Грунт как источник низкопотенциальной тепловой энергии.

При наличии в толще грунтового массива температурного градиента молекулы пара перемещаются к местам, имеющим пониженный температурный потенциал, но в то же время под действием гравитационных сил возникает противоположно направленный поток влаги в жидкой фазе. Кроме этого, на температурный режим верхних слоев грунта оказывает влияние влаги атмосферных осадков, а также грунтовые воды.

Основные факторы, под воздействием которых формируются температурный режим грунтового массива систем сбора низкопотепциальпого тепла грунта, приведены на рис. 2.7 [2.28].

Зависимость изменений температуры грунта в зависимости от глубины в течение года (сезонных колебаний температур от -20 до +30°С)

Рис.2.7. Зависимость изменений температуры грунта в зависимости от глубины в течение года (сезонных колебаний температур от -20 до +30°С): Тв - температура воздуха; Tg — температура грунта

Грунт является наиболее стабильной средой с точки зрения температуры. Верхний слои земли подвержены температурным колебаниям, в особенности в зоне глубины промерзания. Глубина промерзания равна 1,2 м [2.28]. Далее идет зона нейтральных температур до 20 м. Температура в этой зоне составляет 8-10 градусов и вполне пригодна для размещения мелкозалегающих контуров. Свыше 20 м происходит повышение температуры, связанное с переносом геотермального тепла из более глубоких слоев. Повышение температуры составляет в среднем 3 градуса на каждые 100 м глубины. Рациональным считается использование грунтов до глубины 200 м. При больших глубинах возрастает стоимость изыскательских и проектных работ, стоимость бурения, трудоемкость работ по опусканию теплосъемных зондов в скважину иповышается риск их повреждения. Для теплосъема низкопотенциального тепла существуют две схемы исполнения систем: горизонтальная и вертикальная.

Горизонтальная система представляет собой сеть замкнутых трубопроводов, укладываемых в почву ниже глубины промерзания грунта. Целесообразность данной схемы определяется рядом факторов - технологической возможностью проведения вскрышных работ на большой площади, низкой пригодностью грунта для сельскохозяйственных и садоводческо-декоративных работ, наличием требуемой площади земли, максимальной открытости используемой площади для дополнительной инсоляции. Выполнение работ не требует специализированной буровой техники.

Вертикальная система является комплексом вертикальных трубопроводов - зондов, которые размещаются в скважинах от 20 до 200 м глубиной. Зонд представляет собой гидравлическую петлю, имеющую специальный оголовок, обеспечивающий

беспрепятственный спуск на требуемую глубину. Зонды бывают 2-х, 4-х трубные, коаксиальные. В настоящее время широкое применение получили 4-х трубные зонды.

Наиболее перспективным для исследований и применения в климатической зоне Центральной России является использование теплонаносных систем с отбором низкопотенциалыюго тепла грунтовыми вертикальными зондами. Ценность черноземов, их достаточно большой слой (до 800 мм) определяет целесообразность использования скважипых методов заложения теплообменников.

Для обеспечения эффективной работы теплонасоспой установки необходимо иметь относительную стабильность температур низкопотенциалыюго источника тепла, достаточную теплоемкость источника в течение всего периода работы системы, распространенность источника тепла.

Основное влияние на процесс теплопередачи тепла от грунта к зонду оказывают влажность грунта, наличие пустот и пор, теплопроводность грунтов, а так же материал зондов. Эти факторы необходимо предварительно исследовать для каждого случая применения теплонасосной системы.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >