Saat tanah memanas pada kedalaman 2 meter. Kolektor vertikal bumi

Untuk memodelkan medan suhu dan perhitungan lainnya, perlu diketahui suhu tanah pada kedalaman tertentu.

Suhu tanah di kedalaman diukur dengan menggunakan termometer kedalaman tanah buang. Ini adalah studi terencana yang dilakukan secara rutin oleh stasiun meteorologi. Data penelitian berfungsi sebagai dasar untuk atlas iklim dan dokumentasi peraturan.

Untuk memperoleh suhu tanah pada kedalaman tertentu, Anda dapat mencoba, misalnya, dua metode sederhana. Kedua metode tersebut melibatkan penggunaan buku referensi:

1. Untuk perkiraan penentuan suhu, Anda dapat menggunakan dokumen TsPI-22. "Transisi kereta api melalui pipa." Di sini, dalam kerangka metodologi perhitungan teknik termal pipa, diberikan Tabel 1, dimana untuk wilayah iklim tertentu diberikan nilai suhu tanah tergantung pada kedalaman pengukuran. Saya menyajikan tabel ini di bawah ini.

Tabel 1

1. Tabel suhu tanah pada berbagai kedalaman dari sumber “untuk membantu pekerja industri gas” dari zaman Uni Soviet

Kedalaman beku standar untuk beberapa kota:

Kedalaman pembekuan tanah tergantung pada jenis tanah:

Menurut saya opsi termudah adalah menggunakan data referensi di atas dan kemudian melakukan interpolasi.

Pilihan paling andal untuk penghitungan akurat menggunakan suhu tanah adalah dengan menggunakan data dari layanan meteorologi. Beberapa direktori online beroperasi berdasarkan layanan meteorologi. Misalnya, http://www.atlas-yakutia.ru/.

Di sini Anda hanya perlu memilih pemukiman, jenis tanah, dan Anda bisa mendapatkan peta suhu tanah atau datanya dalam bentuk tabel. Pada prinsipnya, ini nyaman, tetapi sepertinya sumber daya ini berbayar.

Jika Anda mengetahui cara lain untuk menentukan suhu tanah pada kedalaman tertentu, silakan tulis komentar.

Anda mungkin tertarik dengan materi berikut:

Alih-alih kata pengantar.
Orang-orang yang cerdas dan ramah menunjukkan kepada saya bahwa kasus ini harus dinilai hanya dalam situasi yang tidak stasioner, karena inersia termal bumi yang sangat besar, dan memperhitungkan perubahan suhu tahunan. Contoh yang telah selesai diselesaikan untuk medan termal stasioner, oleh karena itu hasil ini jelas salah, sehingga harus dianggap hanya sebagai semacam model ideal dengan sejumlah besar penyederhanaan yang menunjukkan distribusi suhu dalam mode stasioner. Jadi, seperti yang mereka katakan, setiap kebetulan adalah murni kebetulan...

***************************************************

Seperti biasa, saya tidak akan memberikan banyak hal spesifik tentang konduktivitas termal dan ketebalan bahan yang diterima, saya akan membatasi diri untuk menjelaskan hanya beberapa, kami berasumsi bahwa elemen lain sedekat mungkin dengan struktur nyata - karakteristik termofisika ditetapkan dengan benar, dan ketebalan material memadai untuk kasus nyata dalam praktik konstruksi. Tujuan artikel ini adalah untuk memperoleh kerangka pemahaman tentang distribusi suhu pada batas Bangunan-Tanah dalam berbagai kondisi.

Sedikit tentang apa yang perlu dikatakan. Skema perhitungan dalam contoh ini berisi 3 batas suhu, yang pertama adalah udara internal bangunan yang dipanaskan +20 o C, yang kedua adalah udara luar -10 o C (-28 o C), dan yang ke-3 adalah suhu dalam ketebalan tanah pada kedalaman tertentu, yang berfluktuasi pada nilai konstan tertentu. Dalam contoh ini, nilai kedalaman ini diasumsikan 8 m dan suhunya +10 o C. Di sini seseorang dapat berdebat dengan saya mengenai parameter yang diterima dari batas ke-3, tetapi perselisihan tentang nilai pastinya tidak terjadi. tujuan artikel ini, sama seperti hasil yang diperoleh tidak diklaim akurat dan dapat dikaitkan dengan kasus desain tertentu. Saya ulangi, tugasnya adalah memperoleh pemahaman mendasar dan kerangka mengenai distribusi suhu, dan menguji beberapa gagasan yang sudah mapan mengenai masalah ini.

Sekarang mari kita langsung ke intinya. Jadi inilah poin-poin yang perlu diuji.
1. Tanah di bawah bangunan yang dipanaskan mempunyai suhu positif.
2. Standar kedalaman pembekuan tanah (ini lebih merupakan pertanyaan daripada pernyataan). Apakah tutupan salju di tanah diperhitungkan ketika memberikan data tentang pembekuan dalam laporan geologi, karena biasanya area di sekitar rumah dibersihkan dari salju, jalan setapak, trotoar, area buta, tempat parkir, dll dibersihkan?

Pembekuan tanah merupakan proses yang berjalan seiring waktu, jadi untuk perhitungannya kita ambil suhu luar sama dengan suhu rata-rata bulan terdingin -10 o C. Kita akan mengambil tanah dengan lambda tereduksi = 1 untuk seluruh kedalaman.

Gambar.1. Skema perhitungan.

Gambar.2. Isolin suhu. Skema tanpa penutup salju.

Secara umum suhu tanah di bawah bangunan positif. Maksimumnya lebih dekat ke pusat bangunan, minimumnya ke arah dinding luar. Isoline suhu nol horizontal hanya menyentuh proyeksi ruangan yang dipanaskan ke bidang horizontal.
Pembekuan tanah jauh dari bangunan (yaitu mencapai suhu negatif) terjadi pada kedalaman ~2,4 meter, yang lebih besar dari nilai standar untuk wilayah yang dipilih secara kondisional (1,4-1,6 m).

Sekarang mari tambahkan 400mm salju dengan kepadatan sedang dengan lambda 0,3.

Gambar.3. Isolin suhu. Skema dengan lapisan salju 400mm.

Isoline suhu positif menggantikan suhu negatif ke arah luar; di bawah bangunan hanya terdapat suhu positif.
Pembekuan tanah di bawah lapisan salju adalah ~1,2 meter (-0,4 m salju = 0,8 m pembekuan tanah). “Selimut” salju secara signifikan mengurangi kedalaman beku (hampir 3 kali lipat).
Ternyata keberadaan tutupan salju, tinggi dan derajat pemadatannya tidak bernilai konstan, sehingga rata-rata kedalaman pembekuan berada pada kisaran hasil yang diperoleh dari 2 skema, (2,4 + 0,8) * 0,5 = 1,6 meter, yang sesuai ke nilai standar.

Sekarang mari kita lihat apa yang terjadi jika salju parah melanda (-28 o C) dan bertahan cukup lama hingga medan termal stabil, sementara tidak ada lapisan salju di sekitar gedung.

Gambar.4. Skema di -28 HAI Tanpa lapisan salju.

Suhu negatif merangkak ke bawah gedung, suhu positif menekan lantai ruangan berpemanas. Di area pondasi, tanah membeku. Pada jarak tertentu dari bangunan, tanah membeku hingga ~4,7 meter.

Lihat entri blog sebelumnya.

Bayangkan sebuah rumah yang selalu dijaga pada suhu yang nyaman, tanpa sistem pemanas atau pendingin yang terlihat. Sistem ini bekerja secara efisien, tetapi tidak memerlukan perawatan yang rumit atau pengetahuan khusus dari pemiliknya.

Udaranya segar, terdengar kicauan burung dan angin malas bermain-main dengan dedaunan di pepohonan. Rumah menerima energi dari bumi, seperti halnya daun menerima energi dari akar. Sebuah gambar yang indah, bukan?

Sistem pemanas dan pendingin panas bumi mewujudkan visi ini. Sistem HVAC (pemanas, ventilasi, dan pendingin udara) panas bumi menggunakan suhu tanah untuk menghasilkan pemanasan di musim dingin dan pendinginan di musim panas.

Cara Kerja Pemanasan dan Pendinginan Panas Bumi

Suhu lingkungan berubah seiring musim, namun suhu bawah tanah tidak berubah secara signifikan karena sifat isolasi bumi. Pada kedalaman 1,5-2 meter, suhu relatif konstan sepanjang tahun. Sistem panas bumi biasanya terdiri dari peralatan pengolahan internal, sistem pipa bawah tanah yang disebut loop bawah tanah, dan/atau pompa untuk mensirkulasikan air. Sistem ini menggunakan suhu bumi yang konstan untuk menyediakan energi "bersih dan bebas".

(Jangan bingung antara konsep sistem NVC panas bumi dengan "energi panas bumi" - suatu proses di mana listrik dihasilkan langsung dari suhu tinggi di dalam tanah. Yang terakhir ini menggunakan jenis peralatan yang berbeda dan proses yang berbeda, yang tujuannya biasanya adalah untuk memanaskan air sampai titik didih.)

Pipa-pipa yang membentuk loop bawah tanah biasanya terbuat dari polietilen dan dapat dipasang secara horizontal atau vertikal di bawah tanah, tergantung medannya. Jika akuifer dapat diakses, para insinyur dapat merancang sistem "loop terbuka" dengan mengebor sumur ke air tanah. Air dipompa keluar, melewati penukar panas, dan kemudian disuntikkan kembali ke akuifer yang sama melalui “injeksi ulang”.

Di musim dingin, air yang melewati lingkaran bawah tanah menyerap panas bumi. Peralatan internal semakin meningkatkan suhu dan mendistribusikannya ke seluruh gedung. Ini seperti AC yang bekerja secara terbalik. Selama musim panas, sistem HVAC panas bumi mengambil air bersuhu tinggi dari gedung dan membawanya melalui loop/pompa bawah tanah ke sumur injeksi ulang, tempat air mengalir ke tanah/akuifer yang lebih dingin.

Tidak seperti sistem pemanas dan pendingin konvensional, sistem HVAC panas bumi tidak menggunakan bahan bakar fosil untuk menghasilkan panas. Mereka hanya mengambil panas dari tanah. Biasanya listrik hanya digunakan untuk mengoperasikan kipas angin, kompresor dan pompa.

Ada tiga komponen utama dalam sistem pendingin dan pemanas panas bumi: pompa panas, fluida penukar panas (sistem loop terbuka atau tertutup), dan sistem pasokan udara (sistem perpipaan).

Untuk pompa panas bumi, serta semua jenis pompa panas lainnya, rasio tindakan yang berguna terhadap energi yang dikeluarkan untuk tindakan ini (efisiensi) diukur. Kebanyakan sistem pompa panas bumi mempunyai efisiensi 3,0 hingga 5,0. Artinya sistem mengubah satu satuan energi menjadi 3-5 satuan kalor.

Sistem panas bumi tidak memerlukan perawatan yang tinggi. Dipasang dengan benar, yang sangat penting, jalur bawah tanah dapat berfungsi dengan baik selama beberapa generasi. Kipas angin, kompresor, dan pompa ditempatkan di dalam ruangan dan terlindung dari perubahan kondisi cuaca, sehingga masa pakainya dapat bertahan bertahun-tahun, bahkan puluhan tahun. Pemeriksaan berkala secara rutin, penggantian filter tepat waktu, dan pembersihan koil tahunan adalah satu-satunya perawatan yang diperlukan.

Pengalaman dalam menggunakan sistem NVC panas bumi

Sistem NVC panas bumi telah digunakan selama lebih dari 60 tahun di seluruh dunia. Mereka bekerja dengan alam, bukan menentangnya, dan mereka tidak mengeluarkan gas rumah kaca (seperti disebutkan sebelumnya, mereka menggunakan lebih sedikit listrik karena mereka memanfaatkan suhu bumi yang konstan).

Sistem HVAC panas bumi semakin menjadi atribut rumah ramah lingkungan, sebagai bagian dari gerakan bangunan ramah lingkungan yang semakin berkembang. Proyek ramah lingkungan menyumbang 20 persen dari seluruh rumah yang dibangun di Amerika Serikat tahun lalu. Sebuah artikel di Wall Street Journal memperkirakan bahwa pada tahun 2016, anggaran bangunan ramah lingkungan akan tumbuh dari $36 miliar per tahun menjadi $114 miliar. Jumlah ini akan mencakup 30-40 persen dari keseluruhan pasar real estat.

Namun sebagian besar informasi tentang pemanasan dan pendinginan panas bumi didasarkan pada data yang sudah ketinggalan zaman atau mitos yang tidak berdasar.

Menghilangkan mitos tentang sistem NVC panas bumi

1. Sistem NVC panas bumi bukan merupakan teknologi terbarukan karena menggunakan listrik.

Fakta: Sistem HVAC panas bumi hanya menggunakan satu unit listrik untuk menghasilkan hingga lima unit pendinginan atau pemanasan.

2. Energi surya dan energi angin merupakan teknologi terbarukan yang lebih disukai dibandingkan dengan sistem NVC panas bumi.

Fakta: Sistem HVAC panas bumi seharga satu dolar menghasilkan kilowatt-jam empat kali lebih banyak dibandingkan energi surya atau angin yang dihasilkan dengan harga yang sama. Teknologi-teknologi ini tentu saja dapat memainkan peran penting bagi lingkungan, namun sistem NVC panas bumi sering kali merupakan cara yang paling efektif dan ekonomis untuk mengurangi dampak terhadap lingkungan.

3. Sistem NVC panas bumi memerlukan banyak ruang untuk menampung pipa polietilen loop bawah tanah.

Fakta: Tergantung pada medannya, lingkaran bawah tanah mungkin berbentuk vertikal, yang berarti luas permukaan yang dibutuhkan hanya sedikit. Jika terdapat akuifer yang dapat diakses, maka luas permukaan yang diperlukan hanya beberapa meter persegi. Perhatikan bahwa air kembali ke akuifer yang sama tempat pengambilannya setelah melewati penukar panas. Dengan demikian, air tersebut tidak merupakan limpasan dan tidak mencemari akuifer.

4. Pompa panas bumi NVK berisik.

Fakta: Sistemnya sangat senyap dan tidak ada peralatan di luar agar tidak mengganggu tetangga.

5. Sistem panas bumi pada akhirnya akan rusak.

Fakta: Lingkaran bawah tanah bisa bertahan selama beberapa generasi. Peralatan pertukaran panas biasanya bertahan selama beberapa dekade karena terlindung di dalam ruangan. Ketika tiba waktunya untuk mengganti peralatan, biaya penggantiannya jauh lebih murah dibandingkan sistem panas bumi yang baru karena loop bawah tanah dan sumur merupakan komponen yang paling mahal. Solusi teknis baru menghilangkan masalah retensi panas di dalam tanah, sehingga sistem dapat bertukar suhu dalam jumlah yang tidak terbatas. Ada beberapa kasus di masa lalu dimana sistem yang salah ukuran menyebabkan tanah menjadi terlalu panas atau terlalu dingin hingga pada titik di mana perbedaan suhu yang diperlukan agar sistem tidak lagi dapat beroperasi.

6. Sistem NVC panas bumi hanya berfungsi untuk pemanasan.

Fakta: Mereka bekerja sama efisiennya untuk pendinginan dan dapat dirancang sedemikian rupa sehingga tidak memerlukan sumber panas cadangan tambahan. Meskipun beberapa pelanggan memutuskan bahwa akan lebih hemat biaya jika memiliki sistem cadangan kecil untuk saat-saat terdingin. Ini berarti jalur bawah tanahnya akan lebih kecil dan karenanya lebih murah.

7. Sistem HVAC panas bumi tidak dapat secara bersamaan memanaskan air untuk keperluan rumah tangga, memanaskan air di kolam, dan memanaskan rumah.

Fakta: Sistem dapat dirancang untuk menjalankan banyak fungsi secara bersamaan.

8. Sistem NVC panas bumi mencemari bumi dengan zat pendingin.

Fakta: Kebanyakan sistem hanya menggunakan air pada loopnya.

9. Sistem NVC panas bumi menggunakan banyak air.

Fakta: Sistem panas bumi sebenarnya tidak menggunakan air. Jika air tanah digunakan untuk bertukar suhu, maka semua air kembali ke akuifer yang sama. Memang ada beberapa sistem yang digunakan di masa lalu yang membuang air setelah melewati penukar panas, namun sistem seperti itu jarang digunakan saat ini. Jika Anda melihat masalah ini dari sudut pandang komersial, sistem NVC panas bumi sebenarnya menghemat jutaan liter air yang akan menguap dalam sistem tradisional.

10. Teknologi NVC panas bumi tidak layak secara finansial tanpa insentif pajak negara bagian dan regional.

Fakta: Insentif tingkat negara bagian dan regional biasanya mencapai 30 hingga 60 persen dari total biaya sistem panas bumi, yang sering kali dapat menurunkan harga awal hingga hampir sama dengan harga peralatan konvensional. Sistem udara HVAC standar berharga sekitar $3.000 per ton panas atau dingin (rumah biasanya menggunakan satu hingga lima ton). Harga sistem NVC panas bumi berkisar antara $5.000 per ton hingga 8.000-9.000. Namun, metode pemasangan baru secara signifikan mengurangi biaya, hingga harga sistem konvensional.

Pengurangan biaya juga dapat dicapai melalui diskon peralatan untuk keperluan umum atau komersial, atau bahkan pesanan dalam jumlah besar yang bersifat perumahan (terutama dari merek besar seperti Bosch, Carrier, dan Trane). Sistem loop terbuka, menggunakan pompa dan sumur reinjeksi, lebih murah untuk dipasang dibandingkan sistem loop tertutup.

Berdasarkan bahan dari: energyblog.nationalgeographic.com

Salah satu metode terbaik dan paling rasional dalam pembangunan rumah kaca permanen adalah rumah kaca termos bawah tanah.
Penggunaan fakta keteguhan suhu bumi di kedalaman dalam pembangunan rumah kaca memberikan penghematan besar pada biaya pemanasan di musim dingin, mempermudah perawatan, dan membuat iklim mikro lebih stabil..
Rumah kaca seperti itu berfungsi dalam cuaca beku yang paling parah dan memungkinkan Anda menghasilkan sayuran dan menanam bunga sepanjang tahun.
Rumah kaca di dalam tanah yang dilengkapi dengan baik memungkinkan untuk menanam, antara lain, tanaman selatan yang menyukai panas. Praktis tidak ada batasan. Buah jeruk dan bahkan nanas bisa tumbuh subur di rumah kaca.
Namun agar semuanya berfungsi dengan baik dalam praktiknya, sangat penting untuk mengikuti teknologi yang telah teruji waktu yang digunakan untuk membangun rumah kaca bawah tanah. Bagaimanapun juga, ide ini bukanlah hal baru; bahkan pada masa pemerintahan Tsar di Rusia, rumah kaca yang tenggelam menghasilkan panen nanas, yang kemudian diekspor oleh para pedagang untuk dijual ke Eropa.
Untuk beberapa alasan, pembangunan rumah kaca seperti itu belum tersebar luas di negara kita, pada umumnya hal itu dilupakan begitu saja, meskipun desainnya ideal untuk iklim kita.
Mungkin, kebutuhan untuk menggali lubang yang dalam dan menuangkan fondasi berperan di sini. Pembangunan rumah kaca yang terkubur cukup mahal, jauh dari rumah kaca yang dilapisi polietilen, namun keuntungan dari rumah kaca tersebut jauh lebih besar.
Penerangan internal total tidak hilang karena terkubur di dalam tanah; ini mungkin tampak aneh, namun dalam beberapa kasus, saturasi cahaya bahkan lebih tinggi dibandingkan dengan rumah kaca klasik.
Belum lagi kekuatan dan keandalan strukturnya, jauh lebih kuat dari biasanya, lebih mudah menahan hembusan angin topan, tahan hujan es dengan baik, dan puing-puing salju tidak akan menjadi penghalang.

1. Lubang

Membuat rumah kaca dimulai dengan menggali lubang. Untuk menggunakan panas bumi untuk memanaskan interior, rumah kaca harus cukup dalam. Semakin dalam Anda pergi, semakin hangat bumi jadinya.
Suhu hampir tidak berubah sepanjang tahun pada jarak 2-2,5 meter dari permukaan. Pada kedalaman 1 m, suhu tanah lebih berfluktuasi, tetapi bahkan di musim dingin nilainya tetap positif, biasanya di zona tengah suhunya 4-10 C, tergantung musim.
Rumah kaca tersembunyi dibangun dalam satu musim. Artinya, di musim dingin akan bisa berfungsi penuh dan menghasilkan pendapatan. Konstruksinya tidak murah, tetapi dengan menggunakan bahan-bahan yang cerdik dan kompromistis, penghematan yang sangat besar dapat dilakukan dengan membuat semacam rumah kaca versi ekonomis, mulai dari lubang pondasi.
Misalnya, lakukan tanpa menggunakan peralatan konstruksi. Meskipun bagian pekerjaan yang paling memakan waktu - menggali lubang - tentu saja lebih baik diserahkan kepada ekskavator. Membuang tanah sebanyak itu secara manual sulit dan memakan waktu.
Kedalaman lubang galian minimal harus dua meter. Pada kedalaman seperti itu, bumi akan mulai membagi panasnya dan bekerja seperti termos. Jika kedalamannya kurang, maka pada prinsipnya ide tersebut akan berhasil, namun terasa kurang efektif. Oleh karena itu, disarankan untuk tidak menyia-nyiakan tenaga dan uang untuk memperdalam rumah kaca di masa depan.
Rumah kaca bawah tanah bisa berukuran berapa pun, tetapi lebih baik menjaga lebarnya dalam jarak 5 meter, jika lebarnya lebih besar, karakteristik kualitas pemanasan dan pantulan cahaya akan menurun.
Pada sisi cakrawala, rumah kaca bawah tanah harus diorientasikan, seperti rumah kaca biasa dan rumah kaca, dari timur ke barat, sehingga salah satu sisinya menghadap ke selatan. Pada posisi ini, tanaman akan menerima energi matahari dalam jumlah maksimal.

2. Dinding dan atap

Sebuah fondasi dituangkan atau balok-balok diletakkan di sekeliling lubang. Pondasi berfungsi sebagai dasar dinding dan rangka struktur. Dinding paling baik dibuat dari bahan dengan karakteristik insulasi termal yang baik, blok termal adalah pilihan yang sangat baik.

Rangka atap sering kali terbuat dari kayu, dari batangan yang diresapi bahan antiseptik. Struktur atapnya biasanya pelana lurus. Balok punggungan dipasang di tengah struktur, untuk ini, penyangga pusat dipasang di lantai sepanjang seluruh rumah kaca.

Balok punggungan dan dinding dihubungkan oleh serangkaian kasau. Bingkai dapat dibuat tanpa penyangga yang tinggi. Mereka diganti dengan yang kecil, yang ditempatkan pada balok melintang yang menghubungkan sisi berlawanan dari rumah kaca - desain ini membuat ruang internal lebih bebas.

Sebagai penutup atap, lebih baik menggunakan polikarbonat seluler - bahan modern yang populer. Jarak antar kasau pada saat konstruksi disesuaikan dengan lebar lembaran polikarbonat. Lebih mudah untuk bekerja dengan materi. Pelapisan diperoleh dengan jumlah sambungan yang sedikit, karena lembaran diproduksi sepanjang 12 m.

Mereka dipasang ke bingkai dengan sekrup sadap sendiri, lebih baik memilihnya dengan tutup berbentuk mesin cuci. Untuk menghindari retaknya lembaran, Anda perlu mengebor lubang dengan diameter yang sesuai untuk setiap sekrup sadap sendiri. Dengan menggunakan obeng atau bor biasa dengan mata bor Phillips, pekerjaan pelapisan kaca dilakukan dengan sangat cepat. Untuk memastikan tidak ada celah yang tersisa, sebaiknya letakkan sealant yang terbuat dari karet lembut atau bahan lain yang sesuai di sepanjang bagian atas kasau terlebih dahulu dan baru kemudian kencangkan lembarannya. Puncak atap di sepanjang punggungan harus diletakkan dengan insulasi lembut dan ditekan dengan semacam sudut: plastik, timah, atau bahan lain yang sesuai.

Untuk insulasi termal yang baik, atap terkadang dibuat dengan polikarbonat lapis ganda. Meskipun transparansinya berkurang sekitar 10%, namun ditutupi oleh kinerja isolasi termal yang sangat baik. Perlu diingat bahwa salju di atap seperti itu tidak mencair. Oleh karena itu, kemiringannya harus memiliki sudut yang cukup, minimal 30 derajat, agar salju tidak menumpuk di atap. Selain itu, vibrator listrik dipasang untuk bergetar, yang akan melindungi atap jika salju menumpuk.

Kaca ganda dilakukan dengan dua cara:

Profil khusus disisipkan di antara dua lembar, lembaran tersebut dipasang ke bingkai dari atas;

Pertama, lapisan bawah kaca dipasang ke bingkai dari dalam, ke bagian bawah kasau. Lapisan atap kedua ditutup, seperti biasa, dari atas.

Setelah menyelesaikan pekerjaan, disarankan untuk menutup semua sambungan dengan selotip. Atap yang sudah jadi terlihat sangat mengesankan: tanpa sambungan yang tidak perlu, halus, tanpa bagian yang menonjol.

3. Isolasi dan pemanasan

Insulasi dinding dilakukan sebagai berikut. Pertama, Anda perlu melapisi semua sambungan dan lapisan dinding dengan hati-hati dengan larutan, di sini Anda juga bisa menggunakan busa poliuretan. Bagian dalam dinding ditutupi dengan film isolasi termal.

Di bagian negara yang dingin, ada baiknya menggunakan film foil tebal yang menutupi dinding dengan lapisan ganda.

Suhu di dalam tanah rumah kaca berada di atas titik beku, tetapi lebih dingin dari suhu udara yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman. Lapisan atas dipanaskan oleh sinar matahari dan udara rumah kaca, tetapi tanah tetap menyerap panas, sehingga sering kali di rumah kaca bawah tanah mereka menggunakan teknologi "lantai hangat": elemen pemanas - kabel listrik - dilindungi dengan jeruji logam atau diisi dengan beton.

Dalam kasus kedua, tanah untuk bedengan dituangkan di atas beton atau tanaman hijau ditanam dalam pot dan pot bunga.

Penggunaan pemanas di bawah lantai cukup untuk memanaskan seluruh rumah kaca, jika tersedia daya yang cukup. Tetapi lebih efektif dan nyaman bagi tanaman untuk menggunakan pemanas gabungan: lantai hangat + pemanas udara. Untuk pertumbuhan yang baik membutuhkan suhu udara 25-35 derajat dengan suhu tanah kurang lebih 25 C.

KESIMPULAN

Tentu saja, membangun rumah kaca tersembunyi akan lebih mahal dan membutuhkan lebih banyak usaha dibandingkan membangun rumah kaca serupa dengan desain konvensional. Namun uang yang diinvestasikan dalam rumah kaca termos akan terbayar seiring berjalannya waktu.

Pertama, ini menghemat energi untuk pemanasan. Tidak peduli bagaimana rumah kaca konvensional di atas tanah dipanaskan di musim dingin, biayanya akan selalu lebih mahal dan lebih sulit daripada metode pemanasan serupa di rumah kaca bawah tanah. Kedua, menghemat pencahayaan. Menggagalkan isolasi termal dinding, memantulkan cahaya, menggandakan pencahayaan. Iklim mikro di dalam rumah kaca di musim dingin akan lebih menguntungkan bagi tanaman, yang tentunya akan mempengaruhi hasil panen. Bibit akan mudah berakar, dan tanaman yang lembut akan terasa enak. Rumah kaca seperti itu menjamin hasil tanaman yang stabil dan tinggi sepanjang tahun.

Kirill Degtyarev, peneliti, Universitas Negeri Moskow. M.V.Lomonosov.

Di negara kita yang kaya akan hidrokarbon, energi panas bumi adalah salah satu sumber daya eksotik yang, mengingat keadaan saat ini, kemungkinan besar tidak dapat bersaing dengan minyak dan gas. Namun, jenis energi alternatif ini dapat digunakan hampir di semua tempat dan cukup efektif.

Foto oleh Igor Konstantinov.

Perubahan suhu tanah dengan kedalaman.

Peningkatan suhu air panas dan batuan kering yang mengandungnya seiring dengan kedalaman.

Perubahan suhu terhadap kedalaman di berbagai daerah.

Letusan gunung berapi Islandia Eyjafjallajokull merupakan gambaran proses vulkanik dahsyat yang terjadi di zona tektonik dan vulkanik aktif dengan aliran panas yang dahsyat dari perut bumi.

Kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga panas bumi menurut negara, MW.

Distribusi sumber daya panas bumi di seluruh Rusia. Cadangan energi panas bumi, menurut para ahli, beberapa kali lebih besar dibandingkan cadangan energi bahan bakar fosil organik. Menurut Masyarakat Energi Panas Bumi.

Energi panas bumi adalah panas yang ada di dalam bumi. Ini diproduksi di kedalaman dan mencapai permukaan bumi dalam berbagai bentuk dan intensitas berbeda.

Suhu lapisan atas tanah terutama bergantung pada faktor eksternal (eksogen) - pencahayaan matahari dan suhu udara. Di musim panas dan siang hari, tanah menghangat hingga kedalaman tertentu, dan di musim dingin dan malam hari, tanah menjadi dingin mengikuti perubahan suhu udara dan dengan beberapa penundaan yang meningkat seiring dengan kedalaman. Pengaruh fluktuasi harian suhu udara berakhir pada kedalaman beberapa hingga beberapa puluh sentimeter. Fluktuasi musiman mempengaruhi lapisan tanah yang lebih dalam - hingga puluhan meter.

Pada kedalaman tertentu - dari puluhan hingga ratusan meter - suhu tanah tetap konstan, sama dengan suhu udara rata-rata tahunan di permukaan bumi. Anda dapat dengan mudah memverifikasi ini dengan turun ke dalam gua yang cukup dalam.

Ketika suhu udara rata-rata tahunan di suatu wilayah berada di bawah nol, hal itu memanifestasikan dirinya sebagai permafrost (lebih tepatnya, permafrost). Di Siberia Timur, ketebalan tanah beku sepanjang tahun di beberapa tempat mencapai 200-300 m.

Dari kedalaman tertentu (berbeda untuk setiap titik di peta), aksi Matahari dan atmosfer semakin melemah sehingga faktor endogen (internal) menjadi yang utama dan interior bumi memanas dari dalam, sehingga suhu mulai meningkat. dengan kedalaman.

Pemanasan lapisan dalam bumi terutama disebabkan oleh peluruhan unsur radioaktif yang berada di sana, meskipun sumber panas lain juga disebut, misalnya, proses fisikokimia, tektonik di lapisan dalam kerak dan mantel bumi. Namun apapun alasannya, suhu batuan dan zat cair dan gas yang terkait dengannya meningkat seiring dengan kedalaman. Penambang menghadapi fenomena ini - di tambang yang dalam selalu panas. Pada kedalaman 1 km, suhu panas tiga puluh derajat adalah normal, dan suhu lebih dalam bahkan lebih tinggi.

Aliran panas interior bumi yang mencapai permukaan bumi kecil - rata-rata kekuatannya 0,03-0,05 W/m2,
atau sekitar 350 Wh/m2 per tahun. Dengan latar belakang aliran panas dari Matahari dan udara yang dipanaskan olehnya, ini adalah nilai yang tidak terlalu mencolok: Matahari memberi setiap meter persegi permukaan bumi sekitar 4000 kWh per tahun, yaitu 10.000 kali lebih banyak (tentu saja, ini adalah rata-rata, dengan penyebaran yang sangat besar antara garis lintang kutub dan khatulistiwa dan bergantung pada faktor iklim dan cuaca lainnya).

Kecilnya aliran panas dari bagian dalam ke permukaan di sebagian besar planet ini disebabkan oleh rendahnya konduktivitas termal batuan dan kekhasan struktur geologi. Namun ada pengecualian - tempat yang aliran panasnya tinggi. Pertama-tama, ini adalah zona patahan tektonik, peningkatan aktivitas seismik, dan vulkanisme, tempat energi interior bumi menemukan saluran keluarnya. Zona seperti ini dicirikan oleh anomali termal litosfer; di sini aliran panas yang mencapai permukaan bumi bisa beberapa kali lipat dan bahkan lipat lebih besar dari “biasanya”. Letusan gunung berapi dan sumber air panas membawa panas dalam jumlah besar ke permukaan di zona tersebut.

Daerah-daerah inilah yang paling menguntungkan untuk pengembangan energi panas bumi. Di wilayah Rusia, pertama-tama, Kamchatka, Kepulauan Kuril, dan Kaukasus.

Pada saat yang sama, pengembangan energi panas bumi dimungkinkan hampir di mana-mana, karena peningkatan suhu seiring dengan kedalaman adalah fenomena universal, dan tugasnya adalah “mengekstraksi” panas dari kedalaman, seperti halnya bahan mentah mineral diekstraksi dari sana.

Rata-rata, suhu meningkat seiring kedalaman sebesar 2,5-3 o C untuk setiap 100 m Rasio perbedaan suhu antara dua titik yang terletak pada kedalaman berbeda dengan perbedaan kedalaman di antara keduanya disebut gradien panas bumi.

Nilai kebalikannya adalah langkah panas bumi, atau interval kedalaman saat suhu naik sebesar 1 o C.

Semakin tinggi gradiennya dan semakin rendah tingkatnya, semakin dekat panas dari kedalaman bumi ke permukaan dan semakin menjanjikan kawasan tersebut untuk pengembangan energi panas bumi.

Di berbagai wilayah, bergantung pada struktur geologi dan kondisi regional dan lokal lainnya, laju kenaikan suhu seiring kedalaman dapat bervariasi secara dramatis. Pada skala Bumi, fluktuasi besaran gradien dan langkah panas bumi mencapai 25 kali lipat. Misalnya, di Oregon (AS) gradiennya adalah 150 o C per 1 km, dan di Afrika Selatan - 6 o C per 1 km.

Pertanyaannya adalah, berapa suhu di kedalaman yang sangat dalam - 5, 10 km atau lebih? Jika tren ini terus berlanjut, suhu pada kedalaman 10 km seharusnya rata-rata sekitar 250-300 o C. Hal ini kurang lebih dikonfirmasi oleh pengamatan langsung di sumur ultra-dalam, meskipun gambarannya jauh lebih rumit daripada peningkatan suhu linier. .

Misalnya, di sumur super dalam Kola, yang dibor di perisai kristal Baltik, suhu hingga kedalaman 3 km berubah dengan kecepatan 10 o C/1 km, dan kemudian gradien panas bumi menjadi 2-2,5 kali lebih besar. Pada kedalaman 7 km sudah tercatat suhu 120 o C, pada kedalaman 10 km - 180 o C, dan pada kedalaman 12 km - 220 o C.

Contoh lainnya adalah sumur yang dibor di wilayah Kaspia Utara, dimana pada kedalaman 500 m tercatat suhu 42 o C, pada kedalaman 1,5 km - 70 o C, pada kedalaman 2 km - 80 o C, pada kedalaman 3 km - 108 o C. .

Diasumsikan gradien panas bumi menurun mulai dari kedalaman 20-30 km: pada kedalaman 100 km perkiraan suhu sekitar 1300-1500 o C, pada kedalaman 400 km - 1600 o C, di inti bumi (kedalaman lebih dari 6000 km) - 4000-5000 o DENGAN.

Pada kedalaman hingga 10-12 km, suhu diukur melalui sumur bor; jika tidak ada, hal itu ditentukan oleh tanda tidak langsung dengan cara yang sama seperti di kedalaman yang lebih dalam. Tanda-tanda tidak langsung tersebut mungkin berupa sifat aliran gelombang seismik atau suhu lava yang meletus.

Namun, untuk keperluan energi panas bumi, data suhu pada kedalaman lebih dari 10 km belum menjadi kepentingan praktis.

Ada banyak panas di kedalaman beberapa kilometer, tapi bagaimana cara menaikkannya? Terkadang alam sendiri memecahkan masalah ini bagi kita dengan bantuan pendingin alami - air panas panas yang muncul ke permukaan atau terletak pada kedalaman yang dapat kita akses. Dalam beberapa kasus, air di kedalaman dipanaskan hingga menjadi uap.

Tidak ada definisi tegas tentang konsep “air panas”. Yang dimaksud dengan air bawah tanah yang panas biasanya dalam bentuk cair atau uap, termasuk yang muncul ke permukaan bumi dengan suhu di atas 20 o C, yang biasanya lebih tinggi dari suhu udara. .

Panas air bawah tanah, uap, campuran uap-air merupakan energi hidrotermal. Oleh karena itu, energi berdasarkan penggunaannya disebut hidrotermal.

Situasinya lebih rumit dengan ekstraksi panas langsung dari batuan kering - energi petrotermal, terutama karena suhu yang cukup tinggi, biasanya, dimulai dari kedalaman beberapa kilometer.

Di wilayah Rusia, potensi energi petrotermal seratus kali lebih tinggi dibandingkan energi hidrotermal - masing-masing 3.500 dan 35 triliun ton bahan bakar standar. Hal ini sangat wajar - kehangatan dari kedalaman bumi tersedia di mana-mana, dan air panas dapat ditemukan secara lokal. Namun, karena kesulitan teknis yang jelas, air panas saat ini banyak digunakan untuk menghasilkan panas dan listrik.

Air dengan suhu 20-30 hingga 100 o C cocok untuk pemanas, dengan suhu 150 o C ke atas - dan untuk pembangkit listrik di pembangkit listrik tenaga panas bumi.

Secara umum, sumber daya panas bumi di Rusia, dalam ton bahan bakar setara atau unit pengukuran energi lainnya, kira-kira 10 kali lebih tinggi daripada cadangan bahan bakar fosil.

Secara teoritis, hanya energi panas bumi yang dapat sepenuhnya memenuhi kebutuhan energi negara ini. Dalam praktiknya, saat ini, di sebagian besar wilayahnya, hal ini tidak dapat dilakukan karena alasan teknis dan ekonomi.

Di dunia, penggunaan energi panas bumi paling sering dikaitkan dengan Islandia, sebuah negara yang terletak di ujung utara Punggung Bukit Atlantik Tengah, di zona tektonik dan vulkanik yang sangat aktif. Semua orang mungkin ingat letusan dahsyat gunung berapi Eyjafjallajökull pada tahun 2010.

Berkat kekhususan geologi inilah Islandia memiliki cadangan energi panas bumi yang sangat besar, termasuk mata air panas yang muncul ke permukaan bumi bahkan menyembur dalam bentuk geyser.

Di Islandia, lebih dari 60% energi yang dikonsumsi saat ini berasal dari bumi. Sumber panas bumi menyediakan 90% pemanas dan 30% pembangkit listrik. Mari kita tambahkan bahwa sisa listrik di negara ini dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga air, yang juga menggunakan sumber energi terbarukan, membuat Islandia terlihat seperti standar lingkungan global.

Domestikasi energi panas bumi pada abad ke-20 sangat menguntungkan Islandia secara ekonomi. Hingga pertengahan abad yang lalu, negara ini merupakan negara yang sangat miskin, kini menempati peringkat pertama di dunia dalam hal kapasitas terpasang dan produksi energi panas bumi per kapita dan masuk sepuluh besar dalam hal kapasitas terpasang absolut pembangkit listrik tenaga panas bumi. . Namun, populasinya hanya 300 ribu orang, sehingga menyederhanakan tugas peralihan ke sumber energi ramah lingkungan: kebutuhannya umumnya kecil.

Selain Islandia, sebagian besar energi panas bumi dalam keseluruhan keseimbangan produksi listrik disediakan di Selandia Baru dan negara-negara kepulauan di Asia Tenggara (Filipina dan Indonesia), negara-negara Amerika Tengah dan Afrika Timur, yang wilayahnya juga merupakan ditandai dengan aktivitas seismik dan vulkanik yang tinggi. Bagi negara-negara ini, dengan tingkat perkembangan dan kebutuhannya saat ini, energi panas bumi memberikan kontribusi yang signifikan terhadap pembangunan sosial-ekonomi.

(Akhirnya menyusul.)