Энергия Земли и тепловые насосы.

     Геотермальной энергией принято считать энергию в форме тепла, которая находится в почвогрунтах, грунтовых водах, подземных озёрах и в других подземных природных образованиях. Таким образом, можно сказать, что геотермальная энергия это " внутреннее тепло Земли". Основную часть тепловой энергии Земля получает от Солнца и является аккумулятором тепловой солнечной энергии. Известно, что Земля поглощает около 46% солнечной тепловой энергии приходящей к её поверхности, остальная часть поглощается атмосферой и отражается обратно в Космос. В системе солнце-атмосфера-земля, находящейся в состоянии теплового баланса, атмосферу можно считать теплоизолятором Земли.

     Геотермальную энергию, с точки зрения практического использования в системах климатизации, можно разделить на высокотемпературную и низкотемпературную. Высокотемпературной геотермальной энергией обладают гейзеры и горячие источники с температурой около 150 oС. Эта энергия используется путём преобразования её в тепло или электричество. Источники этой энергии находятся глубоко под поверхностью Земли, их температура практически постоянна в течение года. Низкотемпературной геотермальной энергией обладают приповерхностные слои Земли. Их температура изменяется с изменением температуры приземного воздуха. Верхние слои земной поверхности имеют колебания температур практически такие же, как и воздух. С увеличением глубины температура земной поверхности становится более стабильной и на глубине от 4 метров до 120 метров температура грунта практически постоянная в течение года. Начиная с глубин ниже 120 метров температура грунта увеличивается с увеличением глубины со скоростью примерно 1 oС на 60 метров.

     По целому ряду причин, для целей климатизации на практике наиболее часто используются грунты до 100 метров глубины. При отборе геотермальной энергии в этом слое происходит нарушение теплового баланса массива грунта. При этом запускаются физические механизмы переноса энергии и вещества. Движение влаги происходит под действием градиентов почвенной влаги и температуры. Перераспределение тепла происходит в результате механизмов теплопроводности и переноса тепла влагой. Перенос солей обусловлен конвективной диффузией и термодиффузией. Для прогнозирования теплового режима почвогрунтов, на основе известных в настоящее время моделей, необходимо знать: временной ход изменения температуры почвы на поверхности и на нижней границе используемого объёма; частоту суточного колебания температуры почвы; начальную фазу колебаний температуры почвы; амплитудные значения колебаний температур грунта; источники тепла и параметры различных тепловых потоков, которые они создают в рассматриваемом объёме грунта. При практической реализации модели процесса теплового переноса в почвогрунтах также необходимо определять его воднофизические, теплофизические и гидрохимические параметры. Необходимо знать, что процессы теплопереноса в почвогрунтах неизотермические и его параметры резко изменяются при отрицательных температурах (мёрзлых грунтах). В литературных источниках различные параметры почвогрунтов апроксимируются со стандартно определяемыми почвенными характеристиками, которые могут быть получены из справочников или экспериментальным путём.

     Для получения тепловой энергии из грунта в настоящее время наиболее широко применяются различные виды геотермальных тепловых насосов. Все они являются тепловыми насосами "вода-вода". Основное их отличие состоит в глубине расположения грунтового теплообменника и его вида. Ниже приведены схематические изображения наиболее распространённых типов грунтовых теплообменников. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, которые проявляются при использовании теплонасосных систем в конкретных условиях. При проектировании геотермальных тепловых насосов важно достичь сохранения параметров грунтовых теплообменников в требуемом периоде эксплуатации. Достижение этого возможно лишь при наличии знаний и опыта проектирования теплонасосных систем и влияния их работы на состояние грунтовых теплообменников и объёмных характеристик грунта. Если тепловой насос будет спроектирован без учёта особенностей эксплуатации геотермальных источников энергии, через определённое время произойдёт снижение эффективности её работы, мощности генерации тепловой энергии тепловым насосом, замораживание объёма почвогрунта и целый ряд других менее значимых проблем. При кажущейся простоте геотермальных тепловых насосов проектирование на их основе систем климатизации нужно доверять специализированным компаниям.

По материалам сайта : http://www.sintsaver.com.ua




Приходько Валентин Иванович , Copyright © 2010 - 2018 г. E-mail: adm-site-val@rambler.ru , Украина .
Перепечатка материалов с обязательной ссылкой на авторство и сайт - ПРИВЕТСТВУЕТСЯ !.
Все материалы на сайте предоставлены исключительно в ознакомительных и образовательных целях,
администрация сайта не претендует на их авторство и не несёт ответственности за их содержание.