Pola cieplne na granicy budynek-teren. Zamrażanie głębokości. Wpływ pokrywy śnieżnej ziemi. Kolektory ziemne pionowe Temperatury różnych głębokości ziemi
Warstwa powierzchniowa ziemi jest naturalnym akumulatorem ciepła. Głównym źródłem energii cieplnej docierającej do górnych warstw Ziemi jest promieniowanie słoneczne. Na głębokości około 3 m lub większej (poniżej poziomu zamarzania) temperatura gleby praktycznie nie zmienia się w ciągu roku i jest w przybliżeniu równa średniej rocznej temperaturze powietrza zewnętrznego. Na głębokości 1,5-3,2 m zimą temperatura wynosi od +5 do + 7 ° C, a latem od +10 do + 12 ° C. To ciepło może zapobiec zamarzaniu domu zimą, a latem może zapobiec przegrzaniu powyżej 18 -20°C
Najprostszym sposobem wykorzystania ciepła ziemi jest zastosowanie gruntowego wymiennika ciepła (SHE). Pod ziemią, poniżej poziomu przemarzania gruntu, układany jest system kanałów powietrznych, które pełnią rolę wymiennika ciepła pomiędzy gruntem a powietrzem przechodzącym przez te kanały powietrzne. Zimą napływające zimne powietrze, które wchodzi i przechodzi przez rury, jest ogrzewane, a latem jest schładzane. Dzięki racjonalnemu rozmieszczeniu kanałów powietrznych można pobrać znaczną ilość energii cieplnej z gleby przy niskich kosztach energii.
Można zastosować wymiennik ciepła typu rura w rurze. Wewnętrzne kanały powietrzne ze stali nierdzewnej pełnią tu rolę rekuperatorów.
Chłodzenie latem
W sezonie ciepłym gruntowy wymiennik ciepła zapewnia chłodzenie powietrza nawiewanego. Powietrze zewnętrzne napływa przez czerpnię do gruntowego wymiennika ciepła, gdzie jest schładzane przez grunt. Następnie schłodzone powietrze doprowadzane jest kanałami powietrznymi do centrali nawiewno-wywiewnej, w której na okres letni zamiast wymiennika ciepła montowany jest wkład letni. Dzięki takiemu rozwiązaniu temperatura w pomieszczeniach spada, poprawia się mikroklimat w domu, a koszt energii elektrycznej do klimatyzacji spada. Praca poza sezonem
Gdy różnica między temperaturą powietrza zewnętrznego i wewnętrznego jest niewielka, świeże powietrze może być dostarczane przez kratkę nawiewną umieszczoną na ścianie domu w części nadziemnej. W okresie, gdy różnica jest znacząca, dopływ świeżego powietrza może odbywać się poprzez PWT, zapewniając grzanie/chłodzenie powietrza nawiewanego. Oszczędności zimą
W okresie zimowym powietrze zewnętrzne wchodzi do PWT przez czerpnię powietrza, gdzie jest ogrzewane, a następnie wchodzi do jednostki nawiewno-wywiewnej w celu ogrzewania w wymienniku ciepła. Podgrzewanie powietrza w PWT ogranicza możliwość oblodzenia wymiennika centrali wentylacyjnej, zwiększając efektywne wykorzystanie wymiennika i minimalizując koszt dogrzewania powietrza w nagrzewnicy wodnej/elektrycznej. Jak obliczane są koszty ogrzewania i chłodzenia?
Możesz wstępnie obliczyć koszt ogrzewania powietrza w zimie dla pomieszczenia, w którym powietrze wchodzi w standardzie 300 m3/godz. Zimą średnia dzienna temperatura przez 80 dni wynosi -5°C - należy ją podgrzać do +20°C. Do ogrzania takiej ilości powietrza potrzeba 2,55 kW na godzinę (w przypadku braku systemu odzysku ciepła) . W przypadku korzystania z systemu geotermalnego powietrze zewnętrzne jest podgrzewane do +5, a następnie ogrzanie powietrza wlotowego do komfortowego poziomu wymaga 1,02 kW. Sytuacja jest jeszcze lepsza przy korzystaniu z rekuperacji - trzeba wydać tylko 0,714 kW. W ciągu 80 dni zostanie zużytych odpowiednio 2448 kWh energii cieplnej, a systemy geotermalne obniżą koszty o 1175 lub 685 kWh.
Poza sezonem przez 180 dni średnia dzienna temperatura wynosi +5°C - trzeba ją podgrzać do +20°C. Planowane koszty to 3305 kWh, a instalacje geotermalne obniżą koszty o 1322 lub 1102 kWh.
W okresie letnim przez 60 dni średnia dzienna temperatura wynosi około +20°C, ale przez 8 godzin mieści się w granicach +26°C.Koszty chłodzenia wyniosą 206 kWh, a system geotermalny obniży koszty o 137 kWh.
Przez cały rok praca takiego systemu geotermalnego jest oceniana za pomocą współczynnika - SPF (sezonowy współczynnik mocy), który jest definiowany jako stosunek ilości otrzymanego ciepła do ilości zużytej energii elektrycznej z uwzględnieniem sezonowych zmian w powietrzu / temperatura gruntu.
Aby uzyskać 2634 kWh energii cieplnej z gruntu rocznie, centrala wentylacyjna zużywa 635 kWh energii elektrycznej. SPF = 2634/635 = 4,14.
Według materiałów.
Zamiast przedmowy.
Sprytni i życzliwi ludzie zwracali mi uwagę nie na to, że ten przypadek należy oceniać tylko w warunkach niestacjonarnych, ze względu na ogromną bezwładność cieplną ziemi i uwzględnienie rocznego reżimu zmian temperatury. Zrealizowany przykład został rozwiązany dla stacjonarnego pola cieplnego, w związku z tym ma oczywiście błędne wyniki, więc należy go traktować jedynie jako rodzaj wyidealizowanego modelu z ogromną liczbą uproszczeń pokazujących rozkład temperatury w modzie stacjonarnym. Więc jak mówią, wszelkie zbiegi okoliczności są czystym zbiegiem okoliczności...
***************************************************
Jak zwykle nie podam zbyt wielu konkretów dotyczących przyjętych przewodności cieplnej i grubości materiałów, ograniczę się do opisania tylko kilku, zakładamy, że pozostałe elementy są jak najbardziej zbliżone do rzeczywistych konstrukcji - przypisywane są właściwości termofizyczne prawidłowo, a grubości materiałów są adekwatne do rzeczywistych przypadków praktyki budowlanej. Celem artykułu jest przedstawienie ramowej idei rozkładu temperatury na granicy budynek-teren w różnych warunkach.
Trochę o tym, co trzeba powiedzieć. Obliczone schematy w tym przykładzie zawierają 3 ograniczenia temperatury, pierwszy to powietrze wewnętrzne pomieszczeń ogrzewanego budynku +20 o C, drugi to powietrze zewnętrzne -10 o C (-28 o C), a trzeci to temperatura w glebie na określonej głębokości, na której oscyluje wokół pewnej stałej wartości. W tym przykładzie wartość tej głębokości wynosi 8 m, a temperatura +10 ° C. Tutaj ktoś może spierać się ze mną w sprawie przyjętych parametrów 3 granicy, ale spór o dokładne wartości jest nie jest zadaniem tego artykułu, podobnie jak uzyskane wyniki nie są roszczeniem o szczególną dokładność i możliwość powiązania z konkretnym przypadkiem projektowym. Powtarzam, zadanie polega na zdobyciu podstawowej, ramowej koncepcji rozkładu temperatury i sprawdzeniu kilku ugruntowanych pomysłów na ten temat.
Teraz od razu do rzeczy. A więc tezy do sprawdzenia.
1. Grunt pod ogrzewanym budynkiem ma dodatnią temperaturę.
2. Normatywna głębokość zamarzania gleby (to bardziej pytanie niż stwierdzenie). Czy pokrywa śnieżna gleby jest brana pod uwagę przy zgłaszaniu zamrożonych danych w raportach geologicznych, ponieważ z reguły teren wokół domu jest odśnieżany, ścieżki, chodniki, obszary niewidome, parkingi itp. są czyszczone?
Zamrażanie gleby jest procesem w czasie, więc do obliczeń przyjmiemy temperaturę zewnętrzną równą średniej temperaturze najzimniejszego miesiąca -10 o C. Przyjmiemy glebę ze zmniejszoną lambdą \u003d 1 dla całej głębokości.
Rys.1. Schemat obliczeniowy.
Rys.2. Izolinie temperatury. Schemat bez pokrywy śnieżnej.
Generalnie temperatura gruntu pod budynkiem jest dodatnia. Maksimum znajduje się bliżej środka budynku, minima przy ścianach zewnętrznych. Izolacja zerowych temperatur w poziomie dotyczy jedynie rzutu ogrzewanego pomieszczenia na płaszczyznę poziomą.
Zamarzanie gruntu z dala od budynku (tj. osiąganie ujemnych temperatur) następuje na głębokości ~2,4 m, co jest wartością większą niż wartość normatywna dla konwencjonalnie wybranego regionu (1,4-1,6 m).
Teraz dodajmy 400 mm średnio gęstego śniegu o lambdzie 0,3.
Rys.3. Izolinie temperatury. Schemat z pokrywą śnieżną 400mm.
Izolinie dodatnich temperatur wypierają ujemne temperatury na zewnątrz, tylko dodatnie temperatury pod budynkiem.
Przemarzanie gruntu pod pokrywą śnieżną ~1,2 metra (-0,4m śniegu = 0,8m zamarzania gruntu). Śnieżny „koc” znacznie zmniejsza głębokość zamarzania (prawie 3 razy).
Najwyraźniej obecność pokrywy śnieżnej, jej wysokość i stopień zagęszczenia nie jest wartością stałą, dlatego średnia głębokość zamarzania mieści się w zakresie wyników 2 schematów (2,4 + 0,8) * 0,5 = 1,6 metra, co odpowiada do wartości standardowej.
Zobaczmy teraz, co się stanie, jeśli uderzą silne mrozy (-28 o C) i staną na tyle długo, aby pole termiczne się ustabilizowało, podczas gdy wokół budynku nie ma pokrywy śnieżnej.
Rys.4. Schemat na -28 o Bez pokrywy śnieżnej.
Temperatury ujemne pełzają pod budynkiem, temperatury dodatnie naciskają na podłogę ogrzewanego pomieszczenia. W obszarze fundamentów grunty przemarzają. W pewnej odległości od budynku grunty zamarzają o ~4,7 metra.
Zobacz poprzednie wpisy na blogu.
Do modelowania pól temperatury i innych obliczeń niezbędna jest znajomość temperatury gleby na danej głębokości.
Temperaturę gleby na głębokości mierzy się za pomocą głębokich termometrów wydechowych. Są to zaplanowane badania, które są regularnie wykonywane przez stacje meteorologiczne. Dane badawcze stanowią podstawę atlasów klimatycznych i dokumentacji regulacyjnej.
Aby uzyskać temperaturę gleby na danej głębokości, możesz spróbować np. dwóch prostych metod. Obie metody opierają się na wykorzystaniu literatury referencyjnej:
- Do przybliżonego określenia temperatury można użyć dokumentu TsPI-22. „Przejazdy kolejowe rurociągami”. Tutaj, w ramach metodologii obliczeń ciepłowniczych rurociągów, podano tabelę 1, w której dla niektórych regionów klimatycznych podano temperatury gleby w zależności od głębokości pomiaru. Poniżej przedstawiam tę tabelę.
Tabela 1
- Tabela temperatur gleby na różnych głębokościach ze źródła „pomoc robotnikowi gazowniczemu” z czasów ZSRR
Normatywne głębokości zamarzania dla niektórych miast:
Głębokość zamarzania gleby zależy od rodzaju gleby:
Myślę, że najłatwiejszą opcją jest użycie powyższych danych referencyjnych, a następnie interpolacja.
Najbardziej niezawodną opcją dokładnych obliczeń z wykorzystaniem temperatur gruntu jest wykorzystanie danych ze służb meteorologicznych. Na podstawie usług meteorologicznych działają niektóre katalogi internetowe. Na przykład http://www.atlas-yakutia.ru/.
Tutaj wystarczy wybrać osadę, rodzaj gruntu i można uzyskać mapę temperaturową gruntu lub jej dane w formie tabelarycznej. W zasadzie jest to wygodne, ale wydaje się, że ten zasób jest płatny.
Jeśli znasz więcej sposobów na określenie temperatury gleby na danej głębokości, to napisz uwagi.
Możesz być zainteresowany następującym materiałem:
Jedną z najlepszych, racjonalnych metod budowy szklarni kapitałowych jest podziemna szklarnia termosowa.
Wykorzystanie tego faktu stałości temperatury ziemi na głębokości w konstrukcji szklarni daje ogromne oszczędności w kosztach ogrzewania w zimnych porach roku, ułatwia pielęgnację, sprawia, że mikroklimat jest bardziej stabilny.
Taka szklarnia sprawdza się w najcięższych mrozach, pozwala na produkcję warzyw, uprawę kwiatów przez cały rok.
Odpowiednio wyposażona szklarnia zakopana umożliwia uprawę m.in. ciepłolubnych roślin południowych. Praktycznie nie ma ograniczeń. W szklarni świetnie czują się owoce cytrusowe, a nawet ananasy.
Aby jednak wszystko w praktyce funkcjonowało prawidłowo, konieczne jest przestrzeganie sprawdzonych technologii, za pomocą których zbudowano podziemne szklarnie. Przecież ten pomysł nie jest nowy, nawet za cara w Rosji zakopane szklarnie dawały plony ananasów, które przedsiębiorczy kupcy eksportowali do Europy na sprzedaż.
Z jakiegoś powodu budowa takich szklarni nie znalazła szerokiego rozpowszechnienia w naszym kraju, w zasadzie jest po prostu zapomniana, chociaż projekt jest idealny właśnie dla naszego klimatu.
Prawdopodobnie odegrała tu rolę konieczność wykopania głębokiego dołu i zalania fundamentu. Budowa szklarni zakopanej jest dość kosztowna, daleko jej do szklarni pokrytej polietylenem, ale zwrot ze szklarni jest znacznie większy.
Od zagłębienia się w ziemię nie traci się ogólnego oświetlenia wewnętrznego, co może wydawać się dziwne, ale w niektórych przypadkach nasycenie światłem jest nawet wyższe niż w klasycznych szklarniach.
Nie sposób nie wspomnieć o wytrzymałości i niezawodności konstrukcji, jest nieporównywalnie mocniejsza niż zwykle, łatwiej toleruje huraganowe podmuchy wiatru, dobrze znosi grad, a zatory śniegowe nie będą przeszkodą.
1. Pit
Tworzenie szklarni zaczyna się od wykopania dołu fundamentowego. Aby wykorzystać ciepło ziemi do ogrzania wewnętrznej objętości, szklarnia musi być wystarczająco pogłębiona. Im głębiej ziemia się ociepla.
Temperatura prawie nie zmienia się w ciągu roku w odległości 2-2,5 metra od powierzchni. Na głębokości 1 m temperatura gleby waha się bardziej, ale zimą jej wartość pozostaje dodatnia, zwykle w strefie środkowej temperatura wynosi 4-10 C, w zależności od pory roku.
Zakopana szklarnia jest budowana w ciągu jednego sezonu. Czyli zimą będzie już mógł funkcjonować i generować dochody. Konstrukcja nie jest tania, ale dzięki pomysłowości, kompromisowym materiałom można zaoszczędzić dosłownie rząd wielkości, tworząc rodzaj ekonomicznej opcji dla szklarni, zaczynając od dołu fundamentowego.
Na przykład bez udziału sprzętu budowlanego. Chociaż najbardziej czasochłonną część pracy – kopanie dołu – oczywiście lepiej oddać na koparkę. Ręczne usuwanie takiej objętości ziemi jest trudne i czasochłonne.
Głębokość wykopu powinna wynosić co najmniej dwa metry. Na takiej głębokości ziemia zacznie dzielić swoje ciepło i działać jak rodzaj termosu. Jeśli głębokość jest mniejsza, to w zasadzie pomysł zadziała, ale zauważalnie mniej wydajnie. Dlatego zaleca się, aby nie szczędzić wysiłków i pieniędzy na pogłębienie przyszłej szklarni.
Szklarnie podziemne mogą mieć dowolną długość, ale lepiej jest zachować szerokość w granicach 5 metrów, jeśli szerokość jest większa, pogarszają się właściwości jakościowe ogrzewania i odbicia światła.
Po bokach horyzontu podziemne szklarnie muszą być zorientowane, podobnie jak zwykłe szklarnie i szklarnie, ze wschodu na zachód, to znaczy tak, aby jedna ze stron była skierowana na południe. W tej pozycji rośliny otrzymają maksymalną ilość energii słonecznej.
2. Ściany i dach
Wzdłuż obwodu wykopu wylewa się fundament lub układa się bloki. Fundament służy jako podstawa ścian i ramy konstrukcji. Ściany najlepiej wykonywać z materiałów o dobrych właściwościach termoizolacyjnych, termobloki to doskonała opcja.
Rama dachu jest często wykonana z drewna, z prętów impregnowanych środkami antyseptycznymi. Konstrukcja dachu to zazwyczaj szczyt prosty. Belka kalenicowa jest zamocowana na środku konstrukcji, w tym celu na podłodze na całej długości szklarni montuje się podpory środkowe.
Belka kalenicowa i ściany połączone są rzędem krokwi. Stelaż można wykonać bez wysokich podpór. Zastępowane są małymi, które są umieszczane na poprzecznych belkach łączących przeciwległe boki szklarni - taka konstrukcja sprawia, że wnętrze staje się bardziej wolne.
Jako pokrycie dachowe lepiej jest wziąć poliwęglan komórkowy - popularny nowoczesny materiał. Odległość między krokwiami podczas budowy dostosowana jest do szerokości płyt poliwęglanowych. Wygodna praca z materiałem. Powłokę uzyskuje się przy niewielkiej liczbie połączeń, ponieważ blachy produkowane są w odcinkach o długości 12 m.
Są przymocowane do ramy za pomocą wkrętów samogwintujących, lepiej wybrać je z nasadką w postaci podkładki. Aby uniknąć pękania blachy, pod każdym wkrętem samogwintującym należy wywiercić wiertłem otwór o odpowiedniej średnicy. Za pomocą śrubokręta lub konwencjonalnej wiertarki z końcówką krzyżakową prace przy szkleniu przebiegają bardzo szybko. Aby uniknąć szczelin, dobrze jest wcześniej ułożyć krokwie wzdłuż góry za pomocą uszczelniacza z miękkiej gumy lub innego odpowiedniego materiału, a dopiero potem przykręcić arkusze. Szczyt dachu wzdłuż kalenicy należy ułożyć miękką izolacją i docisnąć jakimś narożnikiem: plastikiem, cyną lub innym odpowiednim materiałem.
Aby zapewnić dobrą izolację termiczną, dach jest czasami wykonany z podwójnej warstwy poliwęglanu. Wprawdzie przezroczystość jest zmniejszona o około 10%, ale jest to przykryte doskonałą izolacyjnością termiczną. Należy zauważyć, że śnieg na takim dachu nie topi się. Dlatego nachylenie musi znajdować się pod odpowiednim kątem, co najmniej 30 stopni, aby śnieg nie gromadził się na dachu. Dodatkowo zainstalowano wibrator elektryczny do wstrząsania, który uratuje dach na wypadek, gdyby nadal gromadził się śnieg.
Szyby podwójne wykonuje się na dwa sposoby:
Specjalny profil jest wstawiany między dwa arkusze, arkusze są mocowane do ramy od góry;
Najpierw dolna warstwa przeszklenia mocowana jest do ramy od wewnątrz, do spodu krokwi. Dach pokryty jest jak zwykle drugą warstwą od góry.
Po zakończeniu pracy pożądane jest sklejenie wszystkich połączeń taśmą. Gotowy dach prezentuje się bardzo efektownie: bez zbędnych łączeń, gładki, bez wystających części.
3. Ocieplenie i ogrzewanie
Izolację ścian wykonuje się w następujący sposób. Najpierw musisz dokładnie pokryć wszystkie połączenia i szwy ściany roztworem, tutaj możesz również użyć pianki montażowej. Wewnętrzna strona ścian pokryta jest folią termoizolacyjną.
W zimnych częściach kraju dobrze jest zastosować grubą folię foliową, pokrywając ścianę podwójną warstwą.
Temperatura głęboko w glebie szklarni jest powyżej zera, ale jest niższa niż temperatura powietrza wymagana do wzrostu roślin. Górna warstwa jest ogrzewana przez promienie słoneczne i powietrze szklarni, ale gleba odbiera ciepło, dlatego często w szklarniach podziemnych stosuje się technologię „ciepłej podłogi”: element grzejny - kabel elektryczny - jest chroniony przez metalowy grill lub wylany betonem.
W drugim przypadku glebę do łóżek wylewa się na beton lub zielenie uprawia się w doniczkach i doniczkach.
Zastosowanie ogrzewania podłogowego może wystarczyć do ogrzania całej szklarni, jeśli jest wystarczająca moc. Ale dla roślin wydajniej i wygodniej jest stosować ogrzewanie kombinowane: ogrzewanie podłogowe + ogrzewanie powietrzne. Do dobrego wzrostu potrzebują temperatury powietrza 25-35 stopni przy temperaturze ziemi około 25 C.
WNIOSEK
Oczywiście budowa zakopanej szklarni będzie kosztować więcej i będzie wymagać więcej wysiłku niż w przypadku budowy podobnej szklarni o konwencjonalnej konstrukcji. Ale środki zainwestowane w termosy szklarniowe są z czasem uzasadnione.
Po pierwsze, oszczędza energię na ogrzewaniu. Bez względu na to, jak zwykła szklarnia naziemna jest ogrzewana zimą, zawsze będzie to droższe i trudniejsze niż podobna metoda ogrzewania w szklarni podziemnej. Po drugie, oszczędność na oświetleniu. Izolacja termiczna ścian z folii, odbijająca światło, podwaja oświetlenie. Zimą mikroklimat w dogłębnej szklarni będzie korzystniejszy dla roślin, co z pewnością wpłynie na plon. Sadzonki łatwo się zakorzenią, delikatne rośliny będą się świetnie czuć. Taka szklarnia gwarantuje stabilny, wysoki plon każdej rośliny przez cały rok.
To mogłoby wydawać się fantazją, gdyby to nie była prawda. Okazuje się, że w trudnych syberyjskich warunkach można uzyskać ciepło bezpośrednio z ziemi. Pierwsze obiekty z geotermalnymi systemami grzewczymi pojawiły się w rejonie Tomska w zeszłym roku i choć pozwalają one około czterokrotnie obniżyć koszty ogrzewania w porównaniu do tradycyjnych źródeł, to nadal nie ma masowego obiegu „pod ziemią”. Ale trend jest zauważalny i, co najważniejsze, nabiera tempa. W rzeczywistości jest to najtańsze alternatywne źródło energii na Syberię, gdzie nie zawsze mogą pokazać swoją skuteczność, na przykład panele słoneczne lub generatory wiatrowe. W rzeczywistości energia geotermalna leży pod naszymi stopami.
„Głębokość zamarzania gleby wynosi 2-2,5 metra. Temperatura ziemi poniżej tego poziomu pozostaje taka sama zarówno zimą, jak i latem, od plus jednego do plus pięć stopni Celsjusza. Praca pompy ciepła opiera się na tej nieruchomości, mówi inżynier energetyki wydziału edukacji administracji obwodu tomskiego Roman Alekseenko. - Rury łączące są zakopane w obrysie ziemi na głębokość 2,5 metra, w odległości około półtora metra od siebie. W układzie rur krąży płyn chłodzący - glikol etylenowy. Zewnętrzny poziomy obwód uziemienia komunikuje się z agregatem chłodniczym, w którym krąży czynnik chłodniczy – freon, gaz o niskiej temperaturze wrzenia. Przy plus trzech stopniach Celsjusza gaz ten zaczyna wrzeć, a gdy sprężarka gwałtownie spręża wrzący gaz, temperatura tego ostatniego wzrasta do plus 50 stopni Celsjusza. Ogrzany gaz przesyłany jest do wymiennika ciepła, w którym krąży zwykła woda destylowana. Ciecz nagrzewa się i rozprowadza ciepło po całym systemie grzewczym ułożonym w posadzce.
Czysta fizyka i żadnych cudów
Przedszkole wyposażone w nowoczesny duński system ogrzewania geotermalnego zostało otwarte latem ubiegłego roku we wsi Turuntaevo koło Tomska. Według dyrektora tomskiej firmy Ecoclimat George Granin energooszczędny system pozwolił kilkakrotnie obniżyć opłatę za dostawę ciepła. Od ośmiu lat to tomskie przedsiębiorstwo wyposażyło już około dwustu obiektów w różnych regionach Rosji w geotermalne systemy grzewcze i nadal to robi w obwodzie tomskim. Nie ma więc wątpliwości w słowach Granina. Na rok przed otwarciem przedszkola w Turuntajewie Ecoclimat wyposażył kolejne przedszkole Sunny Bunny w tomskiej dzielnicy Green Hills w system ogrzewania geotermalnego, który kosztował 13 mln rubli. W rzeczywistości było to pierwsze tego typu doświadczenie. I odniósł spory sukces.
Jeszcze w 2012 roku, podczas wizyty w Danii, zorganizowanej w ramach programu Centrum Korespondencyjnego Euro Info (region EICC-Tomsk), firmie udało się uzgodnić współpracę z duńską firmą Danfoss. A dziś duński sprzęt pomaga wydobywać ciepło z tomskich głębin i, jak mówią eksperci bez nadmiernej skromności, okazuje się całkiem sprawnie. Głównym wskaźnikiem efektywności jest ekonomia. „System ogrzewania budynku przedszkola o powierzchni 250 metrów kwadratowych w Turuntayevo kosztował 1,9 miliona rubli”, mówi Granin. „A opłata za ogrzewanie wynosi 20-25 tysięcy rubli rocznie”. Jest to kwota nieporównywalna z tą, jaką przedszkole zapłaciłoby za ciepło z tradycyjnych źródeł.
System działał bez problemów w warunkach syberyjskiej zimy. Dokonano obliczeń zgodności urządzeń termicznych z normami SanPiN, zgodnie z którymi musi on utrzymywać temperaturę co najmniej +19°C w budynku przedszkola przy temperaturze powietrza na zewnątrz -40 °C. W sumie na przebudowę, naprawę i ponowne wyposażenie budynku wydano około czterech milionów rubli. Razem z pompą ciepła kwota ta wyniosła niecałe sześć milionów. Dzięki pompom ciepła dziś ogrzewanie przedszkolne jest systemem całkowicie odizolowanym i niezależnym. W budynku nie ma już tradycyjnych baterii, a pomieszczenie ogrzewane jest systemem „ciepłej podłogi”.
Przedszkole Turuntayevsky jest ocieplone, jak mówią „od” i „do” - w budynku znajduje się dodatkowa izolacja termiczna: 10-centymetrowa warstwa izolacji odpowiadająca dwóm lub trzem cegłom jest montowana na wierzchu istniejącej ściany (trzy cegły gruby). Za izolacją znajduje się szczelina powietrzna, a następnie metalowa bocznica. W ten sam sposób ocieplony jest dach. Główną uwagę budowniczych skupiono na "ciepłej podłodze" - systemie grzewczym budynku. Okazało się, że jest kilka warstw: betonowa podłoga, warstwa pianki o grubości 50 mm, system rur, w których krąży gorąca woda i linoleum. Chociaż temperatura wody w wymienniku ciepła może osiągnąć +50°C, maksymalne nagrzewanie się wykładziny podłogowej nie przekracza +30°C. Rzeczywistą temperaturę w każdym pomieszczeniu można regulować ręcznie – automatyczne czujniki pozwalają ustawić temperaturę podłogi w taki sposób, aby pomieszczenie przedszkolne nagrzewało się do stopni wymaganych normami sanitarnymi.
Moc pompy w ogrodzie Turuntajewskim to 40 kW wytworzonej energii cieplnej, do produkcji której pompa ciepła potrzebuje 10 kW energii elektrycznej. W ten sposób z 1 kW zużytej energii elektrycznej pompa ciepła wytwarza 4 kW ciepła. „Trochę baliśmy się zimy – nie wiedzieliśmy, jak zachowają się pompy ciepła. Ale nawet przy silnych mrozach w przedszkolu było niezmiennie ciepło – od plus 18 do 23 stopni Celsjusza – mówi dyrektor gimnazjum Turuntaev Jewgienij Belonogow. - Oczywiście tutaj warto wziąć pod uwagę, że sam budynek był dobrze ocieplony. Sprzęt jest bezpretensjonalny w utrzymaniu i pomimo tego, że jest to rozwinięcie zachodnie, okazał się całkiem skuteczny w naszych trudnych syberyjskich warunkach.”
Kompleksowy projekt wymiany doświadczeń w zakresie ochrony zasobów został zrealizowany przez region EICC-Tomsk Tomskiej Izby Przemysłowo-Handlowej. Jego uczestnikami były małe i średnie przedsiębiorstwa, które opracowują i wdrażają technologie oszczędzające zasoby. W maju ubiegłego roku duńscy eksperci odwiedzili Tomsk w ramach rosyjsko-duńskiego projektu, a wynik był, jak mówią, oczywisty.
Innowacje wkraczają do szkoły
Nowa szkoła we wsi Wierszynino, obwód tomski, zbudowana przez rolnika Michaił Kolpakow, jest trzecim obiektem w regionie, który wykorzystuje ciepło ziemi jako źródło ciepła do ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę. Szkoła jest wyjątkowa także dlatego, że posiada najwyższą kategorię efektywności energetycznej – „A”. System grzewczy został zaprojektowany i uruchomiony przez tę samą firmę Ecoclimat.
„Kiedy podejmowaliśmy decyzję, jaki rodzaj ogrzewania zainstalować w szkole, mieliśmy kilka opcji - kotłownię opalaną węglem i pompy ciepła” – mówi Michaił Kolpakow. - Przestudiowaliśmy doświadczenia energooszczędnego przedszkola w Zelenych Górkach i obliczyliśmy, że ogrzewanie po staromodny sposób, na węgiel, będzie nas kosztować w ciągu zimy ponad 1,2 mln rubli, a do tego potrzebujemy ciepłej wody. A z pompami ciepła koszt wyniesie ok. 170 tys. na cały rok, razem z ciepłą wodą.”
System potrzebuje tylko energii elektrycznej do produkcji ciepła. Zużywając 1 kW energii elektrycznej pompy ciepła w szkole wytwarzają około 7 kW energii cieplnej. Ponadto, w przeciwieństwie do węgla i gazu, ciepło ziemi jest samoodnawialnym źródłem energii. Instalacja nowoczesnego systemu grzewczego dla szkoły kosztowała około 10 milionów rubli. W tym celu na terenie szkoły wywiercono 28 studni.
„Arytmetyka jest tutaj prosta. Wyliczyliśmy, że utrzymanie kotła węglowego, biorąc pod uwagę pensję palacza i koszt paliwa, kosztowałoby ponad milion rubli rocznie – zauważa kierownik wydziału oświaty Siergiej Efimow. - Korzystając z pomp ciepła, będziesz musiał płacić za wszystkie zasoby około piętnastu tysięcy rubli miesięcznie. Niewątpliwymi zaletami stosowania pomp ciepła są ich wydajność i przyjazność dla środowiska. System dostarczania ciepła pozwala regulować dopływ ciepła w zależności od pogody na zewnątrz, co eliminuje tzw. „przegrzanie” lub „przegrzanie” pomieszczenia.
Według wstępnych obliczeń kosztowny duński sprzęt zwróci się za cztery do pięciu lat. Żywotność pomp ciepła Danfoss, z którymi współpracuje Ecoclimat LLC, wynosi 50 lat. Odbierając informację o temperaturze powietrza na zewnątrz, komputer określa, kiedy należy ogrzać szkołę, a kiedy można tego nie robić. W związku z tym znika całkowicie kwestia daty włączenia i wyłączenia ogrzewania. Bez względu na pogodę klimatyzacja zawsze będzie działać za oknami wewnątrz szkoły dla dzieci.
„Kiedy w zeszłym roku Ambasador Nadzwyczajny i Pełnomocny Królestwa Danii przybył na ogólnorosyjskie spotkanie i odwiedził nasze przedszkole w Zelenye Gorki, był mile zaskoczony, że te technologie, które nawet w Kopenhadze uważane są za innowacyjne, są stosowane i działają w Tomsku. regionu – mówi dyrektor handlowy Ecoclimat Aleksander Granin.
Generalnie wykorzystanie lokalnych odnawialnych źródeł energii w różnych sektorach gospodarki, w tym przypadku w sferze społecznej, do której należą szkoły i przedszkola, jest jednym z głównych obszarów realizowanych w regionie w ramach oszczędzania energii i efektywności energetycznej program. Rozwój energetyki odnawialnej jest aktywnie wspierany przez wojewodę Siergiej Żwaczkin. A trzy instytucje budżetowe z geotermalnym systemem ciepłowniczym to dopiero pierwsze kroki w kierunku realizacji dużego i obiecującego projektu.
Przedszkole w Zelenye Gorki zostało uznane za najlepszy obiekt energooszczędny w Rosji na konkursie w Skołkowie. Potem przyszła szkoła Vershininskaya z ogrzewaniem geotermalnym, również o najwyższej kategorii efektywności energetycznej. Kolejnym obiektem, nie mniej znaczącym dla regionu tomskiego, jest przedszkole w Turuntaevo. W tym roku spółki Gazhimstroyinvest i Stroygarant rozpoczęły już budowę przedszkoli dla 80 i 60 dzieci odpowiednio we wsiach obwodu tomskiego, Kopyłowa i Kandinka. Oba nowe obiekty będą ogrzewane geotermalnymi systemami grzewczymi – z pomp ciepła. Łącznie w tym roku administracja powiatu zamierza wydać prawie 205 mln rubli na budowę nowych przedszkoli i naprawę już istniejących. Planowana jest przebudowa i ponowne wyposażenie budynku na przedszkole we wsi Takhtamyshevo. W tym budynku ogrzewanie będzie również realizowane za pomocą pomp ciepła, ponieważ system sprawdził się dobrze.