Toplotno stanje unutrašnjosti zemaljske kugle. Temperatura Zemljinih dubina

Najveća poteškoća je izbjeći patogena mikroflora. A to je teško učiniti u dovoljno toplom okruženju zasićenom vlagom. Čak iu najboljim podrumima uvijek postoji buđ. Stoga nam je potreban sistem za redovno korišćeno čišćenje cevi od svih gadosti koje se nakupljaju na zidovima. A to učiniti s polaganjem od 3 metra nije tako lako. Prva stvar koja pada na pamet je mehanička metoda- četka. Što se tiče čišćenja dimnjaka. Koristeći neku vrstu tečne hemikalije. Ili gas. Ako, na primjer, pumpate fosgen kroz cijev, onda će sve umrijeti i to može biti dovoljno za nekoliko mjeseci. Ali svaki gas ulazi u hemiju. reagira s vlagom u cijevi i, shodno tome, taloži se u njoj, zbog čega je potrebno dugo vremena za ventilaciju. A dugotrajna ventilacija će dovesti do obnove patogena. Za to je potreban kompetentan pristup sa znanjem savremenim sredstvimačišćenje.

Uglavnom, pristajem na svaku riječ! (Zaista ne znam čemu da se radujem ovde).

U ovom sistemu vidim nekoliko problema koje treba riješiti:

1. Da li je dužina ovog izmenjivača toplote dovoljna za njegovu efikasnu upotrebu (očigledno će biti nekog efekta, ali nije jasno šta)
2. Kondenzacija. Zimi neće postojati, jer će se kroz cijev pumpati hladan zrak. Kondenzacija će ispasti sa vanjske strane cijevi - u zemlju (toplije je). Ali ljeti... Problem je KAKO ispumpati kondenzat ispod dubine od 3 m - već sam razmišljao da napravim zatvoreno staklo za bunar na strani sakupljanja kondenzata za prikupljanje kondenzata. U njega ugradite pumpu koja će periodično ispumpati kondenzat...
3. Pretpostavlja se da su kanalizacione cijevi (plastične) zaptivene. Ako je tako, onda podzemna voda okolo ne bi trebala prodirati i ne bi trebala utjecati na vlažnost zraka. Stoga vjerujem da tamo neće biti vlage (kao u podrumu). By najmanje zimi. Mislim da je podrum vlažan zbog loše ventilacije. Plijesan ne voli sunčevu svjetlost i propuh (u cijevi će biti propuha). A sada se postavlja pitanje - KOLIKO su kanalizacione cijevi čvrsto u zemlji? Koliko će mi godina trajati? Činjenica je da je ovaj projekat povezan - kopa se rov za kanalizaciju (biće na dubini od 1-1,2 m), zatim izolacija (ekspandirani polistiren) i dublje - zemljani akumulator). To znači da se ovaj sistem ne može popraviti ako ispusti pritisak - neću ga kopati - samo ću ga zasuti zemljom i to je to.
4. Čišćenje cijevi. Razmišljao sam da napravim bunar za gledanje na najnižoj tački. Sada je manje “entuzijazma” oko ove stvari – podzemne vode – može se ispostaviti da će biti poplavljena i da će biti NULA smisla. Bez bunara nema mnogo opcija:
A. Revizije se rade sa obje strane (za svaku cijev od 110 mm), koje dopiru do površine, a kroz cijev se provlači kabel od nehrđajućeg čelika. Za čišćenje na njega pričvršćujemo kvač. Nedostaci - gomila cijevi izlazi na površinu, što će utjecati na temperaturu i hidrodinamičke uvjete baterije.
b. povremeno zalijte cijevi vodom i izbjeljivačem, na primjer (ili drugim dezinfekcijskim sredstvom), crpite vodu iz kondenzacijskog bunara na drugom kraju cijevi. Zatim osušite cijevi zrakom (eventualno u proljetnom načinu - izvan kuće, iako mi se ova ideja baš i ne sviđa).
5. Neće biti buđi (promaje). ali drugi mikroorganizmi koji žive u piću - veoma. Ima nade za zimski režim - hladan suv vazduh dobro dezinfikuje. Opcija zaštite je filter na izlazu baterije. Ili ultraljubičasto (skupo)
6. Koliko je stresno kretati zrak kroz takvu strukturu?
Filter (fina mreža) na ulazu
-> okrenite za 90 stepeni dole
-> 4m 200mm cijevi dolje
-> podjela toka na 4 cijevi od 110 mm
-> 10 metara horizontalno
-> okrenite za 90 stepeni dole
-> 1 metar niže
-> rotirati za 90 stepeni
-> 10 metara horizontalno
-> prikupljanje protoka u cijev od 200 mm
-> 2 metra gore
-> okrenuti za 90 stepeni (u kuću)
-> papirni ili platneni džepni filter
-> ventilator

Imamo 25m cevi, 6 okreta za 90 stepeni (mogu i glatkiji okreti - 2x45), 2 filtera. Želim 300-400m3/h. Brzina protoka ~4m/sec

Jedna od najboljih, najracionalnijih metoda u izgradnji trajnih staklenika je podzemni termos staklenik.
Korištenje ove činjenice o postojanosti zemljine temperature na dubini u izgradnji staklenika omogućava enormne uštede na troškovima grijanja u hladnoj sezoni, olakšava održavanje i čini mikroklimu stabilnijom..
Takav staklenik radi u najgorim mrazima, omogućava vam proizvodnju povrća i uzgoj cvijeća tijekom cijele godine.
Pravilno opremljen staklenik u zemlji omogućava uzgoj, između ostalog, južnih usjeva koji vole toplinu. Ograničenja praktički nema. Agrumi, pa čak i ananas mogu napredovati u stakleniku.
No, kako bi sve funkcioniralo kako treba u praksi, neophodno je slijediti provjerene tehnologije koje se koriste za izgradnju podzemnih staklenika. Uostalom, ova ideja nije nova; čak i za vrijeme cara u Rusiji, potopljeni staklenici su proizvodili plodove ananasa, koje su poduzetni trgovci izvozili na prodaju u Evropu.
Iz nekog razloga, izgradnja takvih staklenika nije postala široko rasprostranjena u našoj zemlji, uglavnom je jednostavno zaboravljena, iako je dizajn idealan za našu klimu.
Vjerovatno je tu ulogu igrala potreba da se iskopa duboka jama i izlije temelj. Izgradnja ukopanog staklenika je prilično skupa, daleko od toga da je staklenik prekriven polietilenom, ali je povrat iz staklenika mnogo veći.
Ukupna unutrašnja rasvjeta se ne gubi ukopavanjem u zemlju; ovo može izgledati čudno, ali u nekim slučajevima je zasićenost svjetlom čak i veća od one u klasičnim staklenicima.
Nemoguće je ne spomenuti snagu i pouzdanost konstrukcije, neuporedivo je jača nego inače, lakše podnosi orkanske navale vjetra, dobro odolijeva tuči, a snježni ostaci neće biti prepreka.

1. Pit

Stvaranje staklenika počinje kopanjem jame. Da biste koristili toplinu zemlje za zagrijavanje unutrašnjosti, staklenik mora biti dovoljno dubok. Što dublje idete, zemlja postaje toplija.
Temperatura ostaje gotovo nepromijenjena tijekom cijele godine na udaljenosti od 2-2,5 metara od površine. Na dubini od 1 m temperatura tla više varira, ali čak i zimi njena vrijednost ostaje pozitivna, obično pri srednja traka temperatura je 4-10 C, zavisno od doba godine.
Ugrađeni staklenik se gradi u jednoj sezoni. Odnosno, zimi će moći u potpunosti funkcionirati i ostvarivati ​​prihod. Izgradnja nije jeftina, ali korištenjem domišljatosti i kompromisnih materijala moguće je uštedjeti doslovno red veličine izradom svojevrsne ekonomične verzije staklenika, počevši od temeljne jame.
Na primjer, bez upotrebe građevinske opreme. Iako je najintenzivniji dio posla - kopanje jame - naravno bolje dati bageru. Ručno uklanjanje takve količine zemlje je teško i dugotrajno.
Dubina iskopne jame mora biti najmanje dva metra. Na takvoj dubini, Zemlja će početi dijeliti svoju toplinu i raditi kao neka vrsta termosa. Ako je dubina manja, onda će u principu ideja funkcionirati, ali primjetno manje učinkovito. Stoga se preporučuje da ne štedite trud i novac na produbljivanju budućeg staklenika.
Podzemni staklenici mogu biti bilo koje dužine, ali je bolje zadržati širinu unutar 5 metara; ako je širina veća, kvalitetne karakteristike grijanja i refleksije svjetlosti se pogoršavaju.
Na stranama horizonta, podzemni staklenici moraju biti orijentirani, poput običnih staklenika i staklenika, od istoka prema zapadu, odnosno tako da jedna od strana bude okrenuta prema jugu. U ovoj poziciji, biljke će primiti maksimalni iznos solarna energija.

2. Zidovi i krov

Izlije se temelj ili se po obodu jame postavljaju blokovi. Temelj služi kao osnova za zidove i okvir konstrukcije. Bolje je napraviti zidove od materijala s dobrim karakteristikama toplinske izolacije, termo blokovi su odlična opcija.

Krovni okvir je često napravljen od drveta, od šipki impregniranih antiseptičkim sredstvima. Krovna konstrukcija je najčešće ravna zabatna. Sljemenska greda je pričvršćena u sredini konstrukcije, za to se na podu postavljaju središnji nosači duž cijele dužine staklenika.

Sljemenska greda i zidovi povezani su nizom rogova. Okvir se može izraditi bez visokih oslonaca. Oni se zamjenjuju malim, koji se postavljaju na poprečne grede koje povezuju suprotne strane staklenika - ovaj dizajn čini unutrašnji prostor slobodnijim.

Kao krovni pokrivač, bolje je uzeti ćelijski polikarbonat - popularan savremeni materijal. Razmak između rogova tokom izgradnje prilagođava se širini polikarbonatnih listova. Pogodno je raditi s materijalom. Premaz se dobija sa malim brojem spojeva, jer se limovi proizvode dužine 12 m.

Pričvršćuju se na okvir samoreznim vijcima, bolje ih je odabrati s poklopcem u obliku podloške. Da biste izbjegli pucanje lima, morate izbušiti rupu odgovarajućeg promjera za svaki samorezni vijak. Koristeći odvijač ili običnu bušilicu sa Phillips svrdlom, rad na staklu se odvija vrlo brzo. Kako bi se osiguralo da ne ostane praznina, dobro je uz vrh rogova unaprijed postaviti brtvilo od meke gume ili drugog odgovarajućeg materijala i tek onda zašrafiti limove. Vrh krova duž grebena potrebno je položiti mekom izolacijom i pritisnuti nekim uglom: plastikom, limom ili drugim odgovarajućim materijalom.

Za dobru toplinsku izolaciju, krov se ponekad pravi dvostrukim slojem polikarbonata. Iako je providnost smanjena za oko 10%, pokrivena je odličnim performansama toplinske izolacije. Treba uzeti u obzir da se snijeg na takvom krovu ne topi. Stoga nagib mora biti pod dovoljnim uglom, najmanje 30 stepeni, kako se snijeg ne bi nakupljao na krovu. Dodatno je ugrađen i električni vibrator za drmanje, koji će zaštititi krov ako dođe do nakupljanja snijega.

Dvostruko staklo se radi na dva načina:

Između dva lista umetnut je poseban profil, listovi su pričvršćeni na okvir odozgo;

Prvo, donji sloj ostakljenja je pričvršćen na okvir iznutra, na donju stranu rogova. Drugi sloj krova je pokriven, kao i obično, odozgo.

Nakon završetka radova, preporučljivo je zalijepiti sve spojeve trakom. Gotovi krov izgleda vrlo impresivno: bez nepotrebnih spojeva, gladak, bez izbočenih dijelova.

3. Izolacija i grijanje

Zidna izolacija se izvodi na sljedeći način. Prvo morate pažljivo premazati sve spojeve i šavove zida otopinom, ovdje možete koristiti i poliuretansku pjenu. Unutrašnja strana Zidovi su obloženi termoizolacionim filmom.

U hladnim krajevima zemlje dobro je koristiti debelu foliju, prekrivajući zid dvostrukim slojem.

Temperatura duboko u zemljištu staklenika je iznad nule, ali hladnija od temperature vazduha neophodne za rast biljaka. Gornji sloj se zagrijava sunčevim zrakama i zrakom staklenika, ali tlo ipak oduzima toplinu, pa se često u podzemnim staklenicima koristi tehnologija „toplih podova“: grijaći element - električni kabel - zaštićen je s metalnu rešetku ili napunjenu betonom.

U drugom slučaju, tlo za krevete se sipa na beton ili se zelenilo uzgaja u saksijama i saksijama.

Upotreba podnog grijanja može biti dovoljna za grijanje cijelog staklenika, ako ima dovoljno snage. Ali za biljke je efikasnije i ugodnije koristiti kombinirano grijanje: topli pod + grijanje zraka. Za dobar rast potrebna im je temperatura vazduha od 25-35 stepeni sa temperaturom tla od približno 25 stepeni.

ZAKLJUČAK

Naravno, izgradnja udubljenog staklenika koštat će više i zahtijevati više truda od izgradnje sličnog staklenika konvencionalnog dizajna. Ali novac uložen u termos staklenik se vremenom isplati.

Prvo, štedi energiju na grijanju. Bez obzira kako zagrevate zimsko vrijeme običan nadzemni staklenik, uvijek će biti skuplji i teži od sličnog načina grijanja u podzemnom stakleniku. Drugo, ušteda na rasvjeti. Folija toplotne izolacije zidova, reflektujući svetlost, udvostručuje osvetljenost. Mikroklima u dubokom stakleniku zimi će biti povoljnija za biljke, što će svakako uticati na prinos. Sadnice će se lako ukorijeniti, a nježne biljke će se osjećati odlično. Takav staklenik jamči stabilan, visok prinos svih biljaka tijekom cijele godine.

U gradu Espoo, prva finska geotermalna elektrana bit će puštena u rad za dvije godine. Finski inženjeri planiraju koristiti prirodnu toplinu unutrašnjosti Zemlje za grijanje zgrada. A ako eksperiment bude uspješan, onda se slične toplane mogu graditi svuda, na primjer, u Lenjingradskoj oblasti. Pitanje je koliko je to isplativo.

Iskorištavanje Zemljine energije nije nova ideja. Naravno, prvenstveno su stanovnici onih krajeva u kojima je sama priroda stvorila „parne mašine“ preuzeli njenu implementaciju. Na primjer, davne 1904. godine talijanski princ Piero Ginori Conti zapalio je četiri sijalice tako što je postavio turbinu sa električnim generatorom blizu prirodni izlaz zagrijana para iz zemlje, u regiji Larderello (Toskana).

Devet godina kasnije, 1913. godine, tu je puštena u rad prva komercijalna geotermalna stanica kapaciteta 250 kilovata. Stanica je koristila najprofitabilniji, ali, nažalost, rijetko pronađen resurs - suhu pregrijanu paru, koja se može naći samo u dubinama vulkanskih masiva. Ali, zapravo, toplina Zemlje može se naći ne samo u blizini planina koje dišu vatru. Svuda je, pod našim nogama.

Unutrašnjost planete je zagrijana na nekoliko hiljada stepeni. Naučnici još nisu shvatili zbog kojih procesa naša planeta skladišti gigantsku količinu topline nekoliko milijardi godina, a nemoguće je procijeniti koliko će milijardi godina trajati. Pouzdano je poznato da se prilikom ronjenja na svakih 100 metara duboko u zemlju temperatura stijena povećava u prosjeku za 3 stepena. U prosjeku, to znači da postoje mjesta na planeti gdje temperatura poraste za pola stepena, a negdje i za 15 stepeni. I to nisu zone aktivnog vulkanizma.

Temperaturni gradijent, naravno, raste neravnomjerno. Finski stručnjaci očekuju da će doći do zone na dubini od 7 km u kojoj će temperatura stijena biti 120 stepeni Celzijusa, uprkos činjenici da je temperaturni gradijent u Espoou otprilike 1,7 stepeni na 100 metara, a to je čak i ispod prosjeka. nivo. I, ipak, ovo je već dovoljna temperatura za pokretanje geotermalne toplane.

Suština sistema je, u principu, jednostavna. Izbušene su dvije bušotine na udaljenosti od nekoliko stotina metara jedna od druge. Između njih u donjem dijelu pumpa se voda pod pritiskom da razbije slojeve i stvori sistem propusnih pukotina između njih. Tehnologija je dokazana: nafta i plin iz škriljaca sada se vade na sličan način.

Zatim se u jedan bunar ispumpava voda s površine, a iz drugog se, naprotiv, ispumpava. Voda teče kroz pukotine među vrućim stijenama, a zatim teče kroz drugi bunar na površinu, gdje prenosi toplinu do konvencionalne gradske toplane. Ovakvi sistemi su već lansirani u Sjedinjenim Državama, a trenutno se razvijaju u Australiji i zemljama Evropske unije.

Foto: www.facepla.net (screenshot)

Osim toga, toplina je dovoljna da počne proizvoditi električnu energiju. Prioritet u razvoju niske temperature geotermalna energija pripada sovjetskim naučnicima - upravo su oni riješili pitanje korištenja takve energije na Kamčatki prije više od pola stoljeća. Naučnici su predložili upotrebu organske tečnosti, freona12, kao rashladnog sredstva koja ključa, čija je tačka ključanja pri normalnom atmosferskom pritisku minus 30 stepeni. Voda iz bunara na temperaturi od 80 stepeni Celzijusa prenosila je svoju toplotu na freon, koji je rotirao turbine. Prva elektrana na svijetu koja je radila s vodom na ovoj temperaturi bila je geotermalna elektrana Pauzhetskaya na Kamčatki, izgrađena 1967. godine.

Prednosti takve sheme su očigledne - bilo gdje na Zemlji, čovječanstvo će se moći osigurati toplinom i strujom, čak i ako se Sunce ugasi. Debljina zemljine kore sadrži ogromnu energiju, više od 10 hiljada puta veću od ukupne potrošnje goriva moderne civilizacije godišnje. A ova energija se stalno obnavlja zbog priliva toplote iz utrobe planete. Moderne tehnologije omogućavaju proizvodnju ove vrste energije.

Zanimljiva mjesta za izgradnju sličnih geotermalnih elektrana postoje i u Lenjingradskoj oblasti. Izraz „Sankt Peterburg stoji u močvari“ primenljiv je samo sa stanovišta izgradnje niskih zgrada, a sa stanovišta „velike geologije“ - sedimentnog pokrivača u blizini Sankt Peterburga. je prilično tanak, svega desetine metara, a zatim, kao u Finskoj, nastaju magmatske stijene temeljne stijene. Ovaj stijenski štit je heterogen: prošaran je rasjedima, duž nekih od kojih se toplinski tok diže prema gore.

Botaničari su prvi obratili pažnju na ovu pojavu, koji su pronašli toplinska ostrva na Karelijskoj prevlaci i na visoravni Izhora, gdje biljke rastu ili s visokom stopom reprodukcije ili pripadaju južnijim botaničkim podzonama. A u blizini Gatchine otkrivena je botanička anomalija - biljke alpsko-karpatske flore. Biljke postoje zahvaljujući toplotnim tokovima koji dolaze iz zemlje.

Prema rezultatima bušenja na području Pulkova na dubini od 1000 metara, temperatura kristalnih stijena bila je plus 30 stepeni, odnosno u prosjeku se povećavala za 3 stepena na svakih 100 metara. Ovo je "srednji" nivo temperaturnog gradijenta, ali je skoro dvostruko veći od regiona Espoo u Finskoj. To znači da je u Pulkovu dovoljno izbušiti bunar do dubine od samo 3.500 metara, shodno tome, takva toplana koštat će mnogo manje nego u Espoou.

Vrijedi uzeti u obzir da period povrata za takve stanice zavisi i od tarifa za opskrbu toplinom i električnom energijom za potrošače u ovoj zemlji ili regiji. U maju 2015. godine tarifa za stambene zgrade bez električnog grijanja iz Helsingin Energia je 6,19 eurocenti po kWh, sa grijanje na struju, odnosno - 7,12 eurocentra po kWh (in danju). U poređenju sa tarifama Sankt Peterburga, razlika za one koji koriste struju i grejanje je oko 40%, a moraju se uzeti u obzir i kursne igre. Ovako niska cijena električne energije u Finskoj je, između ostalog, posljedica činjenice da ta zemlja ima vlastiti nuklearni proizvodni kapacitet.

Ali u Latviji, koja je prisiljena stalno kupovati struju i gorivo, prodajna cijena struje je skoro dvostruko viša nego u Finskoj. Međutim, Finci su odlučni da izgrade stanicu u Espoou, na mjestu koje nije baš povoljno u smislu geotermalnog gradijenta.

Činjenica je da geotermalna energija zahtijeva dugoročna ulaganja. U tom smislu je bliža velikim hidroelektranama i nuklearnoj energiji. Geotermalnu elektranu je mnogo teže izgraditi od solarne ili vjetroelektrane. I moramo biti sigurni da se političari neće početi igrati cijenama i da se pravila neće mijenjati u hodu.

Zato se Finci odlučuju na ovaj važan industrijski eksperiment. Ako uspiju da ostvare svoje planove, i barem za početak, zagriju svoje stanovnike toplinom kojoj nikada neće biti kraja (čak ni na razmjerima života na našoj planeti općenito) - to će nam omogućiti da razmišljamo o budućnosti geotermalne energije. energije u ogromnim ruskim prostranstvima. Sada se u Rusiji kupaju u toplini Zemlje na Kamčatki i Dagestanu, ali možda će doći vrijeme za Pulkovo.

Konstantin Ranks

Temperatura unutar Zemlje. Određivanje temperature u Zemljinim školjkama zasniva se na različitim, često indirektnim podacima. Najpouzdaniji podaci o temperaturi odnose se na najgornji dio zemljine kore, izložen rudnicima i bušotinama do maksimalne dubine od 12 km (Kola bunar).

Povećanje temperature u stepenima Celzijusa po jedinici dubine naziva se geotermalni gradijent, i dubina u metrima, tokom koje se temperatura povećava za 1 0 C - geotermalna faza. Geotermalni gradijent i, shodno tome, geotermalni korak se menjaju od mesta do mesta u zavisnosti od geoloških uslova, endogene aktivnosti u različitim oblastima, kao i heterogene toplotne provodljivosti stena. Štaviše, prema B. Gutenbergu, granice fluktuacija se razlikuju više od 25 puta. Primjer za to su dva oštro različita nagiba: 1) 150 o na 1 km u Oregonu (SAD), 2) 6 o na 1 km registrovan u Južna Afrika. Prema ovim geotermalnim gradijentima, geotermalni korak se također mijenja od 6,67 m u prvom slučaju na 167 m u drugom. Najčešća kolebanja gradijenta su u granicama od 20-50 o, a geotermalni korak je 15-45 m. Prosječni geotermalni gradijent odavno je prihvaćen na 30 o C po 1 km.

Prema V. N. Žarkovu, geotermalni gradijent u blizini površine Zemlje procjenjuje se na 20 o C na 1 km. Na osnovu ove dvije vrijednosti geotermalnog gradijenta i njegove postojanosti duboko u Zemlji, tada bi na dubini od 100 km trebala biti temperatura od 3000 ili 2000 o C. Međutim, to je u suprotnosti sa stvarnim podacima. Upravo na tim dubinama povremeno nastaju komore magme iz kojih lava teče na površinu, čija je maksimalna temperatura od 1200-1250 o. Uzimajući u obzir ovaj osebujni "termometar", brojni autori (V.A. Lyubimov, V.A. Magnitsky) smatraju da na dubini od 100 km temperatura ne može prijeći 1300-1500 o C.

Na višim temperaturama, stijene plašta bi se potpuno otopile, što je u suprotnosti sa slobodnim prolazom posmičnih seizmičkih valova. Dakle, prosječni geotermalni gradijent može se pratiti samo do određene relativno male dubine od površine (20-30 km), a zatim bi se trebao smanjiti. Ali čak iu ovom slučaju, na istom mjestu, promjena temperature sa dubinom je neujednačena. To se može vidjeti na primjeru promjene temperature sa dubinom duž bunara Kola, koji se nalazi unutar stabilnog kristalnog štita platforme. Prilikom polaganja ove bušotine očekivali su geotermalni gradijent od 10 o na 1 km i stoga su na projektnoj dubini (15 km) očekivali temperaturu reda veličine 150 o C. Međutim, takav gradijent je bio samo do dubine od 3 km, a zatim se počeo povećavati za 1,5 -2,0 puta. Na dubini od 7 km temperatura je bila 120 o C, na 10 km -180 o C, na 12 km -220 o C. Pretpostavlja se da će na projektnoj dubini temperatura biti blizu 280 o C. Drugi primjer su podaci iz bušotine koja se nalazi u Severnom Kaspijskom regionu, u području aktivnijeg endogenog režima. U njemu se na dubini od 500 m ispostavilo da je temperatura 42,2 o C, na 1500 m - 69,9 o C, na 2000 m - 80,4 o C, na 3000 m - 108,3 o C.

Kolika je temperatura u dubljim zonama Zemljinog omotača i jezgra? Dobiveni su manje-više pouzdani podaci o temperaturi baze sloja B gornjeg plašta (vidi sliku 1.6). Prema V.N. Žarkovu, „detaljne studije faznog dijagrama Mg 2 SiO 4 - Fe 2 Si0 4 omogućile su određivanje referentne temperature na dubini koja odgovara prvoj zoni faznih prelaza (400 km)” (tj. od olivina u spinel). Temperatura ovdje, kao rezultat ovih istraživanja, iznosi oko 1600 50 o C.

Pitanje raspodjele temperatura u omotaču ispod sloja B i Zemljinog jezgra još uvijek nije riješeno, pa su stoga izražene različite ideje. Može se samo pretpostaviti da temperatura raste sa dubinom sa značajnim smanjenjem geotermalnog gradijenta i povećanjem geotermalnog koraka. Pretpostavlja se da je temperatura u Zemljinom jezgru u rasponu od 4000-5000 o C.

Prosjek hemijski sastav Zemlja. Za procjenu hemijskog sastava Zemlje koriste se podaci o meteoritima, koji su najvjerovatniji uzorci protoplanetarnog materijala od kojeg su nastale zemaljske planete i asteroidi. Do sada su mnoge stvari koje su pale na Zemlju dobro proučene. različita vremena i u različitim mjestima meteoriti. Na osnovu njihovog sastava, razlikuju se tri vrste meteorita: 1) željezo, sastoji se uglavnom od gvožđa nikla (90-91% Fe), sa malom primesom fosfora i kobalta; 2) ironstone(sideroliti), koji se sastoje od minerala željeza i silikata; 3) kamen, ili aeroliti, koji se uglavnom sastoje od fero-magnezijskih silikata i inkluzija gvožđa nikla.

Najčešći su kameni meteoriti - oko 92,7% svih nalaza, željezo-kamen 1,3% i željezo 5,6%. Kameni meteoriti se dijele u dvije grupe: a) hondriti sa malim zaobljenim zrnima - hondrule (90%); b) ahondriti koji ne sadrže hondrule. Sastav kamenih meteorita je blizak ultramafičnim magmatskim stijenama. Prema M. Bottu, oni sadrže oko 12% gvožđe-nikl faze.

Na osnovu analize sastava različitih meteorita, kao i dobijenih eksperimentalnih geohemijskih i geofizičkih podataka, jedan broj istraživača daje savremenu procenu bruto elementarnog sastava Zemlje, prikazanu u tabeli. 1.3.

Kao što se može vidjeti iz podataka u tabeli, povećana distribucija se odnosi na četiri bitnih elemenata- O, Fe, Si, Mg, koji čine preko 91%. Grupa manje uobičajenih elemenata uključuje Ni, S, Ca, A1. Ostali elementi periodni sistem Mendeljejev u na globalnom nivou u pogledu opšte rasprostranjenosti oni su od sekundarnog značaja. Ako uporedimo date podatke sa sastavom zemljine kore, jasno je vidljiva značajna razlika koja se sastoji od naglog smanjenja O, A1, Si i značajnog povećanja Fe, Mg i pojave primjetnih količina S i Ni. .

Oblik Zemlje naziva se geoid. Dubinska struktura Zemlje se prosuđuje po uzdužnim i poprečnim seizmičkim talasima, koji, šireći se unutar Zemlje, doživljavaju prelamanje, refleksiju i slabljenje, što ukazuje na slojevitost Zemlje. Postoje tri glavna područja:

Zemljina kora;

plašt: gornji do dubine od 900 km, donji do dubine od 2900 km;

vanjsko jezgro Zemlje do dubine od 5120 km, unutrašnje jezgro do dubine od 6371 km.

Unutrašnja toplota Zemlje povezana je sa raspadom radioaktivnih elemenata - uranijuma, torijuma, kalijuma, rubidijuma, itd. Prosečna vrednost toplotnog toka je 1,4-1,5 µcal/cm2.s.

1. Kakav je oblik i veličina Zemlje?

2. Koje metode postoje za proučavanje unutrašnje strukture Zemlje?

3. Kakva je unutrašnja struktura Zemlje?

4. Koje seizmičke sekcije prvog reda su jasno identifikovane prilikom analize strukture Zemlje?

5. Koje su granice dionica Mohorovičić i Gutenberg?

6. Kolika je prosječna gustina Zemlje i kako se mijenja na granici plašta i jezgra?

7. Kako se mijenja protok topline u različitim zonama? Kako se razumije promjena geotermalnog gradijenta i geotermalnog koraka?

8. Koji se podaci koriste za određivanje prosječnog hemijskog sastava Zemlje?

Književnost

• Voitkevich G.V. Osnove teorije o nastanku Zemlje. M., 1988.

• Zharkov V.N. Unutrašnja struktura Zemlja i planete. M., 1978.

• Magnitsky V.A. Unutrašnja struktura i fizika Zemlje. M., 1965.

• Eseji komparativna planetologija. M., 1981.

• Ringwood A.E. Sastav i porijeklo Zemlje. M., 1981.

Zamislite dom koji se uvijek održava na ugodnoj temperaturi, bez sistema grijanja ili hlađenja na vidiku. Ovaj sistem radi efikasno, ali ne zahtijeva složeno održavanje ili posebna znanja vlasnika.

Vazduh je svež, čuje se cvrkut ptica i vetar kako se lenjo igra lišćem na drveću. Kuća prima energiju iz zemlje, kao što lišće prima energiju iz korijena. Divna slika, zar ne?

Geotermalni sistemi grijanja i hlađenja čine ovu viziju stvarnošću. Geotermalni HVAC (grijanje, ventilacija i klimatizacija) sistem koristi temperaturu tla za grijanje zimi i hlađenje ljeti.

Kako funkcionira geotermalno grijanje i hlađenje

Temperatura okruženje mijenja se s promjenom godišnjih doba, ali se temperatura podzemlja ne mijenja toliko značajno zbog izolacijskih svojstava zemlje. Na dubini od 1,5-2 metra temperatura ostaje relativno konstantna tokom cijele godine. Geotermalni sistem se obično sastoji od unutrašnje opreme za tretman, podzemnog sistema cijevi koji se naziva podzemna petlja i/ili pumpe za cirkulaciju vode. Sistem koristi konstantnu temperaturu zemlje da obezbedi „čistu i besplatnu“ energiju.

(Ne brkajte koncept geotermalnog NVC sistema sa „ geotermalna energija“ – proces u kojem se električna energija proizvodi direktno iz visokih temperatura u zemlji. IN poslednji slučaj koriste se druge vrste opreme i drugi procesi čija je svrha obično zagrijavanje vode do točke ključanja.)

Cijevi koje čine podzemnu petlju obično su izrađene od polietilena i mogu se postaviti horizontalno ili vertikalno ispod zemlje, ovisno o terenu. Ako je vodonosnik dostupan, inženjeri mogu dizajnirati sistem "otvorene petlje" bušenjem bunara do podzemne vode. Voda se ispumpava, prolazi kroz izmjenjivač topline, a zatim se ponovno ubrizgava u isti vodonosni sloj kroz „ponovno ubrizgavanje“.

Zimi voda koja prolazi kroz podzemnu petlju apsorbira toplinu zemlje. Unutrašnja oprema dodatno povećava temperaturu i distribuira je po cijeloj zgradi. To je kao klima uređaj koji radi u rikverc. Tokom ljeta, geotermalni HVAC sistem izvlači vodu visoke temperature iz zgrade i prenosi je kroz podzemnu petlju/pumpu do bunara za ponovno ubrizgavanje, gdje voda teče u hladnije tlo/akvifer.

Za razliku od konvencionalnih sistema grijanja i hlađenja, geotermalni HVAC sistemi ne koriste fosilna goriva za proizvodnju topline. Oni samo uzimaju visoke temperature sa zemlje. Obično se električna energija koristi samo za rad ventilatora, kompresora i pumpe.

Postoje tri glavne komponente u geotermalnom sistemu za hlađenje i grejanje: toplotna pumpa, fluid za izmjenu toplote (otvoreni ili zatvoreni sistem) i sistem za dovod vazduha (cevovod).

Za geotermalne toplotne pumpe, kao i za sve ostale tipove toplotnih pumpi, odnos njihovog korisna akcija na energiju utrošenu za ovu akciju (efikasnost). Većina sistema geotermalnih toplotnih pumpi ima efikasnost od 3,0 do 5,0. To znači da sistem pretvara jednu jedinicu energije u 3-5 jedinica toplote.

Geotermalni sistemi ne zahtijevaju visoko održavanje. Pravilno postavljena, što je vrlo važno, podzemna petlja može dobro služiti nekoliko generacija. Ventilator, kompresor i pumpa smješteni su u zatvorenom prostoru i zaštićeni od promjenjivih vremenskih uvjeta, tako da njihov vijek trajanja može trajati godinama, a često i decenijama. Rutinske periodične provere, pravovremena zamena filtera i godišnje čišćenje spirale su jedino održavanje koje je potrebno.

Iskustvo u korišćenju geotermalnih NVC sistema

Geotermalni NVC sistemi se koriste više od 60 godina širom svijeta. Oni rade sa prirodom, a ne protiv nje, i ne emituju gasove staklene bašte (kao što je ranije rečeno, troše manje električne energije jer iskorištavaju stalnu temperaturu zemlje).

Geotermalni HVAC sistemi sve više postaju atributi ekološki prihvatljivih domova, kao dio rastućeg pokreta zelene gradnje. Zeleni projekti su činili 20 posto svih izgrađenih kuća u SAD-u prošle godine. Članak u Wall Street Journalu procjenjuje da će do 2016. godine budžet zelene zgrade porasti sa 36 milijardi dolara godišnje na 114 milijardi dolara. To će činiti 30-40 posto cjelokupnog tržišta nekretnina.

Ali veliki dio informacija o geotermalnom grijanju i hlađenju zasnovan je na zastarjelim podacima ili nepotkrijepljenim mitovima.

Razbijanje mitova o geotermalnim NVC sistemima

1. Geotermalni NVC sistemi nisu obnovljiva tehnologija jer koriste električnu energiju.

Činjenica: Geotermalni HVAC sistemi koriste samo jednu jedinicu električne energije za proizvodnju do pet jedinica za hlađenje ili grijanje.

2. Sunčeva energija i energija vjetra su povoljnije obnovljive tehnologije u odnosu na geotermalne NVC sisteme.

Činjenica: Geotermalni HVAC sistemi za jedan dolar generišu četiri puta više kilovat-sati nego što proizvodi solarna ili energija vjetra za isti dolar. Ove tehnologije, naravno, mogu igrati važnu ulogu za životnu sredinu, ali geotermalni NVC sistem je često najefikasniji i najekonomičniji način za smanjenje uticaja na životnu sredinu.

3. Geotermalni NVC sistem zahtijeva puno prostora za smještaj podzemnih polietilenskih cijevi.

Činjenica: U zavisnosti od terena, podzemna petlja može biti okomita, što znači da je potrebna mala površina. Ako postoji pristupačan vodonosnik, tada je potrebno samo nekoliko kvadratnih metara površine. Imajte na umu da se voda vraća u isti vodonosnik iz kojeg je uzeta nakon prolaska kroz izmjenjivač topline. Dakle, voda ne otiče i ne zagađuje vodonosnik.

4. NVK geotermalne toplotne pumpe su bučne.

Činjenica: Sistemi su veoma tihi i napolju nema opreme koja bi izbegla ometanje komšija.

5. Geotermalni sistemi se na kraju istroše.

Činjenica: Podzemne petlje mogu trajati generacijama. Oprema za izmjenu topline obično traje decenijama jer je zaštićena u zatvorenom prostoru. Kada dođe vrijeme za zamjenu opreme, cijena zamjene je mnogo manja od novog geotermalnog sistema jer su podzemna petlja i bunar najskuplji dijelovi. Nova tehnička rješenja otklanjaju problem zadržavanja topline u zemlji, pa sistem može razmjenjivati ​​temperature u neograničenim količinama. U prošlosti je bilo slučajeva propuštenih sistema koji su zapravo pregrijavali ili pothlađeni tlo do te mjere da više nije postojala temperaturna razlika potrebna za funkcioniranje sistema.

6. Geotermalni NVC sistemi rade samo za grijanje.

Činjenica: jednako efikasno rade za hlađenje i mogu biti dizajnirani tako da nema potrebe za dodatnim rezervnim izvorom topline. Iako neki kupci odlučuju da je isplativije imati mali rezervni sistem za najhladnija vremena. To znači da će njihova podzemna petlja biti manja i stoga jeftinija.

7. Geotermalni HVAC sistemi ne mogu istovremeno grijati vodu za kućne potrebe, grijati vodu u bazenu i grijati kuću.

Činjenica: Sistemi mogu biti dizajnirani da obavljaju mnoge funkcije istovremeno.

8. Geotermalni NVC sistemi zagađuju zemlju rashladnim fluidima.

Činjenica: Većina sistema koristi samo vodu u petljama.

9. Geotermalni NVC sistemi koriste mnogo vode.

Činjenica: Geotermalni sistemi zapravo ne koriste vodu. Ako se podzemna voda koristi za izmjenu temperature, tada se sva voda vraća u isti vodonosni sloj. U prošlosti su se zaista koristili neki sistemi koji su trošili vodu nakon što je prošla kroz izmjenjivač topline, ali se takvi sistemi danas rijetko koriste. Ako posmatrate problem sa komercijalne tačke gledišta, geotermalni NVC sistemi zapravo štede milione litara vode koja bi isparila u tradicionalnim sistemima.

10. Geotermalna NVC tehnologija nije finansijski izvodljiva bez državnih i regionalnih poreskih podsticaja.

Činjenica: Vlada i regionalne pogodnosti obično čine 30 do 60 posto ukupnih troškova geotermalnog sistema, što često može spustiti početnu cijenu na gotovo isti nivo kao i konvencionalna oprema. Standardni HVAC vazdušni sistemi koštaju oko 3.000 dolara po toni toplote ili hladnoće (kuće obično koriste jednu do pet tona). Cijena geotermalnih NVC sistema kreće se od približno 5.000 dolara po toni do 8.000-9.000 dolara. Međutim, nove metode ugradnje značajno smanjuju troškove, sve do cijena konvencionalnih sistema.

Smanjenje troškova se može postići i kroz popuste na opremu za javnu ili komercijalnu upotrebu, ili čak velike narudžbe stambene prirode (posebno od velikih brendova kao što su Bosch, Carrier i Trane). Otvorene petlje, koje koriste pumpu i bunar za ponovno ubrizgavanje, jeftinije su za ugradnju od sistema zatvorene petlje.

Zasnovano na materijalima sa: energyblog.nationalgeographic.com