Dies könnte wie eine Fantasie erscheinen, wenn es nicht wahr wäre. Es stellt sich heraus, dass Sie unter rauen sibirischen Bedingungen Wärme direkt aus dem Boden beziehen können. Die ersten Objekte mit geothermischen Heizsystemen tauchten letztes Jahr im Tomsker Gebiet auf, und obwohl sie die Wärmekosten um etwa das Vierfache im Vergleich zu herkömmlichen Quellen senken können, gibt es immer noch keine Massenzirkulation "unter der Erde". Aber der Trend ist spürbar und vor allem gewinnt er an Fahrt. Tatsächlich ist es am zugänglichsten alternative Quelle Energie für Sibirien, wo sie nicht immer ihre Wirksamkeit zeigen können, zum Beispiel Sonnenkollektoren oder Windgeneratoren. Tatsächlich liegt Erdwärme direkt unter unseren Füßen.

„Die Gefriertiefe des Bodens beträgt 2–2,5 Meter. Die Bodentemperatur unterhalb dieser Marke bleibt sowohl im Winter als auch im Sommer gleich und reicht von plus eins bis plus fünf Grad Celsius. Auf diesem Grundstück wird die Arbeit der Wärmepumpe gebaut, sagt der Energieingenieur der Bildungsabteilung der Verwaltung des Tomsker Gebiets Roman Alekseenko. - Verbindungsrohre werden bis zu einer Tiefe von 2,5 Metern in die Erdkontur eingegraben, in einem Abstand von etwa anderthalb Metern voneinander. Im Rohrsystem zirkuliert ein Kühlmittel – Ethylenglykol. Die äußere horizontale Masseschleife kommuniziert mit Kühleinheit, in dem das Kältemittel zirkuliert - Freon, ein Gas mit niedrigem Siedepunkt. Bei plus drei Grad Celsius beginnt dieses Gas zu sieden, und wenn der Kompressor das siedende Gas stark verdichtet, steigt dessen Temperatur auf plus 50 Grad Celsius. Das erhitzte Gas wird zu einem Wärmetauscher geleitet, in dem gewöhnliches destilliertes Wasser zirkuliert. Die Flüssigkeit erwärmt sich und verteilt die Wärme über das im Boden verlegte Heizsystem.

Reine Physik und keine Wunder

Im Dorf Turuntaevo bei Tomsk wurde im vergangenen Sommer ein Kindergarten eröffnet, der mit einem modernen dänischen Erdwärmesystem ausgestattet ist. Laut dem Direktor des Tomsker Unternehmens Ecoclimat Georg Granin, ermöglichte das energieeffiziente System mehrmals, die Zahlung für die Wärmeversorgung zu reduzieren. Seit acht Jahren hat dieses Tomsker Unternehmen bereits etwa zweihundert Objekte mit geothermischen Heizsystemen ausgestattet verschiedenen Regionen Russland und tut dies weiterhin in der Region Tomsk. Es gibt also keinen Zweifel an den Worten von Granin. Ein Jahr vor der Eröffnung eines Kindergartens in Turuntaevo stattete Ecoclimat ein geothermisches Heizsystem aus, das 13 Millionen Rubel kostete, ein weiteres Kindergarten « Sonnenhase" im Tomsker Mikrobezirk "Grüne Hügel". Tatsächlich war es die erste Erfahrung dieser Art. Und er war recht erfolgreich.

Bereits 2012 gelang es dem Unternehmen während eines Besuchs in Dänemark, der im Rahmen des Programms des Euro Info Correspondence Center (EICC-Region Tomsk) organisiert wurde, eine Zusammenarbeit mit dem dänischen Unternehmen Danfoss zu vereinbaren. Und heute hilft dänische Ausrüstung, Wärme aus den Tomsker Eingeweiden zu extrahieren, und wie Experten ohne allzu große Bescheidenheit sagen, erweist es sich als ziemlich effizient. Der Hauptindikator für die Effizienz ist die Wirtschaftlichkeit. „Das Heizsystem für ein 250 Quadratmeter großes Kindergartengebäude in Turuntayevo hat 1,9 Millionen Rubel gekostet“, sagt Granin. "Und die Heizgebühr beträgt 20-25 Tausend Rubel pro Jahr." Dieser Betrag ist mit dem Betrag, den der Kindergarten für Wärme aus herkömmlichen Quellen zahlen würde, nicht zu vergleichen.

Das System funktionierte unter den Bedingungen des sibirischen Winters problemlos. Es wurde eine Berechnung der Übereinstimmung der thermischen Ausrüstung mit den SanPiN-Standards durchgeführt, wonach sie im Kindergartengebäude bei einer Außenlufttemperatur von -40 ° C eine Temperatur von mindestens + 19 ° C aufrechterhalten müssen. Insgesamt wurden rund vier Millionen Rubel für die Sanierung, Reparatur und Umrüstung des Gebäudes ausgegeben. Zusammen mit der Wärmepumpe waren es knapp sechs Millionen. Dank Wärmepumpen ist die Kindergartenheizung heute ein völlig isoliertes und unabhängiges System. Es gibt jetzt keine herkömmlichen Batterien im Gebäude, und der Raum wird mit dem „Warm Floor“-System beheizt.

Der Turuntayevsky-Kindergarten ist isoliert, wie man sagt, "von" und "bis" - zusätzliche Wärmedämmung ist im Gebäude vorhanden: oben vorhandene Mauer(drei Ziegel dick) wird eine 10 cm dicke Dämmschicht angebracht, was zwei oder drei Ziegeln entspricht. Hinter der Isolierung ist ein Luftspalt, und dann - Metallverkleidung. Das Dach wird auf die gleiche Weise isoliert. Das Hauptaugenmerk der Bauherren galt dem „warmen Fußboden“ – dem Heizsystem des Gebäudes. Es stellten sich mehrere Schichten heraus: ein Betonboden, eine 50 mm dicke Schaumkunststoffschicht, ein Rohrsystem, in dem Heißes Wasser und Linoleum. Obwohl die Temperatur des Wassers im Wärmetauscher +50°C erreichen kann, übersteigt die maximale Erwärmung des eigentlichen Bodenbelags +30°C nicht. Die tatsächliche Temperatur jedes Raums kann manuell eingestellt werden - automatische Sensoren ermöglichen es Ihnen, die Bodentemperatur so einzustellen, dass sich der Kindergartenraum auf die von den Hygienestandards geforderten Grad erwärmt.

Die Leistung der Pumpe im Turuntayevsky-Garten beträgt 40 kW erzeugte Wärmeenergie, für deren Erzeugung die Wärmepumpe 10 kW elektrische Leistung benötigt. Somit wird von 1 kW verbraucht elektrische Energie Die Wärmepumpe erzeugt 4 kW Wärme. „Wir hatten ein bisschen Angst vor dem Winter – wir wussten nicht, wie sie sich verhalten würden Wärmepumpen. Aber auch drin sehr kalt Im Kindergarten war es durchgehend warm - von plus 18 bis 23 Grad Celsius - sagt der Direktor der Turuntaev-Sekundarschule Evgeny Belonogov. - Hier ist natürlich zu berücksichtigen, dass das Gebäude selbst gut isoliert war. Die Ausrüstung ist unprätentiös in der Wartung und trotz der Tatsache, dass es sich um eine westliche Entwicklung handelt, hat sie sich unter unseren harten sibirischen Bedingungen als sehr effektiv erwiesen.“

Ein umfassendes Projekt zum Erfahrungsaustausch auf dem Gebiet der Ressourcenschonung wurde von der Region EICC-Tomsk der Industrie- und Handelskammer Tomsk durchgeführt. Teilnehmer waren kleine und mittelständische Unternehmen, die ressourcenschonende Technologien entwickeln und umsetzen. Im Mai letzten Jahres besuchten dänische Experten Tomsk im Rahmen eines russisch-dänischen Projekts, und das Ergebnis war, wie sie sagen, offensichtlich.

Innovation kommt in die Schule

Eine neue Schule im Dorf Werschinino, Gebiet Tomsk, gebaut von einem Bauern Michail Kolpakow, ist die dritte Anlage in der Region, die Erdwärme als Wärmequelle für Heizung und Warmwasserbereitung nutzt. Die Schule ist auch deshalb einzigartig, weil sie die höchste Energieeffizienzklasse „A“ hat. Das Heizsystem wurde von derselben Ecoclimat-Firma entworfen und eingeführt.

„Als wir überlegten, welche Art von Heizung wir in der Schule installieren sollten, hatten wir mehrere Möglichkeiten – ein kohlebefeuertes Kesselhaus und Wärmepumpen“, sagt Mikhail Kolpakov. - Wir haben die Erfahrung eines energieeffizienten Kindergartens in Zeleny Gorki studiert und berechnet, dass uns das Heizen auf altmodische Weise mit Kohle im Winter mehr als 1,2 Millionen Rubel kosten wird, und wir brauchen auch heißes Wasser. Und mit Wärmepumpen belaufen sich die Kosten für das ganze Jahr auf etwa 170.000, zusammen mit Warmwasser.“

Das System benötigt nur Strom, um Wärme zu erzeugen. Bei einem Stromverbrauch von 1 kW erzeugen Wärmepumpen in einer Schule etwa 7 kW thermische Energie. Zudem ist die Erdwärme im Gegensatz zu Kohle und Gas eine sich selbst erneuernde Energiequelle. Die Installation eines modernen Heizsystems für die Schule kostete etwa 10 Millionen Rubel. Dafür wurden auf dem Schulgelände 28 Brunnen gebohrt.

„Die Arithmetik hier ist einfach. Wir haben berechnet, dass die Wartung des Kohlekessels unter Berücksichtigung des Gehalts des Heizers und der Brennstoffkosten mehr als eine Million Rubel pro Jahr kosten würde, - stellt der Leiter der Bildungsabteilung fest Sergej Jefimow. - Wenn Sie Wärmepumpen verwenden, müssen Sie für alle Ressourcen etwa fünfzehntausend Rubel pro Monat bezahlen. Unbestrittene Vorteile Der Einsatz von Wärmepumpen ist ihre Effizienz und Umweltfreundlichkeit. Das Wärmeversorgungssystem ermöglicht es Ihnen, die Wärmezufuhr je nach Außenwetter zu regulieren, wodurch die sogenannte „Unterheizung“ oder „Überhitzung“ des Raums beseitigt wird.“

Nach vorläufigen Berechnungen amortisieren sich die teuren dänischen Geräte in vier bis fünf Jahren. Die Lebensdauer von Wärmepumpen von Danfoss, mit denen Ecoclimat LLC arbeitet, beträgt 50 Jahre. Der Computer erhält Informationen über die Lufttemperatur draußen und bestimmt, wann die Schule beheizt werden muss und wann nicht. Damit entfällt die Frage nach dem Datum des Ein- und Ausschaltens der Heizung ganz. Unabhängig vom Wetter funktioniert die Klimatisierung immer vor den Fenstern in der Schule für Kinder.

„Als der außerordentliche und bevollmächtigte Botschafter des Königreichs Dänemark letztes Jahr zum gesamtrussischen Treffen kam und unseren Kindergarten in Zelenye Gorki besuchte, war er angenehm überrascht, dass diese Technologien, die sogar in Kopenhagen als innovativ gelten, in Tomsk angewendet werden und funktionieren Region, - Er spricht Kaufmännischer Leiter Firma "Ökoklima" Alexander Granin.

Generell ist die Nutzung lokaler erneuerbarer Energiequellen in verschiedenen Wirtschaftszweigen, hier im sozialen Bereich, zu dem auch Schulen und Kindergärten gehören, im Rahmen der Energieeinsparung und Energieeffizienz einer der in der Region umgesetzten Schwerpunkte Programm. Die Entwicklung erneuerbarer Energien wird vom Gouverneur der Region aktiv unterstützt Sergej Schwatschkin. Und drei Haushaltsinstitutionen mit einer Erdwärmeheizung - nur die ersten Schritte zur Umsetzung eines großen und zukunftsträchtigen Projektes.

Der Kindergarten in Zelenye Gorki wurde bei einem Wettbewerb in Skolkovo als beste energieeffiziente Einrichtung in Russland ausgezeichnet. Dann kam die Vershininskaya-Schule mit Erdwärmeheizung, ebenfalls der höchsten Kategorie der Energieeffizienz. Das nächste Objekt, das für das Tomsker Gebiet nicht weniger bedeutend ist, ist ein Kindergarten in Turuntaevo. In diesem Jahr haben die Unternehmen Gazhimstroyinvest und Stroygarant bereits mit dem Bau von Kindergärten für 80 bzw. 60 Kinder in den Dörfern der Region Tomsk, Kopylovo bzw. Kandinka, begonnen. Beheizt werden beide Neubauten mit geothermischen Heizsystemen – aus Wärmepumpen. Insgesamt beabsichtigt die Bezirksverwaltung in diesem Jahr, fast 205 Millionen Rubel für den Bau neuer und die Reparatur bestehender Kindergärten auszugeben. Es ist geplant, das Gebäude für einen Kindergarten im Dorf Takhtamyshevo umzubauen und neu auszustatten. Auch in diesem Gebäude wird die Beheizung über Wärmepumpen realisiert, da sich das System bewährt hat.

"Nutzung potentiell niedriger Erdwärme in Wärmepumpenanlagen"

Vasiliev G.P., Wissenschaftlicher Direktor von INSOLAR-INVEST OJSC, Doktor der technischen Wissenschaften, Vorstandsvorsitzender von INSOLAR-INVEST OJSC
N. V. Shilkin, Ingenieur, NIISF (Moskau)

Rationelle Nutzung von Brennstoff- und Energieressourcen heute ist eines der globalen Weltprobleme, dessen erfolgreiche Lösung offenbar nicht nur für die weitere Entwicklung der Weltgemeinschaft, sondern auch für die Erhaltung ihres Lebensraums von entscheidender Bedeutung sein wird. Einer der vielversprechenden Wege zur Lösung dieses Problems ist Anwendung neuer energiesparender Technologien Nutzung nicht traditioneller erneuerbarer Energiequellen (NRES) Die Erschöpfung traditioneller fossiler Brennstoffe und die Umweltfolgen ihrer Verbrennung haben in den letzten Jahrzehnten in fast allen entwickelten Ländern der Welt zu einem deutlichen Anstieg des Interesses an diesen Technologien geführt.

Die Vorteile von Wärmeversorgungstechnologien, die im Vergleich zu ihren traditionellen Gegenstücken verwendet werden, sind nicht nur mit einer erheblichen Reduzierung der Energiekosten in den Lebenserhaltungssystemen von Gebäuden und Bauwerken verbunden, sondern auch mit ihrer Umweltfreundlichkeit sowie neuen Möglichkeiten im Bereich der Erhöhung des Autonomiegrades von Lebenserhaltungssystemen. Offensichtlich werden diese Qualitäten in naher Zukunft für die Gestaltung einer Wettbewerbssituation auf dem Markt für Wärmeerzeugungsanlagen von entscheidender Bedeutung sein.

Analyse möglicher Anwendungsbereiche in der russischen Wirtschaft von energiesparenden Technologien nicht traditionelle Energiequellen, zeigt, dass in Russland der vielversprechendste Bereich für ihre Umsetzung die Lebenserhaltungssysteme von Gebäuden sind. Gleichzeitig ist die weit verbreitete Verwendung von Wärmepumpen-Wärmeversorgungssysteme (TST), wobei der Boden der Oberflächenschichten der Erde als allgegenwärtig verfügbare Wärmequelle mit niedrigem Potenzial genutzt wird.

Verwenden Die Hitze der Erde Es gibt zwei Arten von thermischer Energie – Hochpotential und Niedrigpotential. Die Quelle der Wärmeenergie mit hohem Potenzial sind hydrothermale Ressourcen - Thermalwasser, das durch geologische Prozesse auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, wodurch es zum Heizen von Gebäuden verwendet werden kann. Allerdings ist die Nutzung der potenziellen Erdwärme auf Gebiete mit bestimmten geologischen Parametern beschränkt. In Russland ist dies beispielsweise Kamtschatka, die Region der kaukasischen Mineralwässer; in Europa gibt es Wärmequellen mit hohem Potenzial in Ungarn, Island und Frankreich.

Im Gegensatz zur „direkten“ Nutzung von Potenzialwärme (hydrothermale Ressourcen), Nutzung der minderwertigen Wärme der Erde durch Wärmepumpen ist fast überall möglich. Es ist derzeit eines der am schnellsten wachsenden Anwendungsgebiete nicht traditionelle erneuerbare Energiequellen.

Niederpotentialwärme der Erde kann in verschiedenen Arten von Gebäuden und Bauwerken vielfältig eingesetzt werden: für Heizung, Warmwasser, Klimatisierung (Kühlung), Heizpfade in Winterzeit Jahr, zur Verhinderung von Vereisung, Beheizung von Feldern in Freiluftstadien usw. In der englischsprachigen Fachliteratur werden solche Anlagen als „GHP“ – „geothermal heat pumps“ bezeichnet. Erdwärmepumpen.

Die klimatischen Eigenschaften der Länder Mittel- und Nordeuropas, die zusammen mit den Vereinigten Staaten und Kanada die Hauptgebiete für die Nutzung minderwertiger Erdwärme sind, bestimmen hauptsächlich den Heizbedarf; Luftkühlung sogar in Sommerzeit relativ selten erforderlich. Daher, im Gegensatz zu den Vereinigten Staaten, Wärmepumpen in europäischen Ländern arbeiten sie hauptsächlich im Heizmodus. IN DEN USA Wärmepumpen werden häufiger in Luftheizungssystemen in Kombination mit einer Lüftung verwendet, die sowohl das Heizen als auch das Kühlen der Außenluft ermöglicht. In europäischen Ländern Wärmepumpenüblicherweise in Warmwasserbereitungsanlagen verwendet. Soweit Effizienz der Wärmepumpe mit abnehmender Temperaturdifferenz zwischen Verdampfer und Verflüssiger zunimmt, werden zur Beheizung von Gebäuden häufig Fußbodenheizungen eingesetzt, in denen ein Kühlmittel relativ niedriger Temperatur (35–40 °C) zirkuliert.

Mehrheitlich Wärmepumpen in Europa, die für die Nutzung der minderwertigen Erdwärme ausgelegt sind, sind mit elektrisch angetriebenen Kompressoren ausgestattet.

In den vergangenen zehn Jahren ist die Zahl der Anlagen, die die minderwertige Wärme der Erde zur Wärme- und Kälteversorgung von Gebäuden nutzen, gestiegen Wärmepumpen, deutlich gestiegen. Die meisten solcher Systeme werden in den USA eingesetzt. Eine große Anzahl solcher Systeme wird in Kanada und in den Ländern Mittel- und Nordeuropas betrieben: Österreich, Deutschland, Schweden und die Schweiz. Die Schweiz ist führend bei der Nutzung der minderwertigen thermischen Energie der Erde pro Kopf. In Russland wurden in den letzten zehn Jahren unter Einsatz von Technologie und unter Beteiligung der auf diesen Bereich spezialisierten OJSC INSOLAR-INVEST nur wenige Objekte gebaut, von denen die interessantesten in vorgestellt werden.

In Moskau, im Mikrobezirk Nikulino-2, tatsächlich zum ersten Mal a Warmwasser-Wärmepumpensystem mehrstöckiges Wohnhaus. Dieses Projekt wurde 1998-2002 vom Verteidigungsministerium der Russischen Föderation gemeinsam mit der Regierung von Moskau, dem Ministerium für Industrie und Wissenschaft Russlands, der NP ABOK Association und im Rahmen von durchgeführt "Langfristiges Energiesparprogramm in Moskau".

Als niederpotentialige thermische Energiequelle für die Verdampfer von Wärmepumpen wird die Erdwärme der Erdoberflächenschichten sowie die Wärme der abgeführten Ventilationsluft genutzt. Die Warmwasseraufbereitungsanlage befindet sich im Untergeschoss des Gebäudes. Es enthält die folgenden Hauptelemente:

• Dampfkompressionswärmepumpenanlagen (HPU);
• Warmwasserspeicher;
• Systeme zum Sammeln von minderwertiger Wärmeenergie des Bodens und minderwertiger Wärme von abgeführter Ventilationsluft;
• Umwälzpumpen, Instrumentierung

Das Hauptwärmetauschelement des Systems zur Sammlung von Erdwärme geringer Qualität sind vertikale koaxiale Erdwärmetauscher, die außen entlang des Gebäudeumfangs angeordnet sind. Diese Wärmetauscher sind 8 Brunnen mit einer Tiefe von jeweils 32 bis 35 m, die in der Nähe des Hauses angeordnet sind. Da die Betriebsweise von Wärmepumpen mit die Wärme der Erde und die Wärme der abgeführten Luft konstant ist, während der Warmwasserverbrauch variabel ist, ist das Warmwasserversorgungssystem mit Speichertanks ausgestattet.

In der Tabelle sind Daten angegeben, die das weltweite Niveau der Nutzung von Wärmeenergie mit niedrigem Potenzial der Erde mit Hilfe von Wärmepumpen abschätzen.

Tabelle 1. Weltweites Niveau der Nutzung von Wärmeenergie mit niedrigem Potenzial der Erde durch Wärmepumpen

Boden als Quelle niederpotentialer thermischer Energie

Als Quelle für niedriges Potential kann thermische Energie verwendet werden Das Grundwasser mit relativ niedriger Temperatur oder der Boden der oberflächlichen (bis zu 400 m tiefen) Schichten der Erde. Der Wärmeinhalt der Bodenmasse ist im Allgemeinen höher. Das thermische Regime des Bodens der Oberflächenschichten der Erde wird unter dem Einfluss von zwei Hauptfaktoren gebildet - die auf die Oberfläche einfallen Sonnenstrahlung und der Abfluss radiogener Wärme aus dem Erdinneren. Jahreszeitliche und tägliche Änderungen der Intensität der Sonneneinstrahlung und der Außentemperatur verursachen Schwankungen in der Temperatur der oberen Bodenschichten. Die Eindringtiefe der täglichen Schwankungen der Temperatur der Außenluft und der Intensität der einfallenden Sonnenstrahlung reicht je nach Boden- und Klimabedingungen von mehreren zehn Zentimetern bis zu anderthalb Metern. Die Eindringtiefe jahreszeitlicher Schwankungen der Temperatur der Außenluft und der Intensität der einfallenden Sonnenstrahlung überschreitet in der Regel 15–20 m nicht.

Das Temperaturregime der Bodenschichten, die sich unterhalb dieser Tiefe befinden („neutrale Zone“), wird unter dem Einfluss der aus dem Erdinneren stammenden Wärmeenergie gebildet und hängt praktisch nicht von jahreszeitlichen und noch mehr täglichen Änderungen der Parameter der Erde ab Außenklima (Abb. 1).

Reis. 1. Diagramm der Änderungen der Bodentemperatur in Abhängigkeit von der Tiefe

Mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur des Bodens entsprechend dem geothermischen Gradienten (ca. 3 Grad C pro 100 m). Die Größe des Flusses radiogener Wärme, die aus den Eingeweiden der Erde kommt, variiert für verschiedene Orte. Für Mitteleuropa beträgt dieser Wert 0,05–0,12 W/m2.

Während der Betriebszeit wird eine im thermischen Einflussbereich befindliche Erdmasse des Rohrregisters des Erdreichwärmetauschers der Anlage zum Sammeln minderwertiger Wärme aus dem Erdreich (Wärmesammelsystem) zu Grunde gelegt saisonaler Wechsel Parametern des Außenklimas sowie unter dem Einfluss von Betriebslasten auf das Wärmesammelsystem wird in der Regel wiederholtem Einfrieren und Auftauen ausgesetzt. Dabei ändert sich naturgemäß der Aggregatzustand der in den Poren des Bodens enthaltenen Feuchtigkeit, und zwar im allgemeinen sowohl in flüssiger als auch in fester und gasförmiger Phase gleichzeitig. Mit anderen Worten, die Bodenmasse des Wärmesammelsystems ist unabhängig davon, in welchem ​​​​Zustand sie sich befindet (gefroren oder aufgetaut), ein komplexes dreiphasiges polydisperses heterogenes System, dessen Skelett aus einer großen Anzahl fester Partikel besteht verschiedene Formen und Größen und können sowohl starr als auch beweglich sein, je nachdem, ob die Partikel fest miteinander verbunden sind oder ob sie durch eine Substanz in der mobilen Phase voneinander getrennt sind. Zwischenräume zwischen festen Partikeln können mit mineralisierter Feuchtigkeit, Gas, Dampf und Eis oder beidem gefüllt sein. Die Modellierung der Wärme- und Stoffübertragungsprozesse, die das thermische Regime eines solchen Mehrkomponentensystems bilden, ist eine äußerst schwierige Aufgabe, da für ihre Implementierung verschiedene Mechanismen berücksichtigt und mathematisch beschrieben werden müssen: Wärmeleitung in einem einzelnen Partikel, Wärmeübertragung von ein Partikel zum anderen bei ihrem Kontakt, molekulare Wärmeleitung in einem Medium, das Lücken zwischen Partikeln füllt, Konvektion von Dampf und Feuchtigkeit, die im Porenraum enthalten sind, und viele andere.

Besondere Aufmerksamkeit sollte dem Einfluss der Bodenmassenfeuchte und der Feuchtigkeitsmigration in ihren Porenraum auf thermische Prozesse geschenkt werden, die die Bodeneigenschaften als Quelle von Wärmeenergie mit niedrigem Potenzial bestimmen.

Bei kapillarporösen Systemen, also der Bodenmasse des Wärmesammelsystems, wirkt sich die Anwesenheit von Feuchtigkeit im Porenraum merklich auf den Prozess der Wärmeverteilung aus. Die korrekte Berücksichtigung dieses Einflusses ist heute mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, die vor allem mit dem Mangel an klaren Vorstellungen über die Art der Verteilung von festen, flüssigen und gasförmigen Feuchtigkeitsphasen in einer bestimmten Struktur des Systems zusammenhängen. Die Natur der Kräfte der Feuchtigkeitsbindung mit Skelettpartikeln, die Abhängigkeit der Formen der Feuchtigkeitsbindung mit dem Material in verschiedenen Stadien der Befeuchtung und der Mechanismus der Feuchtigkeitsbewegung im Porenraum wurden noch nicht aufgeklärt.

Bei einem Temperaturgradienten in der Dicke der Bodenmasse bewegen sich die Dampfmoleküle an Orte mit verringertem Temperaturpotential, gleichzeitig tritt jedoch unter Einwirkung der Gravitationskräfte ein entgegengesetzt gerichteter Feuchtigkeitsstrom in der flüssigen Phase auf . Darüber hinaus wird das Temperaturregime der oberen Bodenschichten durch die Feuchtigkeit des atmosphärischen Niederschlags sowie des Grundwassers beeinflusst.

Die Hauptfaktoren, unter deren Einfluss gebildet werden Temperaturregime Bodenmassensammelsysteme für Bodenwärme mit niedrigem Potential sind in Abb. 1 dargestellt. 2.

Reis. 2. Faktoren, unter deren Einfluss das Temperaturregime des Bodens gebildet wird

Arten von Systemen zur Nutzung von Wärmeenergie mit niedrigem Potential der Erde

Erdwärmetauscher anschließen Wärmepumpenausrüstung mit Bodenmasse. Erdwärmetauscher können nicht nur der Erde Wärme „entziehen“, sondern auch Wärme (oder Kälte) im Erdreich speichern.

Allgemein lassen sich zwei Arten von Systemen zur Nutzung niederpotentialer Wärmeenergie der Erde unterscheiden:

• Offene Systeme: als Quelle für Wärmeenergie mit niedrigem Potenzial wird Grundwasser verwendet, das direkt Wärmepumpen zugeführt wird;
• geschlossene Systeme: Wärmetauscher befinden sich im Bodenmassiv; zirkuliert ein Kühlmittel mit einer gegenüber dem Boden abgesenkten Temperatur durch sie, wird dem Boden Wärmeenergie „entzogen“ und auf den Verdampfer übertragen Wärmepumpe(oder bei Verwendung eines Kühlmittels mit einer gegenüber dem Boden erhöhten Temperatur dessen Kühlung).

Der Hauptteil offener Systeme sind Brunnen, die es ermöglichen, Grundwasser aus Grundwasserleitern des Bodens zu entnehmen und Wasser in dieselben Grundwasserleiter zurückzuführen. Üblicherweise werden dazu gepaarte Brunnen angeordnet. Ein Diagramm eines solchen Systems ist in Abb. 1 gezeigt. 3.

Reis. 3. Schema eines offenen Systems zur Nutzung der niederpotentialen thermischen Energie des Grundwassers

Der Vorteil offener Systeme ist die Möglichkeit, mit relativ geringen Kosten eine große Menge an thermischer Energie zu gewinnen. Brunnen müssen jedoch gewartet werden. Zudem ist der Einsatz solcher Systeme nicht in allen Bereichen möglich. Die wichtigsten Anforderungen an Boden und Grundwasser sind:

• ausreichende Durchlässigkeit des Bodens, wodurch die Wasserreserven wieder aufgefüllt werden können;
• gute Grundwasserchemie (z. B. niedriger Eisengehalt) zur Vermeidung von Rohrablagerungen und Korrosionsproblemen.

Offene Systeme werden häufiger zum Heizen oder Kühlen großer Gebäude eingesetzt. Das weltweit größte geothermische Wärmepumpensystem nutzt Grundwasser als Quelle für Wärmeenergie mit niedrigem Potenzial. Dieses System befindet sich in den USA in Louisville, Kentucky. Das System dient der Wärme- und Kälteversorgung eines Hotel-Büro-Komplexes; seine Leistung beträgt etwa 10 MW.

Manchmal umfassen Systeme, die die Wärme der Erde nutzen, Systeme zur Nutzung minderwertiger Wärme aus offenen natürlichen und künstlichen Reservoirs. Dieser Ansatz wird insbesondere in den Vereinigten Staaten verfolgt. Anlagen zur Nutzung minderwertiger Wärme aus Stauseen werden als offene Systeme klassifiziert, ebenso Anlagen zur Nutzung minderwertiger Wärme aus Grundwasser.

Geschlossene Systeme wiederum werden in horizontale und vertikale unterteilt.

Horizontaler Erdwärmetauscher(in der englischen Literatur werden auch die Begriffe „Ground Heat Collector“ und „Horizontal Loop“ verwendet) wird meist in geringer Tiefe (aber im Winter unterhalb der Gefriergrenze des Bodens) in Hausnähe angeordnet. Der Einsatz von Horizontal-Erdwärmetauschern ist durch die Größe des zur Verfügung stehenden Grundstücks begrenzt.

In den Ländern West- und Mitteleuropas werden üblicherweise horizontale Erdwärmetauscher verwendet getrennte Rohre relativ dicht platziert und in Reihe oder parallel miteinander verbunden (Abb. 4a, 4b). Um Standortfläche einzusparen, wurden verbesserte Arten von Wärmetauschern entwickelt, beispielsweise Wärmetauscher in Form einer Spirale, die horizontal oder vertikal angeordnet sind (Abb. 4e, 4f). Diese Form von Wärmetauschern ist in den USA weit verbreitet.

Reis. 4. Arten von horizontalen Erdwärmetauschern
a - ein Wärmetauscher aus in Reihe geschalteten Rohren;
b - Wärmetauscher aus parallelen Rohren;
c - ein horizontaler Kollektor, der in einem Graben verlegt ist;
d - Wärmetauscher in Form einer Schleife;
e - ein Wärmetauscher in Form einer horizontal angeordneten Spirale (der sogenannte "slinky" -Kollektor;
e - ein Wärmetauscher in Form einer vertikal angeordneten Spirale

Wird eine Anlage mit horizontalen Wärmetauschern nur zur Wärmeerzeugung genutzt, ist ihr Normalbetrieb nur bei ausreichendem Wärmeeintrag von der Erdoberfläche durch Sonneneinstrahlung möglich. Aus diesem Grund muss die Oberfläche über den Wärmetauschern dem Sonnenlicht ausgesetzt werden.

Vertikale Erdwärmetauscher(in der englischen Literatur wird die Bezeichnung "BHE" - "Borehole Heat Exchanger" akzeptiert) ermöglichen die Nutzung von niederpotentialiger Wärmeenergie der unterhalb der "neutralen Zone" (10–20 m vom Bodenniveau) liegenden Bodenmasse. Systeme mit vertikalen Erdwärmetauschern benötigen keine großen Flächen und sind nicht von der Intensität der auf die Oberfläche einfallenden Sonneneinstrahlung abhängig. Vertikale Erdwärmetauscher arbeiten effektiv in fast allen Arten von geologischen Umgebungen, mit Ausnahme von Böden mit geringer Wärmeleitfähigkeit wie trockenem Sand oder trockenem Kies. Systeme mit vertikalen Erdwärmetauschern sind sehr weit verbreitet.

Das Schema der Heizungs- und Warmwasserversorgung eines Einfamilienhauses mittels einer Wärmepumpeneinheit mit vertikalem Erdwärmetauscher ist in Abb. fünf.

Reis. 5. Schema der Heizungs- und Warmwasserversorgung eines Einfamilienhauses mittels einer Wärmepumpeneinheit mit vertikalem Erdwärmetauscher

Das Kühlmittel zirkuliert durch Rohre (meistens Polyethylen oder Polypropylen), die in vertikalen Brunnen mit einer Tiefe von 50 bis 200 m verlegt sind.In der Regel werden zwei Arten von vertikalen Erdwärmetauschern verwendet (Abb. 6):

• U-förmiger Wärmetauscher, das sind zwei parallele Rohre, die unten verbunden sind. Ein oder zwei (selten drei) Paare solcher Rohre befinden sich in einem Brunnen. Der Vorteil einer solchen Regelung sind die relativ geringen Herstellungskosten. Doppel-U-förmige Wärmetauscher sind die am weitesten verbreitete Art von vertikalen Erdwärmetauschern in Europa.
• Koaxialer (konzentrischer) Wärmetauscher. Der einfachste Koaxialwärmetauscher besteht aus zwei Rohren unterschiedlichen Durchmessers. Ein Rohr mit kleinerem Durchmesser wird in ein anderes Rohr eingesetzt. Koaxialwärmetauscher können komplexere Konfigurationen haben.

Reis. 6. Abschnitt verschiedene Arten vertikale Erdwärmetauscher

Um die Effizienz von Wärmetauschern zu erhöhen, wird der Raum zwischen den Wänden des Brunnens und den Rohren mit speziellen wärmeleitenden Materialien gefüllt.

Anlagen mit vertikalen Erdwärmetauschern können zum Heizen und Kühlen von Gebäuden eingesetzt werden verschiedene Größen. Für ein kleines Gebäude reicht ein Wärmetauscher aus; Bei großen Gebäuden kann eine ganze Gruppe von Brunnen mit vertikalen Wärmetauschern erforderlich sein. Die meisten Brunnen der Welt kommen im Heiz- und Kühlsystem des Richard Stockton College im US-Bundesstaat New Jersey zum Einsatz. Die vertikalen Erdwärmetauscher dieser Hochschule befinden sich in 400 Brunnen in 130 m Tiefe in Europa größte Zahl Brunnen (154 Brunnen mit einer Tiefe von 70 m) werden in der Heiz- und Kühlanlage der Zentralstelle der Deutschen Flugsicherung genutzt.

Ein Sonderfall vertikal geschlossener Systeme ist die Nutzung von Bauwerken als Erdwärmetauscher, beispielsweise Gründungspfähle mit eingebetteten Rohrleitungen. Der Querschnitt eines solchen Pfahls mit drei Konturen eines Erdwärmetauschers ist in Abb. 1 dargestellt. 7.

Reis. 7. Schema der in die Gründungspfähle des Gebäudes eingebetteten Erdwärmetauscher und Querschnitt eines solchen Pfahls

Das Erdreich (bei vertikalen Erdwärmetauschern) und Gebäudestrukturen mit Erdwärmetauschern können nicht nur als Quelle, sondern auch als natürlicher Speicher von thermischer Energie oder „Kälte“, beispielsweise solarer Strahlungswärme, genutzt werden.

Es gibt Systeme, die nicht eindeutig als offen oder geschlossen klassifiziert werden können. Zum Beispiel kann derselbe tiefe (von 100 bis 450 m tiefe) Brunnen, der mit Wasser gefüllt ist, sowohl Produktion als auch Injektion sein. Der Durchmesser des Brunnens beträgt normalerweise 15 cm, im unteren Teil des Brunnens befindet sich eine Pumpe, durch die Wasser aus dem Brunnen den Verdampfern der Wärmepumpe zugeführt wird. Das Rücklaufwasser kehrt im selben Brunnen zum oberen Ende der Wassersäule zurück. Es gibt eine ständige Wiederauffüllung des Brunnens mit Grundwasser und offenes System funktioniert wie ein geschlossener. Systeme dieser Art werden in der englischen Literatur als "Standing Column Well System" bezeichnet (Abb. 8).

Reis. 8. Schema des Brunnentyps „Standsäulenbrunnen“

Typischerweise werden Brunnen dieser Art auch zur Versorgung des Gebäudes mit Trinkwasser genutzt.. Ein solches System kann jedoch nur in Böden effektiv arbeiten, die eine konstante Wasserversorgung des Brunnens gewährleisten, wodurch ein Einfrieren verhindert wird. Wenn der Grundwasserleiter zu tief ist, ist für den normalen Betrieb des Systems eine leistungsstarke Pumpe erforderlich, was erhöhte Energiekosten erfordert. Die große Tiefe des Brunnens verursacht ziemlich hohe Kosten für solche Systeme, sodass sie nicht zur Wärme- und Kälteversorgung kleiner Gebäude verwendet werden. Mittlerweile gibt es weltweit mehrere solcher Systeme in den USA, Deutschland und Europa.

Einer der vielversprechenden Bereiche ist die Nutzung von Wasser aus Bergwerken und Tunneln als Quelle für minderwertige thermische Energie. Die Temperatur dieses Wassers ist das ganze Jahr über konstant. Wasser aus Bergwerken und Tunneln ist leicht verfügbar.

„Nachhaltigkeit“ von Systemen zur Nutzung minderwertiger Erdwärme

Während des Betriebs eines Erdwärmetauschers kann es vorkommen, dass während der Zeit Heizperiode Die Bodentemperatur in der Nähe des Bodenwärmetauschers nimmt ab, und im Sommer hat der Boden keine Zeit, sich auf die Anfangstemperatur zu erwärmen - sein Temperaturpotential nimmt ab. Durch den Energieverbrauch in der nächsten Heizperiode sinkt die Temperatur des Bodens noch stärker und sein Temperaturpotential wird weiter reduziert. Dies zwingt zum Systemdesign Nutzung der minderwertigen Wärme der Erde Betrachten Sie das Problem der "Stabilität" (Nachhaltigkeit) solcher Systeme. Energieressourcen werden oft sehr intensiv genutzt, um die Amortisationszeit von Geräten zu verkürzen, was zu deren schneller Erschöpfung führen kann. Daher ist es notwendig, ein solches Niveau der Energieerzeugung aufrechtzuerhalten, das es ermöglicht, die Quelle der Energieressourcen für eine lange Zeit zu betreiben. Diese Fähigkeit von Systemen, das erforderliche Niveau der Wärmeproduktion über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten, wird als „Nachhaltigkeit“ bezeichnet. Für Systeme mit niedrigem Potential Die Hitze der Erde Die folgende Definition von Nachhaltigkeit wird gegeben: „Für jedes System zur Nutzung potenziell geringer Erdwärme und für jede Betriebsweise dieses Systems gibt es ein bestimmtes Höchstmaß an Energieerzeugung; Die Energieerzeugung unterhalb dieses Niveaus kann lange (100–300 Jahre) aufrechterhalten werden.“

Eingehalten OAO INSOLAR-INVEST Studien haben gezeigt, dass der Verbrauch von Wärmeenergie aus der Bodenmasse bis zum Ende der Heizperiode zu einer Abnahme der Bodentemperatur in der Nähe des Registers der Rohre des Wärmesammelsystems führt, was in den Boden- und Klimabedingungen des größten Teils des Territoriums der Fall ist von Russland, hat in der Sommersaison keine Zeit zum Ausgleich, und zu Beginn der nächsten Heizperiode kommt der Boden mit niedrigem Temperaturpotential heraus. Durch den Verbrauch von Wärmeenergie während der nächsten Heizperiode sinkt die Temperatur des Bodens weiter ab, und zu Beginn der dritten Heizperiode weicht sein Temperaturpotential noch mehr vom natürlichen ab. Usw. Die Hüllkurven des thermischen Einflusses des Langzeitbetriebs des Wärmesammelsystems auf das natürliche Temperaturregime des Bodens haben jedoch einen ausgeprägten exponentiellen Charakter, und im fünften Betriebsjahr tritt der Boden in ein neues Regime ein, das nahezu periodisch ist. dh ab dem fünften Betriebsjahr ist der langfristige Verbrauch von Wärmeenergie aus der Bodenmasse das Wärmesammelsystem von periodischen Änderungen seiner Temperatur begleitet. Also beim Gestalten Wärmepumpenheizungen Es erscheint notwendig, den durch den Langzeitbetrieb des Wärmesammelsystems verursachten Temperaturabfall der Erdmasse zu berücksichtigen und die für das 5. Betriebsjahr des TST erwarteten Temperaturen der Erdmasse als Auslegungsparameter zu verwenden.

IN kombinierte Systeme , die sowohl für die Wärme- als auch für die Kälteversorgung verwendet werden, stellt sich der Wärmehaushalt "automatisch" ein: Im Winter (Wärmeversorgung ist erforderlich) wird die Bodenmasse gekühlt, in Sommerzeit(Kühlung erforderlich) - Erwärmung des Bodenmassivs. Bei Systemen mit minderwertiger Grundwasserwärme kommt es zu einer ständigen Auffüllung der Wasserreserven durch Wasser, das von der Oberfläche sickert, und Wasser, das aus tieferen Schichten des Bodens kommt. So steigt der Wärmeinhalt des Grundwassers sowohl „von oben“ (durch die Wärme der atmosphärischen Luft) als auch „von unten“ (durch die Erdwärme); Der Wert des Wärmegewinns „von oben“ und „von unten“ hängt von der Mächtigkeit und Tiefe des Grundwasserleiters ab. Durch diese Wärmeübertragungen bleibt die Grundwassertemperatur über die ganze Saison konstant und ändert sich im Betrieb kaum.

Bei Anlagen mit vertikalen Erdreichwärmetauschern ist die Situation anders. Bei Wärmeentzug sinkt die Temperatur des Erdreichs um den Erdwärmetauscher. Die Temperaturabsenkung wird sowohl durch die Konstruktionsmerkmale des Wärmetauschers als auch durch seine Betriebsweise beeinflusst. Zum Beispiel in Anlagen mit hohen Wärmeabgabewerten (mehrere zehn Watt pro Meter Wärmetauscherlänge) oder in Anlagen mit Erdreichwärmetauscher, die sich in Erdreich mit geringer Wärmeleitfähigkeit befinden (z. B. in trockenem Sand oder trockenem Kies) , macht sich ein Temperaturabfall besonders bemerkbar und kann zum Einfrieren der Erdmasse um den Erdwärmetauscher herum führen.

Deutsche Spezialisten haben die Temperatur des Bodenmassivs gemessen, in dem ein vertikaler Erdwärmetauscher in 50 m Tiefe in der Nähe von Frankfurt am Main angeordnet ist. Dazu wurden um die Hauptbohrung herum 9 Bohrungen gleicher Tiefe im Abstand von 2,5, 5 und 10 m abgeteuft. In allen zehn Brunnen wurden alle 2 m Temperatursensoren installiert – insgesamt 240 Sensoren. Auf Abb. Abbildung 9 zeigt Diagramme der Temperaturverteilung in der Erdmasse um den vertikalen Erdwärmetauscher zu Beginn und am Ende der ersten Heizperiode. Am Ende der Heizperiode ist eine Abnahme der Temperatur der Bodenmasse um den Wärmetauscher herum deutlich sichtbar. Es gibt einen Wärmestrom, der von der umgebenden Bodenmasse zum Wärmetauscher geleitet wird, was teilweise die durch die "Auswahl" von Wärme verursachte Abnahme der Bodentemperatur kompensiert. Die Größe dieses Flusses im Vergleich zur Größe des Wärmeflusses aus dem Erdinneren in einem bestimmten Gebiet (80–100 mW/m²) wird als ziemlich hoch eingeschätzt (mehrere Watt pro Quadratmeter).

Reis. Abb. 9. Schemata der Temperaturverteilung in der Bodenmasse um den vertikalen Erdwärmetauscher zu Beginn und am Ende der ersten Heizperiode

Seit sich vertikale Wärmetauscher vor ca. 15–20 Jahren relativ weit verbreitet haben, fehlen weltweit experimentelle Daten aus langjährigen (mehrere zehn Jahre) Betriebszeiten von Anlagen mit solchen Wärmetauschern. Es stellt sich die Frage nach der Stabilität dieser Systeme, nach ihrer Zuverlässigkeit für lange Betriebszeiten. Ist die Erdwärme mit niedrigem Potential eine erneuerbare Energiequelle? Was ist der Zeitraum der "Erneuerung" dieser Quelle?

Beim Betrieb einer ländlichen Schule in Gebiet Jaroslawl ausgestattet Wärmepumpensystem Bei Verwendung eines vertikalen Erdwärmetauschers lagen die Durchschnittswerte der spezifischen Wärmeabfuhr auf dem Niveau von 120–190 W/rm. m Länge des Wärmetauschers.

Seit 1986 wird in der Schweiz bei Zürich an einer Anlage mit vertikalen Erdwärmetauschern geforscht. In das Erdmassiv wurde ein vertikaler Koaxial-Erdwärmetauscher mit einer Tiefe von 105 m eingebaut, der als Quelle niedriggradiger thermischer Energie für eine in einem Einfamilienhaus installierte Wärmepumpenanlage verwendet wurde. Der vertikale Erdwärmetauscher lieferte eine Spitzenleistung von ca. 70 Watt pro Meter Länge, wodurch eine erhebliche thermische Belastung der umgebenden Erdmasse entstand. Die Jahresproduktion an thermischer Energie beträgt etwa 13 MWh

In einem Abstand von 0,5 und 1 m vom Hauptbrunnen wurden zwei weitere Brunnen gebohrt, in denen Temperatursensoren in einer Tiefe von 1, 2, 5, 10, 20, 35, 50, 65, 85 und 105 m installiert wurden, Danach wurden die Brunnen mit einer Ton-Zement-Mischung gefüllt. Die Temperatur wurde alle dreißig Minuten gemessen. Neben der Bodentemperatur wurden auch weitere Parameter erfasst: die Geschwindigkeit des Kühlmittels, der Energieverbrauch des Kompressorantriebs der Wärmepumpe, die Lufttemperatur usw.

Der erste Beobachtungszeitraum erstreckte sich von 1986 bis 1991. Die Messungen zeigten, dass der Einfluss der Wärme der Außenluft und der Sonneneinstrahlung in der Oberflächenschicht des Bodens in einer Tiefe von bis zu 15 m festgestellt wird.Unterhalb dieser Ebene wird das thermische Regime des Bodens hauptsächlich durch die gebildet Wärme des Erdinneren. In den ersten 2-3 Betriebsjahren Grundmassentemperatur um den vertikalen Wärmetauscher herum fiel stark ab, aber jedes Jahr nahm die Temperaturabnahme ab, und nach einigen Jahren erreichte das System einen nahezu konstanten Regime, wenn die Temperatur der Bodenmasse um den Wärmetauscher herum um 1 niedriger als die ursprüngliche war –2 °C.

Im Herbst 1996, zehn Jahre nach Inbetriebnahme der Anlage, wurden die Messungen wieder aufgenommen. Diese Messungen zeigten, dass sich die Bodentemperatur nicht wesentlich änderte. In den Folgejahren wurden je nach Jahresheizlast leichte Schwankungen der Erdreichtemperatur innerhalb von 0,5 Grad C festgestellt. Somit trat das System nach den ersten Betriebsjahren in einen quasi-stationären Zustand ein.

Basierend auf den experimentellen Daten wurden mathematische Modelle der im Bodenmassiv ablaufenden Prozesse erstellt, die eine langfristige Vorhersage der Temperaturänderungen des Bodenmassivs ermöglichten.

Die mathematische Modellierung zeigte, dass die jährliche Temperaturabnahme allmählich abnimmt und das Volumen der Bodenmasse um den Wärmetauscher herum, abhängig von der Temperaturabnahme, jedes Jahr zunimmt. Am Ende der Betriebszeit beginnt der Regenerationsprozess: Die Bodentemperatur beginnt zu steigen. Die Art des Regenerationsprozesses ähnelt der Art des Prozesses der "Auswahl" von Wärme: In den ersten Betriebsjahren tritt ein starker Anstieg der Bodentemperatur auf, und in den folgenden Jahren nimmt die Temperaturanstiegsrate ab. Die Dauer der „Regeneration“ hängt von der Betriebsdauer ab. Diese beiden Perioden sind ungefähr gleich. In diesem Fall betrug die Betriebsdauer des Erdwärmetauschers dreißig Jahre, und die Dauer der "Regeneration" wird ebenfalls auf dreißig Jahre geschätzt.

Somit sind die Heiz- und Kühlsysteme von Gebäuden mit der minderwertigen Erdwärme eine zuverlässige und überall einsetzbare Energiequelle. Diese Quelle kann ziemlich lange verwendet werden und kann am Ende der Betriebszeit erneuert werden.

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Die Bodentemperatur ändert sich kontinuierlich mit Tiefe und Zeit. Es hängt von einer Reihe von Faktoren ab, von denen viele schwer zu berücksichtigen sind. Zu letzteren gehören beispielsweise: die Beschaffenheit der Vegetation, die Exposition des Hangs zu den Himmelsrichtungen, Verschattung, Schneebedeckung, die Beschaffenheit der Böden selbst, das Vorhandensein von Suprapermafrostgewässern usw. stabil und das Entscheidende Einfluss bleibt hier bei der Lufttemperatur.

Bodentemperatur in verschiedenen Tiefen und in verschiedenen Jahreszeiten können durch direkte Messungen in Thermalbrunnen gewonnen werden, die im Rahmen der Vermessung angelegt werden. Diese Methode erfordert jedoch langfristige Beobachtungen und erhebliche Kosten, was nicht immer gerechtfertigt ist. Die aus einem oder zwei Brunnen gewonnenen Daten verteilen sich über große Flächen und Längen, was die Realität deutlich verzerrt, sodass die errechneten Daten zur Bodentemperatur in vielen Fällen zuverlässiger ausfallen.

Permafrost-Bodentemperatur in jeder Tiefe (bis zu 10 m von der Oberfläche) und für jede Jahreszeit kann durch die Formel bestimmt werden:

tr = mt°, (3.7)

wobei z die vom VGM gemessene Tiefe ist, m;

tr ist die Bodentemperatur in der Tiefe z, deg.

τr – Zeit gleich einem Jahr (8760 h);

τ ist die vorwärts (bis zum 1. Januar) gezählte Zeit ab dem Zeitpunkt des Beginns des herbstlichen Gefrierens des Bodens bis zu dem Zeitpunkt, für den die Temperatur gemessen wird, in Stunden;

exp x ist der Exponent (die Exponentialfunktion exp ist den Tabellen entnommen);

m - Koeffizient je nach Jahreszeit (für den Zeitraum Oktober - Mai m = 1,5-0,05z und für den Zeitraum Juni-September m = 1)

Die niedrigste Temperatur in einer gegebenen Tiefe wird erreicht, wenn der Kosinus in Formel (3.7) gleich -1 wird, d. h. die minimale Bodentemperatur für das Jahr in einer gegebenen Tiefe ist

trmin = (1,5-0,05z) t°, (3,8)

Die maximale Bodentemperatur in der Tiefe z wird erreicht, wenn der Kosinus einen Wert gleich eins annimmt, d.h.

trmax = t°, (3.9)

In allen drei Formeln ist der Wert der volumetrischen Wärmekapazität C m für die Bodentemperatur t ° nach der Formel (3.10) zu berechnen.

Ñ ​​1 m = 1/W, (3.10)

Bodentemperatur in der Schicht des saisonalen Auftauens kann auch rechnerisch bestimmt werden, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Temperaturänderung in dieser Schicht ziemlich genau durch eine lineare Abhängigkeit für die folgenden Temperaturgradienten angenähert wird (Tab. 3.1).

Nachdem nach einer der Formeln (3.8) - (3.9) die Bodentemperatur auf der Ebene des VGM berechnet wurde, d.h. indem wir Z=0 in die Formeln setzen, dann bestimmen wir unter Verwendung von Tabelle 3.1 die Bodentemperatur in einer gegebenen Tiefe in der jahreszeitlich bedingten Auftauschicht. In den meisten obere Schichten Boden, bis etwa 1 m von der Oberfläche entfernt, ist die Natur der Temperaturschwankungen sehr komplex.

Tabelle 3.1

Temperaturgradient in der saisonalen Tauschicht in einer Tiefe von weniger als 1 m von der Bodenoberfläche

Notiz. Das Vorzeichen des Gradienten wird zur Oberfläche hin angezeigt.

Um die berechnete Bodentemperatur in einer Meterschicht von der Oberfläche zu erhalten, können Sie wie folgt vorgehen. Berechnen Sie die Temperatur in 1 m Tiefe und die Temperatur der Tagesoberfläche des Bodens und bestimmen Sie dann durch Interpolation aus diesen beiden Werten die Temperatur in einer bestimmten Tiefe.

Die Temperatur an der Bodenoberfläche t p in der kalten Jahreszeit kann gleich der Lufttemperatur genommen werden. Während der Sommerzeit:

t p \u003d 2 + 1,15 t in, (3.11)

wobei t p die Oberflächentemperatur in Grad ist.

t in - Lufttemperatur in Grad.

Bodentemperatur mit nicht zusammenfließendem Permafrost wird anders berechnet als beim Zusammenführen. In der Praxis kann man davon ausgehen, dass die Temperatur auf der WGM-Ebene das ganze Jahr über 0°C beträgt. Die berechnete Temperatur des Permafrostbodens in einer bestimmten Tiefe kann durch Interpolation bestimmt werden, wobei angenommen wird, dass sie in der Tiefe gemäß einem linearen Gesetz von t° in einer Tiefe von 10 m bis 0°C in der Tiefe des VGM variiert. Die Temperatur in der aufgetauten Schicht h t kann von 0,5 bis 1,5°C genommen werden.

In der saisonalen Gefrierschicht h p lässt sich die Bodentemperatur auf die gleiche Weise berechnen wie in der saisonalen Auftauschicht der zusammenwachsenden Permafrostzone, d.h. in der Schicht h p - 1 m entlang des Temperaturgradienten (Tabelle 3.1), wobei die Temperatur in der Tiefe h p in der kalten Jahreszeit gleich 0 ° C und im Sommer 1 ° C ist. In der oberen Meter Bodenschicht wird die Temperatur durch Interpolation zwischen der Temperatur in 1 m Tiefe und der Temperatur an der Oberfläche bestimmt.

Stellen Sie sich ein Zuhause vor, das immer eine angenehme Temperatur hat und kein Heiz- oder Kühlsystem in Sichtweite hat. Dieses System arbeitet effizient, erfordert jedoch keine komplexe Wartung oder Besondere Kenntnisse von den Eigentümern.

Frische Luft, man hört die Vögel zwitschern und den Wind, der träge mit den Blättern an den Bäumen spielt. Das Haus erhält Energie von der Erde, wie Blätter, die Energie von den Wurzeln erhalten. Tolles Bild, oder?

Geothermische Heiz- und Kühlsysteme machen dies möglich. Ein geothermisches HLK-System (Heizung, Lüftung und Klimaanlage) nutzt die Bodentemperatur, um im Winter zu heizen und im Sommer zu kühlen.

So funktioniert geothermisches Heizen und Kühlen

Temperatur Umfeldändert sich mit den Jahreszeiten, aber die unterirdische Temperatur ändert sich aufgrund der isolierenden Eigenschaften der Erde weniger drastisch. In einer Tiefe von 1,5-2 Metern bleibt die Temperatur das ganze Jahr über relativ konstant. Ein geothermisches System besteht typischerweise aus internen Verarbeitungsgeräten, einem unterirdischen Rohrsystem, das als unterirdischer Kreislauf bezeichnet wird, und/oder einer Wasserumwälzpumpe. Das System nutzt die konstante Temperatur der Erde, um "saubere und kostenlose" Energie bereitzustellen.

(Verwechseln Sie das Konzept eines geothermischen NHC-Systems nicht mit "Geothermie" - einem Prozess, bei dem Strom direkt aus der Wärme in der Erde erzeugt wird. Im letzteren Fall werden eine andere Art von Ausrüstung und andere Prozesse verwendet, die dem Zweck dienen davon ist es normalerweise, Wasser bis zum Siedepunkt zu erhitzen.)

Die Rohre, aus denen die Erdschleife besteht, bestehen in der Regel aus Polyethylen und können je nach Gelände horizontal oder vertikal unterirdisch verlegt werden. Wenn ein Grundwasserleiter verfügbar ist, können Ingenieure ein System mit offenem Kreislauf entwerfen, indem sie einen Brunnen in den Grundwasserspiegel bohren. Das Wasser wird abgepumpt, durchläuft einen Wärmetauscher und wird dann durch „Reinjektion“ in denselben Aquifer injiziert.

Im Winter nimmt Wasser, das durch eine unterirdische Schleife fließt, die Wärme der Erde auf. Interne Ausrüstung hebt die Temperatur zusätzlich an und verteilt sie im ganzen Gebäude. Es ist wie eine umgekehrt arbeitende Klimaanlage. Während des Sommers zieht ein geothermisches NWC-System heißes Wasser aus dem Gebäude und befördert es durch eine unterirdische Schleife/Pumpe zu einem Wiederinjektionsbrunnen, wo das Wasser in den kühleren Boden/Grundwasserleiter abgelassen wird.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Heiz- und Kühlsystemen verwenden geothermische HLK-Systeme keine fossilen Brennstoffe zur Wärmeerzeugung. Sie entziehen einfach der Erde Wärme. Normalerweise wird Strom nur zum Betrieb von Lüfter, Kompressor und Pumpe verwendet.

Es gibt drei Hauptkomponenten in einem geothermischen Kühl- und Heizsystem: eine Wärmepumpe, ein Wärmetauscherfluid (offenes oder geschlossenes System) und ein Luftversorgungssystem (Rohrsystem).

Bei Erdwärmepumpen sowie bei allen anderen Arten von Wärmepumpen ist das Verhältnis ihrer nützliche Aktion auf die dafür aufgewendete Energie (Effizienz). Die meisten Erdwärmepumpensysteme haben einen Wirkungsgrad von 3,0 bis 5,0. Das bedeutet, dass das System eine Energieeinheit in 3-5 Wärmeeinheiten umwandelt.

Geothermische Systeme erfordern keine komplexe Wartung. Richtig installiert, was sehr wichtig ist, kann die unterirdische Schleife mehrere Generationen lang einwandfrei funktionieren. Lüfter, Kompressor und Pumpe sind darin untergebracht drinnen und vor Veränderungen geschützt Wetterverhältnisse daher kann ihre Lebensdauer viele Jahre, oft Jahrzehnte dauern. Routinemäßige regelmäßige Kontrollen, rechtzeitiger Filterwechsel und jährliche Spulenreinigung sind die einzigen erforderlichen Wartungsarbeiten.

Erfahrung im Einsatz von geothermischen NVC-Systemen

Geothermische NVC-Systeme werden seit mehr als 60 Jahren auf der ganzen Welt eingesetzt. Sie arbeiten mit der Natur, nicht gegen sie, und sie emittieren keine Treibhausgase (wie bereits erwähnt, verbrauchen sie weniger Strom, weil sie die konstante Temperatur der Erde nutzen).

Geothermische HC-Systeme werden im Rahmen der wachsenden Green-Building-Bewegung zunehmend zu Attributen grüner Häuser. Grüne Projekte machten im vergangenen Jahr 20 Prozent aller in den USA gebauten Häuser aus. Ein Artikel im Wall Street Journal besagt, dass das Budget für grünes Bauen bis 2016 von 36 Milliarden Dollar pro Jahr auf 114 Milliarden Dollar steigen wird. Das wird 30-40 Prozent des gesamten Immobilienmarktes ausmachen.

Aber viele der Informationen über geothermisches Heizen und Kühlen basieren auf veralteten Daten oder unbegründeten Mythen.

Mythen über geothermische NWC-Systeme zerstören

1. Geothermische NVC-Systeme sind keine erneuerbare Technologie, da sie Strom verbrauchen.

Fakt: Geothermische HVAC-Systeme verbrauchen nur eine Einheit Strom, um bis zu fünf Kühl- oder Heizeinheiten zu erzeugen.

2. Solarenergie und Windenergie sind günstigere erneuerbare Technologien im Vergleich zu geothermischen NVC-Systemen.

Fakt: Geothermische NHC-Anlagen für einen Dollar verarbeiten viermal mehr Kilowatt / Stunden als Solar- oder Windenergie für denselben Dollar erzeugt. Diese Technologien können natürlich eine wichtige Rolle für die Umwelt spielen, aber ein geothermisches NHC-System ist oft der effizienteste und kostengünstigste Weg, um die Umweltbelastung zu reduzieren.

3. Ein geothermisches NVC-System benötigt viel Platz, um die Polyethylenrohre der unterirdischen Schleife aufzunehmen.

Fakt: Je nach Gelände kann die U-Schleife senkrecht liegen, wodurch eine kleine Fläche benötigt wird. Wenn es einen zugänglichen Grundwasserleiter gibt, werden nur wenige Quadratmeter Fläche benötigt. Beachten Sie, dass das Wasser in denselben Aquifer zurückkehrt, aus dem es entnommen wurde, nachdem es den Wärmetauscher passiert hat. Somit läuft das Wasser nicht ab und belastet den Grundwasserleiter nicht.

4. HVK-Erdwärmepumpen sind laut.

Fakt: Die Anlagen sind sehr leise und es gibt keine Geräte draußen, um die Nachbarn nicht zu stören.

5. Geothermische Systeme nutzen sich irgendwann ab.

Tatsache: Unterirdische Schleifen können Generationen überdauern. Wärmetauschergeräte halten in der Regel Jahrzehnte, da sie in Innenräumen geschützt sind. Wenn es an der Zeit ist, Geräte auszutauschen, sind die Kosten für einen solchen Austausch viel geringer als für ein neues geothermisches System, da die unterirdische Schleife und der Brunnen die teuersten Teile sind. Neue technische Lösungen beseitigen das Problem der Wärmespeicherung im Boden, sodass das System Temperaturen in unbegrenzten Mengen austauschen kann. In der Vergangenheit gab es Fälle von falsch berechneten Systemen, die den Boden tatsächlich so weit überhitzten oder unterkühlten, dass die für den Betrieb des Systems erforderliche Temperaturdifferenz nicht mehr vorhanden war.

6. Geothermische HVAC-Systeme funktionieren nur zum Heizen.

Fakt: Sie arbeiten genauso effizient zur Kühlung und können so ausgelegt werden, dass keine zusätzliche Backup-Wärmequelle benötigt wird. Obwohl einige Kunden entscheiden, dass es wirtschaftlicher ist, ein kleines Backup-System für die kältesten Zeiten zu haben. Dies bedeutet, dass ihre unterirdische Schleife kleiner und daher billiger wird.

7. Geothermische HVAC-Systeme können nicht gleichzeitig Brauchwasser erwärmen, Poolwasser erwärmen und ein Haus heizen.

Tatsache: Systeme können so gestaltet werden, dass sie viele Funktionen gleichzeitig ausführen.

8. Geothermische NHC-Anlagen belasten den Boden mit Kältemitteln.

Tatsache: Die meisten Systeme verwenden nur Wasser in den Scharnieren.

9. Geothermische NWC-Systeme verbrauchen viel Wasser.

Tatsache: Geothermische Systeme verbrauchen eigentlich kein Wasser. Wenn Grundwasser für den Temperaturaustausch verwendet wird, fließt das gesamte Wasser in denselben Aquifer zurück. In der Vergangenheit wurden zwar einige Systeme verwendet, die das Wasser verschwendeten, nachdem es den Wärmetauscher passiert hatte, aber solche Systeme werden heute kaum noch verwendet. Aus kommerzieller Sicht sparen geothermische NHC-Systeme tatsächlich Millionen Liter Wasser ein, die in herkömmlichen Systemen verdunstet wären.

10. Geothermische NVC-Technologie ist ohne staatliche und regionale Steueranreize finanziell nicht machbar.

Tatsache: Staatliche und regionale Anreize belaufen sich in der Regel auf 30 bis 60 Prozent der Gesamtkosten einer geothermischen Anlage, was den Anschaffungspreis oft auf den Preis herkömmlicher Anlagen senken kann. Herkömmliche HVAC-Luftsysteme kosten ungefähr 3.000 $ pro Tonne Wärme oder Kälte (Haushalte verbrauchen normalerweise eine bis fünf Tonnen). Der Preis für geothermische NVC-Systeme reicht von etwa 5.000 $ pro Tonne bis zu 8.000-9.000 $. Neue Installationsmethoden reduzieren die Kosten jedoch erheblich, bis hin zu den Preisen herkömmlicher Systeme.

Sie können die Kosten auch reduzieren, indem Sie Geräte für öffentliche oder öffentliche Einrichtungen rabattieren Kommerzielle Benutzung, oder sogar große Haushaltsaufträge (insbesondere von großen Marken wie Bosch, Carrier und Trane). Offene Kreisläufe, die eine Pumpe und einen Reinjektionsbrunnen verwenden, sind billiger zu installieren als geschlossene Systeme.

Quelle: Energieblog.nationalgeographic.com

Temperatur im Inneren der Erde. Die Bestimmung der Temperatur in den Erdschalen basiert auf verschiedenen, oft indirekten Daten. Die zuverlässigsten Temperaturdaten beziehen sich auf den obersten Teil der Erdkruste, der durch Minen und Bohrungen bis zu einer maximalen Tiefe von 12 km (Bohrung Kola) freigelegt wird.

Als Temperaturanstieg wird Grad Celsius pro Tiefeneinheit bezeichnet geothermischer Gradient, und die Tiefe in Metern, in der die Temperatur um 1 0 C ansteigt - geothermische Stufe. Der geothermische Gradient und dementsprechend die geothermische Stufe variieren von Ort zu Ort in Abhängigkeit von den geologischen Bedingungen, der endogenen Aktivität in verschiedenen Gebieten sowie der ungleichmäßigen Wärmeleitfähigkeit. Felsen. Gleichzeitig unterscheiden sich laut B. Gutenberg die Schwankungsgrenzen um mehr als das 25-fache. Ein Beispiel hierfür sind zwei stark unterschiedliche Steigungen: 1) 150 o pro 1 km in Oregon (USA), 2) 6 o pro 1 km in Südafrika registriert. Entsprechend diesen Erdwärmegradienten ändert sich auch die Erdwärmestufe von 6,67 m im ersten Fall auf 167 m im zweiten Fall. Die häufigsten Schwankungen des Gradienten liegen zwischen 20 und 50 o , und die geothermische Stufe beträgt 15 bis 45 m. Der durchschnittliche geothermische Gradient wurde lange mit 30 o C pro 1 km gemessen.

Laut VN Zharkov wird der geothermische Gradient in der Nähe der Erdoberfläche auf 20 ° C pro 1 km geschätzt. Basierend auf diesen beiden Werten des geothermischen Gradienten und seiner Invarianz tief in der Erde, sollte es in 100 km Tiefe eine Temperatur von 3000 oder 2000 o C gegeben haben. Dies steht jedoch im Widerspruch zu den tatsächlichen Daten. In diesen Tiefen entstehen periodisch Magmakammern, aus denen Lava mit einer maximalen Temperatur von 1200-1250 o an die Oberfläche fließt. In Anbetracht dieser Art von "Thermometer" glauben einige Autoren (V. A. Lyubimov, V. A. Magnitsky), dass die Temperatur in einer Tiefe von 100 km 1300-1500 ° C nicht überschreiten darf.

Mit mehr hohe Temperaturen die Mantelgesteine ​​würden vollständig aufgeschmolzen, was dem freien Durchgang transversaler seismischer Wellen widerspricht. Daher kann der durchschnittliche geothermische Gradient nur bis zu einer relativ geringen Tiefe von der Oberfläche (20-30 km) verfolgt werden und sollte dann abnehmen. Aber selbst in diesem Fall ist an derselben Stelle die Temperaturänderung mit der Tiefe nicht gleichförmig. Dies ist am Beispiel der Temperaturänderung mit der Tiefe entlang des Kola-Bohrlochs zu sehen, das sich innerhalb des stabilen kristallinen Schilds der Plattform befindet. Bei der Verlegung dieses Brunnens wurde mit einem geothermischen Gefälle von 10 o pro 1 km gerechnet und daher in der Auslegungstiefe (15 km) mit einer Temperatur in der Größenordnung von 150 o C. Allerdings war ein solches Gefälle nur bis zu a Tiefe von 3 km, und dann begann es um das 1,5- bis 2,0-fache zuzunehmen. In einer Tiefe von 7 km betrug die Temperatur 120 o C, in 10 km -180 o C, in 12 km -220 o C. Es wird angenommen, dass die Temperatur in der Auslegungstiefe nahe 280 o C liegen wird. Kaspische Region, im Bereich des aktiveren endogenen Regimes. Darin stellte sich heraus, dass die Temperatur in einer Tiefe von 500 m 42,2 o C betrug, auf 1500 m - 69,9 o C, auf 2000 m - 80,4 o C, auf 3000 m - 108,3 o C.

Wie hoch ist die Temperatur in den tieferen Zonen des Erdmantels und des Erdkerns? Über die Temperatur der Basis der B-Schicht im oberen Erdmantel liegen mehr oder weniger zuverlässige Daten vor (siehe Abb. 1.6). Laut VN Zharkov "ermöglichten detaillierte Studien des Phasendiagramms von Mg 2 SiO 4 - Fe 2 Si0 4 die Bestimmung der Referenztemperatur in einer Tiefe, die der ersten Zone der Phasenübergänge (400 km) entspricht" (d. h. die Übergang von Olivin zu Spinell). Die Temperatur beträgt hier als Ergebnis dieser Studien etwa 1600 50 o C.

Die Frage der Temperaturverteilung im Mantel unterhalb der Schicht B und im Erdkern ist noch nicht geklärt, weshalb verschiedene Ansichten vertreten werden. Es kann nur davon ausgegangen werden, dass die Temperatur mit der Tiefe mit einer signifikanten Abnahme des geothermischen Gradienten und einer Zunahme der geothermischen Stufe zunimmt. Es wird angenommen, dass die Temperatur im Erdkern im Bereich von 4000-5000 o C liegt.

Die durchschnittliche chemische Zusammensetzung der Erde. Um die chemische Zusammensetzung der Erde zu beurteilen, werden Daten zu Meteoriten verwendet, die die wahrscheinlichsten Proben von protoplanetarem Material sind, aus denen die terrestrischen Planeten und Asteroiden entstanden sind. Bis heute wurden viele gut untersucht, die zu unterschiedlichen Zeiten und in unterschiedlichen Zeiten auf die Erde fielen verschiedene Orte Meteoriten. Je nach Zusammensetzung werden drei Arten von Meteoriten unterschieden: 1) Eisen, bestehend hauptsächlich aus Nickel-Eisen (90-91 % Fe), mit einer geringen Beimischung von Phosphor und Kobalt; 2) Eisenstein(Siderolite), bestehend aus Eisen- und Silikatmineralien; 3) Stein, oder Aerolithen, bestehend hauptsächlich aus eisen-magnesischen Silikaten und Nickel-Eisen-Einschlüssen.

Am häufigsten sind Steinmeteoriten - etwa 92,7 % aller Funde, steiniges Eisen 1,3 % und Eisen 5,6 %. Steinmeteoriten werden in zwei Gruppen eingeteilt: a) Chondrite mit kleinen abgerundeten Körnern - Chondren (90%); b) Achondriten, die keine Chondren enthalten. Die Zusammensetzung von Steinmeteoriten ähnelt der von ultramafischem Eruptivgestein. Nach M. Bott enthalten sie etwa 12 % Eisen-Nickel-Phase.

Basierend auf der Analyse der Zusammensetzung verschiedener Meteoriten sowie den erhaltenen experimentellen geochemischen und geophysikalischen Daten geben eine Reihe von Forschern eine moderne Schätzung der groben elementaren Zusammensetzung der Erde, die in der Tabelle dargestellt ist. 1.3.

Wie aus den Daten in der Tabelle ersichtlich ist, bezieht sich die erhöhte Verteilung auf vier wesentliche Elemente- O, Fe, Si, Mg, über 91 %. Die Gruppe der selteneren Elemente umfasst Ni, S, Ca, Al. Die übrigen Elemente von Mendelejews Periodensystem im globalen Maßstab sind im Hinblick auf die allgemeine Verbreitung von untergeordneter Bedeutung. Wenn wir die angegebenen Daten mit der Zusammensetzung der Erdkruste vergleichen, können wir deutlich einen signifikanten Unterschied erkennen, der in einer starken Abnahme von O, Al, Si und einer signifikanten Zunahme von Fe, Mg und dem Auftreten von S und Ni in merklichen Mengen besteht .

Die Form der Erde wird als Geoid bezeichnet. Die Tiefenstruktur der Erde wird durch longitudinale und transversale seismische Wellen beurteilt, die bei ihrer Ausbreitung im Inneren der Erde Brechung, Reflexion und Dämpfung erfahren, was auf die Schichtung der Erde hinweist. Es gibt drei Hauptbereiche:

Erdkruste;

Mantel: obere bis 900 km Tiefe, untere bis 2900 km Tiefe;

Der Kern der Erde ist bis zu einer Tiefe von 5120 km außen, bis zu einer Tiefe von 6371 km innen.

Die innere Wärme der Erde ist mit dem Zerfall radioaktiver Elemente verbunden - Uran, Thorium, Kalium, Rubidium usw. Der Durchschnittswert des Wärmeflusses beträgt 1,4-1,5 μkal / cm 2. s.

1. Welche Form und Größe hat die Erde?

2. Welche Methoden gibt es, um die innere Struktur der Erde zu studieren?

3. Wie ist die innere Struktur der Erde?

4. Welche seismischen Abschnitte erster Ordnung werden bei der Analyse des Erdaufbaus deutlich unterschieden?

5. Was sind die Grenzen der Abschnitte von Mohorovic und Gutenberg?

6. Was durchschnittliche Dichte Erde und wie verändert sie sich an der Grenze zwischen Mantel und Kern?

7. Wie ändert sich der Wärmestrom in verschiedenen Zonen? Wie wird die Änderung des geothermischen Gradienten und der geothermischen Stufe verstanden?

8. Welche Daten werden verwendet, um die durchschnittliche chemische Zusammensetzung der Erde zu bestimmen?

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