Luokka

Viikkokatsaus

1 Kattilat
Galan-kattilan säätö
2 Polttoaine
Chamotte Clay - valmistaudumme ja sovimme omin käsin
3 Avokkaat
Kuinka laittaa tiiliseinät taloon, jossa on liesi, tee se itse käyttämällä piirustuksia
4 Takat
Epäsuoran lämmityskattilan asentaminen - Laitetyypit ja asennusmenetelmät
Tärkein / Takat

Käytämme maan lämpöä talon lämmittämiseen


Talon lämmittäminen maan lämpöllä on parempi kuin aurinko- ja tuulivoima. Euroopassa aurinkokennot ovat jo nyt laajalle levinneet, joten voit käyttää auringon säteitä lämmittäen kotisi ja lämpöä (lue myös: "Heliosystems for do-it-yourself heating"). Niiden käyttö on kuitenkin rajoitettua - jos niissä maissa, joissa on lämmin ilmasto, niillä on tarpeeksi asuntojen täydellistä kuumentamista, niillä alueilla, joilla on lauhkea ilmasto, on liian monta pilvinen päivää. Lisäksi aurinkokeräimillä tulisi olla suuri pinta-ala ja suuri lämmönkeräys, ja sen seurauksena lämmitysjärjestelmän syntyminen maksaa suuren määrän (lue: "Tee-se-itse-Solar-lämmitin").

Geotermiset pumput, jotka käyttävät maan lämpöä kodin lämmittämiseen

  • kompressoi kompressori kaasumaiseen kylmäaineeseen ja samaan aikaan se on erittäin kuuma;
  • jäähdytysaine kulkee lämmönvaihtimen läpi, antaa ylimääräisen lämmön ja jäähtyy huoneenlämpöön;
  • Jäähdytyksen jälkeen tämä aine siirtyy pakastimen jäähdytyspiiriin, jossa se laajenee. Nestemäisen tai kaasumaisen aggregaation tilan muutosten seurauksena kylmäaine jäähtyy jyrkästi ja jäähdyttää kaiken sen ympärille.
  • sitten se menee takaisin kompressoriin, ja sykli toistuu uudelleen.

Samoin talon lämmitys tapahtuu maapallon energian avulla. Esimerkiksi jääkaappi herättää lämpöä kylmästä esineestä ja siirtää sen lämpimään esineeseen, jolloin lämpö siirretään pakastimesta miinuslämpötilassa huoneeseen. Pumpattavan energian määrä on useita kertoja enemmän kuin kompressorin kuluttama sähkö.

  • pystysuora;
  • vaakasuora.

Ennen kuin alat käyttää lämpöä maapallolta lämmittämään kotiasi, sinun on päätettävä keräilijän tyypistä. Kuinka he näyttävät, näet kuvan.

Pystysuorat keräimet kodin lämmitykseen maasta

On kuitenkin otettava huomioon tämän järjestelmän merkittävä haitta: lämmitys maan suolistosta on kallista. Tietenkin alkuperäiset kustannukset maksetaan myöhemmin, mutta silti jokaisella perheellä ei ole varaa tällaisiin kuluihin. Porauskustannukset ovat korkeat, ja kestää paljon rahaa tehdä useita syvennyksiä 50 metriä.

Vaakatasossa olevat talon lämmittimet talon lämpöä varten

Niinpä lämmitys maa-energian kanssa on hyvä idea, mutta erittäin vaikea toteuttaa. Tilanne on sama aurinkolämmöllä. Tästä syystä vaihtoehtoiset energialähteet eivät ole nykyään laajalti jakautuneet.

Ilmankeräimet

  • poista ilmanotto ilmanvaihdon alle maaperän jäädytyksen tasosta;
  • kaarevan, suora- tai moniputkikokoojan sijoittaminen tavallisiin viemäriputkiin (muoto valitaan paikan mukaan, kunkin talon neliön mittarissa tulee olla 1,5 metrin kokoinen keräilijä);
  • tee keräilijän päässä oleva ilma-aukko kaukana talosta ja siirrä putki korkeudeltaan vähintään 1,5 metrin korkeudelta maahan ja varustamalla se sateenvarjostimella (tietenkin, ilma joutuu taloon.

Tällöin maadoitus ei kykene täysin tarjoamaan taloa lämmöllä.

Maanalainen geoterminen lämmitys kotona

Yksityisen talon tarjoamista lämmöllä käytetään perinteisesti sähköä, kiinteää kaasua tai nestemäistä polttoainetta käyttäviä yksiköitä. Viime vuosikymmeninä on käytetty aurinkokeräimiä ja maapallon lämpöä lämpöenergian vaihtoehtoisena lähteenä. Talon lämmittäminen maan lämpöä kutsutaan talon geotermiseksi lämmitykseksi.

Talon geoterminen lämmitys maan energian vuoksi

Lämmityksestä maasta on kasvava kysyntä, sillä tavanomaisten energiankantajien kustannukset ovat jatkuvasti kasvussa ja fossiilisten polttoaineiden varaukset vähenevät. Maalaistalon maanlämmitykseen investoiminen on varsin kannattavaa, kun otetaan huomioon taloudelliset näkymät ja merkittävät säästöt lämmityskauden aikana tapahtuvaan itsenäiseen lämmitykseen.

Mahdollisuus saada luonnollista lämpöenergiaa

Geotermiset lämpöpumput eroavat toisistaan ​​lämmönpoiston menetelmässä:

  1. Jäteveden lämpötilaa käyttävät laitokset, kuumat geyserit jne.
  2. Järjestelmät, joissa on pakkasnestettä sijoitettu maahan 75 metrin syvyydessä. Lämmitystä maan suolistosta saadaan säiliön luonnollisesta lämmityksestä pakkasnestolla; seurauksena kylmäaine, joka kulkee lämmönvaihtimen läpi, siirtää tuloksena olevan lämmön ja palaa säiliöön.
  3. Geoterminen ääriviiva asetetaan säiliön pohjalle, joka on luonnollinen lämpöakku. Tässä tapauksessa sinun on harkittava, että säiliö voi jäätyä kokonaan talvella.
Geotermisten lämpöpumppujen tyypit

Talon lämmittäminen maapallolla vaatii järjestelmän laajamittaista asennusta, mutta tämä on ympäristöystävällinen tapa saada melkein vapaata lämpöenergiaa. Talon lämmittämiseksi tarvitset pieniä sähköverkon kustannuksia järjestelmän toiminnan kannalta.

Geotermisen lämmityksen toimintaperiaatteet

Maan energiasta johtuvaa lämmitystä on käytetty menestyksekkäästi eri ilmastovyöhykkeillä: järjestelmät voivat työskennellä etelä- ja pohjoisilla alueilla.

Geoterminen asennus sen käytön aikana käyttää sellaisten nesteiden fyysistä ominaisuutta, kuten haihtumiskykyä, mikä johtaa pinnan jäähdytykseen. Tämä ilmiö perustuu jäähdytyslaitteiden toimintaan.

Geotermisen lämmityksen periaate on käänteinen jäähdytysprosessi. Näin ilmastointilaitteet toimivat, eivät ainoastaan ​​jäähdytä vaan myös lämmittävät huoneen ilmaa.

Lämpöpumpun toimintaperiaate

Ilmastointilaitteilla on kuitenkin rajoitettu saatavuus - ne eivät voi toimia alle -5 ° C: n lämpötilassa. Geoterminen järjestelmä kykenee tarjoamaan lämmitystä kotona riippumatta ilmalämpötilasta pinnalla. Tämä johtuu siitä, että ympäristössä, josta se ottaa lämpöenergian, pysyvät lämpötilat pysyvät ennallaan.

Laite geoterminen lämmitysjärjestelmä

Geotermi (maapallon lämpötietojen tiede) on mahdollistanut lämpöenergian käytännön soveltamisen, jota kuori saa planeetan keskipisteen punaisesta kuumasta magmasta.

Pinnalle on asennettu erityinen lämpöpumppu kotilämmitykseen ja lämmönsiirrin asennetaan maahan tai altaan pohjaan. Lämpöenergia pumpataan ulos pinnalle ja mahdollistaa jäähdytysnesteen lämmittämisen talon tai muun kuin asuinalueen lämmityspiirissä.

Miten lämmitys tapahtuu

Yksityisen talon geoterminen lämmitys on kustannustehokas vaihtoehto. Jos käytät maapallon energiaa kodin lämmittämiseen, niin jokaisen kilowatin sähköä tarvitaan laitteiston käyttämiseksi, on 4-6 kW hyödyllistä lämpöenergiaa, joka on saatu planeetan suolistosta.

Ilmastointilaitteen toimintaan nähden näemme, että sen käytön aikana sen on käytettävä yli 1 kW: n sähkön tuottamaan 1 kW lämpöenergiaa. Tämä johtuu väistämättömistä tappioista muuntamisen yhteydessä yhdestä energiasta toiseen jne.

On erittäin kannattavaa lämmittää asuintalo talon sisätilojen lämpöenergian vuoksi, mutta laitteiden takaisinmaksuaika ja asennuskustannukset kestää jonkin aikaa.

Maan lämmön käyttäminen talon lämmittämiseen ei vaadi perinteisen kattilan asennusta jäähdytysnesteen lämmittämiseen.

Tässä tapauksessa järjestelmä koostuu kolmesta osasta:

  • lämmityspiiri - geoterminen lämpöenergianlähde;
  • lämmityspiiri talon sisällä - matalalämpöinen jäähdytin tai lattia;
  • pumppausasema - lämpöpumppu lämpöenergian pumppaamiseksi lämmityspiiristä maan tai veden alla lämmityspiiriin.

Geotermistä lämmitysjärjestelmää voidaan käyttää myös kasvihuoneiden, lisärakennusten, uima-altaan, puutarhatyylien jne. Lämmittämiseen.

Laitteet geotermisen lämmityksen järjestämiseksi

Syväkuumennusjärjestelmä geotermisiin laitteisiin sallii talteen otetun lämpöenergian kerääntymisen ja siirtää sen jäähdytysnesteeseen lämmityspiirissä.

Laitteiden luettelo maan lämmön lämmittämiseksi sisältää:

  • Höyrystimen. Laite sijaitsee syvyydessä, ja se palvelee lämpöenergian imeytymistä geotermisiin vesistöihin tai maaperään.
  • Lauhdutin. Voit tuoda jäätymisen lämpötilan haluttuun arvoon järjestelmän toiminnan kannalta.
  • Lämpöpumppu. Se kiertää jäätymisenestoa lämmityspiirissä, ohjaa geotermisen laitoksen toimintaa.
  • Puskurisäiliö - astia lämmitetyn pakkasnesteen keräämiseen. Se mahdollistaa maan sisäisen lämpöenergian siirron jäähdytysnesteeseen. Säiliö, jonka läpi jäähdytysaine kulkee, on varustettu käämin muodossa olevasta lämmönvaihtimesta. Sen päälle, lämmöntuotto, lämmitetty pakkasneste liikkuu.
Lämpöpumppulaitteen kaavio

Järjestelmän asennus

Maa-talon geoterminen lämmitys rakennusvaiheessa vaatii huomattavia käteisinvestointeja. Järjestelmän korkeat lopulliset kustannukset johtuvat suurelta osin lämmityspiirin asennukseen liittyvästä suuresta perustekorosta.

Ajan myötä rahoituskustannukset maksavat, koska lämmityskauden aikana käytetty lämpöenergia otetaan talteen maan syvyyksistä vähäisellä energiankulutuksella.

Vaakasuoran lämmönvaihtimen geotermisen lämmitysjärjestelmän asennus

Talon lämmityksen varmistamiseksi maan lämpöä varten on asennettava järjestelmä:

  • pääosa olisi sijoitettava maan alle tai altaan pohjaan;
  • talossa itsessään on asennettu vain riittävän kompakti laitteisto ja asennetaan jäähdyttimen tai lattialämmityspiirin. Talon sisäpuolella sijaitsevan laitteen avulla voit säätää jäähdytysnesteen lämmitystasoa.
Miten geotermisiä laitteita talossa

Maan lämpöä aiheuttavan lämmityksen suunnittelun yhteydessä on määritettävä käyttöpiirin ja keräystyypin asennusmahdollisuus.

Keräilijöitä on kaksi:

  1. Pystysuora - upotettu maahan useita kymmeniä metrejä kohden. Tätä varten, lyhyen matkan päässä talosta, on tarpeen porata useita kuoppia. Kaarevuus upotetaan kaivoihin (luotettavin vaihtoehto on silloitetusta polyeteenistä valmistetut putket).

Haitat: Suuret rahoituskustannukset useiden kaivojen maaperään poraamalla 50 metrin syvyydessä.

Edut: Putken maanalainen sijainti syvyyksissä, jossa maaperän lämpötila on vakaa, tarjoaa järjestelmän tehokkuuden. Lisäksi pystysuuntainen keräilijä on pieni maa-alue.

Haitat: Tarve käyttää suurta aluetta sivustosta (tärkein haitta). Tätä maata ei voida käyttää puutarhana tai kasvispuutarhana, koska järjestelmä toimii kylmällä kylmäaineen kuljetuksen aikana, minkä vuoksi kasvien juuret jäätyvät.

Edut: Halvempi maanrakennus, joka voidaan tehdä jopa omalla.

Vaaka- ja pystysuuntainen keräilytyyppi

Geotermistä energiaa voidaan tuottaa asettamalla vaakasuora geoterminen ääriviiva jäädyttämätöntä vettä sisältävään runkoon. Käytännössä sitä on kuitenkin vaikea toteuttaa: säiliö voi sijaita yksityisen alueen ulkopuolella ja sitten lämmönvaihtimen asentaminen on koordinoitava. Etäisyys lämmitettävältä laitokselta säiliöön ei saa olla yli 100 metriä.

Se on tärkeää! Ympäristön kollektorin lämpötila ei saa laskea alle +5 ° C. Jäätymisreunassa kollektorin yläosa on suojattava lämpöeristyksellä lämpöenergian menetyksen välttämiseksi.

Edut ja haitat

Lämmityksellä maapallolla on useita etuja:

  • Tehokkuutta. Lämpöpumpun sähkön kustannuksiin verrattuna järjestelmä sallii useita kertoja lisää lämpöenergiaa.
  • Ympäristöystävällisyys. Tällainen lämmitys on ympäristöllisesti vaaratonta, ilman päästöjä ilmakehään.
  • Turvallisuus. Ei ole tarpeen käyttää polttoainetta, kemikaaleja jne., Ei ole räjähdys- tai palo-uhan uhkaa.
  • Tekninen tuki on vähäinen. Oikein asennettu järjestelmä pystyy toimimaan ilman minkäänlaista toimintaa vähintään 30 vuoden ajan.
  • Taloutta. Toiminnon aikana ei ole korjauskustannuksia, mikä mahdollistaa lämmityksen asentamisen 5-8 vuodessa.
  • Järjestelmää ei tarvitse hallita.
  • Hiljainen, kun käytät laitetta.
  • Lämpöenergian lähteen heikkeneminen ei ole tarpeen ostaa ja varastoida energiaa.
Pohjaveden lämpöenergian ympäristöystävällinen käyttö

Haittoihin kuuluvat:

  • aluksi korkeat laitteiden kustannukset;
  • tarvetta suorittaa monimutkaisia ​​porausoperaatioita paikan päällä pystysuoran muodon asentamiseksi tai pilata maisemaa valmistelemalla kaivoja vaakasuoralle lämmönvaihtimelle.

Lauhkeissa ilmastoissa geotermiset laitokset ovat osoittautuneet tehokkaiksi. Pohjoisilla alueilla tällainen lämmitys soveltuu pienille taloille (enintään 200 m 2).

Kun olet selvittänyt järjestelmän toimivuuden ja siitä, mistä osista se maksaa, voit määrittää asennuksen mahdollisuuden omalle sivustollesi. Pääasiassa talon lämmitys on talon rakennusvaiheen aikana - tässä tapauksessa on helpompi tehdä maanrakennustöitä, koska sivuston suunnittelu ja maisemasuunnittelu ovat edelleen edessä.

Käytä maan lämpöä kodin lämmittämiseen

Polttoaineiden ja energian saatavuutta ja järkevää käyttöä pidetään tänään yhtenä tärkeimmistä maailmanlaajuisista ongelmista.

Lämpöpumpun avulla on mahdollista varustaa lämmitys- ja vesilämmitysjärjestelmien työtä.

Tällainen maailmanlaajuinen ongelma vaikuttaa suoraan sekä koko maailman yhteisöön että sen elinympäristön säilyttämiseen. Lisäksi tulevaisuudessa ei vältettävä energian hintojen nousua. Lähes kaikki kehittyneet maat ovat viime vuosikymmeninä kiinnostuneita tästä aiheesta. Tämän ongelman ratkaisemiseksi kehitetään ja parannetaan uusia energiaa säästäviä tekniikoita, mukaan lukien vaihtoehtoisten energialähteiden kehittäminen. Siksi väestöllä on tarve soveltaa uusia tapoja tarjota kotinsa lämmitykseen käyttäen maan lämpöä.

Ulkomaiden väestö (Ruotsi, Saksa, Itävalta, Kanada, Yhdysvallat jne.) On jo pitkään tottunut käyttämään maapallon, veden tai ilman lämpöä heidän tarpeisiinsa lämpöpumppujen avulla. Kolmekymmentä vuotta sitten vain hyvin varakkaalla henkilöllä oli varaa käyttää lämpöpumppua lämmittäen kotinsa. Nyt lämpöpumput ovat suosituin tapa käyttää epätavanomaisia ​​ja uusiutuvia energialähteitä. Yhdysvallat on johtava lämpöpumppujen käyttö kotitalouksiensa lämmitys- ja kuumavesihuoltoon. Venäjällä tämä ei ole vielä niin yleistä, mutta vähitellen suosio tämän menetelmän käyttämisestä tulee epäilemättä vauhtiin.

Lämpöpumpun yleinen rakenne.

Suhteellisen lähitulevaisuudessa (vuoteen 2020 mennessä) Maailman energiakomitea ennustaa lämpöpumppujen lämmitysjärjestelmien lisääntymistä jopa 75 prosentin lämmöntuotannossa. Monet maat, jotka etsivät ilmeistä hyötyä lämpöpumppujen käyttöönotosta, kannustavat kansalaisiaan erilaisten etujen ja tukien muodossa tällaisen lämmitysjärjestelmän järjestämiseen. Ukrainan hallitus on erittäin kiinnostunut tästä suunnasta, sillä se on asettanut tehtävän lisätä lämmöntuotantoa 100 kertaa vuoteen 2030 mennessä ja ottaa käyttöön uusimman vaihtoehtoisen energiantuotannon teknologian.

Miten se toimii?

Huonolaatuisen lämpöenergian lähde voi olla sekä pohjavesi että matala lämpötila, ilma ja jopa 400 metrin syvyiset maanpinnat. Maan lämpöjärjestelmän pääasiallinen muodostuminen johtuu ulkoisesta säteilystä aiheutuvasta auringon säteilystä ja säteilyhöyryn aallon virtauksesta sisäpuolelta. Maaperän kerrosten vakaampi lämpötila havaitaan yli 20 metrin syvyydessä, koska kausiluonteiset ja päivittäiset lämpötilavaihtelut eivät vaikuta tähän. Tällä syvyydellä havaitaan positiivinen lämpötila noin 10 astetta ympäri vuoden.

Lämmitä maapallolta - hyödynnettävä resurssi. Lämpöpumppu kestää yhtä paljon lämpöä kuin maa voi toisi. Näin ollen kaikki lämpöpumput toimivat periaatteessa "jääkaapin päinvastoin", jota hänen aikansa vielä hieno fyysikko William Thomson (Ison-Britannian) ehdotti ensimmäistä kertaa. Tällainen täydellisen luottamuksen omaava pumppu voi ohittaa ja korvata kaikki nykyiset lämmitysjärjestelmät (neste- tai kaasupolttoaineet tai sähkönkäyttö).

Lämpöpumpun tyyppi "maaperän vesi".

Pumputyypit ovat erilaisia ​​(esimerkiksi vaakasuorassa tai pystysuorassa maadoitetussa lämmönvaihtimessa). Puhutaan pumput pystysuorasta tyypistä.

Kaivoa porataan 100 metrin syvyydellä, jotta mahdolli- suus voidaan ottaa lämpöä maasta. Geoterminen lämpöpumppu käyttää erityistä koetinta, jossa kierrätetään erityinen neste (suolaliuos), joka kuumenee maasta. Sen avulla voidaan muuntaa ja ohjata lämpöä lämmitys- ja kuumavesijärjestelmään, nostaa lämpötilaa + 65 ° C: n pistorasiaan. Sähköä käytetään vain, kun taajuusmuuttajat toimivat. Lämpöpumpun ainoa ajoelementti on kompressori, jonka keskimääräinen käyttöikä on noin 15 vuotta. Jopa sen korvaamisen takia tällainen lämmityslaitos voi kestää useita vuosia.

Joten yhdestä käytetystä kW: n sähkötehosta tulee 4 kW muunnettua lämpöenergiaa, joka vastaa lämpöpumpun tehokkuussuhdetta, joka on 1: 4. Käytännössä todetaan, että tällainen laite maksaa noin viisi lämmityskautta. Mutta on muistettava, että jos valitset samankaltaisen kodin lämmitysvaihtoehdon, tämän tehtävän organisointi on suunniteltava alkuvaiheen rakentamisen ajan, koska lämpöpumpun asentaminen vaatii suuria määriä maanrakennustöitä.

Lämpöpumpun asennuksen edut

  1. Taloutta. Lämpöpumpuilla on korkea hyötysuhde (enintään 700%) ja pieni energiankulutus, mikä on hyvä uutinen. Lisäksi tällaiset laitokset poistavat tarvitsemansa lisäkustannukset polttoaineiden hankinnasta ja kuljetuksesta ja myös vapauttavat sen sijoittamisen edellyttämän tilan.
  2. Turvallisuus. Nämä laitokset eivät liity palamattomien ja räjähdysaineiden käyttöön jopa suurilla tehoilla. Tulenkestävä ja räjähdysvaarallinen.
  3. Toiminnallisuutta. Lämpöpumppuja käytetään menestyksekkäästi lämmitykseen, kuumavesisäiliöön ja huoneen ilmastoinnissa.
  4. Ympäristöystävällisyys. Tämä lämpöä tuottava laite ei käytä polttoainetta, joten se ei polta mitään, mikä vaikuttaa myönteisesti ympäristöön. Haitalliset päästöt (CO, CO2, SO2 jne.) Eivät aiheuta lämmitystä.
  5. Kestävyys ja luotettavuus.
  6. Automaattinen toimintatila. Ei vaadi erityisiä käyttöehtoja. Riittää, että tarkistetaan tekniset parametrit lämmityskauden alussa ja suoritetaan säännöllinen toiminta.

Lämpöpumppua valittaessa on syytä muistaa, että voimakas yksikkö maksaa enemmän, kun taas heikko ei anna haluttuja tuloksia ja lisää virrankulutusta. On parempi valita "keskimmäinen maa", jonka avulla voit yhdistää kaikki tarvittavat edut.

Kuinka käyttää maapallon lämpöä maakuntana yksityisen talon lämmittämiseen

Nykymaailmassa lähes jokainen yksityinen talon omistaja unelmoi tehdä kotinsa todella mukavaksi kaikkina vuodenaikoina: kesällä rakennus oli hieman viileä, mutta talvella kylmä se oli lämmin.

Tänään on valtava määrä polttoaineita kodin lämmittämiseen - tämä on puu, sähkö, turve, kaasu ja hiili sekä maasähkö geoterminen lämmitys.

On huomattava, että kaasua, hiiltä, ​​turve- ja muuta palavaa materiaalia käytettäviä laitteita ei voida luokitella ympäristön kannalta turvallisiksi. Tällaisen lämmityksen aiheuttamat haitat ovat ilmeisiä.

Lisäksi polttoaineen hinta kasvaa jatkuvasti. Nykyään monet kuluttajat haluavat käyttää lämpöä maasta lämmittää yksityinen talo.

Moderni lämmitys

Geotermisen lämmityksen edut ovat taloudellisuus, ympäristöystävällisyys, puhtaus ja turvallisuus.

Käyttäjät ovat varmoja, että yksityisen talon kaasulämmitys on paras vaihtoehto, mutta sinun on kiinnitettävä huomiota hyvin kielteisiin ominaisuuksiin. Tällaisen lämmitysjärjestelmän haitat ovat "ilmeisiä".

Tällaista lämmitystä ei voida periaatteessa perustaa, jos kaasupäätä ei ole kytketty taloon tai mökkiin. Kaasulaitteiston asennus vaatii melkein jatkuvaa huoltoa ja kaikkien turvallisuusstandardien tiukkaa toteuttamista.

Omistajilla on oltava myös erityisluvat tämäntyyppiseen tilan lämmitykseen.

Paras ratkaisu maan talon lämmittämiseen tai yksityiseen mökkiin on geoterminen lämmitys.

Lähes päivittäin niiden käyttäjien määrä, jotka ovat vakuuttuneita järjestelmän tehokkuudesta ja käyttävät sitä nyt, kasvavat hyvin nopeasti.

Tämän tyyppisellä lämmityksellä on valtava määrä etuja. Yksi merkittävimmistä eduista on tämän lämmitysjärjestelmän talous, sen ympäristöystävällisyys, puhtaus ja turvallisuus.

Kuinka lämmittää maalaistalo luonnon avulla?

Viime vuosina jotkut kuluttajat ovat alkaneet lämmittää kotejaan lämpimän maan. Nykyään monet ovat kiinnostuneita tällaisesta kysymyksestä: "Mikä geoterminen laite on?".

Järjestelmän suunnittelu ja toiminta ovat melko monimutkaisia ​​käsityksiä ja ymmärrystä varten, joten selkeyden vuoksi kannattaa antaa esimerkki.

Geoterminen lämmitysjärjestelmä toimii jollain tavalla jääkaapin periaatteella, päinvastoin. Pakastimen rooli tässä järjestelmässä on höyrystin, joka on erittäin syvällä maan alla.

Kuparikäämin muodossa valmistetaan lauhdutin, jota käytetään tuoda ilmaa tai vettä haluttuun lämpötilaan. On huomattava, että maanalaisessa haihduttimen lämpötila on huomattavasti alempi kuin pinnan yläpuolella.

Tällaisten lämmitysjärjestelmien valmistajat rohkeasti ilmoittavat, että lämpötila vaihtelee välillä 5-8 celsiusastetta. Tänään lämmitys maasta on todistettu käytäntö, joka on yhä suosittu eri puolilla maata.

Kiitos luotettavien ja kestävien kompressorien sekä muiden innovatiivisten jäähdytysjärjestelmien tekniikoiden ansiosta oli mah- dollista luoda epätavallisia ja ainutlaatuisia menetelmiä "heikkolaatuisen lämmön" saamiseksi, joka voidaan muuttaa "korkealaatuiseksi lämmöksi" maan pinnalla ja jota käytetään myöhemmin geotermiseen lämmitys maalaistalossa.

Tällaisen lämmitysjärjestelmän tehokkuus on osoittautunut asiantuntijoiksi, joten on olemassa jokin syy aloittaa lämmityspumppujen lämmittämisen pääelementin teollinen tuotanto.

Geotermisten järjestelmien toimintaperiaate

Lämpöpumpun toimintaperiaate. Klikkaa suurentaaksesi.

Lämpö maapallon lämmön vuoksi - tämä ei ole enää myytti vaan yleinen käytäntö.

Geotermiset lämmitysjärjestelmät voivat toimia lämmönlähteen fyysisen siirron periaatteella ympäristöstä kylmäaineeseen.

Samanlainen prosessi havaitaan tavanomaisen jääkaapin töissä.

Yli 75% lämmön kokonaismäärästä, joka voidaan tuottaa, kun järjestelmä, joka suorittaa talon lämpöä maan lämpöä, toimii energian ympäristöstä.

Tulevaisuudessa se kertyy ja sitten tulee mökin tai talon olohuoneisiin ja muihin tiloihin.

Asiantuntijat kiinnittävät huomiota siihen, että tällaisella energialla on hämmästyttävä kyky parantaa itsensä, joten geoterminen lämmitysjärjestelmä ei aiheuta mitään haittaa tai vahingoittaa ympäristön ja planeettamme energiaa tai ekologista tasapainoa.

Lämmitysjärjestelmällä on yksi tärkeä etu - se on ehdottoman turvallista käyttää.

Laitteet, jotka eivät vie paljon tilaa.

Yksityisen talon lämpöä maan lämpöä on hiljattain otettu käyttöön. Tärkein syy tällaisten lämmitysjärjestelmien syntymiseen yksityisissä kodeissa asiantuntijat kutsuvat energiakriisejä, jotka usein esiintyivät 1900-luvun 70-luvulla.

Aluksi maapallon lämmitys katsottiin ylellisyyksien vuoksi, joten vain rikkaimmilla ja eliteperheillä oli varaa aivan innovatiiviseen kodinlämmitysjärjestelmään.

Lisäksi, kun tiede, teknologia ja täysin uusi teknologia kehittyivät aktiivisesti, geotermiset lämmitysjärjestelmät yleistyivät ja niiden asennuksen ja huollon kustannukset laskivat.

Lämpöpumppu vie hyvin vähän tilaa kotiisi. Klikkaa suurentaaksesi.

Nykyään pienellä perheellä on jopa kohtuullisin keinoin asentaa talon lämmitysjärjestelmä häiritsemättä vakavasti perhebudjettiaan. Nykyaikaista geotermistä laitetta laadullisesti parannetaan ja uudistetaan.

Järjestelmien parantaminen jatkuu tähän päivään asti, koska uusien yksiköiden luominen johtaa energiankulutuksen pienenemiseen ja säästöihin.

Laadullisesti uudella tasolla tällaiset lämmitysjärjestelmät toimivat, sillä uusi ja epätavallinen polttoaine, kuten maa-energia, käytetään ilmastoinnissa ja yksityisen talon lämmittämisessä.

Lämpö yksityinen talo, jossa maan lämpö on suosittua planeetan kaikissa kulmissa.

Loppujen lopuksi tämä energia, joka voi luoda viihtyisiä, mukavia ja optimaalisia olosuhteita jokaiselle ihmiselle, ei saastuta ympäristöä haitallisilla ja negatiivisilla aineilla, kuten tapahtuu turpeen, hiilen tai kaasun palamisen aikana.

Geoterminen lämmitys toimii helposti ja ilman polttoprosesseja, joten omistajien ei tarvitse huolehtia järjestelmän palamisesta ja räjähdyksestä, se on täysin turvallista käyttää.

Geotermisen lämmityksen edut

Kaikkien edellä mainittujen etujen lisäksi toinen tärkeä etu on se, ettei tarvetta ostaa lisää savupiirejä tai huppuja, joita voidaan käyttää muiden tyyppisten lämmitysjärjestelmien sujuvaan toimintaan.

Geoterminen lämmitysjärjestelmä on käytännöllinen, koska se ei aiheuta haitallisia höyryjä, hajuja ja muita aineita, on myös syytä huomata melun puuttuminen. Laitteisto itsessään on kompakti, eli säästää tilaa.

Lämmittäminen maasta on myös käytännöllistä, koska sen laitteet ovat ihmisille näkymättömiä, toisin kuin nestemäisten polttoaineiden ja kiinteiden polttoaineiden lämmitysjärjestelmät. Maan tai talon julkisivun ja sisätilojen eheys ei vaikuta.

Erilaisten lämmitysjärjestelmien vertailukelpoisuus. Klikkaa suurentaaksesi.

Lisäksi ei ole tarpeen viettää aikaa esimerkiksi polttoaineiden hankinnassa, varastoinnissa ja jakelussa, koska asiantuntijat uskovat, että planeetan energia on ehtymätön.

Toinen erittäin huomattava tosiasia on yllättävän mahdollisuus maalämpöpumpusta lämmittää huoneet talvella ja kesällä lämpöä taas käyttämällä pumppua jäähdyttämään taloa.

Kyllä, talolta hankitun lämmön käyttö yksityisen talon tai maanmökin lämmittämiseen edellyttää huomattavia kuluja. Niinpä se maksaa useita kertoja kalliimpaa kuin kaasu- tai diesellaitteet.

On kuitenkin muistettava, että tällainen järjestelmä kuluttaa huomattavasti vähemmän energiaa, joten jos luotat sen pitkäaikaiseen käyttöön, niin tällainen järjestelmä maksaa itse.

Tällaisten laitteiden käyttämisen näkökulma ja taloudellinen toteutettavuus ovat nykyään yhä selvemmät.

Säästää tilaa lämpöpumppujen asennuksessa

Nykyään on kolme tapaa säästää tilaa lämpöpumppujen asennuksen aikana:

  1. pohjaveden hyödyntäminen;
  2. maanalainen sateenvarjojen toiminta;
  3. erityisten sateenvarjojen sijoittaminen vaakasuoraan asentoon, joka on alle säiliön pohjalla olevan talven jäätymisen tason.

Käytä maan lämpöä kodin lämmittämiseen

Polttoaineiden ja energian saatavuutta ja järkevää käyttöä pidetään tänään yhtenä tärkeimmistä maailmanlaajuisista ongelmista.

Lämpöpumpun avulla on mahdollista varustaa lämmitys- ja vesilämmitysjärjestelmien työtä.

Tällainen maailmanlaajuinen ongelma vaikuttaa suoraan sekä koko maailman yhteisöön että sen elinympäristön säilyttämiseen. Lisäksi tulevaisuudessa ei vältettävä energian hintojen nousua. Lähes kaikki kehittyneet maat ovat viime vuosikymmeninä kiinnostuneita tästä aiheesta. Tämän ongelman ratkaisemiseksi kehitetään ja parannetaan uusia energiaa säästäviä tekniikoita, mukaan lukien vaihtoehtoisten energialähteiden kehittäminen. Siksi väestöllä on tarve soveltaa uusia tapoja tarjota kotinsa lämmitykseen käyttäen maan lämpöä.

Ulkomaiden väestö (Ruotsi, Saksa, Itävalta, Kanada, Yhdysvallat jne.) On jo pitkään tottunut käyttämään maapallon, veden tai ilman lämpöä heidän tarpeisiinsa lämpöpumppujen avulla. Kolmekymmentä vuotta sitten vain hyvin varakkaalla henkilöllä oli varaa käyttää lämpöpumppua lämmittäen kotinsa. Nyt lämpöpumput ovat suosituin tapa käyttää epätavanomaisia ​​ja uusiutuvia energialähteitä. Yhdysvallat on johtava lämpöpumppujen käyttö kotitalouksiensa lämmitys- ja kuumavesihuoltoon. Venäjällä tämä ei ole vielä niin yleistä, mutta vähitellen suosio tämän menetelmän käyttämisestä tulee epäilemättä vauhtiin.

Lämpöpumpun yleinen rakenne.

Suhteellisen lähitulevaisuudessa (vuoteen 2020 mennessä) Maailman energiakomitea ennustaa lämpöpumppujen lämmitysjärjestelmien lisääntymistä jopa 75 prosentin lämmöntuotannossa. Monet maat, jotka etsivät ilmeistä hyötyä lämpöpumppujen käyttöönotosta, kannustavat kansalaisiaan erilaisten etujen ja tukien muodossa tällaisen lämmitysjärjestelmän järjestämiseen. Ukrainan hallitus on erittäin kiinnostunut tästä suunnasta, sillä se on asettanut tehtävän lisätä lämmöntuotantoa 100 kertaa vuoteen 2030 mennessä ja ottaa käyttöön uusimman vaihtoehtoisen energiantuotannon teknologian.

Miten se toimii?

Huonolaatuisen lämpöenergian lähde voi olla sekä pohjavesi että matala lämpötila, ilma ja jopa 400 metrin syvyiset maanpinnat. Maan lämpöjärjestelmän pääasiallinen muodostuminen johtuu ulkoisesta säteilystä aiheutuvasta auringon säteilystä ja säteilyhöyryn aallon virtauksesta sisäpuolelta. Maaperän kerrosten vakaampi lämpötila havaitaan yli 20 metrin syvyydessä, koska kausiluonteiset ja päivittäiset lämpötilavaihtelut eivät vaikuta tähän. Tällä syvyydellä havaitaan positiivinen lämpötila noin 10 astetta ympäri vuoden.

Lämmitä maapallolta - hyödynnettävä resurssi. Lämpöpumppu kestää yhtä paljon lämpöä kuin maa voi toisi. Näin ollen kaikki lämpöpumput toimivat periaatteessa "jääkaapin päinvastoin", jota hänen aikansa vielä hieno fyysikko William Thomson (Ison-Britannian) ehdotti ensimmäistä kertaa. Tällainen täydellisen luottamuksen omaava pumppu voi ohittaa ja korvata kaikki nykyiset lämmitysjärjestelmät (neste- tai kaasupolttoaineet tai sähkönkäyttö).

Lämpöpumpun tyyppi "maaperän vesi".

Pumputyypit ovat erilaisia ​​(esimerkiksi vaakasuorassa tai pystysuorassa maadoitetussa lämmönvaihtimessa). Puhutaan pumput pystysuorasta tyypistä.

Kaivoa porataan 100 metrin syvyydellä, jotta mahdolli- suus voidaan ottaa lämpöä maasta. Geoterminen lämpöpumppu käyttää erityistä koetinta, jossa kierrätetään erityinen neste (suolaliuos), joka kuumenee maasta. Sen avulla voidaan muuntaa ja ohjata lämpöä lämmitys- ja kuumavesijärjestelmään, nostaa lämpötilaa + 65 ° C: n pistorasiaan. Sähköä käytetään vain, kun taajuusmuuttajat toimivat. Lämpöpumpun ainoa ajoelementti on kompressori, jonka keskimääräinen käyttöikä on noin 15 vuotta. Jopa sen korvaamisen takia tällainen lämmityslaitos voi kestää useita vuosia.

Joten yhdestä käytetystä kW: n sähkötehosta tulee 4 kW muunnettua lämpöenergiaa, joka vastaa lämpöpumpun tehokkuussuhdetta, joka on 1: 4. Käytännössä todetaan, että tällainen laite maksaa noin viisi lämmityskautta. Mutta on muistettava, että jos valitset samankaltaisen kodin lämmitysvaihtoehdon, tämän tehtävän organisointi on suunniteltava alkuvaiheen rakentamisen ajan, koska lämpöpumpun asentaminen vaatii suuria määriä maanrakennustöitä.

Lämpöpumpun asennuksen edut

  1. Taloutta. Lämpöpumpuilla on korkea hyötysuhde (enintään 700%) ja pieni energiankulutus, mikä on hyvä uutinen. Lisäksi tällaiset laitokset poistavat tarvitsemansa lisäkustannukset polttoaineiden hankinnasta ja kuljetuksesta ja myös vapauttavat sen sijoittamisen edellyttämän tilan.
  2. Turvallisuus. Nämä laitokset eivät liity palamattomien ja räjähdysaineiden käyttöön jopa suurilla tehoilla. Tulenkestävä ja räjähdysvaarallinen.
  3. Toiminnallisuutta. Lämpöpumppuja käytetään menestyksekkäästi lämmitykseen, kuumavesisäiliöön ja huoneen ilmastoinnissa.
  4. Ympäristöystävällisyys. Tämä lämpöä tuottava laite ei käytä polttoainetta, joten se ei polta mitään, mikä vaikuttaa myönteisesti ympäristöön. Haitalliset päästöt (CO, CO2, SO2 jne.) Eivät aiheuta lämmitystä.
  5. Kestävyys ja luotettavuus.
  6. Automaattinen toimintatila. Ei vaadi erityisiä käyttöehtoja. Riittää, että tarkistetaan tekniset parametrit lämmityskauden alussa ja suoritetaan säännöllinen toiminta.

Lämpöpumppua valittaessa on syytä muistaa, että voimakas yksikkö maksaa enemmän, kun taas heikko ei anna haluttuja tuloksia ja lisää virrankulutusta. On parempi valita "keskimmäinen maa", jonka avulla voit yhdistää kaikki tarvittavat edut.

Kuinka käyttää maan lämpöä talon lämmittämiseen

On myönnettävä, että kadulla keskimäärin miehellä oli vähän ajattelua maapallon sisäisen sisätilanteen heikkenemisestä, ilmakehän pilaantumisesta ja koko ympäristöstä hiilivetyjen palamisesta. Ja vain nyt ihmiset alkoivat vakavasti kiinnittää huomiota ympäristöystävällisiin ja uusiutuviin energialähteisiin, sillä hiilivetypolttoaineen kustannukset alkoivat tasaisesti kasvaa. Yksi keino käyttää tällaisia ​​ehtymättömiä lähteitä on lämmittää talon maapallon lämpöä. Tietoja siitä, miten se toimii ja miten se toteutetaan, löytyy tästä artikkelista.

Miten se toimii?

On tunnettua tosiasiaa, että maaperän lämpötila noin 1,5 metrin syvyydessä on jatkuvaa koko vuoden ajan. Sen arvo on välillä 5-7 ° C, ja lämpötila kasvaa asteittain syvyyden kasvaessa. Tämän ilmiön ansiosta ihmiset varastoivat ruokaa ja vihanneksia puutarhasta kellarissa.

Tuloksena on, että lämpötila on aina positiivinen ja on syntiä olla käyttämättä tätä lämpöä maalta lämmittämään asunnon.

Useimmat ihmiset ovat houkutelleet siihen, että maaperän lämpöenergia on vapaa. Mutta purkaminen ja lähettäminen taloon maksaa siistin summan, josta keskustelemme myöhemmin.

On täysin järjetöntä siirtää niin heikkoa lämpöä kuin +7 ° С tiloihin. Tehtävä ei ole niin: me tarvitsemme vain energiaa, ei lämpötilaa. Ja tämä voi auttaa tavallista ilmastointia, joka kääntyi ylösalaisin. Mitä hän tekee? Kesällä se vie energiaa rakennuksen sisäpuolelta ja siirtää sen ulkopuolelle ja talvella - päinvastaiseen suuntaan. Tämä johtuu lämmönvaihtoprosesseista jäähdyttimen sisällä (Carnot-sykli).

Lyhyesti ja yksinkertaisesti ilmastointilaitteessa nestemäinen jäähdytysaine kulkee kahden lämmönvaihtimen välillä. Ensinnäkin se haihtuu lämmittämällä huoneen ilmasta, ja toisessa se tiivistyy ja antaa sille ympäristön. Kylmäaineen siirtoa yhdestä aggregaatiosta toiseen helpottaa 2 pääyksikköä - kompressoria ja paisuntaventtiiliä.

Samalla tavalla maan lämpöenergia vapautuu. Jäähdytysnesteen lämpötila on +7 ° C putken syvälle maahan sijoitettujen putkien poikki. Ensimmäisessä lämmönvaihtimessa se täyttyy työfluidilla, freonilla, pakottamalla se haihtumaan. Toisessa Freon kondensoidaan vastaanottamalla vastaanotettua lämpöenergiaa lämmitysjärjestelmään.

Tämän liikkeen seurauksena maa jäähdytetään 2-3 ° C: n lämpötilassa, kun taloa kuumennetaan 20-40 ° C: ssa. Sinun ei pidä kiinnittää huomiota lämpötilan epäjohdonmukaisuuksiin, koska keraamisessa virtapiirissä kierrätetään myös 10 kertaa enemmän nestettä kuin kuumennettaessa. Energian kustannukset ovat vähäiset, sähkön kulutusta käytetään kompressori-, pumppu- ja automaatiotoimintaan. Yleensä energiakustannusten suhde maanlähteistä on noin 1: 5-1: 7.

Laitoksella, joka tarjoaa maadenergian lämmitykseen, on oma nimensä - geoterminen lämpöpumppu.

Laitosten tyypit lämpömaan valintaan

Edellä kuvattu lämpöpumpun sisäinen järjestely ei missään tapauksessa pysy ennallaan. Mutta ulkoisen ääriviivan muotoilu, joka vie energiaa maaperältä, on kaksi tyyppiä:

  • vaakasuora: polymeeriputki asetetaan kuoppa laskettu koko ja syvyys 1,5-2 m tietty piki;
  • pystysuora: ääriviivat putket laskevat syviin kaivoihin. Heidän lukumääränsä määräytyy myös laskemalla.

On kätevää kaivata kaivoa yksityisen talon rakentamisvaiheessa, tämä tapahtuu juuri siinä paikassa, jossa rakennuksen rakentaminen on suunniteltu. Myös vaakasuuntainen ääriviiva voidaan järjestää siinä tapauksessa, että talon lähellä on riittävän suuri tontti. Kun tällaista aluetta ei ole, ja tilaa on vähän, maapallon energiasta kerätään geotermiset koettimet syvistä kuopista. Niitä on tehtävä useilla paikoilla.

Yhden tai useamman ulkoisen piirin putkien päät on sijoitettu maanalaiseen taloon ja tulevat rakennuksen kellariosaan, jossa ne on kiinnitetty itse lämpöpumppuun. Maanalaisissa keloissa virtaava jäähdytysaine toimii tavallisesti vesi- tai jäätymätöntä nestettä riippuen rakentamisen alueesta.

Maapallon energiantuotannon tehokkuuden mukaan pystysuorat ääriviivat ovat parempia kuin horisontaaliset, koska ne usein kulkevat vesistöjen läpi ja tämä parantaa lämmönvalintaa. Heillä on etusija ja asennuksen kustannukset, varsinkin jos kaivojen poraus tapahtuu vaikeissa olosuhteissa.

Hyödyt ja haitat

Maaperästä uutettu lämpöenergia, kuten olemme jo huomanneet, on käytännöllisesti katsoen arvoton ja tämä on tärkein plus. Mutta on muita:

  • lämmönlähde - uusiutuva, toisin sanoen ehtymätön;
  • ympäristöystävällisyys ja lämpöasennuksen turvallisuus ovat vertaansa vailla;
  • hyvä energiatuotto alhaisin kustannuksin;
  • ei tarvita asennusta tai yhteydenottolupaa;
  • korkea automaation aste ja siten mukavuus;
  • harvinaista hoitoa;
  • alhainen palovaara.

Geotermisestä järjestelmästä on vielä yksi tärkeä etu. Koska maaperän lämpötila syvyydessä pysyy ennallaan ympäri vuoden, kesän aikana pumppu lakkaa olemasta lämpöä ja jäähtyy. Yksikkö siirtyy kesätilaan, kylmäaine liikkuu toisessa suunnassa ja lämmönvaihtimet ovat toiminnallisesti vaihdettuja. Jos yksityisessä talossa on ilmanlämmitysyksiköt - tuulettimen käämit, järjestelmä toimittaa ne kylmällä vedellä, josta huoneiden ilma jäähdytetään.

Aurinkojärjestelmien haitta on vain yksi, mutta niin merkittävä, että se usein riistää kaikki edut. Kuten arvata, tämä on laitteiden ja asennustöiden kustannukset. Jokainen ymmärtää, että kaivaminen kaivojen ja poraus kaivojen maksaa melko penniä, et voi tehdä tällaista työtä itse. Putket, joiden pituus on noin kilometriä, asennus itsessään, automaatio, - kaikki tämä maksaa siistin summan. Siksi maapallon lämpöä on yhä hyvin vähän.

johtopäätös

On selvää, että maaperän lämpöenergian käyttö talon lämmitykseen on pitkäaikaisia ​​mahdollisuuksia. Euroopassa on tällaisia ​​järjestelmiä yleistynyt, kansalaisten tulot eivät ole vielä saavuttaneet vaadittua tasoa. Mutta lämpöpumppujen takana - tulevaisuudessa, tämä ei myöskään ole epäilystäkään.

Lämmitys talon lämpöä maan

Julkaisupäivä: 30.1.2014

Tunnemme maan lämmön jaloillamme...

... Vaikka tosiasiassa on välttämätöntä - pää. Oikein, runot tulivat ulos. Mutta miten se voisi olla muuten, jos ihmiskunta irrottaisi viimeiset luontotyypit, hiljalleen ajatellen seurauksia. Se ei ole vain runoja, joista puhut! Se on kiinni kaasusta, hiilestä, öljystä, kun se tulee energialähteisiin. On aika muuttaa ajattelua, ainakin kotitalouksien tasolla, ja tutkia tarkasti sitä, mikä on meidän jalkamme alla ja onko sitä käytet- tävä innokkaalla omistajalla.

Ottakaa esimerkiksi kodin lämmitys lämpimänä maapallon sijasta edellä mainittuja perinteisiä tuotteita. On käynyt ilmi, että se ei ole vain mahdollista, vaan välttämätöntä.

Talojen lämmittäminen maapallon lämpöä ei ole satu, se on melko vanha unelma ihmiskunnasta. Voimakas puolustus luonnonvarojen barbaarista ryöstämistä vastaan, täydellinen vaihtoehto perinteisille lämmitysjärjestelmille.

Länsimaat, jotka ovat köyhiä mineraalivaroissa, pakotettiin ennen meitä miettimään vaihtoehtoisia lämmönlähteitä, ei ainoastaan ​​koteihinsa vaan teollisiin rakennuksiin. Tarvitsetko esimerkkejä maan lämmön käyttämisestä? "Minulla on ne puolestasi", kuten sanotaan, Odessans.

  • Yhdysvallat tuottaa vuosittain yli miljoona lämpöpumppua (HP).
  • Japani tuottaa vuosittain jopa kolme miljoonaa;
  • Ruotsi tarjoaa hyvän puolen lämpöä lämpöpumppuilla. Lämpölähde on Itämeri, jonka keskimääräinen vuotuinen lämpötila on kahdeksan;
  • Sveitsissä tämä tilanne: joka kahdella neliökilometrillä on yksi lämpöpumppu (T);
  • Tutkijoiden laskelmien mukaan vuoteen 2020 mennessä TN: n osuus maailmanosasta on 75 prosenttia.

Tosiasioita vastaan, kuten he sanovat, et polkea. On tosiasia, että Venäjä on hyvin pelottava geotermisen lämmityksen käyttöönottoon, hieman käyttämällä maan lämpöä kotien lämmittämiseen. Onko paljon öljyä? Onko kaasu täynnä? Hiili satoja vuosia riittää? Ja mitä sitten, kun kaikki luonnonvarat loppuvat?

Joitakin vastaamattomat kysymykset. Mutta on olemassa ratkaisu - on tarpeen käyttää vaihtoehtoisia lämmityslähteitä ainakin kotitalouksien tasolla - lämmittää oma talo. Maan lämpö on meidän jalkojemme alla, ja olisi mukavaa tuntea se myös päänne kanssa.

Keskustelu pääsisäänkäynnillä

Kuolematon insinööritapaamaton keskustelu epäpätevän asiakkaan kanssa.

- "Tilasin lämpöpumpun talolle, mutta en todellakaan tiedä millaista eläintä se on?"

- "Tavanomainen ilmastointilaite tai jääkaappi, jolla on käännettävät ominaisuudet: lämmittää huoneen talvella ja jäähdytetään kesällä."

- "Mietin, miten tämä tapahtuu?"

- "Lämpöpumppu siirtää lämpöä maaperästä, vesistöstä tai ulkoilmasta, antaa sen rakennuksen lämmitysjärjestelmään."

"Mutta maaperä 2-3 metrin syvyydessä ei kuumenna yli 7 astetta. Onko mahdollista sijoittaa jäähdyttimen lämmitys tällaiseen lämpötilaan? "

- "Voit. Muista jääkaapin työ: kammiossa on huurre, ja laitteen takana oleva grilli on kuuma. Lämpöpumppu on sama jääkaappi, vain talon sisäpuolella oleva "arina" (lämmityspatterit), loput lasketaan maahan tai säiliön pohjaan. Kuten, jääkaappi "sisällä ulos".

- "Mistä lämpö tulee?"

- "Minä kerron sinulle järjestyksessä (ks. Kuva). Aloitan koko järjestelmän laitteella. Näitä ovat:

  • lämmönsiirrin (siirtää maaperän lämpöä sisempiin ääriviivoihin);
  • kaasun puristuslaite;
  • lämmönsiirrin (siirtää lämpöä lämmitysjärjestelmään);
  • kuristin, joka alentaa painetta;
  • putki, joka johtaa käyttöfluidia maahan ja takaisin.

Käytetään halkaisijaltaan U-muotoista polyeteeniputkea, joka laskeutuu kaivoon 60 - 100 metrin syvyyteen. Putki täytetään jäätymätönllä nesteellä, joka palautetaan 7 asteen lämpötilassa (maan lämpö).

Neste siirtää tämän lämmön toiseen putkeen, jossa käytetään nestemäisen freonin käyttöä. 3 asteen lämpötilassa se voi kiehua ja muuttua kaasuksi, mitä hän tekee, kun siirtää lämpöä maalta hänelle.

Sitten kaasu menee kompressoriin, puristetaan, minkä johdosta se kuumentuu jyrkästi 75 asteeseen ja lämpötila syötetään kolmanteen piiriin - lämmitys. Joten lämpöpatterit lämpenevät melkein 60 asteeseen, jonka lähellä ei jäätyä. "

- "Nyt ymmärrän missä se on lämmin. Ja viimeinen kysymys: mitä hyötyjä minulla on asentamalla järjestelmä maalaistaloon? "

- "Hyvä kysymys, odotettu. Unohdat lämpöä talvella, talon viileydestä kesällä vähintään 50 vuoden ajan. Ajankohtaista palvelua - kaikki 70. Lämpö ja viileys saavat lähes maksutta. "

- "Mitä se tarkoittaa -" melkein "?"

- "On välttämätöntä maksaa vain pieni määrä vain sähköä varten, jonka avulla pumppu otetaan käyttöön. Tästä johtuen saadaan kymmenkertainen kuukausittainen säästö. Enintään 7 vuoden kuluttua kaikki asennuksen aiheuttamat kustannukset korvataan, lämpö tulee vapaaksi. "

- "Hyvää. Hyväksyn sopimuksen geotermisen pumpun asennuksesta. Nyt tiedän, että talon lämmittäminen on hyvässä kädessä. Kiitos! "

Maan lämmön talteenotto ja käyttö Tieteellisen artikkelin teksti "Geologiasta"

Aiheeseen liittyviä tieteellisiä teoksia geologiasta, tieteellisen työn tekijästä - Dyadkin Yu.D.,

Tieteellinen teos aiheesta "Maan lämmön talteenotto ja käyttö"

MAAN LÄMMÖN ULKOPAKKAUS JA KÄYTTÖ

Dyadkin Yury Dmitrievich, professori, tekn. Tiedekunta S-PbGI (TU)

1. Peruskäsitteet ja käsitteet.

Maapallon lämpöä hallitsematta se ei ole mineraalisten pohjaosan mineraalikomponentteja, vaan niiden maapallon pintaan uutetuista luonnollisista tai ihmisen aikaansaaduista geotermisistä lämmönkannereista saatava potentiaalinen energia. Niistä entinen nostetaan kautta porausreiän luonnollisen höyryn virtaus (jopa 250-350 ° C: ssa), lämpökäsittely (45-150 ° C), ja kuuma suolavedellä (jopa 200-300 ° C: ssa), seokset öljyn ja kaasun talletukset syvä, ja toiseen - booster pinnalta vesistöjen ja nesteiden, joilla on alhainen kiehumispiste (hiilidioksidi, freonit, jne.), jotka on lämmitetty suodatuslämmönvaihdolla kiinteiden kuumien kivien tai niiden sulatteiden (laavavuodet, vulkaaniset soolot) kanssa. Liikkuvuus työ- aineita ja tuotannollinen nesteiden käyttö kuoppien avaamiseksi luonnollinen säiliöt (hyvin läpäisevä huokoinen kerrostumien tai vyöhykkeitä murtuneen kiviä, joissa on korkea lämpötila) tai yhteinen, joilla on tarvittavat lämmönsiirtopinnan ja yhdistävät kuopat alhaisen läpäisevyyden kuuma array keinotekoinen geotermiset - kaikki tunnusomaiset piirteet mahdollistavat kuljettaa geotermisen energian kehittämisen ongelma hyvin geoteknologian tai sen geotermisen erityisosaston tehtäviin tekniikka.

Maapallon lämpöä tai planeetan kokonaislämpösisältöä ei ole vaikea arvioida, koska sen massan melko luotettava arvo ja keskilämpötila, joka voidaan ottaa 4500 ° C: n lämpötilassa sisäisen ydinosan keskipisteessä (laajamittainen geotermistien E.A. Lyubimovan ennuste [10]). Arvotetaan D.White (USA), joka polttoainekvivalenttina ilmaistaan ​​jättiläismäisellä arvolla 1,1 '109 biljoonaa. tec Jos ainakin maapallon aineen lämpökapasiteetin riippuvuus paineesta ja lämpötilasta otetaan huomioon, arviota on vähennettävä noin puoleen - 4,5 108 biljoonaa. t.s. [4, 5]. Tarkistuksessamme geotermisen energian kokonaispotentiaalia voidaan kuitenkin pitää käytännössä ehtymättömänä. Selkeyden vuoksi vertaamme geotermisia "mahdollisuuksia" auringon kanssa: Aurinko tarvitsee noin 42 miljoonaa vuotta "antaa" maapallolle sen energian määrän, jolla on jo [4, 5].

Samaan aikaan sisäisen lämmöntuotannon kokonaisteho, joka on arvioitu integroidun lämpövoiman kautta maan pinnalle Qt = 32 TW [10], on satoja kertoja pienempi kuin absorboitunut auringon säteily [6, 10]. Syvän lämmön virtauksen tiheys lähellä pinta-arvoja qt = 58 mW / m2 ja aktiivisen tulivuoren alueella saavuttaa 200-300 mW / m2.

Toisaalta modernin sähkön lämmöntuotannon kapasiteetti, kuten aiemmin, ylittää maapallon kosmiset lämpöhäviöt, sen massalla on positiivinen lämmön tasapaino, eli se lämpenee edelleen. Tämä tarkoittaa sitä, että geotermisen energian tietty osuus (erilainen Qt - Qot kertyy syvyyksiin maan olemassaolon aikana) ei periaatteessa voi aiheuttaa mitään vahinkoa maapallon lämpöterveydelle.

On myös arvioitava paikallista ympäristövaaraa - mahdollisuus paikallisen jäähdytyksen ilmastoon alueilla, joilla maapallon lämpöä uutetaan. 1980-luvulla. Vuorilämpöfysiikan ongelmalaboratoriossa (PNIL GTP) S-PBGGI suoritettiin lämpötilakentän häiritsemisprosessin simulointi sen jälkeen, kun tekninen jäähdytys oli 0,25 km3: n ΔT = 100 ° С kallion tilavuudella 3 km: n syvyydessä. Todettiin, että tällaisen geotermisen järjestelmän työn päätyttyä lämpötilahäiriöalue laajenee kaikkiin suuntiin AT: n vähenemisellä ja 13 tuhannen vuoden kuluttua neutraalin kerroksen lämpötilan lasku tämän osan yli saavuttaa maksimiarvon AT = 0,1 ° C. Koska tällainen häiriö on suuruusluokkaa

vähemmän luonnollisia lämpötilanvaihteluita ilmastonmuutoksesta vertailukausina, todettiin, ettei tällaisia ​​paikallisia ympäristöriskejä ole [6,

Johtavallinen lämmön virtaus maaperästä Xt-kiven lämmönjohtavuuden kautta määrää lämpötilan nousun syvyydellä tai geotermisellä gradientilla:

jossa n on polttoainekattiloiden lämpöä pienempi 1 J, jonka kapasiteetti on 200 GJ / h, ja Fri on lämpöeristyksen geotermisen kierrätysjärjestelmän (GCC) normaalin (T = 100 ° C) lämpöenergian yksikkö, joka on peräisin kuumilta kiviltä, samalla suorituskyvyn ja käyttöiän ollessa 20 vuotta. On selvää, että tämä menettely on arvioitu arjen syvyydessä Hm resursseja geotermisen kuumien kivien, ja jos tässä syvyydessä joillakin alueilla on enemmän kuin vain kerrytettävissä luonnollinen jäähdytysnesteet, kateissa vähentäminen laskelma n on taloudellinen turvamarginaali arviointia sekä kaksi kertaa riskisuhde tilassa (3). Valittujen alueiden petrogeotermisten resurssien ennustettu talteenottoaste on perusteltu tietyllä marginaalilla ^ = 0,125. Tämän menetelmän mukaan Neuvostoliiton geotermiset voimavarat tunnistettiin 30 trln.t.u. (. K> 1-64000000000000 TCF), eniten näkökulma kehittämiseen alueilla: Pohjois-Kaukasian, Länsi-Siperiassa, Ukrainassa, Keski-Aasiassa, Kazakstan, Baltiassa, Koillis-ja muut -primerno 25% maan [. 3, 5].

Näiden metodologisten periaatteiden kehittäminen mahdollisti geologisen ja taloudellisen arvioinnin geotermisten voimavarojen osalta Venäjän alueella erikseen - lämmitysolosuhteissa, joissa käytetään toimivaa lämmönsiirtojärjestelmää 90-40 ° C: ssa ja 70/20 ° C: n käyttötilanteissa [3]. D2-luokan teknisesti saatavilla olevat geotermiset voimavarat 70: n ja 20: n asteen syvyydelle jopa 6 kilometrin syvyydelle jaetaan lähes koko (95%) Venäjän alueella ja niiden taloudellisesti toteutettavissa oleva osa (D1-luokka) kattaa 88 prosenttia maan arvosta. Taloudellisesti hyödylliset geotermiset lämmitysvarat (90/40 ° С) ovat noin 16,5 biljoonaa. tonnia vakiopolttoainetta, eli 2-3 kertaa korkeampia kuin hiilivetyresursseja ja miehittää yli puolet Venäjän federaation kokonaispinta-alasta (taulukko 1).

Geotermisen lämmöntuotannon ennuste Venäjällä, miljardia. tu.t. [3].

Alueet teknisesti edulliset ^ kustannustehokas, D1

Pohjoinen 3.7 1.1 3.4 0.95

Luoteis 0,9 0,2 0,6 0,1

Keski-musta maa 5,7 1,3 4,8 0,07

Volgo-Vyatskiy 0,54 - 0,37 -

Volga 2,7 1,49 2,1 1,37

Alueet teknisesti edulliset ^ kustannustehokas, D1

Pohjoinen 3.7 1.1 3.4 0.95

Pohjois-Kaukasia 1,86 1,35 1,6 0,97

Ural 1,2 0,36 0,6 0,18

Länsi-Siperi 9,8 7,4 8,2 3.8

Itä-Siperian 7,9 5,4 5,1 1,86

Kaukoidän 21,1 11,9 16,8 6,15

Kaliningradin alue - - 0,1 0,09

YHTEENSÄ VENÄJÄSSÄ 56,6 30,5 44,64 16,44

Suuri osa näistä voimavaroista ja tulevista alueista kuuluu luonnollisen säiliöjakauman alueille, niiden syvyys, lämpötila, paksuus ja läpäisevyys mahdollistavat niiden käytön geotermisten kiertojärjestelmien luonnollisina keräilijöinä. Tällaisten luonnollisten säiliöiden kokonaispinta-ala on noin 7,3 miljoonaa km2 tai 42,7% Venäjän alueesta. Varastojen resurssipotentiaalin arvioidaan olevan 20,7 biljoonaa. tec [3], mikä on noin 1,2 prosenttia maan mineraalivarojen käytettävissä olevan osan geotermisestä potentiaalista (lämpösisällöstä). Huomaa, että geotermiset resurssit sisältävät vain murto-osan huokoisten muodostelmien lämpösisällöstä, joka on niiden kyllästämiä nesteitä. Jos otetaan kerrosten keskimääräinen huokoisuus 10 prosentilla ja niiden luuston tiheys - 2700 kg / m3, mainittu osuus on enintään 0,18. Näin ollen hydroterminen energia muodostaa 0,18-1,2 = 0,22 prosenttia Venäjän geotermisestä potentiaalista (noin 5 kertaa vähemmän kuin MIREK-80: n keskimääräinen suhde (1,4: 137 tuhlaa tonnia polttoainekvivalenttia).

3. Lämpötekniikka ja geotermisten nesteiden käyttö.

Geotermisten nesteiden käytön alku kuuluu syvään antiikkiin. Kivikaudella muinaisten ihmisten kohteet olivat monissa tapauksissa lähellä geotermisiä lähteitä. Niiden käyttö pronssikaudella ruoanlaittoon ja lääketieteellisiin tarkoituksiin vahvistetaan arkeologisilla asiakirjoilla. Delphic Oracen kunnia rakentuu muinaisten kreikkalaisten havainnointiin: tyttö tanssii geysirissä alkoi huutaa orakleja ennen kuin toinen geysiri purkaisi "vahvistaen" heidän totuutensa (jokainen geysirillä on oma jatkuva välein eruptioiden välillä). Antiikin etruskien Euroopan vuosituhannella eKr. e. he pystyivät saamaan boorihappoa nahan valmistukseen Toscanan höyry-hydro-termistä käyttämällä niiden energiaa mineralisoidun nesteen haihtumiseen. Tätä kokemusta kuvaili Tit Lucretius (1. vuosisadalla) hänen käsikirjoitustyönsä aiheesta "Luonnosta". Roomalaiset patricians otti parantavaa kylpyjä ja lepää luonnon geoterminen altaat. Suosittuja roomalaiskylpyjä - "Karakolla-termejä", jotka ovat kuumien lähteiden ääripäiden muodossa, löytyvät Napolista Sofiassa ja Tbilisissä. Apennineiden juurella tehdyt metsänhakkuut ovat johtaneet kotitalouksien ensimmäisten geotermisten lämmitysjärjestelmien rakentamiseen. Francesco Larderel, yrittäjä ranskalainen, pystyi elvyttämään etruskien taidetta boorihappo kaivos Toscanassa ja vuonna 1827 hän porasi maailman ensimmäinen geoterminen hyvin kehittää mittakaavassa ja voittoa vakiintunut yritys. Tämä oli ensimmäinen askel kohti teknologian luomista lämmön poistamiseksi maasta, eli geotermisestä tekniikasta. Hyvin rikkoi termodynaaminen tasapaino, luonnollisen hydrogeologisen järjestelmän lämpö tasapaino, joka on säilynyt tuhansia ja miljoonia vuosia. Sade- ja lumetalletukset kertyivät Apenniinien ruokintavyöhykkeeseen noin 2 km: n korkeudella merenpinnan yläpuolella. Suodatusvirtaukset vikoja ja läpäiseviä kerroksia vastaan, jotka menivät suurille syvyyksille, kuumennettiin suuresta magmaattisesta tunkeutumisesta ja kerättiin matalissa läpäisevissä säiliöissä, joista ne virtautuivat pintaan "vaikeissa" tavoissa.

purkausvyöhykkeen lähteet merenrannalla, toteuttamalla paineen, joka aiheutuu näiden vyöhykkeiden absoluuttisista korkeuksista ja lämpölaajenemisen vaikutuksesta 120-150 km: n suodatusreitin kuviin. Kaivoilla, joiden syvyys oli noin 1 km, joka avasi tällaisen geotermisen kerääjän, paljastui melkein vapaata kuivaa höyryä, jonka lämpötila oli 185 ° C.

Vuonna 1904 tuttu Toscanan prinssi J. Piero Conti, joka johti tätä yritystä, teki erittäin tärkeän kokemuksen: viisi sähkövaloa sytytettiin luonnollisesta pariskunnasta samalla alueella nimeltä Laperello. Vuonna 1905 koe laajennettiin valaisemaan boorihappoa. Vuonna 1913 luotiin kokeellinen voimalaitos, jonka kapasiteetti oli 250 kW, luonnollisen parin mäntäkoneen perusteella. Seuraavana vuonna tehtiin kolme turbiomoottorista, joiden kapasiteetti oli 1 250 kW, ja vuonna 1916 ensimmäisen teollisen geotermisen voimalaitoksen (Geo-hydro) kapasiteetti kasvoi 12 MW: iin, 1930 - 20 ja 1942-100 MW. Vuonna 1953 Italian geotermit, joiden kokonaiskapasiteetti oli 290 MW, tuotti 2,5 miljardia kWh eli 6% koko maassa tuotetusta sähköstä. Vuonna 1978 17 voimalaitoksen kapasiteetti oli 420 ja vuonna 1984 457 MW. Tällä hetkellä Italian voimalaitoksen kokonaiskapasiteetti ylittää 1 GW = 1 miljoonaa kW.

Ensimmäinen Larderellon teollinen geoterminen voimalaitos alkoi tuottaa halvin sähköä maailmassa - 4-5 kertaa halvempi kuin polttoaineiden voimalaitoksilla.

Italian jälkeen GEOTESin luominen alkoi muissa maissa. Tällä hetkellä geotermisen voimalaitoksen kokonaiskapasiteetti luonnollisessa parissa on noin 12 miljoonaa kW 25 maassa.

Luonnollinen höyry on ylivoimaisesti edullisin, mutta valitettavasti se on pieni osa geotermisia resursseja. Noin 100 "kuumapistettä" - maapallon konvektiolämmön poistoalueet tallennetaan infrapunatekniikan avulla. Jopa niiden energiapotentiaalin täysimääräinen toteutuminen ei olisi koskenut jopa 30 prosenttia nykyaikaisista tarpeista [10]. Tietenkin näiden rajoitettujen ja tehokkaimpien resurssien kehittäminen on kiireellinen tehtävä.

Venäjällä ja suurimmassa osassa maita geotermiset vedet ovat paljon yleisempiä, sopivia ei sähköntuotantoon vaan sähköntuotantoon teollisuus-, kunnallis- ja maatalouslaitoksiin, joista suurin osa polttoaineista kulutetaan.

Ensimmäinen iso geoterminen lämmönjakelujärjestelmä perustettiin Islannissa. Vuonna 1957 Reykjavik tuli maailman ensimmäinen pääkaupunki ilman kattiloita ja savupiippuja. Rakentaminen aloitettiin jo vuonna 1928. 92 kuoppaa, joiden syvyys on 300-2 200 metriä, antaa 2570 m3 / t vettä, jonka lämpötila on 64-114 ° C. Tämä kuuma joki kulkee pääkaupunkiin termisesti eristetyn maanalaisen lämmityspään kautta (moottoritien alle, joka ei vaadi talven lunta poistamista!) Noin 20 km pitkä ja se jakautuu kuluttajien kesken putkilinjan yli 30 km enemmän. Vuoteen 1975 mennessä kaksi kolmasosaa tämän pienen pohjoisen maan väestöstä käytti geotermistä energiaa: geotermiset voimalaitokset, kaupunkien lämmitys, tuotantoprosessien lämmöntuotanto, vihannesten, kukkien ja jopa trooppisten hedelmien viljely [5].

Geotermistä lämpöä käytetään laajalti vähintään 60 maassa, joiden kokonaiskapasiteetti on 20-25 GW [15]. Venäjällä nämä ovat Dagestan, Tšetšenian, Stavropolin ja Krasnodarin alueet, Transbaikalia, Omskin alue jne. Sekä Venäjällä että ulkomailla geotermisen veden käyttö lämmöntuotannossa maksaa vähintään 1,5-2 kertaa halvempaa kuin polttoaine.

Larderellon ensimmäinen geoterminen kaivo, jonka virtausnopeus oli paljon suurempi kuin luonnollisen lähteen samavuotot (se voitaisiin koota kaappausjärjestelmällä), merkitsi yksinkertaisen virtaavan tekniikan alkua luonnollisten lämmönsiirtoaineiden talteenottamiseksi. Geotermiset virtausjärjestelmät (GFS) ovat yksittäisiä itsevirtaavia kaivoja tai niiden ryhmiä, joiden virtausnopeus määräytyvät geotermisen kerääjän parametrien, syvyyden H ja suotintokerroksen dc kaivojen halkaisijan mukaan. Liitä Wt geotermiseen nesteeseen hyvin kuumakapasiteettiin ja viskositeettia säätelevään lämpötilaan

d ja rt: n tiheys, kun säiliön paine säiliössä ylittää hydrostaattisen ARK = RK-Rst, säiliön kapasiteetti M, sen läpäisevyys ja pietsokonjastuvuus x sekä öljyn virtaus määritetään tunnetulla kaavalla:

ja kuuman N: n lämpökapasiteetti määritetään kullekin Tm: lle ja käytetylle Totr: lle toimitetun kappaleen lämmönsiirtimen lämpötilaeroilla:

NT = RT StWt (Tm - Totr) '10 -3, MW, (5)

Q * t = rt s 3600 Wt (Tm - To ^) ■ 10-6 GJ / h, (6)

ja vuotuinen lämmöntuotanto käytettäessä hyvää tuntia tuntia vuodessa:

Qt = w Q * t GJ / vuosi (7)

Fountain-tekniikka (kuvio 1-a) on kaiken yksinkertaisuuden vuoksi kaksi suurta haittapuolta: riittämätön virtausnopeus W ja jäteveden saastunutta jäähdytysnestettä, joka on jäähdytetty energian siirron jälkeen kuluttajalle.

Ajan myötä alemman paineen ja ARK: n väistämä vähenee lasku- suppilon muodostamisen ja virtausnopeuden laskemisen myötä. Öljytekniikassa tätä taistellaan tulvan avulla säiliöpaineen Pk ylläpitämiseksi ja käyttämällä tappia tai upotettavia reikien pumppuja. Kuitenkin voimakas ero energian arvon ja uutettujen nestemäisten tuotteiden määrässä ei salli näiden lähestymistapojen käyttämistä.

Toiseksi tunnistetuista puutteista on käytetty nestettä vesistöihin ja jokiin. Syvemmät säiliöt, sitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi geotermisten vesien mineralisaatio, skaalauksen ja korroosion voimakkuus kaivoissa ja putkistoissa. Se on

koskee sekä luonnon höyry- että höyry-vesiseoksia, jotka yleensä sisältävät aggressiivisia

Mesi. Tästä syystä Larderellon ensimmäisissä voimalaitoksissa käytettiin välijäähdyttimiä: turbiinissa toimiva puhdas höyry ja kondensaatti palautettiin lämmönvaihtimeen. Se suojaa energian kuluttajaa geotermisten nesteiden vaarallisilta vaikutuksilta, mutta ei ympäristöä, jossa jäähdytetty saastunut virta puretaan. Niinpä HFS: n ja HLL: n (geotermisen pumppausjärjestelmän kuvio 1-b) teknisiä järjestelmiä ei pidä hyväksyä ekologisin edellytyksin (lukuun ottamatta erittäin harvoin täysin puhtaita höyrykerrostumia ja tuoretta kuumaa vettä). Haitallisten päästöjen lisäksi nämä järjestelmät merkitsevät säiliön paineen laskua nestevuodon aikana ja sen aiheuttamien kuoren muodostumisen, siirtymän ja pudotusten muodonmuutokset maan pinnalla (Uudessa-Seelannissa geotermisen voimalaitoksen 30 vuoden jälkeen - 4-6 metrin syvyydessä). Siksi viime vuosikymmeninä käytetyn geotermisen jäähdytysaineen uudelleensyntymistä samaan säiliöön (tai muuhun läpäisevään muodostumiseen) on käytetty laajalti. Reinjection ratkaisee radikaalisti geotermisen teknologian ympäristöongelmat, eliminoi vaaralliset nestemäiset päästöt ja maanpinnan särky. Tämä vaatii kuitenkin erillisiä kaivoja, joilla on sama syvyys, mutta jotka eivät tuota tuotteita ja lisäksi kuluttavat energiaa jäähdytetyn virtauksen injektoimiseksi. Tuotantokuilun virtausaste pysyy melkein virtaavan kaivon tasolla, mutta GEM: n tekninen kaavio liittyy lämmöntuotannon kustannusten merkittävä kasvuun (kuv. 1-c). Erityisessä tapauksessa, kun geotermisen kerääjän työosa osittain ruiskutus- ja tuotantokaivojen välillä on eristetty äärettömästä läpäisevästä muodostumisesta, koko ruiskutettua kylmää virtausta kuumennetaan suodatuslämmönvaihdossa kalliorakoneella ja kerääjää ympäröivällä ryhmällä luonnollisella suljetulla keräimellä. Esimerkkinä voidaan mainita vuonna 1985 perustettu verenkiertoelimistö Grozny-Khankalan esikaupungissa. Tässä injektio- ja tuotantokaivoryhmät sijaitsivat Chokrak-Karaganin muodostuksen paksun kerroksen kerroksen linnan osassa, rajoitetusti

siivet jätteiden halkeamia, parannettu toissijainen mineralisaatio. Geoterminen kierrätysjärjestelmä, jossa on luonnollinen kerääjä GTSE voidaan toteuttaa ääretön säiliössä, jos paine pumpun täydentää upotettavat pumput, joilla on sama virtausnopeus kaivos kuopissa: virtajohtimien monimutkainen alalla suodattamalla suljettuna lähteen ja nielun ilman merkittävää vuotoa tämän alan ulkopuolella. Tämäntyyppinen HFC rakennettiin ensimmäisen kerran Pariisissa vuonna 1963, jossa se yhdessä lämmityspumppujen kanssa tuotti pysyvän ilmastoinnin Ranskan televisio- ja radiokompleksin rakennuksissa. Vuodesta 1969 alkaen isompi HFC on lämmitetty 3000 asuntoa Melenin kaupungissa. Tätä geotermisen lämmöntuotantoteknologiaa käytettiin tuskin ranskalaisissa kaupungeissa sekä Saksassa, Unkarissa, Romaniassa, useissa Yhdysvaltain kaupungeissa ja muissa maissa, mukaan lukien Venäjä (Dagestan, Krasnodar Territory, Kamchatka). Monien vuosien ranskalainen kokemus on osoittanut, että HCE: n korkea taloudellinen tehokkuus edellyttää suurteho M: n ja säiliön läpäisevyyden yhdistelmää: investointien nopea tuotto 2-3 vuodessa on mahdollista vain, jos veden johtavuus on vähintään 100 kaarimittaria. Koska kumpikaan Ranskassa, eikä muissa maissa, kokoonpanojen lähes toimiva GTSE järjestelmää, jolla on selkeä ympäristöllisiä etuja polttoaineita vain lähellä heitä, ja määrä rakentaminen ja toiminta maalämpö "dupleteiksi" vaihtelee muutosten maailmanmarkkinahintojen, talouden tunnuslukuja polttoaineella [5].

Geotermisellä gradientilla gt on luonnollisten olosuhteiden suurin arvo, joka määrittää luonnollisten säiliöiden H syvyyden vaaditulla lämpötilalla Tk ja kuopan Kc kustannuksella, joka kasvaa nopeasti H: n kasvulla ja jolla on ratkaiseva vaikutus muihin taloudellisiin indikaattoreihin.

Taulukossa 2 on lueteltu arvot lämpöä kustannuksena mainitun suoritusmuodon maalämpöratkaisuja luonnon säiliöt, laskettu taloudellisen ja matemaattisen mallin [7, 8] eri arvoilla GT geotermisiä, joka määrittää syvyys H muodostumista, jonka permeabiliteetti on noin 1 UM2, huokoisuus on 20%, ylipaine ARk = 0,5 MPa keskilämpötila Tk = 100 ° C ja erilainen teho M, jolle tuotantohyötön tuotantokyky ja lämpötuotanto riippuvat näistä olosuhteista 20 vuoden toiminnalle. Riippuvuus kokonaiskustannuksista valmiin reiän Kc sen syvyyksiin, ja arvo pinnan monimutkainen verrannollinen lämpöä tuottavan Virtausnopeus Qt, hyväksyttiin mukaisesti tilastollisen mallin J. Tester ja G. Herzog (Massachusetts Inst. Of Technology, 1990), yhteenveto on hyvin suuri määrä materiaali [14, s. 2521-2528]. Vuoden 1990 kustannustiedot annetaan lasketun vuoden 1995 olosuhteissa ottaen huomioon maailmanmarkkinahintojen inflaatiokasvu (4% vuodessa). Taulukossa 2 on esitetty GFS: n, GNS: n ja GFR: n lisäksi myös tekniikka, jossa käytetään luonnollisia lämmönsiirtonesteitä, joissa syväpuhdistus on ympäristön kannalta turvallista (kemiallisella ja bakteerikäsittelyllä) ennen polkumyynnin GFO: ta sekä kierrätystekniikkaa luonnon HFC: n kanssa (kuva 1-d) alle keinotekoisen geotermisen säiliön HZI (kuvio 1-e).

Lämmöntuotannon kustannus riippuu geotermisen gradientin GT (ºC / m) kuopan Kc (miljoonan dollarin) syvyydestä Nk (m) ja kokonaiskustannuksista ja säiliön M (m) paksuudesta 100 ° C: n lämpötilassa C eri geotermisten järjestelmien osalta.

gt Hk Ks M GFS GNS GFS GFO GCE GTS

20 9,0 8,8 35,3 18,6 6,2 4.2

0,02 4630 3,7 40 4,6 4,8 13,6 5,0 3,5 4.2

140 1.3 2.8 8.5 4.8 2.3 4.2

0,025 3710 1,79 8,0 4,6 8,5 26,1 8,2 5,1 3,6

40 140 2,4 0,8 3,4 2,2 8,8 5,8 5,9 4,6 2,7 2,0 3,6 3,6

20 1.6 1.9 14.9 5.2 4.2 3.2

0,04 2330 0,6 40 0,9 1,0 5,7 4,5 2,2 3,2

140 0,3 0,9 2,4 3,9 1,5 3,2

20 0,8 2,0 14,0 4,8 4,1 3,1

0,07 1344 0,27 40 0,4 1,0 5,2 4,0 2,1 3.1

140 0,2 0,6 1,8 3,8 1,2 3.1

Laskelmat vahvistavat jo ilmeisen tosiasian: kaikissa olosuhteissa suihkulähde-tekniikka olisi halvin, vaikka se ei täytä ympäristövaatimuksia. Kuitenkin, alueilla, joilla on alhainen geotermisiä 0,02 ° C / m, ja jopa tuotannon puhdasta makean lähde geotermisen veden lämmitys- olla edullista vain alle kuuma sauman paksuus on 40 m. Koska suuremmat tuotantomäärät kaivojen (taulukko 3), nämä haitalliset olosuhteet ympäristöystävällisiä HFC-kiertojärjestelmät, joissa on 40 m läpäisevä muovaus, ovat vielä edullisempia, mutta M = 20 m ovat jo kannattamattomia. Kaikille muille GT- ja M-yhdistelmille kiertoteknologia osoittautui lupaavimmaksi. Järjestelmät, jotka ovat myös turvallisia ympäristölle GEM-asennuksen uudelleenasentamisessa ja syövän puhdistetun käytetyn saastuneen virran osalta, ovat selvästi kalliimpia. On mielenkiintoista huomata, että upotettavien pumppujen kulut, joiden kapasiteetti on w = 100 m3 / h, ylittävät positiivisen vaikutuksen lämmöntuotannon kasvusta ja HNS: n pumppaustekniikka nostaa tuotantokustannuksia verrattuna HFS: hen.

Geotermisen tuotannon (dol / GJ) kustannukset riippuvat hyvin virtausnopeudesta W (m3 / s), säiliön paksuus M (m) lämpötilassa 100 ° С ja tyypin tekniikan keskimääräisissä geotermisissä olosuhteissa §t = 0,025 ° С / m ja Нк = 3710 m.________________________________________

Indikaattorit M = 0 m M = 20 m M = 40 m M = 140 m

Geotermin tyyppi. tehnol. W artikkeli W artikkeli W artikkeli

GFS 0,06 9,1 0,011 4,6 0,024 2,4 0,087 0,8

GNS 0,1 9,8 0,1 8,5 0,1 3,4 0,1 2,2

HFO 0,006 12,8 0,012 8,2 0,024 5,9 0,087 4.6

FIU 0,006 107,6 0,012 26,1 0,024 8,8 0,087 5.8

HCE 0,1 11,3 0,1 5,1 0,1 2,7 0,15 2,0

HZI 0,2 3,6 0,2 3,6 0,2 3,6 0,2 3,6 3,6

Arvioidut tulokset saatiin sillä edellytyksellä, että pääomasijoitusten takaisinmaksuaika, eli lainan takaisinmaksu on kolme vuotta, ja pankkituotot ovat 5% vuodessa. Ottaen huomioon lisääntynyt pääomavaltaisuus maalämpöratkaisuja joissakin tapauksissa, kun arvioitu arvo artikkeli on hieman enemmän kuin kustannukset polttoaineen lämpöä, alhaiset nettokustannukset palattua lainojen tai laajennetaan pankin maksuaikaa antaa melko suuren summan diskontattu tuloksen (NPV) on 20 vuoden käyttöiän maalämpö järjestelmiin. Mutta tämä koskee vain kierrätettyä teknologiaa, koska geotermiset järjestelmät, joissa on luonnollisten lämmönsiirtoaineiden suihkulähde tai pumppaus, saattavat yleensä olla rajoitetummin käyttöikää.

Tulokset ratkaisun analyysi ei ole ristiriidassa kokemusta erittäin suotuisa kehitys geotermistä energiaa tulivuoren lämpö poikkeamia gm = 0,07 ° C / m Kamtsatka tai alueilla, joilla on korkea gm = 0,04 ° C / m Pohjois-Kaukasiassa, mutta ei jätä suuret mahdollisuudet alueilla gradientilla alla 0,02 ° C / m, eli Kuolan niemimaa, Uralit, Yakutia jne.

4. Idean kehittäminen ja kokeelliset järjestelmät kuumien kivien energian talteenottamiseksi.

Ajatus lämmön talteen ottamisesta kuumasta kivimassasta vedellä kuuluu KE Tsiolkovskille (1898). Hän palasi hänelle teoksissa 1903 ja 1914. VA Obruchev loi termiä geoterminen kiertojärjestelmä (GCC). Hänen scifi-tarinansa "Thermal Mine", keinotekoinen keräilijä oli 10 metrin "lämmönvaihtokaivot", jotka kulkivat pitkin 12 poikkileikkauksen päitä syvään pystysuoraan akseliin kuumalla graniittimassavälillä. Höyry vesistä, joka kiehui kuopissa putkistossa maanalaiseen voimalaitokseen, käytetty lauhde palautui kuoppien kuparisuojusten alle. Samanlainen ehdotus superdeep-kaivokselle "... pelastamaan maailma odottamaan energiaa" kahdesti, vuonna 1904 ja 1919. Parsonsin höyryturbiinin keksijä C. Parsons puhui. Hanoja ehdotti vuonna 1927, että poraus oli yhtä syvällä porausputkilla - lämmönvaihtimella, joka sisälsi kylmän ja lämmitetyn veden (höyryn) virtaukset kallioiden läpi. Amerikan "Plausher" -ohjelman (maanalainen räjähdys rauhanomaisiin tarkoituksiin) puitteissa R. Carlson (1959) ja D. Kennedy (1964) ehdottivat "houkuttelevan" luonnollisen höyrykentän ydinräjähdystä. Vuonna 1967 ensimmäistä kertaa GSS: n keinotekoisen keräilijän suunnittelupohjainen muotoilu "kuivien" kuumien graniittien tuhoutumisalueella, josta oli osoituksena maanalainen ydinräjähdys, joka ilmeni Stanfordin symposiumissa P. Kruger. 1965-75 (LGI, ITTF ja PromNIIProekt) ja Ranskassa kehitettiin samankaltaisia ​​hankkeita. Yksikään niistä ei toteutettu pääasiassa ylitsepääsemättömän seismisen vaaran takia [8].

Vuodesta 1970, Los Alamos National Laboratory (LANL) Yhdysvalloissa alkoi kehittää projektin luoda keinotekoisesti geotermisen säiliön muodossa suuri pystysuora halkeamia murtuvat alhainen läpäisevyys kuuma-array (M.Smits, D.Braun, B.Robinson et ai.). Kun sarja vastoinkäymiset, jotka ovat edistäneet luomista luotettavan Porareikävalokuvaus mittausmenetelmät, projektin LANL sen kantama Fenton Hill osavaltiossa New Mexico vuonna 1977. maalämpö järjestelmä on maailman ensimmäinen rakoilua luotiin ja jopa osoitti pari lähde lähes läpipääsemätön joukko kuumaa granodioriitti (10- 18μm2, 185 ° C). Yhdysvaltojen jälkeen vuosina 1984-1985 syntyi mielenosoitus GCC, jonka korkeus oli 2,5 km. Yhdistyneessä kuningaskunnassa Camborne Mining Schoolin suunnittelema Cornwallin kuuma graniittipassi. Näiden vuosien aikana kokenut geoterminen murtamiseen toteutettiin Saksassa (Falkenberg), Japanissa (Yakedake), Ranska (Montana de Mayo), Venäjällä (kaatopaikalla LGI "Erkile" Viipuri) ja Ruotsissa (Fyall Vaca).

Vuodesta 1983 lähtien Fenton Hillin alueella aloitettiin LANL-hankkeen toisen vaiheen toteutus, jonka syvyys jopa 4 km ja lämpötila jopa 265 ° C. Kokeessa 2032 vedenpaineen PH = 48 MPa ja yhteinen ilmavirta 8 pumpun yksikköä saavuttaa 111 l / s, 61 tuntia jatkuvaa injektiota kokonaistilavuus 21300 m3 muodostettu subvertical alue halkeamia korkeus 1150 väliaine 800 m leveä ja "paksuus" on noin 150 m. Kiertokokeen ensimmäisinä kuukausina enimmäisnopeus oli W = 14,8 kg / s pumpun päällä 3,5 MPa ja lämpöteho noin 10 MW. Fenton Hillin kokeiden aikana uutettu geoterminen energia on kahdeksan kertaa polttoainekvivalenttina, kierrätysenergiankulutus [14]. Japan Electricity Institute ilmoitti vuonna 1995

geotermisen voimalaitoksen hankkeesta, jonka kapasiteetti on 55 MW, suuresta HZI: sta, jonka lämpöteho on 100 GW, mukaan lukien 3 kaivoa, jotka 2 km: n syvyydessä avautuvat vaakatasoon 250 ° C: n graniittilämpötilassa. Tällä syvyydellä on 40 pystysuuntaista murtumaa, joiden korkeus on 2 km, joka on 25 metrin välein. Järjestelmässä kiertävän veden kokonaiskulutus on 2430 tonnia tunnissa tai 675 kg / s, eli noin 17 kg / s jokaiselle halkeamalle. Sähkön arvioidut kustannukset ovat noin 1,5-2 kertaa halvempia kuin kaasun CHP tai NPP. Japanissa viime vuosina, suunniteltu pitkäaikaiseen testit kahdessa esittelyn GCC Hidzhiori Ogachi.Prodolzhaetsya ja rakentaminen Euroopan kokeellisen GCC (tai ehdotettu LANL epämääräinen termi "Hot Dry Rock") rahoittama ETY. Hanke toteutetaan yhdessä Saksan ja Ranskan asiantuntijoiden kanssa

Strasbourgissa. 2 km: n pituisen sedimenttikiven aikana, Reinin grabenin graniitissa noin 3,7 kilometrin syvyyteen, suoritettiin kuumien graniittien hydraulinen murtuminen (160 - 170 ° C). Muodostuu 2 km2: n repeytymisalue (1300 x 1500 m). Vuoden 1999 kiertokokeissa suurin, verrattuna muihin kokeisiin, vesivirta suljetussa silmukassa saatiin jopa 25 kg / s.

Kokeellisen GSS: n luominen tai testaaminen keinotekoisilla säiliöillä murtumisen muodossa (taulukko 2 ja 3) tällaiset järjestelmät on merkitty HZI: ksi ja muissa maissa [15].

Vuonna 1991 Venäjällä g. SPGGI yhdessä NPO "Nedra" (Jaroslavl) ja murtaen Gipronikel suorittaa graniitti lämpötila yli 200 ° C: ssa hyvin syvyys on noin 4 km kaltevuus Elbrus Tyrnyauz ensimmäisessä vaiheessa maalämpöjärjestelmän kaupungin sisältyy hyväksytty hanke volframi-molybdeenin suurimman Venäjän jälleenrakennukseen. Valitettavasti Pohjois-Kaukasus-konflikti lopetti tämän hankkeen toteuttamisen ja SPGGI-asiantuntijat päättivät keskittää potentiaalinsa ja kokemuksensa Tyrnyauziin luomaan kokeellista teollista GCC: tä Pietarin kaupungissa.

Geotermisen kentän positiivinen muunnos rajoittuu Itämeren ja Itämeren pohjoisrannikolla venytettyyn Itämeren kilven rajaan ja venäläiseen alustaan. Siksi kuumien kivien geotermisen energian kehittämissuunnitelma sisällytettiin kaupungin pitkän aikavälin kehityssuunnitelmaan, kun se oli vielä Leningradissa. Paljasti viime vuosina asiantuntijat VSEGEI (U.I.Moiseenko, O.P.Negrov ym.) On riittävän suuri (noin 13 tuhatta euroa. Km2) terminen anomalia vyöhykkeen etelään kaupungin ja sen lähialueilla, jonka tiheys on syvä lämpövirran QT 75-79 mW / m2 stimuloivat kiinnostusta tähän ongelmaan Venäjän tiedeakatemian Pietarin tiedekeskuksen laitoksilta ja kaupunginhallitukselta. Ensimmäisenä geotermisen lämmöntuotantolaitoksena on valittu Leto JSC, joka on jo pitkään kiinnostunut tästä. Se on suuri kasvihuone- ja kasvihuoneyritys, joka toimittaa monikulttuurisen kaupungin vihanneksia ja kukkia. Venäjän federaation luonnonsuojelaministeriön kustannuksella, jonka kaikkiin venäläisiin tutkimusmenetelmiin ja älykkyyden tekniikoihin (Pulkovo) sijaitsevan yhtiön (lähellä lentokenttää) voimalaitokset toimivat vuosina 1998-1999. Poraus ja perusteellinen geoterminen etsintä tutkimus- ja kehitystoiminnassa, joka kulki 300 metrin sedimenttikerroksen läpi graniittikristalliseen kellariin 1 km: n syvyyteen. Nämä tutkimukset mahdollistivat riittävän luottamuksen, jotta laskennallinen geoterminen gradientti olisi sama kuin ^ = 0,03 ° C / m.

Pietarin geoterminen hanke [13] perustuu kuvassa 1 esitetyn patentoidun SPGGI-kaskadin GSS malliin. 2. Aluksi prototyyppi kuumaa vettä, maanalainen monimutkainen, joka sisältää injektion ja tuotannon kuoppien halkaisija d = 0,254 m, joka kalteva raot (45 ° C) 5-alueet liittää hydraulista murtuma säde Rl = 675 m, alkuun vaihe, jossa muodostetaan keinotekoinen säiliö, jonka keskimääräinen syvyys H1 = 2,2 km graniitin gneissin lämpötilassa T1 = 75 ° C. Kun koko lämmönsiirtopinnan vähintään crack F1 = 14,3 km2 ja virtausnopeus veden kierrättämiseksi suljetun silmukan W1 = 200 l / s = 0,2 m3 / s lämpökapasiteetti GCC määritetty N = 37,3 MW ja vuosittainen lämmön tuotanto Q1 = 1,072 min. GJ. Kun etäisyys pystysuoran halkeamia vyöhykkeet Dr = 30 m ja tilavuus jäähdytettiin sahojen ylemmän vaiheen Vk.1 = 0,179 km3 se varmistaa vuoden tarjonta kuluttajien kuumaa puhdasta vettä lämmitetään lämmönvaihtimessa pinnan monimutkainen T1 = 70 ° C järjestelmän elinkaaren aikana t = 20 vuotta. Ensimmäisen vaiheen vaaditut pääomasijoitukset on määritelty K1 = 5,6 miljoonaa dollaria ottaen huomioon riskikerroin 1,3. Investointien takaisinmaksuaikana ^ к = 3 vuotta ja sijoitetun pääoman tuotolla 7% vuodessa, arvioidut lämmöntuotannon kustannukset ovat = 2,36 dollaria / GJ. 2 vuotta kertyneitä voittoja (polttoaineen hinnan lämmön vuonna 2000 - noin 5,2 US $ / GJ) mahdollistaa pankkilainoja loppuun rakentamiseen ilman (R 2 = 2,5 miljoonaa dollaria..), Se on syventää hyvin ja sopii alemman vaiheessa maalämpö säiliön kolmessa lohkossa halkeamia murtumissäde R2 = 790 m väliaineen kanssa

sen syvyys on 2,95 km ja lämpötila T2 = 95 ° С. Lisäpylväs putkissa injektiokuopassa antaa ohittaa osaa vesivirrasta AW, joka on jo lämmitetty ylemmän säiliön vaiheessa Ti = 75 ° C: n lämpötilan kohottamiseksi T2 = 95 ° C: seen. Tällöin kaskadin GCC tarjoaa kausittaisen (tai vuosikymmenen, päivittäisen) lämpötilan ohjauksen kulut- tajalle T (t) ja lämpötehoa Nr (t) yksinkertaisesti kääntämällä venttiilin muuttamalla AW: tä.

Suurin osa tämän vuoden kuluttua AW = 0 on melko tyytyväinen T1 = 70 ° C. Vuoden kylminä kuukausina koko virtaus AW = W kuumennetaan ja kuluttajan lämpötila nousee T2 = 90 ° C ja lämpöteho nousee N2 = 53,7 MW. Vuotuinen lämmöntuotanto kasvaa Q2 = 1,41 miljoonaa GJ.

Kolmen vuoden pankkimaksun päättymisen jälkeen, kun otetaan huomioon kaskadin lisääntynyt lämmöntuotanto, sen nettokustannukset laskevat arvoon st = 1,0 USD / GJ ja GCC: n 20 vuoden käyttöiän yli kertyneen diskontattuneen voiton laskettu arvo, eli nettotuotannon arvo on NPV = 38 miljoonaa dollaria

Testauksen jälkeen kokenut kaskadin GCC muuttuu teolliseksi eli Venäjän federaation luonnonvarojen ministeriölle myydään kuluttajalle, AO "Summer", jatkokäyttöä varten.

Laskettujen taloudellisten indikaattorien suuri taso selittyy ennen kaikkea kiertoveden korkealla kulutuksella, joka on 10-15 kertaa korkeampi kuin ulkomaisen esittelyn GCC: ssä [14] saavutetut edellä mainitut W-arvot.

N: n ja Q: n korkean tason taloudellinen etu on ilmeinen, mutta mahdollisuutta lisätä veden kulutusta rajoittaa halkeamien ja kaivojen lisääntyvä hydraulinen vastus ja siten energiankulutuksen kasvu. Siksi Pietarin projekti tarjoaa erityisiä tapoja hoitaa murtumurtumavyöhykkeitä lisäämällä niiden ilmoittamista 2,4 ja 0,38 mm lähellä ruiskutusta ja tuotannon alueella vastaavasti 4,9 ja 1,65 mm ennen ensimmäisen kierrosvaiheen aloittamista.

Kehittyneiden ja osittain patentoitu SPGGI menetelmiä korkean paineen hoitoon halkeamia sen jälkeen, kun ne murtuvat ovat suonensisäisten erittäin viskoosia vaahdot määrittää ajan hajoamista, "lukitus" halkeaman (pois mahdollisuutta niiden kasvun) paineen jopa 70 MPa, termogazodinamicheskih käsittely polttava ponnekaasuseosta (250 MPa) ja kryogeenisen käsittely veden jäätyminen halkeamia (jopa 1000 MPa), kun taas törmätä hyvin jäykkä "kuiva" jää ruiskuttamalla nestemäistä hiilidioksidia tai nestemäistä typpeä.

Ratkaisumenetelmien murtumismenetelmät ja GCC: n kaskadisuunnitelma muodostavat Pietarin hankkeen alkuperäiset piirteet. Ilman ongelmaan varmistaa hyvän läpäisevyyden keinotekoinen geotermiset ja vähentää niiden hydraulinen vastus on vähän toivoa luomaan tehokkaita järjestelmiä kuumien kivien talteen energialla keinoallas hydraulinen murtuma (kyky luoda erittäin suuria lämmönsiirtopinnat, kun murtaen jo kokenut 10-15 maissa ei ole epäilystäkään se aiheuttaa).

5. Geotermisten kiertojärjestelmien parametrien laskentamenetelmä keinotekoisesti luotujen keräimien kanssa kuumasarjassa.

Suunnittelua ja toimintaa GCS keinotekoisella keräilijöiden muodossa useita hydraulisia ruhjevyöhykkeitä kuumaa alhainen läpäisevä matriisi täytyy fyysisen perustelu ennalta määrätyn suhteen (politiikka) mittarit ja rajoitteet luonnon olosuhteet taloudellisia ja teknologisia parametrejä, jotka ovat riippuvaisia ​​mukaisen optimoinnin taloudelliset kriteerit perustuvat taloudellisiin ja matemaattisen mallinnuksen.

Pitkän aikavälin tutkimusten avulla voidaan todeta taloudellisten ja matemaattisten mallien FRACTURE, FRAC ja GEOTHERMY termofysikaalisten, geomekaanisten ja hydrodynaamisten lohkojen sisältämät insinööri-fyysiset riippuvuudet [5, 6, 8].

Epäorgaanisen suodatuksen lämmönsiirron numeerisen simuloinnin tulosten kriteerien käsittely pystysuuntaisessa halkeama- tai halkeama-alueen ohjauksessa *

aukko, jossa veden virtausta kuumennetaan T0: stä Tk: een kiviä Tl: n lämpötilassa, jonka avulla voidaan perustella halkeaman

AT = tG exp (5,3 0 *), (8)

täyttävät mitatun lämpötilan pienentämisen edellytykset

järjestelmän tietyn käyttöiän ajan, jotta kuluttajataso Tk * voidaan hyväksyä.

Valitulle murtovyöhykemäärälle lämmönsiirtoparametri Ato sallii kunkin Rt: n vastaavan säteen määrittämisen.

Rtr = = 10 • 4 ^ ja *.) 2, (10)

mp y 0.442a * sptr

jossa a on kallioiden lämpöhajottavuus ja tiheys p ja kivien lämpökapasiteetti samojen indikaattoreiden suhteen, voidaan luonnehtia noin vakio-suhteista

Noah lämmönkapasiteetti x = ------ - "0,623.

Kun GCC ^ = 20-25 vuotta on riittävän pitkä käyttöikä vähentää sen luomista koskevan työn määrää, se saa laskea kuluttajan lämpötilan 5-10%: lla viimeisten kierrosvuosien aikana, joten yleensä oletetaan 0 * = 0,9. Keräimen lämmönsiirtopinta, joka määrittää tietyn W: n ja Tk: n perusteella järjestelmän N1 lämpötehon, ei tietenkään ole pienempi kuin tuote

Ft = 2l R2tp ptr (11)

Jos murtuman Atr pystysuuntaisten vyöhykkeiden välinen etäisyys on perusteltua, on helppo yhdistää säiliön tilavuus V; = 1 R2tr Att ptr ja kattamattomat geotermisen energian varat, joiden vuotuinen lämmöntuotto Qt ja GCC: n käyttöikä:

EDT = QTtG = Lt l R2tr Atr Ptr p: llä (T1 - T0), (12)

jossa säiliöraaka-aineiden keräyskerroin voi ensimmäisessä approksimaatiossa ottaa l = 0,125 [5].

Keinotekoisen säiliön geometriset parametrit eivät riipu pelkästään parametreista Rtr, Ptr, Atr, vaan myös pystysuuntaisen halkeaman muodon tai murtumien halkeamisalueiden (koska yli 1,5-2 kilometrin syvyyksiä pidetään). Analyysi [9] osoitti, että samalla alueella, eli jatkuvalla säteellä vastaavan Rtr: n kanssa, pienen viskositeetin omaavan virtaavan nesteen pieni purkautumisnopeus Wp vastaa "tikarin" halkeaman muotoa, joka kasvaa enimmäkseen (tai jopa vain) ylöspäin ja kun W kasvaa ja d halkeaman soikea muoto lähestyy pyöreää (kuvio 3). Tämä seuraa halkeaman muoto -parametrin rakenteesta:

Pw + v (P-2PW Y ct 6 (1-v) ^ WD

jossa 5 on keskimääräinen halkeaman aukko; kth - tektonisen kasvun kerroin minimaalisen vaakasuoran stressin ah suhteessa normaaliin, johon halkeama kehittyy; V -

Poissonin suhde. Särön leveys pistokohdan leikkauspisteen tasolla on:

Halkeaman kehittymistä ylöspäin helpottaa puristusvoiman painovoima-tektonisten jännitysten voimakkuuden väheneminen ja sen syvyyden kasvu päinvastoin on haitaksi samasta syystä. Siksi halkeaman korkeus koostuu kahdesta epätasaisesta osasta:

Varten valitut arvot MFR, Att, ja taipuma kulmassa pystysuoraan kaltevan lähtö injektio ja tuotanto kaivot en, pystysuora etäisyys AN voi helposti määrittää muut geometriset parametrit, säiliön ja täydellinen kuoppiin pituus Ld ja L, jos tiedämme keskisyvyys Hc kerääjä, joka vastaa valittua kuluttajan vaatimusten mukaan kallioiden T keskimääräinen lämpötila ja määritetään lausekkeesta (2).

Rtr: n, Atr: n, Ptr: n ja AN: n geometriset parametrit vaativat optimointia, koska porauksen, hydraulisen murtumisen ja halkeamien fyysisen käsittelyn kokonaismäärä GCC: n rakentamisen aikana riippuu niistä.

Tärkeät tekniset parametrit GSS-halkeamien muodostamiselle ovat pumpattavien yksiköiden Rn vaadittu paine ja niiden käyttöaika C ruiskutusnopeudella Wp sekä ruiskutetun veden V kokonaistilavuus ottaen huomioon sen vuotaminen kalliomassaan ^. PH: n määrittämiseksi on tarpeen tietää, mitä paineita tarvitaan kaivon työvaiheessa murtuman (P: n) aloittamiseksi ja murtumamuodon painemiseksi hydraulisen murtumisen (Pp) kehityksen aikana. On ilmeistä, että työfluidi muodostaa aktiivisen kuormituksen kalliomassalle Pa vain sen purkamisen jälkeen nykyisestä puristusjännityksestä ± ja ylittää "muodostumisnesteen" huokospaine säiliössä Pk. Lisäksi paine-nesteen paineen on voitettava APP-kivien mekaaninen kestävyys:

Fysikaalisessa mallissa geotermisen hydraulisen murtumisen katsotaan johtuvan konjugoitujen lämpö-hydrogeomekaanisten prosessien vuorovaikutuksesta lohkorakenteen syvien horisonttien kuumakalliossa ominaisuuksilta gravitational-tektonisten jännitysten alalla tyypillisellä normaalisten tensorikomponenttien suhteella

jossa sekä vähimmäis- ah että maksimijännite ay ovat vaakatasossa. Array rakenne pääjärjestelmän pidetään poluzalechennyh toissijainen mineralisaatio suodatin maankuoren murtumia lakko kulman a, f (k ay suunta), tulokulman tiheydellä PF ja rf leikkauksesta niiden suljetussa järjestelmässä maankuoren kosketuskulma ac ja PC tiheys gaussia. Suotimen tektonisten koskettimien (nivelet) ja niiden tiheys määräävät massan murtumien läpäisevyyden taso (kiviä, kuten graniitit). Ulkomailla ja

Tyrnyauz-kokeilemme se on noin 10-10 mikronia.

Puristuskestävyys DRR riippuu hydraulisen murtumisen mekanismista. Menetelmän [9] massojen lohkorakenteelle arvioidaan neljä mahdollista murtumismekanismia, joiden osalta vaadittu vedenpaine määritetään kasvavan halkeaman Pp tai syvennyksen rungon ∅: n ääriviivalla sen hydraulisen murtuman alussa:

1). Pystysuuntainen vetolujuus, joka leikkaa rakenneyksiköt sen jälkeen, kun ne puretaan pienimmästä puristusjännitteestä oh = ah ja mekaanisella vastuksella

RR = RK + OX + DRR,

(18) (1) - (1)

2). Viereisten rakenneyksiköiden erottaminen heikoimmassa kosketuksessa - suodattavat tektoniset halkeamat kulmilla Δf ja pf ja rakenteellisen heikkenemisen kerroin sen jälkeen, kun puretaan jännityksiä normaaliin tasoonsa Op. ^

Pp £ = Op ^ + PK + [Op] * n (1 - ^). (19)

3). Viereisten rakenneyksiköiden siirtyminen pitkin suljettuja sekanteita sisältäviä halkeamia kulmilla σ, Rs ja vaimennuskertoimella φ, joka on pakattu painevedestä suodatuksen halkeamien läpi kitkattaessa kitkaa tg < от нормальных напряжений оп.я

RS.ya = 2O / Àf ([Т0] fya + Op / i tg T); (20)

4). Shift rakenneyksiköt suodattimen ja koskettimet af pf vaikuttaa ero normaalijännityksiä oy - OH osittaisen purkautumisen paine painenesteen ja korotetussa Rs.ya kitkakerroin tg £ - käytännössä leikata "saarten" toissijainen mineralisaatio [r0] *; kun tavanomainen Coulomb-Mora-kunto muunnetaan muotoon:

P ^ = Pk + Op ^ - (Ou Soya af - Oh Sin a - [10] * ff / tg G. (21)

Pp: n ja Pc: n neljän lasketun arvon vertailu mahdollistaa vähimmäismäärän

niistä valitaan todennäköisin mekanismi hydraulisen murtumiskehityksen.

Pystysuuntaiset jännitykset kalliorakenteessa, jonka tiheys p on K. Terzagin mukaan, arvioidaan ottaen huomioon "muodostumisnesteen" tiheys pk: n purkuvaikutus:

Ge = (p - pk) g n. (22)

Horisontaaliset jännitykset huomioivat tektonisten voimien vaikutuksen kertoimilla.

kth ja ktu "sivuttaisvastukseksi", koska A.N. Dinnik -hypoteesi ei vastaa suurien syvyjen (17) jännityskenttää:

Oh = * mx. (23), o = k, (24)

1-U 2 thx 1-y g tt

Tektonisten vaikutusten kertoimien arvot voidaan määrittää luotettavasti

vain kokeellisessa hydraulisessa murtumisessa: esimerkiksi Tyrnyauz-kokeilussa havaittiin, että k = 3,6 ja k1 = 1,36.

Kallio-elementin muodonmuutoksen tilavuusmurtumaa murtorajassa otetaan huomioon seuraavasti [8, 9]. Vastus tämän osan pystysuoran repeämä ARru, purkamisen jälkeen on pienin vaakasuuntainen stressi Ox heikennetty vaikutus suurimpien jännitysten Oy ja painovoiman jännityksiä th koska tietyllä intensiteetillä, nämä puristusjännitykset voivat johtaa säröjen muodostumiseen yz tasossa ja ei vetovoimat johtuvat paineen vaikutuksesta neste, ts. APP / y = 0.

Oy: n heikentävää vaikutusta kaavassa (18) on otettu huomioon A. Griffithin [Or] * x -energiakriteerillä, jonka vahvuus on saatu yhtälön ratkaisusta tasokannan "venytys - puristus" olosuhteisiin [8, 9]:

[Or] * x = d / aX + oy (8 [tai] 1, eli päähän suhde vyöhykkeessä, ottaen huomioon turbulenssin vaikutus

painehäviöt laminaarivirta-alueella samassa vyöhykkeessä [8].

Geotermisen ja hydrodynaamisen ominaispiirteiden sekä geotermisen hydraulisen murtuman lämpölaajenemisen huomioon ottaen kaava, jolla määritetään sen ilmaus lähellä porareikäseinää, saatiin muodossa:

missä a ja a ovat kivien lämpöhajoavuuden ja lämpölaajenemisen (puristus) kertoimet, joiden keskimääräinen jäähdytys AT: ssä hydraulisen murtumisen aikana, C.

Varajärjestys, jossa otetaan huomioon erilaisten prosessien vuorovaikutus, on muotoa:

Painefluidin paineen nousu, kun sitä kuumennetaan T0: sta Tk: iin lämpötilan kasvun seurauksena kasvavan halkeaman ahtaissa olosuhteissa, jotka EM-Pronin, Guansin Ho ja muut laboratoriotutkimukset ovat vahvistaneet, voidaan ilmaista seuraavasti:

(T-To) * 0,5 litran CP Ke arr (Tk-Tr), (35)

jossa к ja кf ovat lämmitystyönesteen lämpölaajenemisen energian jakeet, jotka toteutetaan kivien elastisten muodonmuutosten ja suodatusleikkausten toiminnassa; ar ja er -

lämpölaajenemiskerroin ja nesteen kimmokerroin. Keskimääräinen halkeaman aukko sen alueen yli on 5cr, kun otetaan huomioon lievän paineen eksponentiaalinen lasku

Nestemäisen laminaarivirran käsittely inertiaefektin vyöhykkeen ulkopuolelle voidaan suunnata suunnilleen:

PNIL GTP: n hydraulisen murtumisen laboratoriotutkimukset, jotka suoritetaan optisesti aktiivisilla materiaaleilla, erityisesti hartsilla (E.M. Pronin), sekä kenttäkokeet, vahvistavat halkeaman äkillinen kehitys. Lohkossa läpäisemätön hauras hartsi siirtyy 1,5-3 mm 0,5-2,5 s rekisteröitiin äänitehosteita (akustinen emissio) välillä siten hetkellisen hyppyjä tapahtui jännitysten jakautuminen uudelleen, ja ruiskutuspaine nesteen mukana kertyminen joustava kanta energia puristus halkeaman ja venymän ennen sen kärki [ 8, 9]. LANL 1981 -kokeet Baka-tallennuksen kuumien (jopa 315 ° C) alhaisen läpäisevien tuumien hydraulisessa murtumisessa muodostivat pystysuuntaisen halkeaman, jonka mitat olivat 600 x 500 m, 110 minuutin aikana 11 haurasta hyppyjen seurauksena keskimäärin 10 minuutin kuluttua. 25-30 tuhannen metrin suuruisella alueella [6, s. 183]. Alhaisen läpäisevän ryhmän hydraulisen murtumisen tällainen luonne liittyy painefluidin suodatusvuotoihin. Nämä vuodot, on siirtymä "säiliö" nesteitä paineen Pk.Prior paine Pp laskee äkillisesti halkeaman syvyys vyöhyke x tasolle Pk rajalla x = a ^ Paineenvähennysasemat (vaimennus "paineaalto") määritettiin vuodon array ^ piezoconductivity x ja teoreettisesti esiintyy ääretöntä ja kuvataan todennäköisyyden integraalilla:

Ρ = ρ = е / ф) = vf (- ^ =), (37)

Noin rajoittaa suodatusvyöhykkeen gradientin P * x = hyvin pieneen arvoon

0,9999, löydämme tämän taulukoidun funktion vastaavan argumentin arvon: z = 2,7.

Kun paine-nesteen Wp ja sen vuoto jatkuvasti puristuvat molempiin suuntiin ASi: n "tuoreesta" lisäyksestä A: n syvyyteen; lisääntyvä suodatusvastus "sallii" pumpun nostaa paineen törmäyspisteeseen Pp ajassa ^ ^. Toinen hauras hyppy tapahtuu ΑSi + l: n halkeamien lisäyksen myötä. Painehäviöt ovat Рr - Рк, aukko 5 - nolla (halkeaman lähteet lähellä). Sitten vuotavat vuodot kehittyvät jälleen, paine halkeilussa kasvaa, sen avautuminen nousee - hydraulisen murtumisen äkillinen kehitys jatkuu. Vuotojen syvyys ennen hyppää voidaan ilmaista suunnilleen:

Kun SNr, к ja х arvot ovat keskimäärin SNF: n murtumisvyöhykkeen koko määritellyn alueen keskiarvoilla, voimme määrittää noin "puhtaan" sen muodostumisajan eli pumppausyksiköiden jatkuvan käytön tuottavuuden Wp [12]:

2k (Рр - Рк) ЯЯ 2 4Я2 §

ja kokonaispumpun tilavuus, mukaan lukien vuotavat vuodot:

Välilehdessä. Fenton Hillin testikohdan kuuman graniitin granodioriitin hydraulisen murtumisen edellä mainitut 4 testiä LANL-kokeessa verrattiin omiin.

laskelmat samalla julkaistulla lähdedatalla [12, 15].

Laskennallisten ja kokeellisten tietojen vertailu geotermisen murtumisen suhteen

Värähtely aukko lähellä hyvin 5, mm (33) 2.2 2.3

G suotoveden syvyyden A £ ^, m (38) 70 75

Murtovyöhykkeen (14) leveys 807 800

Hydraulisen murtumisvyöhykkeen korkeus Ntr, m (15) 1130 1150

Murtuman kesto ^ h. (39) 63,8 61

Veden injektoinnin tilavuus V,, m (40) 21439 21300

Laskennallisten ja kokeellisten tulosten varsin hyväksyttävä vastaavuus samoin kuin edellä mainitut vertailut Tyrnyauzin kokeessa saatujen tietojen kanssa Falkenbergin Cornwallissa tehdyissä kokeissa vahvistavat mahdollisuuden kehittää käytettyjä laskentamenetelmiä.

Geotermisen murtumisen parametrien laskentamenetelmän yksityiskohtainen tarkastelu tämän artiklan puitteissa on varsin sopiva useista syistä.

Ensinnäkin lämpökerroin, joka suuresti vaikeuttaa geotermisen murtumismallin, tekee samalla yleisimmän. Sitä paitsi maalämpöratkaisuja, se vastaa pääpiirteitä luoda murtamisen järjestelmä syvä hautaaminen radioaktiivisen jätteen, energian käytön tai ympäristön turvallisuuden valvonta murtaen terminen ojitus korkea kenttien hyvin syvällä tai alueilla terminen poikkeavuus, ennalta ehkäisevää lämpö "vastuuvapaus" tulivuorenpurkauksia keskukset ja talteen magma energiaa ja asianmukaisella yksinkertaistamisella "kylmille" murtumille.

Toiseksi, laaja-alainen edullisin ja ympäristöystävällisempiä porausreiän fysikaalis geotechnologies kaivos talletukset alhainen läpäisevyys [1, 2] edellyttää niiden erityistä koulutusta, eli permeabiliteetin ja suodatus varmistaa yhtenäinen työ- aineita kehittämä-osaa tilavuudesta, tai vaihtoehtoisesti

paju, niiden läpäisemätön suojus, jotta vältetään kalliiden aineiden vuotaminen. Hydraulinen murtuminen on ympäristön kannalta turvallinen, kehittynyt ja lupaavin menetelmä tällaisen valmistuksen kannalta. Koon vyöhykkeiden tuhon ja syvyysalue, se on todistettavasti monissa maissa (1-2 km2 ja jopa 4-5 km) rakoilu on verrattavissa ydinräjähteen valta useiden MT, mutta verrattomasti edullisempi kuin jälkimmäinen, puhumattakaan turvallisuuteen. Varten sboyka kuoppiin ja muodostumista alkuperäisen suodatuksen kanavat murtamiseen on käytetty menestyksekkäästi pienessä mittakaavassa maanalaisessa suolan liukeneminen tekniikka maanalaisen kaasutus hiilijuonteista maanalainen sulaa rikkiä hydraulinen suojametallisen liuotuksen maanalainen osia läpäisevän kokoonpanojen sulattamiseksi jäädytetty placers. Kertyneen kokemuksen murtuvat toiminnan tuotannon lisäämiseksi määrä kaivoja öljyn ja kaasun kehitys teknologia, alustavia kaasunpoistoon hiilijuonteista, jne.. kehittäminen Edellä mainittujen hallinnan tekniikoita muodostavat murtuma-alueella ja mahdollisia tapoja muuttaa olennaisesti mekanismia ohjataan tietojen maankuoren kontakteja ja jakamista varten fyysisen - Tiettyjen kokoisten rakenteellisten lohkojen (lohkorakenteen hierarkiassa oleva taso) kemialliset vaikutukset voivat ja niiden pitäisi johtaa paljon laajempaan pellettien hydraulinen murtuma ja fysikaalisen ja kemiallisen geoteknologian downhole -menetelmien laajentaminen.

Johtopäätöksenä voidaan todeta, että maanalaisen lämpöenergian luonnollisten ja ihmisen aikaansaatujen resurssien louhinnalla ja käytöllä voi olla erilaisia ​​suhteita mineraalivarojen kehittämiseen. Kaivostoiminnan syvyyden ja masuunin lämpötilan väistämätön lisääntyminen, lämmön- ja massansiirron sekä geotermisen teknologian kehittämisen menetelmien kehittäminen ovat yhä tärkeämpiä maapallon sisätilojen kehittämisessä.

1. Arens V.ZH. Mineraalien mineraalituotto, M., suolistot, 1986, 280 s.

2. Arens V.Zh., Dmitriev A.P., Dyadkin Yu.D. et al. Pohjaveden resurssien kehittämisen termofysikaaliset näkökohdat. L., Nedra, 1988, 336 s.

3. Boguslavsky E.I., Weinblat AB Geotermiset lämmöntuotantoresurssit. Mineraalivarojen etsintä ja suojaaminen. N 7, 1996, s. 32-36.

4. Dyadkin Yu.D. Geotermisen teknologian perusteet. LSI, 1985, 176 s.

5. Dyadkin Yu.D. Geotermisten kerrostumien kehitys. M, Nedra, 1989, 230 s.

6. Dyadkin Yu.D., Shuvalov Yu.V. Maan fysiikan perusteet. LSI, 1976, 88 s.

7. Dyadkin Yu.D., Gendler S.G., Smirnova N.N. Geoterminen geofysiikka. Pietari, tiede,

8. Dyadkin Yu.D. Geotermisen murtumaparametrin laskentamenetelmä ja hallinta. Kirjassa. Geotermisen energian ongelmat. Int. Symp., V. 2, SPGGI, 1995, s. 80-98.

Dyadkin Yu.D. Maaperäenergian kehityksen edellytykset kohtuullisella geotermisellä gradientilla. Mining Journal, N4, 1998, s. 15-19.

Lyubimova E.A. Lämpötila ja kuu. Moskova, Science, 1968, 280 s.

11. Moiseenko U.I., Smyslov A.A. Maan sisätilojen lämpötila. L., Nedra, 1986, 180 s.

12. Dash Z., Murpy H. Murtuman aukon estimointi hydraulista dataa ja vertailua varten

Teoria. LANL-85, Los Alamos, 1985, s. 16-23.

13. Dyadkin Yu. D., Yaroshenko C.P. Pietarin geoterminen hanke. Euroopan geoterminen konferenssi. Basel, 1999, s. 167-178.

14. Edward L.M. edit. Geotermisen energian käsikirja. Houston, Tex., 1982, 360 s.

15. Toimenpiteet. Maailman geoterminen kongressi, Firenze, Italia, 1995, v. 1-4, 3028 s.

Kuva 1, Geotermisten järjestelmien tärkeimmät tekniset järjestelmät jäähdytysaineiden tuottamiseksi jätepurkauksilla (c): a - suihkulähde - GFS, b - pumppu - GNS; c - reinjektiolla - PGR; d - kierrätys ja lämmitys säiliön luonnollisessa säiliössä - GCE; d - kiertämällä ja lämmittämällä keinotekoisten säiliöiden halkeamien vyöhykkeellä - HZI.

Kuva 2, tyypillisen kasvihuoneviljelylaitoksen JSC "Leto" (Pulkovo) Pietarin geotermisen lämmönjakelujärjestelmän järjestelmä:

1 - injektioneste; 2 - tuotanto hyvin; 3 ja 8 pylvästä jäähdytysnesteen kuumennetun osan ohittamiseksi; 4 - hydraulinen murtuma; 5 - välijäähdytin; 6 - säätöventtiili; 7 - painepumppu.

Kuva 3, Veden ruiskutusnopeuden W vaikutus murtuvyöhykkeen muotoon testiolosuhteissa 2032 LANL, jonka vakioalue on 0,92 '106 m2 ja W = 0,097 m3 / s.

Top