В нашата страна, богата на въглеводороди, геотермалната енергия е специален екзотичен ресурс, който в днешното състояние на нещата е малко вероятно да се конкурира с петрол и газ. Въпреки това, този алтернативен вид енергия може да се използва почти навсякъде и доста ефективно.
Геотермалната енергия е топлината на земната подпочла. Той се произвежда в дълбочини и влиза в повърхността на земята в различни форми и с различна интензивност.
Температурата на горните слоеве на почвата зависи главно от външни (екзогенни) фактори - слънчево осветление и температура на въздуха. През лятото и деня почвата се загрява до определени дълбочини, а през зимата и през нощта се охлажда след промяната в температурата на въздуха и с известно забавяне с дълбочина. Ефектът от ежедневните флуктуации на въздуха завършва на дълбочини от единици до няколко десетки сантиметра. Сезонните колебания улавят по-дълбоки почвени слоеве - до дуза.
На някаква дълбочина - от десетки до стотици метри - температурата на почвата се поддържа постоянна, равна на средната годишна температура на въздуха на повърхността на земята. Лесно е да се уверите, че слизането в доста дълбока пещера.
Когато средната годишна температура на въздуха в тази област е под нулата, тя се проявява като вечна (по-точно, дългосрочна) перматура. В Източен Сибир, сила, т.е. дебелината, целогодишната оплаквана почва достига до 200-300 м места.
С известна дълбочина (за всяка точка на картата), ефектът на слънцето и атмосферата отслабва толкова много, че на първо място и на наземното положение се появява отвътре, така че температурата с дълбочина започва да започва отвътре, така че температурата с дълбочина започва да започва растат.
Отопление на дълбоките слоеве на земята се свързват главно с разпадането на радиоактивни елементи, въпреки че се наричат \u200b\u200bдруги източници на топлина, като физико-химични, тектонски процеси в дълбоките слоеве на земната кора и мантията. Но каквото и да е причинено, температурата на скалите и свързаните с тях течни и газообразни вещества с дълбочина нараства. Миньорите са изправени пред този феномен - в дълбоки мини винаги са горещи. На дълбочина 1 км, топлината на тридесет градуса е нормален феномен и по-дълбоко, температурата е още по-висока.
Термичният поток от земна подложка, достигаща повърхността на Земята, е малка - средно захранването му е 0.03-0.05 W / m 2, или около 350 W · B / m 2 годишно. На фона на топлинния поток от слънцето и нагрявания въздух се нагрява, това е незабележима стойност: слънцето дава на всеки квадратен метър на земната повърхност около 4000 kWh всяка година, т.е. 10 000 пъти повече (разбира се, тя е на 10 000 души средно, с огромен разпит между полярни и екваториални ширини и в зависимост от други климатични и метеорологични фактори).
Изискването на топлинния поток от червата до повърхността на по-голямата част от планетата е свързан с ниската топлопроводимост на скалите и особеностите на геоложката структура. Но има изключения - места, където топлинният поток е страхотен. Това е преди всичко зоните на тектонските недостатъци, повишена сеизмична активност и вулканизъм, където енергията на дълбочината на Земята намира продукцията. За такива зони термичните аномалии на литосферата са характерни, тук топлинният поток, достигащ до повърхността на земята, може да бъде понякога и дори за поръчки по-мощни "обикновени". Огромното количество топлина към повърхността в тези зони поставя изригване на вулкани и водоизточници.
Такива области са най-благоприятни за развитието на геотермалната енергия. В Русия е преди всичко, Камчатка, Курил Острови и Кавказ.
В същото време развитието на геотермалната енергия е възможно почти навсякъде, тъй като повишаването на температурата с дълбочина - явлението е повсеместно, а задачата е да се "добива" от червата, точно както минерални суровини се произвеждат от там.
Средно, температурата с дълбочина нараства с 2.5-3 ° С за всеки 100 m. Съотношението на температурната разлика между две точки, разположени на различни дълбочини, към разликата в откриването между тях се нарича геотермален градиент.
Обратната стойност е геотермален етап или интервал на дълбочината, върху който температурата се повишава с 1 ° C.
Колкото по-висок е градиентът и съответно под сцената, толкова по-близо до топлината на дълбините на земята идва на повърхността и колкото повече обещава тази област за развитието на геотермалната енергия.
В различни области, в зависимост от геоложката структура и други регионални и местни условия, темпът на растеж на температурата с дълбочина може да варира внезапно. По скалата на земята, колебанията на величините на геотермалните градиенти и стъпки достигат 25 пъти. Например, в Oregon (САЩ), градиентът е 150 ° C на 1 км, а в Южна Африка - 6 ° C е на 1 километър.
Въпросът е, каква е температурата на големи дълбочини - 5, 10 км и др. Когато тенденцията се запаметява, температурата на дълбочина 10 km трябва да бъде средно около 250-300 ° C. Това е повече или по-малко потвърдено от директни наблюдения в ултра-дълбоки кладенци, въпреки че картината е значително по-сложна за увеличаване на линейната температура.
Например, в кола ултра-дълбок добре пробит в балтийския кристален щит, температурата до дълбочина 3 km се променя със скорост от 10 ° C / 1 км, а след това геотермалният градиент става 2-2.5 пъти повече. На дълбочина 7 km се записва температурата от 120 ° С, 10 км - 180 ° C и 12 км - 220 ° C.
Друг пример е добре поставен в северните каспияни, където на дълбочина 500 m е регистрирана температура от 42 ° C, 1.5 км - 70 ° C, 2 км - 80 ° C, 3 км - 108 ° C.
Предполага се, че геотермалният градиент намалява от дълбочината 20-30 км: на дълбочина 100 км, оценява температурите около 1300-1500 ° C, на дълбочина 400 км - 1600 ° C, в ядрото на земята (дълбочина над 6000 км) - 4000-5000 ° C.
На дълбочина до 10-12 км, температурата се измерва чрез сондажи; Там, където не са, тя се определя от непреки знаци, както и на по-големи дълбочини. Такива непреки знаци могат да бъдат естеството на преминаването на сеизмични вълни или температурата на оранската лава.
Въпреки това, за целите на геотермалната енергия, данните за температурата на повече от 10 км все още не са практически интерес.
На дълбочина на няколко километра много топлина, но как да го повдигнем? Понякога самата природа решава този проблем с помощта на естествени термични води, отопляем с изглед към повърхността или дълбочината на понижаване, достъпна за нас. В някои случаи водата в дълбините на затопляне до състоянието на парата.
Няма строга дефиниция на концепцията за "топлинни води". Като правило, под тях предполагат гореща подземна вода в течно състояние или под формата на пара, включително повърхността на земята с температура над 20 ° C, която е по правило, по-висока от температурата на въздуха.
Топлината на подземните води, пара, морните смеси е хидротермална енергия. Съответно, енергията, основана на неговото използване, се нарича хидротермална.
По-трудно е да се справим с производството на топлина пряко суха скала - Петротеррмална енергия, особено след като достатъчно високи температури, като правило, започват с дълбочини от няколко километра.
В Русия потенциалът на Петротермната енергия е сто пъти по-висок от този на хидротермалните, съответно, 3500 и 35 трилиона тона конвенционално гориво. Това е съвсем естествено - топлината на дълбините на земята е навсякъде, а термалните води се намират локално. Въпреки това, поради очевидните технически трудности при получаване на топлина и електричество, понастоящем се използват по-голямата част от термичните води.
Температурата на водата от 20-30 до 100 ° С е подходяща за нагряване, температура от 150 ° C и по-висока - и за генериране на електричество в геотермални електроцентрали.
Като цяло, геотермалните ресурси в Русия по отношение на конвенционалното гориво или всяка друга единица енергия, приблизително 10 пъти по-висока от резервите на биологичното гориво.
Теоретично, само чрез геотермална енергия може да бъде напълно удовлетворяваща енергийните нужди на страната. Почти в момента, в по-голямата си част от своята територия, тя е неприложима за технически и икономически съображения.
В света използването на геотермална енергия най-често се свързва с Исландия - страна, разположена в северния край на средата на атлантическия обхват, в изключително активна тектонична и вулканична зона. Вероятно всеки си спомня мощното изригване на вулканичното ейафатлайкуд ( Eyjafjallajökull.) През 2010 година.
Благодарение на тези геоложки особености Исландия има огромни запаси от геотермална енергия, включително горещи извори, които се появяват по повърхността на Земята и дори износа под формата на гейзери.
В Исландия понастоящем повече от 60% от всички консумирани енергия са взети от земята. Осигурени са включително поради геотермални източници, 90% от отоплението и 30% от производството на електроенергия. Добавяме, че останалата част от електроенергията в страната е направена на водноелектрически централа, т.е. също използвайки възобновяем енергиен източник, така че Исландия изглежда като определен световен екологичен стандарт.
"Укротяването" на геотермалната енергия през 20-ти век е забележимо подпомагано от Исландия в икономически. До средата на миналия век тя беше много бедна страна, сега се нарежда на първо място в инсталирания капацитет и производството на геотермална енергия на глава от населението и е в най-добрите десет в абсолютната стойност на инсталираната мощност на геотермалната мощност растения. Въпреки това, населението му е само 300 хиляди души, което опростява задачата на прехода към екологично чисти източници на енергия: необходимостта от нея обикновено е малка.
В допълнение към Исландия, високата част от геотермалната енергия в общия баланс на производството на електроенергия се предоставя в Нова Зеландия и островните държави на Югоизточна Азия (Филипини и Индонезия), Централна Америка и Източна Африка, чиято територия се характеризира с високо Сеизмична и вулканична дейност. За тези страни, с текущото си ниво на развитие и нужди, геотермалната енергия има значителен принос за социално-икономическото развитие.
Използването на геотермална енергия има много дълга история. Един от първите известни примери е Италия, мястото в провинция Тоскана, сега наречено Larderllo, където иначе в началото на местните горещи топлинни води на XIX век, изсипват естествено или минирани от не-къси кладенци, са използвани в енергийни цели .
Тук се използва вода от подземни източници, богати на бор, за приготвяне на борна киселина. Първоначално тази киселина се получава чрез метод на изпаряване в железни котли и като гориво поема обикновени дърва от най-близките гори, но през 1827 г. Francesco Larderel (Francesco Larderel) създаде система, която е работила на топлината на самите води. В същото време енергията на естествената водна пара започва да се използва за експлоатацията на сондажи, а в началото на 20-ти век - и за отопление на местни къщи и оранжерии. На същото място, в Larderllo, през 1904 г. термичната вода се превръща в енергиен източник за получаване на електричество.
В примера на Италия в края на XIX век следват някои други страни. Например, през 1892 г. термалните води се използват за първи път за локално отопление в САЩ (Boise, Idaho), през 1919 г. в Япония, през 1928 г. в Исландия.
В САЩ първата електроцентрала, оперираща върху хидротермалната енергия, се появява в Калифорния в началото на 30-те години на миналия век, в Нова Зеландия - през 1958 г., в Мексико - през 1959 г., в Русия (първите двоични геоби бинарни) - през 1965 година.
Стар принцип на нов източник
Електроенергията изисква по-висока температура на хидростивия оператор, отколкото за нагряване, повече от 150 ° C. Принципът на експлоатация на геотермалната централа (геозите) е подобен на принципа на експлоатация на конвенционална топлоелектрическа централа (ТЕЦ). Всъщност геотермалната електроцентрала е тип ТЕЦ.
ТЕЦ в ролята на първичния източник на енергия е като правило, въглища, газ или мазут и работната течност сервира водна пара. Гориво, изгаряне, загрява вода до State State, която завърта една пара турбина и генерира електричество.
Разликата между геозите е, че основният източник на енергия тук е топлината на земните кучета и работната течност под формата на двойка влиза в лопатките на турбината на електрическия генератор в "завършена" форма директно от минната линия.
Има три основни схеми на работа Геоес: прави, използвайки суха (геотермална) пара; Непряко, на базата на хидротермална вода и смесена или двоична.
Използването на една или друга схема зависи от съвкупното състояние и температурата на енергийния носител.
Най-простият и затова първата от разработените схеми е права, в която парата, идваща от кладенеца, е пропусната директно през турбината. На сухата двойка работи и първите геози в света в Лардърло през 1904 година.
Геози с непряка работна схема в нашето време най-често срещаното. Те използват гореща подземна вода, която се инжектира под високо налягане в изпарителя, където част от нея се изпарява и получената пара завърта турбината. В някои случаи са необходими допълнителни устройства и контури за почистване на геотермалната вода и пара от агресивни съединения.
Отработената двойка влиза в разтоварващата кладенеца, която се използва за отопление на помещенията - в този случай принципът е същият като операцията на когенерацията.
На двоични геоби, гореща топлинна вода взаимодейства с друга течност, която изпълнява функцията на работния флуид с по-ниска точка на кипене. И двете течности се преминават през топлообменника, където термичната вода изпарява работната течност, чиито двойки завъртат турбината.
Тази система е затворена, която решава проблемите на емисиите в атмосферата. В допълнение, работните течности с относително ниска точка на кипене ви позволяват да използвате като първичен източник на енергия, а не много горещи термални води.
Във всичките три схеми се управлява хидротермален източник, но петротермната енергия може да се използва за производство на електричество.
Схематичната диаграма в този случай също е доста проста. Необходимо е да се пробият два ямки, свързани между техните кладенци - инжектиране и експлоатация. Водните помпи вода в разтоварването добре. На дълбочина се нагрява, след това топлината на водата или генерираните от пара ямки, образувани в резултат на силно нагряване, се доставят на повърхността. Освен това всичко зависи от това как се използва петротермната енергия - за отопление или за производство на електричество. Възможен е затворен цикъл при изтегляне на отработената пара и водата обратно към разрядния кладенец или друг метод за рециклиране.
Липсата на такава система е очевидна: за да се получи достатъчно висока температура на работната течност, ямките трябва да бъдат пробити в голяма дълбочина. И това са сериозните разходи и риска от значителна топлинна загуба, когато течността се движи. Следователно петротермичните системи са по-малко общи в сравнение с хидротермалната, въпреки че потенциалът на петролмалната енергия към поръчките по-горе.
Понастоящем лидерът в създаването на така наречените системи PetroTermal Circulation (PCS) е Австралия. В допълнение, тази посока на геотермалната енергия активно се развива в САЩ, Швейцария, Великобритания, Япония.
Подарък лорд Келвин
Изобретението през 1852 г. от термалната помпа от Физико Уилям Томпсън (той - лорд Келвин) осигурява на човечеството реалната възможност за използване на нискокачествена топлина на горните слоеве на почвата. Системата за термопомпа, или, както го нарече Томпсън, топлинният мултипликатор се основава на физическия процес на прехвърляне на топлина от околната среда към хладилния агент. Всъщност той използва същия принцип, както в петротермите системи. Разликата е в източника на топлина, във връзка с който може да има терминологичен въпрос: колко може да се разглежда топлинната помпа, точно геотермалната система? Факт е, че в горните слоеве до дълбините в десетки стотици метри, породите и течностите, съдържащи се в тях, се нагряват не от дълбоката топлина на земята, но Слънцето. Така в този случай е слънцето - основният източник на топлина, въпреки че е затворен, както в геотермалните системи, от земята.
Работата на термопомпата се основава на закъснението на загряване и охлаждане на почвата в сравнение с атмосферата, в резултат на което температурният градиент се образува между повърхността и по-дълбоките слоеве, които задържат топлина дори през зимата, също така Това се случва в резервоари. Основната цел на топлинните помпи е отопление на помещенията. По същество това е хладилник напротив. " И термопомпата, а хладилникът взаимодействат с трите компонента: вътрешната среда (в първия отопляем помещение, във втората - охладената хладилна камера), външната среда - източник на енергия и хладилен агент (хладилен агент) , е охлаждащата течност, която осигурява хладилен трансфер или топло носител.
В ролята на хладилен агент има вещество с ниска точка на кипене, която позволява да се избере топлина от източник, имащ дори относително ниска температура.
В хладилника течният хладилен агент през дросела (регулатор на налягането) влиза в изпарителя, където поради рязко намаляване на налягането, течността се изпарява. Изпаряването е ендотермичен процес, който изисква абсорбцията на топлина отвън. В резултат на това се затваря топлина от вътрешните стени на изпарителя, която осигурява охлаждащ ефект в хладилната камера. След това хладилният агент е сорт от изпарителя към компресора, където се връща в състоянието на течността. Това е обратният процес, водещ до емисиите на третирана топлина във външната среда. Като правило, тя се хвърля в стаята, а задната стена на хладилника е сравнително топла.
Термилната помпа работи почти по същия начин, с разликата, че топлината е затворена от външната среда и през изпарителя навлиза в вътрешната среда - системата за отопление на помещението.
В реалната термопомпа, водата се нагрява чрез преминаване по външен контур, поставен в земята или вода, по-нататък влиза в изпарителя.
В изпарителя се прехвърля топлина към вътрешната верига, напълнена с ниско кипящ хладилен агент, който преминава през изпарителя, се движи от течно състояние в газообразен, приемайки топлина.
След това газообразният хладилен агент влиза в компресора, където се пресова до високо налягане и температура и влиза в кондензатора, където между горещия газ и топлоносителя на отоплителната система се появява топлообмен.
Електроенергията се изисква за компресора, коефициентът на трансформация (съотношението на консумираната и генерираната енергия) в съвременните системи е достатъчно висока, за да се гарантира тяхната ефективност.
Понастоящем термопомпите са доста широко използвани за отопление на помещения, главно в икономически развити страни.
Екокоргична енергия
Геотермалната енергия се счита за екологично чист, която като цяло е справедлива. На първо място, той използва възобновяем и практически неизчерпаем ресурс. Геотермалната енергия не изисква големи площи, за разлика от големи водноелектрически централи или вятърни паркове, и не замърсява атмосферата, за разлика от въглеводородната енергия. Средно, геозите заемат 400 м 2 по отношение на 1 GW електроенергия, генерирана. Същият индикатор за въглищните ТЕЦ, например, е 3600 m 2. Ползите за околната среда на GEO доставките включват и ниско потребление на вода - 20 литра прясна вода на 1 kW, докато за ТЕЦ и АЕЦ изискват около 1000 литра. Имайте предвид, че това са екологични показатели за "средните" геози.
Но все още са налични отрицателни странични ефекти. Сред тях най-често се отличават с шум, термично замърсяване на атмосферата и химическата вода и почвата, както и образуването на твърди отпадъци.
Основният източник на химическо замърсяване на средата е всъщност топлинна вода (с висока температура и минерализация), често съдържаща големи количества токсични съединения и следователно има проблем с изхвърлянето на отпадъчни води и опасни вещества.
Отрицателните ефекти на геотермалната енергия могат да бъдат проследени на няколко етапа, като се започне с пробивни кладенци. Тук има едни и същи опасности, каквито се пробиват добре: унищожаването на почвата и растителното покритие, замърсяването на почвата и подземните води.
На етапа на работа се спазват геозите и проблемите на замърсяването на околната среда. Термични течности - вода и пара - обикновено съдържат въглероден диоксид (СО2), серен сулфид (Н2S), амоняк (NH3), метан (СН4), сол за готвене (NaCl), Bor (B), арсен (като ), живак (Hg). Когато емисиите във външната среда, те стават източници на неговото замърсяване. В допълнение, агресивната химическа среда може да предизвика разрушаване на корозията на геотезните структури.
В същото време емисиите на замърсители върху геозите са средно по-ниски, отколкото на ТЕЦ. Например, емисиите на въглероден диоксид за всеки киловатчас от генерирани електроенергия са до 380 g на геоби, 1042 g - на въглищни ТЕЦ, 906 g - върху горивната мас и 453 g - на газ TPPs.
Възниква въпросът: какво да правим с прекараната вода? С ниска минерализация, тя може да бъде пусната в повърхностна вода след охлаждане. Друг начин е да го изпомпвате обратно в водоснабдяването чрез инжекционно добре, което е за предпочитане и най-вече приложено в момента.
Миньорането на топлинна вода от водоносни хоризонти (както и повторното преминаване на обикновена вода) може да предизвика предплатен и движение на почвата, други деформации на геоложки слоеве, Microdellex. Вероятността за такива явления обикновено е малка, въпреки че отделни случаи са фиксирани (например, на геопи в Paufen-Im-Bryceau в Германия).
Трябва да се подчертае, че повечето от геозите се намират на сравнително несравнима територии и в страните от Третия свят, където екологичните изисквания са по-малко трудни, отколкото в развитите страни. В допълнение, в момента броят на геозите и техният капацитет са сравнително малки. С по-мащабно развитие на геотермалната енергия, рисковете за околната среда могат да се увеличат и да се умножат.
Колко е енергията на земята?
Инвестиционните разходи за изграждане на геотермални системи варират в много широк диапазон - от 200 до $ 5000 на 1 kW инсталиран капацитет, т.е. най-евтините възможности са сравними с цената на изграждането на ТЕЦ. Те зависят, на първо място, за условията на местоположението на топлинните води, техния състав, системни дизайни. Пробиване за по-голяма дълбочина, създаването на затворена система с две ямки, необходимостта от пречистване на вода може многократно да увеличава цената.
Например, инвестициите в създаването на система за пултров циркулация (PCS) се оценяват на 1,6-4 хиляди долара на 1 kW инсталиран капацитет, който надвишава разходите за изграждане на атомна електроцентрала и сравнима с цената на изграждането на вятър и слънчева енергия електроцентрали.
Очевидното икономическо предимство на геотите е свободна енергия. За сравнение, в структурата на разходите на работна ТЕЦ или АЕЦ на горивата представлява 50-80% или повече, в зависимост от текущите цени на енергията. Оттук и друго предимство на геотермалната система: разходите по време на работа са по-стабилни и предсказуеми, тъй като те не зависят от външното разглеждане на цените на енергията. Като цяло, оперативните разходи на геотите се оценяват на 2-10 цента (60 kop.-3 рубли) на 1 kWh от произведената енергия.
Вторият по размер след енергийния носител (и много значима) цената на разходите е по правило, заплатата на служителите на станцията, която може радикално да се различава в страните и регионите.
Средно цената на 1 kWh геотермална енергия е сравнима с тази за ТЕЦ (в руски условия - около 1 разтриване. / 1 \u200b\u200bkWh) и десет пъти по-високи от цената на производството на електроенергия върху водноелектрически централи (5-10 Копейки / 1 kWh h).
Отчасти причината за високата цена е, че за разлика от топлинните и хидравличните електроцентрали, геотесите имат относително малка сила. Освен това е необходимо да се сравнят системите, които са в един регион и при сходни условия. Така например, в Камчатка, според експерти, 1 kWh геотермални електроенергии струва 2-3 пъти по-евтино от електричеството, произведено на местни ТЕЦ.
Показателите за икономическата ефективност на геотермалната система зависят, например, дали е необходимо да се разпорежда с отрядната вода и какви методи това се прави дали е възможно комбинираното използване на ресурса. По този начин химичните елементи и съединения, извлечени от термична вода, могат да дадат допълнителен доход. Спомнете си примера на Larderllo: основното е имало именно химическо производство, а използването на геотермална енергия първоначално е спомагателно.
Напред на геотермалната енергия
Геотермалната енергия се развива малко по-различна от вятъра и слънчевото. Понастоящем тя е значително по-зависима от естеството на самия ресурс, който е рязко различен от регионите, а най-големите концентрации са свързани с тесни зони на геотермални аномалии, свързани, като правило, с области на развитие на тектонските недостатъци и вулканизъм .
В допълнение, геотермалната енергия е по-малко технологично, отколкото вятърна мелница и особено със слънчевата енергия: геотермалните станции са доста прости.
В цялостната структура на световното производство на електроенергия геотермалният компонент представлява по-малко от 1%, но в някои региони и държави, нейният дял достига 25-30%. Поради обвързването с геоложки условия значителна част от геотермалния енергиен капацитет е съсредоточен в страните от Третия свят, където се отличават три групи от най-голямо развитие на индустрията - острови на Югоизточна Азия, Централна Америка и Източна Африка. Първите два региона са включени в Тихия "Огън колан на земята", третият е свързан с източния африкански разрив. С най-голяма вероятност за геотермална енергия и ще се развият по-далеч в тези колани. По-далечната перспектива е развитието на петротермална енергия, която използва топлината на земните слоеве, разположени на дълбочина няколко километра. Това е почти често срещан ресурс, но добивът изисква високи разходи, така че петротермалната енергия се развива предимно в най-икономически и технологично мощните страни.
Като цяло, като се вземат предвид широко разпространеното разпространение на геотермални ресурси и приемливо ниво на екологична безопасност, има основание да се предположи, че геотермалната енергия има добри перспективи за развитие. Особено при увеличаване на заплахата от традиционни енергийни дефицити и увеличаване на цените върху тях.
От Камчатка до Кавказ
В Русия развитието на геотермалната енергия има доста дълга история и за редица позиции ние сме сред световните лидери, въпреки че в общия енергиен баланс на огромна страна, делът на геотермалната енергия е все още незначително малък.
Два региона - Камчатка и Северен Кавказ бяха пионери и центрове за развитие на геотермалната енергия в Русия и ако в първия случай говорим предимно за електрическата енергетика, след това във втория - върху използването на топлинна топлинна енергия.
В Северния Кавказ - на територията на Краснодар, Чечня, Дагестан - топлината на термичните води за енергийни цели е била използвана преди голямата патриотична война. През 80-те и 90-те години на миналия век развитието на геотермалната енергия в региона по очевидни причини е влезе и докато статутът на стагнация излезе. Въпреки това, геотермалното водоснабдяване в Северен Кавказ осигурява топлина от около 500 хиляди души, и например град Лабинск в територията на Краснодар с население от 60 хиляди души е напълно нагряван поради геотермални води.
В Камчатка историята на геотермалната енергия се свързва предимно с изграждането на геози. Първият от тях, все още работещ в пудж и параантунските станции, са построени през 1965-1967 г., а паратанът Geo ECPP с капацитет 600 kW стана първата станция в света с двоичен цикъл. Това беше развитието на съветските учени S. Kutateladze и A. M. Rosenfeld от Института по термична физика на сибирския клон на Руската академия на науките, която получи авторския сертификат за електроенергия от вода от 70 ° C през 1965 година. Тази технология впоследствие стана прототип за повече от 400 двоични геози в света.
Силата на Pozheti Geo ESP поръча през 1966 г. първоначално 5 MW и впоследствие се е увеличила до 12 MW. В момента станцията е изграждането на двоичен блок, който ще увеличи капацитета си за още 2.5 MW.
Развитието на геотермалната енергия в СССР и Русия е възпрепятствано от наличието на традиционни енергийни ресурси - петрол, газ, въглища, но никога не спират. Най-големите обекти на геотермалната енергия - Горна Буновская GEAS с общата мощност на електрическите единици от 12 MW, поръчани през 1999 г. и Муновская гео-MW Mutovskaya Geoce (2002).
Mutnovskaya и Verkhne-mutnovskaya геози - уникални предмети не само за Русия, но и в световен мащаб. Станциите са разположени в подножието на вулкана Муновски, на височина от 800 метра над морското равнище и работят в екстремни климатични условия, където 9-10 месеца през годината зимата. Оборудването на Муновските геоби, в момента, в който един от най-модерните в света е изцяло създаден в местните предприятия на енергийното инженерство.
Понастоящем делът на станциите на Мунов в общата структура на енергийното потребление на енергийния възел на Централна Камчатка е 40%. През следващите години се планира да се увеличи властта.
Отделно, трябва да се каже за руските петротермични развития. Все още няма големи компютри, но има усъвършенствани технологии за пробиване за по-голяма дълбочина (около 10 км), които също нямат аналози в света. Тяхното по-нататъшно развитие значително ще намали разходите за създаване на петрочни системи. Разработчици на данни Технологии и проекти - N. A. GNATUS, M. D. KHUTORSKAYA (Геологически институт на Руската академия на науките), А. С. Некрасов (Институт за национално икономическо прогнозиране на Руската академия на науките) и специалисти на турбината на Калуга. Сега проектът на петротермална система в Русия е на експерименталния етап.
Перспективите за геотермална енергия в Русия са, макар и относително подвижни: в момента потенциалът е доста висок и позициите на традиционната енергия. В същото време, в редица отдалечени райони на страната, използването на геотермална енергия е икономически печеливша и търсено сега. Това е територия с висок геонергенов потенциал (Чукотка, Камчатка, Курийлс - руската част на Тихоокеанския "огнена колан на земята", планини на южната Сибир и Кавказ) и в същото време дистанционно и отрязани от централизирани енергийно снабдяване.
През следващите десетилетия геотермалната енергия в нашата страна ще се развива в такива региони у нас.
Един от най-добрите, рационални техники при изграждането на столични оранжерии е подземен термос оранжерия.
Използвайки този факт на постоянство на температурата на земята на дълбочина, в парниковото устройство дава колосални икономии на разходите за отопление по време на студения сезон, улеснява грижата, прави микроклимата по-стабилен.
Такава оранжерия работи в най-края на замръзване, позволява на зеленчуците, растат цветя през цялата година.
Правилно оборудваната зелена оранжерия прави възможно растат, включително термични любезни южни култури. На практика няма ограничения. Цитрус и дори ананаси могат да се чувстват чудесно в оранжерията.
Но за да практикуват всичко на практика, е необходимо да се спазват тестовите технологии, за които са изградени подземни оранжерии. В края на краищата, тази идея не е нова, а царът в Русия, оранжериите получили култури на ананаси, които предприемат предприемачески търговци за продажбата в Европа.
По някаква причина изграждането на такива оранжерии не намери в нашата страна на голямо разпространение, като цяло, то просто е забравено, въпреки че дизайнът е идеален само за нашия климат.
Вероятно ролята тук изигра необходимостта да копае дълбока яма, запълване на основата. Изграждането на запустена оранжерия е доста скъпо, това не е оранжерия, покрита с полиетилен, но и връщането от оранжерията е много повече.
Цялостното вътрешно осветление не се губи от гликета до земята, това може да изглежда странно, но в някои случаи леката насищане е дори по-висока от тази на класическите оранжерии.
Невъзможно е да не говорим за силата и надеждността на дизайна, тя е несравнимо по-силна от обичайното, по-лесно е да се носят ураганните пориви на вятъра, добре се противопоставя на градушка, без смущения и снега.
1. Коклован
Създаването на оранжерия започва с копаене на яма. За да се използва топлината на земята, за да се загрее вътрешният обем, оранжерията трябва да бъде доста задълбочена. Колкото по-дълбоко става по-топло.
Температурата почти не се променя през годината на разстояние 2-2,5 метра от повърхността. На дълбочина от 1 m температурата на почвата се колебае повече, но и през зимата тя остава положителна, обикновено в средната лента, температурата е 4-10 секунди, в зависимост от времето на годината.
Изгарянето на оранжерия се изгражда в един сезон. Това означава, че през зимата тя ще може напълно да функционира и да генерира доход. Конструкцията не е евтина, но като се прилага топене, компромисни материали, е възможно да се спаси буквално за цялостен ред, като прави някаква икономика, започвайки от ямата.
Например, направете без привличане на строителна техника. Въпреки че най-много отнемаща част от работата е да копаят яма -, разбира се, по-добре е да се даде багер. Ръчно премахване на такъв обем земя трудно и дълго.
Дълбочината на ямата на ямата трябва да бъде най-малко два метра. На такава дълбочина земята ще започне да споделя своята топлина и да работи като вид термос. Ако дълбочината е по-малка, тогава ще работи фундаментално идея, но забележимо по-малко ефективна. Ето защо се препоръчва да не съжалявате за силите и средствата за задълбочаване на бъдещата оранжерия.
В дължината на подземните оранжерии могат да бъдат всички, но ширината е по-добре да издържа на 5 метра, ако ширината е по-голяма, тогава качествените характеристики на отопление и осветление се влошават.
От страната на хоризонта, подземните оранжерии трябва да бъдат насочени, като обикновени оранжерии и оранжерии, от изток на запад, т.е. така, така че едната страна на страните да е изправена пред юг. В тази позиция на завода ще получат максималното количество слънчева енергия.
2. стени и покрив
На периметъра основата е наводнена или блокира блокове. Фондацията служи като основа за стени и рамкови рамки. Стените са по-добре направени от материали с добри топлоизолационни характеристики, отлична опция - термоблокове.
Рамката на покрива е по-вероятно, направена от дървени, от импрегнирани с антисептични средства на барове. Дизайнът на покрива обикновено е прав дуплекс. Към конструктивния център е фиксиран бар, за тази цел, на пода са монтирани централни опори по цялата дължина на оранжерията.
Ски барът и стените са свързани близо до Рафал. Рамката може да бъде направена без високи опори. Те са заменени с малки, които поставят напречни лъчи, свързващи противоположната страна на оранжерията - този дизайн прави свободно вътрешното пространство.
По-добре е да се вземе клетъчен поликарбонат като покривен покрив - популярен съвременен материал. Разстоянието между строителните гредите е персонализирано под ширината на поликарбонатни листове. Работата с материала е удобна. Покритието се получава с малко количество съединения, тъй като листата се произвеждат с дължина 12 m.
Те са прикрепени към рамката със самостоятелно рисуване, те са по-добре да избират с шапка под формата на пералня. За да избегнете напукване, под всеки самозалепващ винт, пробийте отвор за пробиване на съответния диаметър. С помощта на отвертка или редовна тренировка с кръстосана прилеп, работата по остъкляване се движи много бързо. За да не се остави за пукнатините, това е добре в горната част на горните греди с мека гумена уплътнение или друг подходящ материал и само след това затегнете листа. Пикът на покрива по скета трябва да бъде павиран с лека изолация и да се натисне някакъв ъгъл: пластмаса, от калай, от друг подходящ материал.
За добра топлоизолация покривът понякога се прави с двоен слой от поликарбонат. Въпреки че прозрачността намалява с около 10%, но това е покрито с отлични топлоизолационни характеристики. Необходимо е да се смята, че снегът не се стопява на такъв покрив. Следователно, скетът трябва да бъде под достатъчно ъгъл, не по-малко от 30 градуса, така че да се натрупа снегът на покрива. Освен това е монтиран електрически вибратор за разклащане, той ще спаси покрива в случай, че снегът все още ще се натрупа.
Двойното стъкло се извършва по два начина:
Между двете листове поставете специален профил, листата са прикрепени към рамката отгоре;
Първо монтирайте долния слой остъкляване към рамката отвътре, до долната страна на извара. Вторият слой на покрива е покрит, както обикновено, отгоре.
След завършване е желателно да се пушат всички стави на скоч. Готовият покрив изглежда много ефективно: без ненужни кръстовища, гладки, без изключителни части.
3. Затопляне и отопление
Стената изолация се извършва, както следва. Преди това е необходимо да се разтопят напълно всички фуги и шевове на стената с решение, тук можете да приложите монтажната пяна. Вътрешната страна на стените е покрита с филм от топлоизолация.
В студените части на страната е добре да се използва фолио Толест филм, покриващ стената с двоен слой.
Температурата в дълбочината на почвата, оранжерията е по-висока от нула, но по-студените температури на въздуха, необходими за растежа на растенията. Горният слой се нагрява от слънчевите лъчи и въздуха на оранжерията, но все пак почвата приема топлината, толкова често в подземни оранжерии използват технологията на "топли етажи": нагревателният елемент е електрически кабел - защита на металната решетка или излива бетон.
Във втория случай почвата за леглата се излива върху бетон или растат зеленчуци в саксии и вази.
Използването на топъл под може да бъде достатъчно за отопление на цялата оранжерия, ако има достатъчно енергия. Но по-ефективно и по-удобно за растенията. Използване на комбинирано отопление: топъл под + отопляем въздух. За добър растеж те се нуждаят от температура на въздуха от 25-35 градуса при температурата на Земята приблизително 25 ° С.
Заключение
Разбира се, изграждането на оранжерия оранжерия ще струва повече, а усилията ще се нуждаят от повече, отколкото при изграждането на подобна оранжерия на конвенционален дизайн. Но средствата, вградени в оранжерията с времето, са оправдани.
Първо, това е икономия на енергия при отопление. За без значение как обичайната площадка на земята се чува през зимата, тя винаги ще бъде по-скъпа и по-трудна за подобен метод за отопление в подземна оранжерия. Второ, спестяване на осветление. Фолиото топлоизолация на стени, отразяваща светлина, увеличава осветлението с два пъти. Микроклимата в задълбочената оранжерия през зимата за растенията ще бъде по-благоприятна, че със сигурност ще повлияе на добива. Фиданки лесно ще се сбъднат, нежните растения ще се чувстват перфектно. Такава оранжерия гарантира стабилна, висока реколта от всички растения през цялата година.
Вместо пред-сестра.
Умните и приятелски настроени хора посочват, че този случай трябва да се оценява само в нестационарно производство, поради огромната термична инерция на Земята и да се вземе предвид годишната промяна на температурата. Извършеният пример е разрешен за стационарно топлинно поле, поради което очевидно има неправилни резултати, така че трябва да се разглежда само като определен идеализиран модел с огромно количество опростявания, показващи разпределението на температурата в стационарен режим. Така че казват, че всяко съвпадение е чист шанс ...
***************************************************
Както обикновено, няма да дам много специфики за топлопроводимостта и дебелините на материалите, ще огранича описанието само някои, ние приемаме, че други елементи са възможно най-близо до реални структури - термофизичните характеристики се присвояват правилно и дебелината на материалите са адекватни на реалните случаи на строителна практика. Целта на статията е да се получи рамка за разпределението на температурите на границата на земното строителство при различни условия.
Малко за това, което трябва да кажете. Изчислените схеми в този пример съдържат 3 температурни граници, 1-ви вътрешен въздух на помещенията на отопляемата сграда +20 o C, 2ND е външният въздух -10 ° C (-28O с) и 3-та температура в почвата Дебелина при определена дълбочина, на която тя се колебае за някаква постоянна стойност. В този пример стойността на тази дълбочина е 8 метра и температурата на +10 o S. Ето тук с мен някой може да спори по отношение на параметрите на третата граница, но спорът за точните стойности не е задача от настоящия член, както и резултатите, които не се прилагат за особена точност и възможност за обвързване към конкретен случай на проекта. Повтарям, задачата е да получавам фундаментална рамка за разпространението на температури и да проверя някои от добре установените възгледи по този въпрос.
Сега директно към бизнеса. Така че те трябва да бъдат проверени.
1. Почвата под нагрятата сграда има положителна температура.
2. регулаторната дълбочина на праймера на почвата (има по-скоро въпрос от одобрението). Има ли предвид снежната покривка на почвата, когато данните за замръзване в геоложки доклади са дадени, защото като правило територията около къщата е изчистена от сняг, песните, тротоарите, Soulstek, паркинг и др. .
Сливането на почвата е процес във времето, следователно, за изчисляване, ще вземем външната температура, равна на средната температура на най-студения месец -10 o C. почвата, ще се прилагаме с горната ламбда \u003d 1 към цялата дълбочина .
Фиг. 1. Схема за изчисление.
Фиг.2. Изолационна температура. Схема без снежна покривка.
Като цяло, под сградата температурата на почвата е положителна. Максима по-близо до центъра на сградата, до външните стени на минимума. Изолационните нулеви температури хоризонтално се прилагат само за проекцията на нагрята стая на хоризонтална равнина.
Замразяването на почвата далеч от сградата (т.е., постигането на отрицателни температури) се осъществява на дълбочина 2,4 метра, което е по-регулаторна стойност за избраната условно регион (1.4-1.6 м).
Сега добавете 400mm от снега на средната плътност с ламбда 0.3.
Фиг.3. Изолационна температура. Схема със снежна покривка 400mm.
Ивземът на положителните температури измества отрицателните температури навън, под сградата само положителни температури.
Сухо замръзване под снежна покривка ~ 1.2 метра (-0.4m сняг \u003d 0.8m замразяване на почвата). Снегът "одеяло" значително намалява дълбочината на замразяване (почти 3 пъти).
Очевидно наличието на снежна покривка, височината и степента на уплътнение не е постоянна стойност, поради което средната дълбочина на дренаж е в обхвата на получени резултати от 2 схеми, (2.4 + 0.8) * 0.5 \u003d 1,6 метра, което съответства на регулаторната система стойност.
Сега нека да видим какво ще се случи, ако силните студове ударят (-28 o в) и да запазят достатъчно дълго време, така че термичното поле да се стабилизира, докато в сградата няма сняг.
Фиг.4. Схема при -28. относно Без снежно покритие.
Отрицателните температури се изкачват под сградата, положително притиснати към пода на отопляема стая. В зоната на основите почвите са замразени. При изваждането от сградата, почвите са замразени от ~ 4,7 метра.
Вижте предишните записи в блога.
Описание:
За разлика от "директното" използване на високопрецелността геотермална топлина (хидротермални ресурси), използването на почва на повърхностните слоеве на Земята като източник на ниска скъпоценна топлинна енергия за геотермални топло-помпени системи за топлоснабдяване (GTST) почти навсякъде. В момента, в света, това е една от най-динамично развиващите се области на използване на нетрадиционни възобновяеми енергийни източници.
Геотермални термопомпени системи за топлоснабдяване и ефективност на тяхното използване в климатичните условия на Русия
Г. П. Василеев, надзорен орган OJSC Insolar-Invest
За разлика от "директното" използване на високопрецелността геотермална топлина (хидротермални ресурси), използването на почва на повърхностните слоеве на Земята като източник на ниска скъпоценна топлинна енергия за геотермални топло-помпени системи за топлоснабдяване (GTST) почти навсякъде. В момента, в света, това е една от най-динамично развиващите се области на използване на нетрадиционни възобновяеми енергийни източници.
Почвата на повърхностните слоеве на Земята всъщност е термична батерия на неограничена мощност. Топлинният режим на почвата се образува под действието на два основни фактора - падане върху повърхността на слънчевата радиация и потока от радиогенна топлина от постановленията на Земята. Сезонните и дневните промени в интензивността на слънчевата радиация и външната температура на въздуха предизвикват колебанията в температурата на горните слоеве на почвата. Дълбочината на проникване на ежедневните трептения на външната температура на въздуха и интензивността на слънчевата радиация на инцидента, в зависимост от специфичните почвени и климатични условия, варира от няколко десетки сантиметра до един и половина метра. Дълбочината на проникване на сезонните колебания на температурата на външния въздух и интензивността на слънчевата радиация на инцидента не надвишава, като правило, 15-20 m.
Топлинният режим на почвените слоеве, разположен под тази дълбочина ("неутрална зона"), се образува под влиянието на топлинната енергия, идваща от дълбините на земята и е практически независим от сезонните и дори повече ежедневни промени в параметрите на. \\ T Външен климат (фиг. 1). С нарастващата дълбочина температурата на почвата също се увеличава в съответствие с геотермалния градиент (приблизително 3 ° C на всеки 100 m). Мащабът на потока от радиогенна топлина, идващ от земните подпочли, се променя за различни местни жители. Като правило, тази стойност е 0.05-0.12 w / m 2.
Снимка 1. |
По време на експлоатацията на GTST, наземния масив, който е в зоната на тръбопровода на тръбопровода на почвения топлообменник на системата с ниска прецизност на топлинната система (багерна система), поради сезонната промяна в външните климатични параметри, \\ t Както и под влиянието на оперативните натоварвания на системата за събиране на топлина, като правило, е подложена на множествено замразяване и размразяване. В същото време, естествено, промяна в съвкупното състояние на влагата, сключена в порите на почвата и като цяло, както в течни, така и в твърди и газообразни фази. В същото време, в капилярни системи, което е почвата на системата за топлоснабдяване, наличието на влага в пространството на порите има забележим ефект върху процеса на размножаване на топлина. Правилното отчитане на това влияние днес е свързано със значителни трудности, които са основно свързани с липсата на ясни идеи за естеството на разпространението на твърди, течни и газообразни фази на влага в определена системна структура. В присъствието на почвен масив от температурен градиент, молекулата на водната пара се премества на места с намален температурен потенциал, но в същото време противоположно насоченият поток от влага в течната фаза се появява под действието на гравитационните сили. В допълнение, температурата на повърхностите на атмосферното утаяване, както и подземните води, оказва влияние на горните слоеве на почвата.
Характерните характеристики на термичния режим на системите за събиране на топлина на почвата като обект на проектиране следва също така да включват така наречената "информационна несигурност" на математически модели, описващи такива процеси, или, с други думи, липсата на надеждна информация за Въздействията върху околната среда (атмосфера и масив на почвата, разположени извън зоната на топлинна енергия на топлообменника на почвата на топлоснабдителната система) и аварийната сложност на тяхното сближаване. Всъщност, ако сближаването на въздействията върху външната климатична система, макар и трудно, но все пак при определени разходи за "машинно време" и използването на съществуващи модели (например "типична климама") може да бъде приложена, след това проблемът Счетоводство в модела на влияние върху ефектите на атмосферната система (роса, мъгла, дъжд, сняг и др.), както и сближаване на термичното влияние върху наземния масив на системата за събиране на топлина на основните и заобикалящи слоя на почвата Днес практически не се разрешава и може да бъде предмет на индивидуални изследвания. Например, малко проучване на процесите за образуване на филтрационни потоци от подземни води, техния високоскоростен режим, както и невъзможността да се получи надеждна информация за топломагнитния режим на почвените слоеве, които са под топлинното влияние Зона на почвения топлообменник, значително усложнява проблема за изграждане на правилния математически модел на термичния режим на системата за събиране на ниска точност. Почвата.
За преодоляване на описаните трудности, произтичащи от дизайна на GTST, метода на математическо моделиране на термичния режим на системите за събиране на топлина и методологията на счетоводството в дизайна на прехода на влагата в порите на почвата на почвата Препоръчват се масив от топлоснабдителни системи в похалното пространство на почвените системи на термични системи.
Същността на метода, съответстващ на изграждането на математически модел на разликата в две задачи: "основен" проблем, описващ топлинния режим на почвата в естественото състояние (без влияние на почвения топлообменник на топлоснабдителната система) и солидният проблем, описващ топлинния режим на почвения масиф с източници (източници) на топлина. В резултат на това методът позволява да се получи решение по отношение на някаква нова функция, която е функцията на ефекта на отводняването на топлина върху естествения термичен режим на почвата и еднаква разлика в температурата на почвената масив в естественото състояние и Наземния масив с канализация (източници на топлина) - с топлинна скала на почвата на системата за събиране на топлина. Използването на този метод при конструиране на математически модели на топлинния режим на нископретеглените системи за събиране на топлина направи възможно не само да се заобиколят трудностите, свързани с сближаване на външните влияния върху топлоснабдяването, но и да използвате информация за естествената топлина Режим на почвата в моделите на експериментално получени метеорологични станции. Това позволява частично да се вземе предвид целият комплекс от фактори (като наличието на подземни води, техните високоскоростни и термични режими, структурата и местоположението на почвените слоеве, "термичен" фон на земята, атмосферното валежи, фаза трансформации на влага в пространството на порите и много други), които по същество засягат образуването на топлинния режим на топлоснабдителната система и съвместното счетоводство, което в строгата формулировка на проблема е практически невъзможно.
Методите за счетоводство при проектирането на прехода на влага в порите на земния масиф се основават на новата концепция за "еквивалентна" топлопроводимост на почвата, която се определя чрез замяна на термичния режим на топлообменника на почвения цилиндър на "еквивалентната" квази-стационарна задача с термометрично поле и същите гранични условия, но с друга "еквивалентна топлопроводимост.
Най-важната задача, решена при проектирането на геотермални системи за топлоснабдяване на сградите, е подробна оценка на енергийните възможности на климата на строителната зона и на тази основа за изготвянето на заключението върху ефективността и целесъобразността на прилагането на конкретно \\ t Решение на схемата на GTST. Изчислените стойности на климатичните параметри, дадени в съществуващите регулаторни документи, не дават пълни характеристики на външния климат, нейната вариабилност в месеци, както и през определени периоди от годината - отоплителния сезон, периодът на прегряване и др. Следователно, когато решават въпроса за температурния потенциал на геотермалната топлина, оценка на нейните възможности. В комбинация с други естествени източници на ниска потенциална топлина, оценка на техните (източници) на нивото на температурата в годишния цикъл, е необходимо да се привлече повече Пълни климатични данни, предоставени и например в СССР климатичната указател (л.: Hydrometioiozudate. Vol. 1-34).
Сред такава информация за климата в нашия случай трябва да бъде разпределена, преди всичко:
- данни за средната месечна температура на почвата на различни дълбочини;
- данни за потока на слънчева радиация върху различни ориентирани повърхности.
В раздела. 1-5 показва данни за средните месечни температури на почвата на различни дълбочини за някои градове на Русия. В раздела. 1 показва средната месечна температура на почвата съгласно 23 града на Руската федерация на дълбочина 1,6 m, която изглежда най-рационалната, по отношение на температурния потенциал на почвата и възможностите за механизация на работата по вграждането на Хоризонтални топлообменници на почвата.
| маса 1 Температура на средната почва в продължение на месеци на дълбочина 1,6 м за някои градове на Русия |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Таблица 2. Температура на почвата в Ставропол (почва - Чернозем) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Таблица 3. Температура на почвата в Якутск (почва или пясъчна с примес на хумус, под - пясък) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Таблица 4. Температура на почвата в ПАСКОВ (отдолу, задръстена почва, подстанция - глина) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Таблица 5. Температурата на почвата във Vladivostok (почвата на Бурай е скалист, насипни) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Информацията, представена в таблиците върху естествения напредък на температурата на почвата на дълбочина до 3.2 m (т.е. в "работник" на почвения слой за GTST с хоризонталното подреждане на почвения топлообменник) ясно илюстрира възможностите използване на почвата като източник на топлина с нисък потенциал. Очевидна е относително малък интервал на промените на територията на температурата на Русия на слоевете, разположени на една и съща дълбочина. Например, минималната температура на почвата на дълбочина 3,2 m от повърхността в град Ставропол е 7.4 ° С и в Якутск - (-4.4 ° С); Съответно, интервалът на промените в температурата на почвата на тази дълбочина е 11.8 градуса. Този факт ни позволява да разчитаме на създаването на достатъчна степен на единно оборудване за термопомпване, подходящо за практически в цяла Русия.
Както може да се види от представените таблици, характеристиката на естествения температурен режим на почвата е забавянето на минималните температури на почвата по отношение на времето на получаване на минималната температура на външния въздух. През януари минималните външни температури на въздуха се наблюдават, минималните температури в земята на дълбочина 1,6 м в Ставропол се наблюдават през март, в Якутск - през март, в град Сочи - през март, в Владивосток - през април. По този начин е очевидно, че по време на началото на минималните температури в почвата, натоварването на топлопомпционната система на топлоснабдяване (загуба на топлина) е намалена. Този момент отваря доста сериозни възможности за намаляване на капацитета на инсталацията на GTST (капиталови разходи) и трябва да се вземе предвид при проектирането.
За да се оцени ефективността на използването на геотермални системи за топлинна помпа на топлоснабдяване в климатичните условия на Русия, площта на територията на Руската федерация е извършена върху ефективността на използването на геотермална топлина с нисък потенциал за топлоснабдяване цели. Зонирането се извършва въз основа на резултатите от числените експерименти върху моделиране на оперативните режими на GTST в климатични условия на различни региони на територията на Руската федерация. Бяха проведени числени експерименти, използвайки пример за хипотетична двуетажна вила с отопляема площ от 200 m 2, оборудвана с геотермална топлинна помпена система на топлоснабдяване. Външните обхващащи структури на разглежданата къща имат следните диагностицирани съпротивления за пренос на топлина:
- външни стени - 3.2 m 2 h ° C / w;
- прозорци и врати - 0,6 m 2 H ° C / W;
- Покрития и подове - 4.2 m 2 H ° C / W.
При провеждане на числени експерименти се считаше:
- системата за събиране на топлина на почвата с ниска плътност на геотермалната консумация на енергия;
- хоризонтална контролна система от полиетиленови тръби с диаметър 0.05 m и с дължина 400 m;
- топлинната система за събиране на почвата с висока плътност на геотермалната консумация на енергия;
- вертикална система за събиране на топлина от една термодвойка с диаметър 0.16 m и дължина 40 m.
Проведените проучвания показват, че консумацията на топлинна енергия от наземния масив до края на отоплителния сезон е в близост до регистъра на тръбите на топлоснабдителната система. Понижаване на температурата на почвата, която в почвените климатични условия по-голямата част от Територията на Руската федерация няма време да компенсира през летния период на годината и до началото на следващия отоплителен сезон, почвата. Листата с намален температурен потенциал. Потреблението на топлинна енергия през следващия отоплителен сезон води до по-нататъшно намаляване на температурата на почвата, а от началото на третия отоплителен сезон температурният потенциал е още по-различен от естествения. И така нататък ... обаче пликовете на термичното влияние на дългосрочната експлоатация на отоплителната система върху естествената температура на почвата имат изразен експоненциален характер и от петата година на работа, почвата излиза Нов режим, близък до периодични, т.е., започвайки от петата година, много години на потребление на топлинна енергия от почвения масив на системата за събиране на топлина е придружена от периодични промени в нейната температура. Така, когато провеждате зониране на територията на Руската федерация, беше необходимо да се вземе предвид спадът в температурата на земния масиф, причинена от много години на бивша на системата за събиране на топлина и използвана като изчислена Температура на почвата на почвата на температурата на почвата, която се очаква до 5-та година на работа на GTST. Като се има предвид това обстоятелство, при провеждането на зониране на територията на Руската федерация за ефективността на използването на GTST като критерий за ефективността на геотермалната топлосна помпа за топлоснабдяване, средната за 5-та година на работа на коефициента на коефициента Избира се топлинна трансформация до P T към PR, която е съотношението на генерирания GTST на полезната топлинна енергия към енергията, изразходвана на нейното задвижване, и определя за идеалния термодинамичен цикъл, както следва:
K tr \u003d t o / (t o - t и), (1)
където t o е температурният потенциал на топлината, който се изхвърля в отоплителната система или топлоснабдяването, К;
Т и - температурен потенциал на източника на топлина, К.
Коефициентът на трансформация на топлинната помпена система за топлоснабдяване към TPS е съотношението на полезна топлина, начертана в топлоснабдяването на потребителя, към енергията, изразходвана за експлоатацията на GTST и е числено равна на количеството полезни Топлинна енергия при температури към и t и на единица енергия, изразходвана за GTST устройството. Реалният коефициент на трансформация се различава от идеалния, описан формула (1), по стойност на коефициента Н, който взема предвид степента на термодинамично съвършенство на GTST и необратими енергийни загуби при прилагането на цикъла.
Бяха проведени числени експерименти с помощта на програми, създадени в OJSC Innsolar-Invest, осигурявайки дефиницията на оптималните параметри на топлоснабдителната система, в зависимост от климатичните условия на строителната зона, топлоенергийните качества на сградата, оперативните характеристики на Оборудване за топлинна помпа, циркулационни помпи, нагревателни устройства на отоплителната система, както и техните режими. Програмата се основава на метода за изграждане на математически модели на термичен режим на системите за събиране на ниски прецизни топлина, които ни позволи да заобиколим трудностите, свързани с информативната несигурност на моделите и сближаване на външните влияния, чрез използване на експериментално получени информация за естествения топлинен режим на почвата, който позволява частично да обмисля целия комплекс от фактори (като наличието на подземни води, техните високоскоростни и термични режими, структура и местоположение на почвените слоеве, фона на "термичния" фон на Земята, атмосферното валежи, фаза трансформации на влага в пространството на порите и много други), които по същество засягат образуването на термичния режим на системното събиране на топлина и съвместното счетоводство, което в строгата настройка на проблема днес е практически невъзможно. Като решение на "основната" задача, са използвани данните на Климатичната указател на СССР (л.: Hydrometeoizdat. Vol. 1-34).
Програмата всъщност ви позволява да решите проблема с многопараметровата оптимизация на конфигурацията на GTST за определена сграда и за строителната площ. В същото време целевата функция на проблема с оптимизацията е минимумът на годишните разходи за енергия за бившето въртене на GTST и критериите за оптимизация са радиусът на тръбите за топлообменници на почвата, неговия (топлообменник) дължина и дълбочина на вграждането.
Резултатите от числените експерименти и зонирането на територията на Русия за ефективността на използването на геотермална топлина с нисък потенциал за целите на топлоснабдяването на сградите са представени в графична форма на фиг. 2-9.
На фиг. 2 показва стойностите и изолиране на коефициента на трансформация на геотермални топлоснабдяване на топлоснабдяване с хоризонтални системи за топлоснабдяване и на фиг. 3 - за GTST с вертикални системи за топлоснабдяване. Както може да се види от чертежите, максималните стойности до R TR 4.24 за хоризонтални термични системи и 4.14 - за вертикално могат да се очакват в южната част на територията на Русия и минималните стойности, съответно, 2.87 и 2.73 в Север, в Уел. За средната ивица на Русия стойностите до P TR за хоризонтални отоплителни системи са в диапазона от 3.4-3.6 и за вертикални системи в диапазона от 3.2-3.4. Има доста високи стойности за R TR (3,2-3,5) за областите на Далечния изток, райони с традиционно сложни условия за зареждане. Очевидно Далечът е регион с приоритетно прилагане на GTST.
На фиг. 4 показва стойностите и изолините на специфична годишна енергия към задвижването на "хоризонтален" GTST + PD (пик по-близо), включително консумация на енергия за отопление, вентилация и топла вода, намалена до 1 m 2 отопляема площ, и в Фиг. 5 - за GTST с вертикални системи за топлоснабдяване. Както може да се види от чертежите, годишната специфична консумация на енергия за хоризонталното GTST диск, показано на 1 m 2 отопляема площ от сградата, варира от 28.8 kWh / (година m 2) в южната част на Русия до 241 kWh / (година m 2) в Якутск и за вертикален GTST, съответно, от 28.7 kWh / / (година m 2) на юг и до 248 kWh / / (година m 2) в Якутск. Ако умножим стойността, представена в чертежите за определена област, стойността на годишната специфична консумация на енергия за GTST задвижването до стойността за тази област към P TR, намалена с 1, след това получаваме количеството енергия, запазено GTST с 1 m 2 отопляема площ на година. Например, за Москва за вертикално GTST, тази стойност ще бъде 189.2 kW h от 1 m 2 годишно. За сравнение е възможно да се дадат ценностите на специфичното потребление на енергия, установено от регулаторната енергия на московската регулаторна енергия 2.01-99 за ниски сгради на 130 и за многоетажни сгради 95 kWh / (година m 2). В същото време, 2.01-99 потреблението на енергия се състои от 2,01-99 енергийни разходи, състоящи се от енергийни и вентилационни разходи, в нашето потребление на енергия, разходите за енергия за гореща вода са включени в потреблението на енергия. Факт е, че съществуващият подход за оценка на енергийното потребление на сградата разпределя енергийните разходи за отопление и вентилация на разходите и енергийните разходи по горещата вода в отделни статии. В същото време потреблението на енергия за доставка на гореща вода не се нормализира. Този подход не изглежда правилен, тъй като разходите за енергия за доставка на топла вода често са съизмерими с енергийните разходи за отопление и вентилация.
На фиг. 6 показва стойностите и изолиране на рационалното съотношение на топлинната мощност на пика по-близо (pd) и монтираната електрическа мощност на хоризонталния GTST във фракциите на уреда и на фиг. 7 - За GTST с вертикални системи за събиране на топлина. Критерият за рационалното съотношение на топлинната мощност на пика по-близо и инсталираната електрическа мощност на GTST (с изключение на PD) е била най-малкото годишни разходи за електричество до GTST + PD устройството. Както може да се види от чертежите, рационалното съотношение на капацитета на термичния PD и електрическият GTST (без PD) варира от 0 в южната част на Русия, до 2.88 - за хоризонтален GTST и 2.92 за вертикални системи в Якутск. В централната ивица на територията на Руската федерация рационалното съотношение на топлинната мощност на по-близката и инсталираната електрическа енергия на GTST + PD е както за хоризонтално, така и за вертикално GTST в рамките на 1.1-1.3. В този момент трябва да останете по-подробно. Факт е, че когато сменяте, например, електрическа инсталация в централната лента, ние всъщност имаме възможност да намалим мощността, инсталирана в отопляемата сграда на електрическо оборудване, монтирано в отопляема сграда и, съответно, за да се намали изискваната електрическа енергия Rao UES, който днес "" около 50 хиляди рубли. За 1 kW, инсталиран в къщата на електрическата енергия. Например, за една къща с изчислени топлинни линии в най-студения петдневен 15 kW, ние ще спестим 6 kW инсталирана електрическа енергия и, съответно, около 300 хиляди рубли. или 11.5 хиляди долара. Тази цифра е почти равна на цената на GTST на такава топлинна енергия.
Така, ако е правилно да се вземат предвид всички разходи, свързани с свързването на сградата до централизирано захранване, се оказва, че днес има тарифи за електроенергия и се свързват с мрежи от централизирано захранване в централната ивица на територията на руснака Федерацията, дори и на еднократни разходи на GTST, се оказва по-печеливша електрическа инсталация, да не говорим за 60% икономия на енергия.
На фиг. 8 показва стойностите и изолините, пропорцията на топлинната енергия, произведена през годината чрез пик по-близо (pd) в общото годишно потребление на енергия на системата хоризонтално GTST + PD като процент, и на фиг. 9 - за GTST с вертикални системи за събиране на топлина. Както може да се види от чертежите, делът на топлинната енергия, произведен през годината чрез пик по-близо (PD), в общото годишно потребление на енергия на системата Horizontal GTST + PD варира от 0% в южната част на Русия до 38-40 % в Якутск и тюринг, а за вертикално GTST + PD - съответно от 0% на юг и до 48.5% в Якутск. В централната лента на Русия тези стойности са както за вертикално, така и за хоризонтално GTST около 5-7%. Това са малко потребление на енергия, а във връзка с това трябва внимателно да се третирате с избора на пик. Най-рационалната от гледна точка на специфичните капачки от 1 kW мощност и автоматизация са пикови електроди. Той заслужава внимание на използването на пелетни котли.
В края на краищата бих искал да живея на много важен въпрос: проблемът с избора на рационално ниво на топлина скривалище. Този проблем е много сериозна задача днес, за да се реши сериозен цифров анализ, като се вземат предвид както спецификата на нашия климат, така и характеристиките на инженерното оборудване, инфраструктурата на централизирани мрежи, както и екологичната ситуация в градовете, \\ t влошаване буквално в очите им и много повече. Очевидно днес е неправилно формулиране на всички изисквания за черупката на сградата, без да се вземат предвид нейната (сграда) на връзката с климатичната и енергийната система, инженерни комуникации и т.н. В резултат на това, в най-близко бъдеще, \\ t Решението за избора на рационални нива на топлинни щитове ще бъде възможно само въз основа на разглеждането на комплексната сграда + електрозахранваща система + климат + среда като една екоенергетична система, и с този подход, конкурентните предимства на GTST в. \\ T вътрешният пазар е труден за надценяване.
Литература
1. Sanner B. Земи източници за термопомпи (класификация, характеристики, предимства). Курс за геотермални термопомпи, 2002.
2. Vasiliev G. P. Икономически, нивото на термична защита на сградите // енергоспестяване. - 2002. - № 5.
3. Vasilyev G. P. Топлинен магазин на сгради и конструкции с ниско ускорена топлинна енергия на повърхностните слоеве на земята: монография. Издателство "Граница". - m.: Червена звезда, 2006.
Един от най-добрите, рационални техники при изграждането на столични оранжерии е подземен термос оранжерия.
Използвайки този факт на постоянство на температурата на земята на дълбочина, в парниковото устройство дава колосални икономии на разходите за отопление по време на студения сезон, улеснява грижата, прави микроклимата по-стабилен.
Такава оранжерия работи в най-края на замръзване, позволява на зеленчуците, растат цветя през цялата година.
Правилно оборудваната зелена оранжерия прави възможно растат, включително термични любезни южни култури. На практика няма ограничения. Цитрус и дори ананаси могат да се чувстват чудесно в оранжерията.
Но за да практикуват всичко на практика, е необходимо да се спазват тестовите технологии, за които са изградени подземни оранжерии. В края на краищата, тази идея не е нова, а царът в Русия, оранжериите получили култури на ананаси, които предприемат предприемачески търговци за продажбата в Европа.
По някаква причина изграждането на такива оранжерии не намери в нашата страна на голямо разпространение, като цяло, то просто е забравено, въпреки че дизайнът е идеален само за нашия климат.
Вероятно ролята тук изигра необходимостта да копае дълбока яма, запълване на основата. Изграждането на запустена оранжерия е доста скъпо, това не е оранжерия, покрита с полиетилен, но и връщането от оранжерията е много повече.
Цялостното вътрешно осветление не се губи от гликета до земята, това може да изглежда странно, но в някои случаи леката насищане е дори по-висока от тази на класическите оранжерии.
Невъзможно е да не говорим за силата и надеждността на дизайна, тя е несравнимо по-силна от обичайното, по-лесно е да се носят ураганните пориви на вятъра, добре се противопоставя на градушка, без смущения и снега.
1. Коклован
Създаването на оранжерия започва с копаене на яма. За да се използва топлината на земята, за да се загрее вътрешният обем, оранжерията трябва да бъде доста задълбочена. Колкото по-дълбоко става по-топло.
Температурата почти не се променя през годината на разстояние 2-2,5 метра от повърхността. На дълбочина от 1 m температурата на почвата се колебае повече, но и през зимата тя остава положителна, обикновено в средната лента, температурата е 4-10 секунди, в зависимост от времето на годината.
Изгарянето на оранжерия се изгражда в един сезон. Това означава, че през зимата тя ще може напълно да функционира и да генерира доход. Конструкцията не е евтина, но като се прилага топене, компромисни материали, е възможно да се спаси буквално за цялостен ред, като прави някаква икономика, започвайки от ямата.
Например, направете без привличане на строителна техника. Въпреки че най-много отнемаща част от работата е да копаят яма -, разбира се, по-добре е да се даде багер. Ръчно премахване на такъв обем земя трудно и дълго.
Дълбочината на ямата на ямата трябва да бъде най-малко два метра. На такава дълбочина земята ще започне да споделя своята топлина и да работи като вид термос. Ако дълбочината е по-малка, тогава ще работи фундаментално идея, но забележимо по-малко ефективна. Ето защо се препоръчва да не съжалявате за силите и средствата за задълбочаване на бъдещата оранжерия.
В дължината на подземните оранжерии могат да бъдат всички, но ширината е по-добре да издържа на 5 метра, ако ширината е по-голяма, тогава качествените характеристики на отопление и осветление се влошават.
От страната на хоризонта, подземните оранжерии трябва да бъдат насочени, като обикновени оранжерии и оранжерии, от изток на запад, т.е. така, така че едната страна на страните да е изправена пред юг. В тази позиция на завода ще получат максималното количество слънчева енергия.
2. стени и покрив
На периметъра основата е наводнена или блокира блокове. Фондацията служи като основа за стени и рамкови рамки. Стените са по-добре направени от материали с добри топлоизолационни характеристики, отлична опция - термоблокове.
Рамката на покрива е по-вероятно, направена от дървени, от импрегнирани с антисептични средства на барове. Дизайнът на покрива обикновено е прав дуплекс. Към конструктивния център е фиксиран бар, за тази цел, на пода са монтирани централни опори по цялата дължина на оранжерията.
Ски барът и стените са свързани близо до Рафал. Рамката може да бъде направена без високи опори. Те са заменени с малки, които поставят напречни лъчи, свързващи противоположната страна на оранжерията - този дизайн прави свободно вътрешното пространство.
По-добре е да се вземе клетъчен поликарбонат като покривен покрив - популярен съвременен материал. Разстоянието между строителните гредите е персонализирано под ширината на поликарбонатни листове. Работата с материала е удобна. Покритието се получава с малко количество съединения, тъй като листата се произвеждат с дължина 12 m.
Те са прикрепени към рамката със самостоятелно рисуване, те са по-добре да избират с шапка под формата на пералня. За да избегнете напукване, под всеки самозалепващ винт, пробийте отвор за пробиване на съответния диаметър. С помощта на отвертка или редовна тренировка с кръстосана прилеп, работата по остъкляване се движи много бързо. За да не се остави за пукнатините, това е добре в горната част на горните греди с мека гумена уплътнение или друг подходящ материал и само след това затегнете листа. Пикът на покрива по скета трябва да бъде павиран с лека изолация и да се натисне някакъв ъгъл: пластмаса, от калай, от друг подходящ материал.
За добра топлоизолация покривът понякога се прави с двоен слой от поликарбонат. Въпреки че прозрачността намалява с около 10%, но това е покрито с отлични топлоизолационни характеристики. Необходимо е да се смята, че снегът не се стопява на такъв покрив. Следователно, скетът трябва да бъде под достатъчно ъгъл, не по-малко от 30 градуса, така че да се натрупа снегът на покрива. Освен това е монтиран електрически вибратор за разклащане, той ще спаси покрива в случай, че снегът все още ще се натрупа.
Двойното стъкло се извършва по два начина:
Между двете листове поставете специален профил, листата са прикрепени към рамката отгоре;
Първо монтирайте долния слой остъкляване към рамката отвътре, до долната страна на извара. Вторият слой на покрива е покрит, както обикновено, отгоре.
След завършване е желателно да се пушат всички стави на скоч. Готовият покрив изглежда много ефективно: без ненужни кръстовища, гладки, без изключителни части.
3. Затопляне и отопление
Стената изолация се извършва, както следва. Преди това е необходимо да се разтопят напълно всички фуги и шевове на стената с решение, тук можете да приложите монтажната пяна. Вътрешната страна на стените е покрита с филм от топлоизолация.
В студените части на страната е добре да се използва фолио Толест филм, покриващ стената с двоен слой.
Температурата в дълбочината на почвата, оранжерията е по-висока от нула, но по-студените температури на въздуха, необходими за растежа на растенията. Горният слой се нагрява от слънчевите лъчи и въздуха на оранжерията, но все пак почвата приема топлината, толкова често в подземни оранжерии използват технологията на "топли етажи": нагревателният елемент е електрически кабел - защита на металната решетка или излива бетон.
Във втория случай почвата за леглата се излива върху бетон или растат зеленчуци в саксии и вази.
Използването на топъл под може да бъде достатъчно за отопление на цялата оранжерия, ако има достатъчно енергия. Но по-ефективно и по-удобно за растенията. Използване на комбинирано отопление: топъл под + отопляем въздух. За добър растеж те се нуждаят от температура на въздуха от 25-35 градуса при температурата на Земята приблизително 25 ° С.
Заключение
Разбира се, изграждането на оранжерия оранжерия ще струва повече, а усилията ще се нуждаят от повече, отколкото при изграждането на подобна оранжерия на конвенционален дизайн. Но средствата, вградени в оранжерията с времето, са оправдани.
Първо, това е икономия на енергия при отопление. За без значение как обичайната площадка на земята се чува през зимата, тя винаги ще бъде по-скъпа и по-трудна за подобен метод за отопление в подземна оранжерия. Второ, спестяване на осветление. Фолиото топлоизолация на стени, отразяваща светлина, увеличава осветлението с два пъти. Микроклимата в задълбочената оранжерия през зимата за растенията ще бъде по-благоприятна, че със сигурност ще повлияе на добива. Фиданки лесно ще се сбъднат, нежните растения ще се чувстват перфектно. Такава оранжерия гарантира стабилна, висока реколта от всички растения през цялата година.
Зареждане...
