinte ja torude vaheline ruum spetsiaalsete soojust juhtivate materjalidega.

Vertikaalsete maasoojusvahetitega süsteeme saab kasutada hoonete kütmiseks ja jahutamiseks erinevad suurused. Väikese hoone jaoks piisab ühest soojusvahetist; suurte hoonete puhul võib vaja minna tervet rühma vertikaalsete soojusvahetitega kaevu. USAs New Jersey osariigis Richard Stocktoni kolledži kütte- ja jahutussüsteemis kasutatakse maailmas kõige rohkem puurauke. Selle kolledži vertikaalsed maasoojusvahetid asuvad 400 kaevus sügavusel 130 m. Euroopas on kõige rohkem kaevu (154 kaevu sügavusega 70 m) kasutusel Saksamaa Lennujuhtimise keskkontori kütte- ja jahutussüsteemis. Teenus (“Deutsche Flug-sicherung”).

Vertikaalsete suletud süsteemide erijuhtum on kasutamine maasoojusvahetitena ehituskonstruktsioonid, näiteks sisseehitatud torujuhtmetega vundamendivaiad. Sellise pinnase soojusvaheti kolme kontuuriga kuhja lõige on näidatud joonisel fig. 7.

Riis. 7. Hoone vundamendivaiadesse põimitavate maasoojusvahetite skeem ja sellise vaia ristlõige

Maamassi (vertikaalsete maasoojusvahetite puhul) ja maasoojusvahetitega ehituskonstruktsioone saab kasutada mitte ainult allikana, vaid ka loodusliku soojusenergia ehk "külma", näiteks päikesekiirgussoojuse akumulaatorina.

On süsteeme, mida ei saa selgelt liigitada avatud või suletud kategooriasse. Näiteks sama sügav (100–450 m sügav) veega täidetud kaev võib olla nii tootmis- kui ka sissepritse. Puuraugu läbimõõt on tavaliselt 15 cm. alumine osa kaevu asetatakse pump, mille kaudu juhitakse kaevust vesi soojuspumba aurustitesse. Tagasivooluvesi naaseb samasse kaevu veesamba ülaossa. Toimub pidev kaevu täiendamine põhjaveega ja avatud süsteem töötab nagu suletud. Ingliskeelses kirjanduses nimetatakse seda tüüpi süsteeme "seisva kolonni kaevude süsteemiks" (joonis 8).

Riis. 8. Kaevutüübi skeem "seisusammas kaev"

Tavaliselt kasutatakse seda tüüpi kaevu ka hoone joogiveega varustamiseks.. Kuid selline süsteem saab tõhusalt töötada ainult pinnases, mis tagab kaevu pideva veevarustuse, mis takistab selle külmumist. Kui põhjaveekiht on liiga sügav, normaalne toimimine süsteem nõuab võimsat pumpa, mis nõuab suuremaid energiakulusid. Kaevu suur sügavus põhjustab selliste süsteemide üsna kõrge maksumuse, mistõttu neid ei kasutata väikeste hoonete soojus- ja külmavarustuseks. Nüüd on maailmas mitu sellist süsteemi USA-s, Saksamaal ja Euroopas.

Üks neist paljutõotavad suunad– kaevanduste ja tunnelite vee kasutamine madala potentsiaaliga soojusenergia allikana. Selle vee temperatuur on aastaringselt konstantne. Kaevandustest ja tunnelitest pärit vesi on kergesti kättesaadav.

Süsteemide "jätkusuutlikkus" Maa madala kvaliteediga soojuse kasutamiseks

Pinnase soojusvaheti töötamise ajal võib tekkida olukord, kus kütteperioodil alaneb pinnase temperatuur mullasoojusvaheti läheduses ja suvel ei jõua pinnas soojeneda algtemperatuurini - selle temperatuurini. potentsiaal väheneb. Järgmise kütteperioodi energiatarbimine põhjustab pinnase temperatuuri veelgi suurema languse ja selle temperatuuripotentsiaal väheneb veelgi. See sunnib süsteemi kavandamist Maa madala kvaliteediga soojuse kasutamine kaaluda selliste süsteemide stabiilsuse (jätkusuutlikkuse) probleemi. Sageli kasutatakse energiaressursse väga intensiivselt, et vähendada seadmete tasuvusaega, mis võib kaasa tuua nende kiire ammendumise. Seetõttu on vajalik säilitada selline energiatootmise tase, mis võimaldaks kasutada energiaallikat. pikka aega. Seda süsteemide võimet säilitada vajalikku soojatootmise taset pikka aega nimetatakse "jätkusuutlikkuseks". Madala potentsiaaliga süsteemidele Maa soojus on antud järgmine säästlikkuse definitsioon: „Igale Maa madala potentsiaaliga soojust kasutavale süsteemile ja selle süsteemi igale töörežiimile on ette nähtud teatud maksimaalne energiatootmise tase; alla selle taseme energiatootmist saab säilitada pikka aega (100–300 aastat).

Peeti sisse OJSC INSOLAR-INVEST uuringud on näidanud, et mullamassist soojusenergia tarbimine kütteperioodi lõpuks põhjustab pinnase temperatuuri languse soojuse kogumissüsteemi torustiku registri läheduses, mis enamiku territooriumi pinnase- ja kliimatingimustes. Venemaal ei ole aega kompenseerida suvehooajal ja järgmise kütteperioodi alguseks tuleb pinnas välja madala temperatuuripotentsiaaliga. Soojusenergia tarbimine järgmisel kütteperioodil põhjustab pinnase temperatuuri edasist langust ning kolmanda kütteperioodi alguseks erineb selle temperatuuripotentsiaal veelgi enam looduslikust. Jne. Soojuse kogumise süsteemi pikaajalise töö soojusliku mõju ümbristel pinnase loomulikule temperatuurirežiimile on aga väljendunud eksponentsiaalne iseloom ja viiendaks tööaastaks siseneb pinnas uude, perioodilisusele lähedase režiimi, see tähendab, et alates viiendast tööaastast kaasneb soojuse kogumissüsteemi pinnase massist saadava soojusenergia pikaajalise kasutamisega perioodilised muutused selle temperatuuris. Seega projekteerimisel soojuspumbaga küttesüsteemid tundub olevat vajalik arvestada soojuse kogumise süsteemi pikaajalisest tööst tingitud pinnase massi temperatuuride langusega ning kasutada projekteerimisparameetritena TST 5. tööaastaks eeldatavaid pinnasemassi temperatuure.

Kombineeritud süsteemides, mida kasutatakse nii sooja- kui külmavarustuseks, seatakse soojusbilanss “automaatselt”: talvel (soojavarustus on vajalik) mullamassi jahutamine, suvel (vajalik külmavarustus) mullamassi soojendamine. Madalat põhjaveesoojust kasutavates süsteemides toimub veevarude pidev täiendamine tänu pinnalt imbuvale ja sügavamatest pinnasekihtidest tulevale veele. Seega suureneb põhjavee soojussisaldus nii "ülevalt" (soojuse tõttu atmosfääriõhk) ja "altpoolt" (Maa kuumuse tõttu); soojuskasvu "ülevalt" ja "alt" väärtus sõltub põhjaveekihi paksusest ja sügavusest. Tänu nendele soojusülekannetele püsib põhjavee temperatuur ühtlasena kogu hooaja vältel ja muutub töö käigus vähe.

Vertikaalsete maasoojusvahetitega süsteemides on olukord erinev. Soojuse eemaldamisel pinnase soojusvaheti ümber oleva pinnase temperatuur langeb. Temperatuuri langust mõjutavad nii soojusvaheti konstruktsioonilised omadused kui ka selle töörežiim. Näiteks kõrge soojuseraldusvõimega süsteemides (mitukümmend vatti soojusvaheti pikkuse meetri kohta) või süsteemides, mille maasoojusvaheti asub madala soojusjuhtivusega pinnases (näiteks kuivas liivas või kuivas kruusas) , on temperatuuri langus eriti märgatav ja võib viia pinnase soojusvaheti ümber oleva mullamassi külmumiseni.

Saksa spetsialistid mõõtsid temperatuuri mullamassiivis, millesse on paigutatud Maini-äärse Frankfurdi lähedal asuv 50 m sügavune vertikaalne pinnase soojusvaheti. Selleks puuriti peakaevu ümber 2,5, 5 ja 10 m kaugusel 9 sama sügavusega kaevu. Kõigisse kümnesse kaevu paigaldati iga 2 m järel temperatuuriandurid – kokku 240 andurit. Joonisel fig. Joonisel 9 on diagrammid, mis näitavad temperatuuri jaotust pinnase massis vertikaalse pinnase soojusvaheti ümber esimese kütteperioodi alguses ja lõpus. Kütteperioodi lõpus on selgelt näha soojusvaheti ümbritseva pinnase massi temperatuuri langus. Ümbritsevast pinnasemassist on soojusvahetisse suunatud soojusvoog, mis osaliselt kompenseerib soojuse "valikust" tingitud pinnase temperatuuri langust. Selle voo suurust võrreldes Maa sisemusest lähtuva soojusvoo suurusega antud piirkonnas (80–100 mW/m2) hinnatakse üsna suureks (mitu vatti ruutmeetri kohta).

Riis. Joonis 9. Mulla massi temperatuurijaotuse skeemid vertikaalse pinnase soojusvaheti ümber esimese kütteperioodi alguses ja lõpus

Kuna vertikaalsed soojusvahetid hakkasid suhteliselt laialt levima ligikaudu 15–20 aastat tagasi, siis kogu maailmas napib seda tüüpi soojusvahetitega süsteemide pikaajalise (mitu kümneid aastaid) tööperioodi jooksul saadud eksperimentaalseid andmeid. Tekib küsimus nende süsteemide stabiilsuse ja töökindluse kohta pika tööperioodi jooksul. Kas Maa madala potentsiaaliga soojus on taastuv energiaallikas? Mis on selle allika "uuendamise" periood?

Jaroslavli oblastis maakooli tegutsemisel varustatud soojuspumba süsteem, kasutades vertikaalset maasoojusvahetit, olid erisoojuse keskmised väärtused vahemikus 120–190 W/rm. m pikkust soojusvahetit.

Alates 1986. aastast on Šveitsis Zürichi lähedal uuritud vertikaalsete maasoojusvahetitega süsteemi. Mullamassiivi paigaldati vertikaalne koaksiaaltüüpi maasoojusvaheti sügavusega 105 m. Seda soojusvahetit kasutati ühe korteriga elamusse paigaldatud soojuspumbasüsteemi madala kvaliteediga soojusenergia allikana. Vertikaalne maasoojusvaheti andis tippvõimsuseks ligikaudu 70 vatti pikkuse meetri kohta, mis tekitas märkimisväärse soojuskoormusümbritsevale pinnasele. Aastane soojusenergia toodang on ca 13 MWh

Peakaevust 0,5 ja 1 m kaugusele puuriti kaks lisakaevu, millesse paigaldati temperatuuriandurid 1, 2, 5, 10, 20, 35, 50, 65, 85 ja 105 m sügavusele, mille järel täideti kaevu savi-tsemendi segu. Temperatuuri mõõdeti iga kolmekümne minuti järel. Lisaks maapinna temperatuurile pandi kirja ka muud parameetrid: jahutusvedeliku kiirus, soojuspumba kompressori ajami energiatarve, õhutemperatuur jne.

Esimene vaatlusperiood kestis aastatel 1986–1991. Mõõtmised näitasid, et välisõhu soojuse ja päikesekiirguse mõju on märgata pinnase pindmises kihis kuni 15 m sügavusel, allpool seda taset kujuneb pinnase soojusrežiim peamiselt tänu sellele, et pinnase pind on 15 meetri sügavusel. maa sisemuse soojus. Esimese 2-3 tegevusaasta jooksul maapinna massi temperatuur vertikaalsoojusvaheti ümbritsev langes järsult, kuid iga aastaga temperatuuri langus vähenes ning mõne aasta pärast saavutas süsteem konstantse lähedase režiimi, mil soojusvaheti ümber oleva pinnase massi temperatuur muutus esialgsest 1 võrra madalamaks. –2 °C.

1996. aasta sügisel, kümme aastat pärast süsteemi tööle hakkamist, alustati uuesti mõõtmistega. Need mõõtmised näitasid, et maapinna temperatuur oluliselt ei muutunud. Järgnevatel aastatel registreeriti maapinna temperatuuri kergeid kõikumisi 0,5 kraadi C piires, olenevalt aastasest küttekoormusest. Seega läks süsteem pärast paari esimest tööaastat kvaasistatsionaarsesse režiimi.

Katseandmetele tuginedes ehitati mullamassiivis toimuvate protsesside matemaatilised mudelid, mis võimaldasid teha mullamassiivi temperatuurimuutuste pikaajalist prognoosi.

Matemaatiline modelleerimine näitas, et aastane temperatuurilangus väheneb järk-järgult ja soojusvaheti ümbritseva pinnase massi maht, mille temperatuur langeb, suureneb iga aastaga. Tööperioodi lõpus algab regenereerimisprotsess: mulla temperatuur hakkab tõusma. Regenereerimisprotsessi olemus on sarnane soojuse "valiku" protsessi olemusega: esimestel tööaastatel toimub mulla temperatuuri järsk tõus ja järgnevatel aastatel temperatuuri tõusu kiirus väheneb. Regenereerimisperioodi pikkus sõltub tööperioodi pikkusest. Need kaks perioodi on umbes samad. Sel juhul oli maasoojusvaheti tööperiood kolmkümmend aastat ja "regeneratsiooni" perioodiks on samuti hinnatud kolmkümmend aastat.

Seega on hoonete kütte- ja jahutussüsteemid, mis kasutavad Maa madala kvaliteediga soojust, usaldusväärne ja kõikjal kasutatav energiaallikas. Seda allikat saab kasutada üsna pikka aega ja seda saab tööperioodi lõpus uuendada.

Kirjandus

1. Rybach L. Geotermiliste soojuspumpade (GHP) staatus ja väljavaated Euroopas ja maailmas; GHPde jätkusuutlikkuse aspekte. Maasoojuspumpade rahvusvaheline kursus, 2002. a

2. Vassiljev G.P., Krundišev N.S. Energiasäästlik maakool Jaroslavli oblastis. ABOK nr 5, 2002

3. Sanner B. Soojuspumpade maasoojusallikad (klassifikatsioon, omadused, eelised). 2002

4. Rybach L. Geotermiliste soojuspumpade (GHP) staatus ja väljavaated Euroopas ja maailmas; GHPde jätkusuutlikkuse aspekte. Maasoojuspumpade rahvusvaheline kursus, 2002. a

5. ORKUSTOFNUN Working Group, Island (2001): Geotermilise energia säästev tootmine – soovitatud määratlus. IGA Uudised nr. 43, jaanuar-märts 2001, 1.-2

6. Rybach L., Sanner B. Maasoojuspumbasüsteemid – Euroopa kogemus. GeoHeat Center Bull. 21/1, 2000

7. Energia säästmine elamute soojuspumpadega külmas kliimas. Maxi brošüür 08. CADDET, 1997. a

8. Atkinson Schaefer L. Ühe rõhu neeldumise soojuspumba analüüs. Akadeemilisele teaduskonnale esitletud väitekiri. Georgia Tehnoloogiainstituut, 2000

9. Morley T. Pööratud soojusmasin kui vahend hoonete kütmiseks, The Engineer 133: 1922

10. Fearon J. Ajalugu ja areng soojuspumba, jahutus- ja kliimaseade. 1978

11. Vassiljev G.P. Soojuspumbaga soojusvarustussüsteemidega energiasäästlikud hooned. ZhKH ajakiri, nr 12, 2002

12. Sekundaarseid energiaressursse ja mittetraditsioonilisi taastuvaid energiaallikaid kasutavate soojuspumpade kasutamise juhend. Moskomarhitektuur. Riigi ühtne ettevõte "NIAC", 2001

13. Energiasäästlik elamu Moskvas. ABOK nr 4, 1999

14. Vassiljev G.P. Energiasäästlik eksperimentaalelamu Nikulino-2 mikrorajoonis. ABOK nr 4, 2002

Temperatuuri muutus sügavusega. Maa pind päikesesoojuse ebaühtlase varustamise tõttu kas soojeneb või jahtub. Need temperatuurikõikumised tungivad väga madalalt Maa paksusesse. Niisiis, päevane kõikumine sügavusel 1 m tavaliselt enam ei tunneta. Mis puutub iga-aastastesse kõikumisse, siis need tungivad erinevatele sügavustele: soojades maades 10-15. m, ja külmade talvede ja kuumade suvedega riikides kuni 25-30 ja isegi 40 m. Sügavam kui 30-40 m juba kõikjal Maal hoitakse temperatuuri konstantsena. Näiteks Pariisi observatooriumi keldrisse paigutatud termomeeter on juba üle 100 aasta kogu aeg näidanud 11°,85C.

Konstantse temperatuuriga kihti vaadeldakse kogu maakeral ja seda nimetatakse konstantse või neutraalse temperatuuriga vööndiks. Selle vöö sügavus varieerub sõltuvalt kliimatingimustest ja temperatuur on ligikaudu võrdne selle koha aasta keskmise temperatuuriga.

Süvenedes Maa sisse püsiva temperatuuri kihi alla, on tavaliselt märgata temperatuuri järkjärgulist tõusu. Seda märkasid esmalt sügavates kaevandustes olevad töötajad. Seda täheldati ka tunnelite rajamisel. Näiteks Simploni tunneli rajamisel (Alpides) tõusis temperatuur 60 ° -ni, mis tekitas töös märkimisväärseid raskusi. Sügavates puuraukudes täheldatakse veelgi kõrgemaid temperatuure. Näiteks võib tuua Tšuhhovskaja kaevu (Ülem-Sileesia), mille sügavusel 2220 m temperatuur oli üle 80° (83°, 1) jne. m temperatuur tõuseb 1°C võrra.

Nimetatakse meetrite arvu, mille jooksul peate Maa sügavale sisenema, et temperatuur tõuseks 1 ° C geotermiline samm. Geotermiline etapp sisse erinevatel juhtudel varieerub ja jääb enamasti vahemikku 30–35 m. Mõnel juhul võivad need kõikumised olla isegi suuremad. Näiteks Michigani osariigis (USA) ühes järve lähedal asuvas puuraugus. Michigan, geotermiline etapp osutus mitte 33, vaid 70 m Vastupidi, ühes Mehhiko kaevus, seal 670 kraadi sügavusel, täheldati väga väikest geotermilist sammu. m seal oli vesi temperatuuriga 70 °. Seega osutus maasoojusaste ainult umbes 12-ks m. Väikseid geotermilisi astmeid täheldatakse ka vulkaanilistes piirkondades, kus madalal sügavusel võib veel olla tardkivimite jahtumata kihte. Kuid kõik sellised juhtumid pole niivõrd reeglid, kuivõrd erandid.

On palju põhjuseid, mis mõjutavad geotermilise faasi. (Lisaks eeltoodule võib välja tuua kivimite erineva soojusjuhtivuse, kihtide tekke iseloomu jne.

Suur tähtsus temperatuurijaotuses on maastik. Viimast on selgelt näha lisatud joonisel (joonis 23), mis kujutab Alpide lõiku piki Simploni tunneli joont, geoisotermid on joonistatud punktiirjoonega (st võrdse temperatuuriga jooned Maa sees). Geoisotermid näivad siin reljeefi kordavat, kuid sügavusega reljeefi mõju järk-järgult väheneb. (Geoisotermide tugev allapoole painutamine Balle'is on tingitud siin täheldatud tugevast veeringlusest.)

Maa temperatuur suurtes sügavustes. Vaatlused temperatuuride kohta puuraukudes, mille sügavus ületab harva 2-3 km, Loomulikult ei saa nad Maa sügavamate kihtide temperatuuridest aimu anda. Kuid siin tulevad meile appi mõned nähtused maapõue elust. Vulkanism on üks selline nähtus. Maapinnale laialt levinud vulkaanid toovad maapinnale sulalaavat, mille temperatuur on üle 1000 °. Seetõttu on meil suurtel sügavustel temperatuur üle 1000°.

Oli aeg, mil teadlased püüdsid geotermilise staadiumi põhjal arvutada sügavust, mille juures võib temperatuur olla kuni 1000–2000 °. Selliseid arvutusi ei saa aga pidada piisavalt põhjendatuks. Jahutava basaltkuuli temperatuuri kohta tehtud vaatlused ja teoreetilised arvutused annavad alust väita, et maasoojusastme väärtus kasvab sügavusega. Kuid millises ulatuses ja sügavusele selline tõus läheb, ei oska me samuti veel öelda.

Kui eeldada, et temperatuur tõuseb pidevalt sügavusega, siis Maa keskmes tuleks seda mõõta kümnetes tuhandetes kraadides. Sellistel temperatuuridel peaksid kõik meile teadaolevad kivimid minema vedelasse olekusse. Tõsi, Maa sees on tohutu rõhk ja me ei tea midagi kehade seisundist sellisel rõhul. Meil pole aga andmeid selle kohta, et temperatuur tõuseb pidevalt sügavusega. Nüüd jõuab enamik geofüüsikuid järeldusele, et temperatuur Maa sees võib vaevalt olla üle 2000 °.

Soojusallikad. Mis puudutab Maa sisetemperatuuri määravaid soojusallikaid, siis need võivad olla erinevad. Lähtudes hüpoteesidest, mille kohaselt on Maa moodustunud punakuuma ja sulamassist, tuleb sisesoojuseks pidada pinnalt sulava keha jääksoojust. Siiski on alust arvata, et Maa sisemise kõrge temperatuuri põhjuseks võib olla uraani, tooriumi, aktinouraani, kaaliumi ja teiste kivimites sisalduvate elementide radioaktiivne lagunemine. radioaktiivsed elemendid enamjaolt on levinud Maa pinnakihi happelistes kivimites, vähem levinud sügavates aluselistes kivimites. Samas on põhikivimid neis rikkamad kui raudmeteoriidid, mida peetakse kosmiliste kehade siseosade fragmentideks.

Vaatamata radioaktiivsete ainete vähesele hulgale kivimites ja nende aeglasele lagunemisele, on radioaktiivse lagunemise tulemusena tekkiva soojuse summaarne hulk suur. Nõukogude geoloog V. G. Khlopin arvutas, et Maa ülemises 90-kilomeetrises kestas sisalduvatest radioaktiivsetest elementidest piisab, et katta planeedi soojuskadu kiirgusest. Koos radioaktiivse lagunemisega soojusenergia vabaneb Maa aine kokkusurumisel, koos keemilised reaktsioonid jne.

Temperatuuriväljade modelleerimiseks ja muudeks arvutusteks on vaja teada mulla temperatuuri antud sügavusel.

Pinnase temperatuuri sügavusel mõõdetakse heitgaasi sügavuse termomeetrite abil. Need on plaanilised uuringud, mida meteoroloogiajaamad regulaarselt läbi viivad. Uuringuandmed on aluseks kliimaatlastele ja regulatiivsele dokumentatsioonile.

Pinnase temperatuuri saamiseks etteantud sügavusel võite proovida näiteks kahte lihtsaid viise. Mõlemad meetodid põhinevad teatmekirjandusel:

1. Temperatuuri ligikaudseks määramiseks võite kasutada dokumenti TsPI-22. "Raudteeületuskohad torujuhtmetega". Siin on torustike soojustehnilise arvutuse metoodika raames toodud tabel 1, kus teatud kliimapiirkondade jaoks on toodud pinnase temperatuurid sõltuvalt mõõtesügavusest. Esitan selle tabeli allpool.

Tabel 1

1. Pinnase temperatuuride tabel erinevatel sügavustel allikast "töötaja abistamiseks". gaasitööstus» isegi NSV Liidu aegu

Mõne linna normatiivne külmumissügavus:

Mulla külmumise sügavus sõltub pinnase tüübist:

Arvan, et kõige lihtsam variant on kasutada ülaltoodud viiteandmeid ja seejärel interpoleerida.

Kõige usaldusväärsem võimalus täpseteks arvutusteks maapinna temperatuuride abil on kasutada meteoroloogiateenistuste andmeid. Meteoroloogiateenuste alusel töötavad mõned veebikataloogid. Näiteks http://www.atlas-yakutia.ru/.

Siin piisab, kui valida asula, pinnase tüüp ja saad mulla temperatuurikaardi või selle andmed tabelina. Põhimõtteliselt on see mugav, kuid tundub, et see ressurss on tasuline.

Kui teate rohkem võimalusi mulla temperatuuri määramiseks antud sügavusel, siis kirjutage kommentaaridesse.

Teid võivad huvitada järgmised materjalid:

Siin on avaldatud talviste (2012-13) maapinna temperatuuride muutuste dünaamika 130 sentimeetri sügavusel maja all (vundamendi siseserva all), samuti maapinna tasemel ja maapinnast tuleva vee temperatuuri. hästi. Kõik see - kaevust tuleval püstikul.
Tabel on artikli allosas.
Dacha (Uus-Moskva ja Kaluga piirkonna piiril) talv, perioodilised külastused (2-4 korda kuus paar päeva).
Maja pimeala ja kelder on soojustamata, sügisest on need suletud soojust isoleerivate pistikutega (10 cm vahtu). Veranda soojakadu, kuhu jaanuaris läheb püstik, on muutunud. Vaata märkust 10.
Mõõtmised 130 cm sügavusel tehakse Xitali GSM-süsteemiga (), diskreetne - 0,5 * C, lisage. viga on umbes 0,3 * C.
Andur paigaldatakse 20 mm HDPE torusse, mis on altpoolt keevitatud tõusutoru lähedale (koos väljaspool tõusutoru soojusisolatsioon, kuid 110mm toru sees).
Abstsiss näitab kuupäevi, ordinaat näitab temperatuure.
Märkus 1:
Jälgin ka vee temperatuuri kaevus, samuti maapinnal maja all, otse tõusutoru peal ilma veeta, kuid alles saabumisel. Viga on umbes + -0,6 * C.
Märkus 2:
Temperatuur maapinna tasemel maja all, veevarustuse tõusutoru juures, inimeste ja vee puudumisel langes see juba miinus 5 * C-ni. See viitab sellele, et ma ei teinud süsteemi asjata - Muide, termostaat, mis näitas -5 * C, on just sellest süsteemist (RT-12-16).
Märkus 3:
Vee temperatuuri "kaevus" mõõdab sama andur (see on ka märkuses 2) kui "maapinna tasemel" - see seisab otse tõusutoru peal soojusisolatsiooni all, maapinna tasemel püstiku lähedal. Need kaks mõõtmist tehakse erinevatel aegadel. "Maapinna tasemel" - enne vee pumpamist tõusutorusse ja "kaevu" - pärast umbes 50 liitri pumpamist poole tunni jooksul katkestustega.
Märkus 4:
Kaevu vee temperatuuri võib mõnevõrra alahinnata, sest. Ma ei oska seda kuradi asümptooti otsida, lõputult pumpavat vett (minu)... Mängin nii hästi kui oskan.
Märkus 5: Pole asjakohane, eemaldatud.
Märkus 6:
Fikseerimise viga välistemperatuur ligikaudu + - (3-7) * C.
Märkus 7:
Vee jahutamise kiirus maapinnal (ilma pumpa sisse lülitamata) on väga ligikaudu 1-2 * C tunnis (see on miinus 5 * C maapinnal).
Märkus 8:
Unustasin kirjeldada, kuidas mu maa-alune püstik on paigutatud ja isoleeritud. PND-32-le pannakse kokku kaks isolatsioonisukka - 2 cm. paksusega (ilmselt vahustatud polüetüleen), see kõik sisestatakse 110mm kanalisatsioonitorusse ja vahustatakse seal 130cm sügavusele. Tõsi, kuna PND-32 ei läinud 110. toru keskele ja ka see, et selle keskel ei pruugi tavalise vahu mass pikka aega taheneda, mis tähendab, et see ei muutu küttekehaks, siis ma kangesti kahtlen sellise lisasoojustuse kvaliteedis.. Ilmselt oleks parem kasutada kahekomponentset vahtu, mille olemasolust sain alles hiljem teada...
Märkus 9:
Tahan juhtida lugejate tähelepanu 12.01.2013 toimunud temperatuurimõõtmisele "Maapinna tasemel". ja dateeritud 18. jaanuaril 2013. Siin on minu arvates +0,3 * C väärtus oodatust palju suurem. Arvan, et see on 31.12.2012 läbiviidud operatsiooni "Püstiku juures keldri täitmine lumega" tagajärg.
Märkus 10:
12. jaanuarist 3. veebruarini tegi ta lisasoojustuse verandale, kuhu läheb maa-alune püstik.
Selle tulemusena vähenes ligikaudsete hinnangute kohaselt veranda soojuskadu 100 W / ruutmeetri kohta. korrusel umbes 50-ni (see on tänaval miinus 20 * C).
See kajastub ka edetabelites. Vaata temperatuuri maapinnal 9. veebruaril: +1,4*C ja 16. veebruaril: +1,1 - nii kõrgeid temperatuure pole päris talve algusest peale olnud.
Ja veel üks asi: 4. veebruarist 16. veebruarini ei lülitunud katel esimest korda kahe talve jooksul pühapäevast reedeni sisse seatud miinimumtemperatuuri hoidmiseks, kuna see ei saavutanud seda miinimumi ...
Märkus 11:
Nagu lubatud ("tellimiseks" ja aastase tsükli lõpetamiseks), avaldan perioodiliselt temperatuurid suvel. Kuid - mitte ajakavas, et mitte talve "varjata", vaid siin, märkuses-11.
11. mai 2013
Pärast 3 nädalat tuulutamist suleti õhuavad kuni sügiseni, et vältida kondenseerumist.
13. mai 2013(tänaval nädal aega + 25-30 * C):
- maja all maapinnal + 10,5 * C,
- maja all 130 cm sügavusel. +6*С,

12. juuni 2013:
- maja all maapinnal + 14,5 * C,
- maja all 130 cm sügavusel. +10*С.
- vesi kaevus 25 m sügavusest mitte kõrgemal kui + 8 * C.
26. juuni 2013:
- maja all maapinnal + 16 * C,
- maja all 130 cm sügavusel. +11*С.
- vesi kaevus 25m sügavuselt ei ole kõrgem kui +9,3*C.
19. august 2013:
- maja all maapinnal + 15,5 * C,
- maja all 130 cm sügavusel. +13,5*С.
- vesi kaevus 25m sügavuselt mitte kõrgemalt kui +9,0*C.
28. september 2013:
- maja all maapinnal + 10,3 * C,
- maja all 130 cm sügavusel. +12*С.
- vesi kaevus 25m sügavuselt = + 8,0 * C.
26. oktoober 2013:
- maja all maapinnal + 8,5 * C,
- maja all 130cm sügavusel. +9,5*С.
- vesi kaevus 25 m sügavuselt mitte kõrgemalt kui + 7,5 * C.
16. november 2013:
- maja all maapinnal + 7,5 * C,
- maja all 130 cm sügavusel. +9,0*С.
- vesi kaevus sügavuselt 25m + 7,5*C.
20. veebruar 2014:
See on tõenäoliselt selle artikli viimane sissekanne.
Terve talve elame kogu aeg majas, eelmise aasta mõõtmiste kordamise mõte on väike, seega ainult kaks olulist numbrit:
- minimaalne temperatuur maja all maapinnal väga külmade ajal (-20 - -30 * C) nädal pärast nende algust langes korduvalt alla + 0,5 ° C. Nendel hetkedel töötasin

Üks parimaid, ratsionaalsemaid meetodeid kapitaalsete kasvuhoonete ehitamisel on maa-alune termoskasvuhoone.
Selle maa temperatuuri püsivuse tõsiasja kasutamine sügavusel kasvuhoone ehitamisel annab külmal aastaajal küttekuludes tohutu kokkuhoiu, hõlbustab hooldust, muudab mikrokliima stabiilsemaks..
Selline kasvuhoone töötab kõige tõsisemate külmade korral, võimaldab teil toota köögivilju, kasvatada lilli aasta läbi.
Korralikult varustatud maetud kasvuhoone võimaldab kasvatada muuhulgas soojalembeseid lõunamaa kultuure. Piirangud praktiliselt puuduvad. Tsitrusviljad ja isegi ananassid võivad end kasvuhoones suurepäraselt tunda.
Kuid selleks, et kõik praktikas korralikult toimiks, on hädavajalik järgida ajaproovitud tehnoloogiaid, mille abil maa-alused kasvuhooned ehitati. See idee pole ju uus, isegi tsaari ajal Venemaal andsid maetud kasvuhooned ananassisaaki, mida ettevõtlikud kaupmehed Euroopasse müügiks eksportisid.
Millegipärast pole selliste kasvuhoonete ehitamine meie riigis laialt levinud, suures plaanis unustatakse see lihtsalt ära, kuigi disain sobib just meie kliimasse ideaalselt.
Tõenäoliselt mängis siin rolli vajadus kaevata sügav süvend ja valada vundament. Maetud kasvuhoone ehitamine on üsna kallis, see pole kaugeltki polüetüleeniga kaetud kasvuhoone, kuid kasvuhoone tootlus on palju suurem.
Maasse süvenedes ei kao üldine sisemine valgustus, see võib tunduda kummaline, kuid mõnel juhul on valgusküllastus isegi suurem kui klassikalistel kasvuhoonetel.
Konstruktsiooni tugevusest ja töökindlusest ei saa mainimata jätta, see on tavapärasest võrreldamatult tugevam, talub kergemini orkaanilisi tuuleiile, talub hästi rahet ja lumeummistused ei saa takistuseks.

1. Pit

Kasvuhoone loomine algab vundamendi süvendi kaevamisest. Maa soojuse kasutamiseks sisemahu soojendamiseks tuleb kasvuhoone piisavalt süvendada. Mida sügavamale maapind soojemaks läheb.
Maapinnast 2-2,5 meetri kaugusel temperatuur aasta jooksul peaaegu ei muutu. 1 m sügavusel kõigub maapinna temperatuur rohkem, kuid talvel püsib selle väärtus positiivne, tavaliselt keskmine rada temperatuur on olenevalt aastaajast 4-10 C.
Maetud kasvuhoone ehitatakse ühe hooajaga. See tähendab, et talvel saab see juba toimida ja tulu teenida. Ehitamine ei ole odav, kuid kasutades leidlikkust, kompromissmaterjale, on võimalik säästa sõna otseses mõttes terve suurusjärk, tehes kasvuhoonele omamoodi säästliku variandi, alustades vundamendi süvendist.
Näiteks tehke ilma ehitustehnikat kaasamata. Kuigi töö kõige aeganõudvam osa - kaevu kaevamine - on muidugi parem ekskavaatorile anda. Sellise maapinna käsitsi eemaldamine on keeruline ja aeganõudev.
Kaeveõõne sügavus peaks olema vähemalt kaks meetrit. Sellisel sügavusel hakkab maa oma soojust jagama ja töötama nagu omamoodi termos. Kui sügavus on väiksem, siis põhimõtteliselt idee töötab, kuid märgatavalt vähem tõhusalt. Seetõttu on soovitatav tulevase kasvuhoone süvendamiseks vaeva ja raha säästa.
Maa-alused kasvuhooned võivad olla mis tahes pikkusega, kuid parem on hoida laiust 5 meetri piires, kui laius on suurem, halvenevad kütte ja valguse peegelduse kvaliteediomadused.
Horisondi külgedel peavad maa-alused kasvuhooned, nagu tavalised kasvuhooned ja kasvuhooned, olema orienteeritud idast läände, st nii, et üks külg oleks suunatud lõuna poole. Selles asendis saavad taimed maksimaalselt päikeseenergiat.

2. Seinad ja katus

Piki kaevu perimeetrit valatakse vundament või laotakse plokid. Vundament on konstruktsiooni seinte ja karkassi aluseks. Seinad on kõige parem teha kvaliteetsetest materjalidest soojusisolatsiooni omadused, peen variant - termoplokid.

Katuseraam on sageli valmistatud puidust, antiseptiliste ainetega immutatud vardadest. Katusekonstruktsioon on tavaliselt sirge viil. Kinnitage konstruktsiooni keskele harja tala, selleks paigaldatakse kogu kasvuhoone pikkuses põrandale kesktoed.

Harjatala ja seinad on ühendatud sarikareaga. Raami saab teha ilma kõrgete tugedeta. Need asendatakse väikestega, mis asetatakse risttaladele, mis ühendavad kasvuhoone vastaskülgi - see disain muudab siseruum vabamaks.

Parem on võtta katusekattena rakuline polükarbonaat- populaarne kaasaegne materjal. Sarikate vaheline kaugus ehituse ajal reguleeritakse polükarbonaadist lehtede laiusega. Materjaliga on mugav töötada. Kate saadakse väikese arvu vuukidega, kuna lehti toodetakse pikkusega 12 m.

Need on raami külge kinnitatud isekeermestavate kruvidega, parem on valida need seibi kujul oleva korgiga. Lehe pragunemise vältimiseks tuleb iga isekeermestava kruvi alla puurida puuriga sobiva läbimõõduga auk. Kruvikeeraja või tavalise Phillipsi otsaga puuriga liiguvad klaasimistööd väga kiiresti. Vahede vältimiseks on hea sarikad laduda ülaosast valmistatud hermeetikuga pehme kumm või muust sobivast materjalist ja alles siis keerake lehed kinni. Katuse harja äärne tipp tuleb laotada pehme isolatsiooniga ja suruda mingi nurgaga: plastik, plekk või muu sobiv materjal.

Hea soojusisolatsiooni tagamiseks tehakse katus mõnikord kahekordse polükarbonaadikihiga. Kuigi läbipaistvus väheneb umbes 10%, on see kaetud suurepärase soojusisolatsiooniga. Tuleb märkida, et lumi sellisel katusel ei sula. Seetõttu peab kalle olema piisava nurga all, vähemalt 30 kraadi, et lumi katusele ei koguneks. Lisaks on raputamiseks paigaldatud elektrivibraator, mis säästab katust, kui lund siiski koguneb.

Topeltklaasid tehakse kahel viisil:

Kahe lehe vahele sisestatakse spetsiaalne profiil, lehed kinnitatakse raami külge ülalt;

Esiteks kinnitatakse alumine klaasikiht seestpoolt raami külge, sarikate alla. Teise kihiga kaetakse katus nagu ikka ülevalt.

Pärast töö lõpetamist on soovitav kõik vuugid teibiga liimida. valmis katus tundub väga muljetavaldav: ilma tarbetute liigenditeta, sile, ilma silmapaistvate osadeta.

3. Soojenemine ja soojendamine

Seinte isolatsioon toimub järgmiselt. Esmalt tuleb kõik seina vuugid ja õmblused hoolikalt lahusega katta, siin saab kasutada ka montaaživahtu. sisemine pool Seinad on kaetud soojusisolatsioonikilega.

Külmades piirkondades on hea kasutada fooliumi paksu kilet, kattes seina kahekordse kihiga.

Kasvuhoone sügaval mullas on temperatuur üle nulli, kuid külmem kui taimede kasvuks vajalik õhutemperatuur. Pealmist kihti soojendavad päikesekiired ja kasvuhoone õhk, kuid siiski võtab muld soojust ära, mistõttu kasutatakse sageli maa-alustes kasvuhoonetes "sooja põranda" tehnoloogiat: kütteelementi - elektrikaablit - kaitseb metallist grill või valatakse betooniga.

Teisel juhul valatakse peenarde muld betooni peale või kasvatatakse rohelist pottides ja lillepottides.

Põrandakütte kasutamine võib piisava võimsuse korral olla piisav kogu kasvuhoone kütmiseks. Kuid efektiivsem ja taimedele mugavam on kasutada kombineeritud kütet: põrandaküte + õhkküte. Hea kasvu jaoks vajavad nad õhutemperatuuri 25–35 kraadi ja maapinna temperatuuri umbes 25 ° C.

KOKKUVÕTE

Muidugi maksab maetud kasvuhoone ehitamine rohkem ja see nõuab rohkem pingutusi kui sarnase tavapärase konstruktsiooniga kasvuhoone ehitamine. Kuid kasvuhoonetermosse investeeritud vahendid on aja jooksul õigustatud.

Esiteks säästab see kütmisel energiat. Ükskõik, kuidas tavalist maapealset kasvuhoonet talvel köetakse, on see alati kallim ja keerulisem kui sarnane kütteviis maa-aluses kasvuhoones. Teiseks valgustuse säästmine. Seinte valgust peegeldav fooliumsoojusisolatsioon kahekordistab valgustuse. Sügavkasvuhoones on talvel taimedele soodsam mikrokliima, mis kindlasti mõjutab saagikust. Seemikud juurduvad kergesti, õrnad taimed tunnevad end suurepäraselt. Selline kasvuhoone tagab kõigi taimede stabiilse kõrge saagi aastaringselt.