Температура почвы 1 метр

Записки проектировщика

Современные технологии проектирования и строительства зданий

Расчёт температуры грунта на заданной глубине

Часто при проектировании раздела “Энергоэффективность” для моделирования температурных полей, расчёта глубины промерзания и для других расчётов необходимо узнать температуру грунта на заданной глубине. Рассмотрим способы определения температуры грунта для малых и больших глубин.

Температуру грунта на глубине измеряют с помощью вытяжных почвенно- глубинных термометров. Это плановые исследования, которые регулярно проводят метеорологические станции. Данные исследований служат основой для климатических атласов и нормативной документации.

Для получения температуры грунта на заданной глубине можно попробовать, например, несколько простых способов. Оба способа заключаются в использовании справочной литературы:

1. Для приближённого определения температуры можно использовать документ ЦПИ-22. “Переходы железных дорог трубопроводами”. Здесь в рамках методики теплотехнического расчёта трубопроводов приводится таблица 1, где для определённых климатических районов приводятся величины температур грунта в зависимости от глубины измерения. Эту таблицу я привожу здесь ниже.

1. Таблица температур грунта на различных глубинах из источника “в помощь работнику газовой промышленности” еще времён СССР.

Можно, конечно, попробовать рассчитать температуру грунта, например, по методике, изложенной в книге С.Н.Шорин “Теплопередача” М.1952. На стр.115 через распределение амплидуд колебаний температуры в массе грунта. Но такой расчёт весьма сложный и не всегда оправдан.

Я думаю, что самый простой вариант, это воспользоваться вышеуказанными справочными данными, а затем интерполировать.

3.Зависимость температуры грунта от глубины

С увеличением глубины температура в грунте увеличивается согласно адиабатическому закону в зависимости от степени сжатия вещества под давлением при невозможности теплообмена с окружающей средой.

Нагрев Земли осуществляется, в основном, засчёт источников тепла:

• тепло, образующееся засчет химических реакций в земной коре.
• тепло радиоактивного распада элементов.
• остаточное тепло Земли.
• гравитационное тепло, выделяющееся при сжатии Земли и распределении вещества по плотности.
• тепло, выделяющееся при приливном трении Земли.

Различают 3 температурные зоны:

I – зона переменных температур. Изменение температуры определяется климатом местности. Суточные колебания практически затухают на глубине около 1,5 м, а годовые на глубинах 20…30 м.

Iа – зона промерзания.

II – зона постоянных температур, находящаяся на глубинах 15…40 м в зависимости от региона.

III – зона нарастания температур.

Температурный режим горных пород в недрах земной коры принято выражать геотермическим градиентом и геотермической ступенью.

Величина нарастания температуры на каждые 100 м глубины называется геотермическим градиентом. В Африке на месторождении Витватерсранд оно равно 1,5 °С, в Японии (Эчиго) – 2,9 °С, в Южной Австралии – 10,9 °С, в Казахстане (Самаринда) – 6,3 °С, на Кольском полуострове – 0,65 °С.

Зоны температур в земной коре: I – зона переменных температур, Iа – зона промерзания; II – зона постоянных температур; III – зона нарастания температур

Глубина, при которой температура повышается на 1 градус, называется геотермической ступенью.

Числовые значения геотермической ступени непостоянны не только на разных широтах, но и на разных глубинах одной и той же точки района. Величина геотермической ступени изменяется от 1,5 до 250 м.

В Архангельске она равна 10 м, в Москве – 38,4 м, а в Пятигорске – 1,5 м. Теоретически средняя величина этой ступени составляет 33 м.

В скважине, пробуренной в Москве на глубину 1630 м, температура в забое составила 41 °С, а в шахте, пройденной в Донбассе на глубину 1545 м, температура оказалась равной 56,3 °С. Наиболее высокая температура зафиксирована в США в скважине глубиной 7136 м, где она равна 224 °С. Нарастание температуры с глубиной следует учитывать при проектировании сооружений глубокого заложения Согласно расчетам, на глубине 400 км температура должна достигать 1400…1700 °С. Наиболее высокие температуры (около 5000 °С) получены для ядра Земли.

Поэтому самый надёжный вариант для точных расчётов с использованием температур грунта – воспользоваться данными метеорологических служб. На базе метеорологических служб работают некоторые онлайн справочники. Например, http://www.atlas-yakutia.ru/.

Здесь достаточно выбрать населённый пункт, тип грунта и можно получить температурную карту грунта или её данные в табличной форме. В принципе, удобно, но похоже этот ресурс платный.

Глубины промерзания грунта по разным населенным пунктам и регионам России можно посмотреть здесь.

Источник

Какая температура почвы на глубине 1 метр

Главная ->
Блоги ->
Закопанная в землю труба позволяет экономить на обогреве и охлаждении дома

Поверхностный слой почвы Земли — это естественный тепловой аккумулятор. Главный источник тепловой энергии, поступающей в верхние слои Земли — солнечная радиация. На глубине около 3 м и более (ниже уровня промерзания) температура почвы в течение года практически не меняется и примерно равна среднегодовой температуре наружного воздуха. На глубине 1,5-3,2 м зимой температура составляет от +5 до + 7 ° С, а летом от +10 до + 12 ° С. Этим теплом можно зимой не допустить замерзания дома, а летом не дать ему перегреться выше 18-20 ° С

Читайте также:
Как использовать энергию льда для отопления и охлажднения дома. Концепция SolarEis
10 технологий для экологического строительства
8 советов, как сэкономить на отоплении дома

Самым простым способом использования тепла земли является использование почвенного теплообменника (ПТО). Под землей, ниже уровня промерзания грунта, укладывается система воздуховодов, которые выполняют функцию теплообменника между землей и воздухом, который проходит по этих воздуховодах. Зимой входящий холодный воздух, который поступает в дом и проходит по трубам — нагревается, а летом — охлаждается. При рациональном размещении воздуховодов можно отбирать из почвы значительное количество тепловой энергии с небольшими затратами электроэнергии.

Можно использовать теплообменник «труба в трубе». Внутренние воздуховоды из нержавеющей стали выступают здесь в роли рекуператоров.

Охлаждение в летний период

В теплое время года грунтовый теплообменник обеспечивает охлаждение приточного воздуха. Наружный воздух поступает через воздухозаборное устройство в грунтовый теплообменник, где охлаждается за счет грунта. Затем охлажденный воздух подается воздуховодами в приточно-вытяжную установку, в которой на летний период вместо рекуператора установлена ​​летняя вставка. Благодаря такому решению, происходит снижение температуры в помещениях, улучшается микроклимат в доме, снижаются затраты электроэнергии на кондиционирование.

Работа в межсезонье

Когда разница между температурой наружного и внутреннего воздуха небольшая, подачу свежего воздуха можно осуществлять через приточную решетку, размещенную на стене дома в надземной части. В тот период, когда разница существенная, подачу свежего воздуха можно осуществлять через ПТО, обеспечивая подогрев / охлаждение приточного воздуха.

Экономия в зимний период

В холодное время года наружный воздух поступает через воздухозаборное устройство в ПТО, где прогревается и затем поступает в приточно-вытяжную установку для нагрева в рекуператоре. Предварительный нагрев воздуха в ПТО снижает вероятность обледенения рекуператора приточно-вытяжной установки, увеличивая эффективное время использования рекуперации и минимизирует затраты на дополнительный нагрев воздуха в водяном / электрическом нагревателе.

Как рассчитываются затраты на подогрев и охлаждение воздуха

Можно предварительно подсчитать затраты на нагрев воздуха в зимний период для помещения, куда поступает воздух при нормативе 300 м3 / час. В зимний период среднесуточная температура в течение 80 дней составляет -5 ° С — ее нужно подогреть до + 20 ° С. Для нагрева такого количества воздуха нужно затрачивать 2,55 кВт в час (при отсутствии системы утилизации тепла). При использовании геотермальной системы происходит подогрев наружного воздуха до +5 и тогда на догрев входящего воздуха к комфортному уходит 1,02 кВт. Еще лучше ситуация при использовании рекуперации — надо затрачивать только 0,714 кВт. За период 80 дней будет потрачено соответственно 2448 кВт * ч тепловой энергии, а геотермальные системы снизят затраты на 1175 или 685 кВт * ч.

В межсезонье в течение 180 дней среднесуточная температура составляет + 5 ° С — ее нужно подогреть до + 20 ° С. Плановые расходы составляют 3305 кВт * ч, а геотермальные системы снизят затраты на 1322 или 1102 кВт * ч.

В летний период в течение 60 дней среднесуточная температура около + 20 ° С, но в течение 8 часов она находится в пределах + 26 ° С. Затраты для охлаждения составят 206 кВт * ч, а геотермальная система снизит затраты на 137 кВт * ч.

На протяжении года работу такой геотермальной системы оценивают с помощью коэффициента — SPF (фактор сезонной мощности), который определяется как отношение количества полученной тепловой энергии к количеству потребленной электрической с учетом сезонных изменений температуры воздуха/грунта.

Для получения от грунта 2634 кВт·ч тепловой мощности в год вентиляционной установкой тратится 635 кВт·ч электроэнергии. SPF = 2634/635 = 4,14.
По материалам: EcoTown

Источник

Измерение температуры почвы для посадки растений

Приближается дачный сезон, а значит вместе с ним снова встает проблема определения температуры почвы для посадки растений. Давайте сейчас поговорим о том, при какой температуре почвы можно высаживать растения и как ее правильно измерять.

Температура почвы для посадки

Рекомендуемая температура почвы для посадки большинства самых популярных растений представлена в таблице ниже. Обратите внимание, что нам нужна именно температура грунта, а не температура воздуха.

На какой глубине измерять температуру грунта

Все растения высаживаются на определенной глубине, которая является одним из важнейших факторов обильного урожая. Если семена посеять слишком глубоко, они будут прорастать слишком долго или могут совсем не прорасти. Если посадить недостаточно глубоко, их могут склевать птицы или смыть дождем. Поэтому и температуру грунта следует измерять на глубине заделки семян.

Глубина заделки семян основных овощных культур

Примечание: в случае если глубина заделки семян менее 20 мм, датчик измерителя температуры необходимо погружать на глубину не менее 20 мм, что позволит исключить влияние температуры воздуха.

Следует различать температуру поверхности почвы и температуру грунта на глубине посадки. Очевидно, что эти две температуры будут различаться в значительной степени. Температура поверхности почвы измеряется на глубине не более нескольких миллиметров, на участке свободном от растительного покрова, тщательно взрыхленном и не затеняемым от солнца. При измерении температуры поверхности почвы датчик термометра должен быть погружен в почву. Безусловно, существует определенная корреляционная связь между температурой почвы на поверхности и температурой почвы на глубине заделки семян, однако теоретически она будет установлена не точно, поэтому необходимо всегда использовать специальные термометры со щупом, которые позволят точно измерить температуру грунта на глубине.

При измерении температуры почвы необходимо помнить, что при использовании обычного спиртового термометра показания будут неточны из-за того, что на него воздействует солнечная радиация, а также тепловое излучение поверхности почвы. В данном случае температура будет показываться выше, чем она есть в действительности на глубине.

Также необходимо помнить, что существуют суточные колебания температуры поверхности почвы, которые приводят к суточным колебаниям температуры почвы на глубине. Поэтому измерять температуру почвы необходимо несколько раз в течение суток, чтобы быть уверенным, что ночная температура не опускается ниже минимально допустимой. Минимальная температура почвы в течение суток наблюдается утром непосредственно перед рассветом.

Измерение температуры почвы в теплице, в принципе, аналогично измерению температуры открытого грунта с той лишь разницей, что имеет меньшие суточные колебания и раньше выходит на оптимальные для посадки значения.

Температура почвы для посадки картофеля

Отдельно следует поговорить об измерении температуры почвы для посадки картофеля. Картофель в зависимости от типа почвы высаживается на разную глубину, на которой и необходимо измерять температуру термометром для почвы. На глинистых грунтах картофель сажают на глубину 5-6 см. Супески и торфы требуют посадки на глубине до 10 см. Температура почвы для картофеля должна бать в пределах 10-15 ° С. Картофель может пережить и более низкую температуру до +3 ° С, однако в этом случае с понижением температуры понижается и урожайность.

Чем измерить температуру почвы

К сожалению, сегодня в интернете можно встретить большое количество псевдонаучных, а в ряде случаев, откровенно антинаучных способов измерения температуры почвы для посадки растений. Так часто можно встретить совет определять температуру почвы для посадки семян по поведению и состоянию дикорастущих растений. Например, если зацвела черемуха, то температура почвы стала подходящей для высаживания картошки. Этим, конечно же, нельзя руководствоваться, так как цветение растений определяется, в первую очередь, температурой воздуха, корреляцию которой с температурой грунта для вашего региона вы не знаете точно.

Измерять температуру почвы, просто прикладывая к земле руку, также нельзя. Мы уже выше говорили, что температура поверхности почвы не совпадает с температурой на глубине и, кроме того, субъективно вы сможете определить температуру рукой только с точностью ± 10-15°С.

Измерять температуру почвы необходимо только электронным термометром со щупом. Только такой термометр для почвы позволит измерять температуру грунта на различной глубине, при этом исключая влияние солнечной радиации и тепловой радиации от поверхности земли.

Наша компания всем своим покупателям-дачникам рекомендует использовать электронный измеритель температуры IT-7-Pt со щупом собственного производства. Прибор имеет очень широкий диапазон температуры измерения от -70 до +200°С и высокую точность от ±0,2°С. Для измерения температуры грунта оптимально подойдет измеритель IT-7-Pt с зондом диаметром 4 мм, длина зонда при этом может быть 120, 200, 300 и 500 мм. Показания температуры отображаются на ярком светодиодном индикаторе. Измеритель IT-7-Pt очень прочный и прослужит вам долгие годы. Питание прибора осуществляется от одной батарейки типоразмера ААА. На прибор предоставляется гарантия производителя 2 года. Также кроме температуры почвы при помощи измерителя IT-7-Pt вы сможете измерять температуру воздуха или различных жидкостей. Купить термометр для почвы IT-7-Pt вы можете в нашем интернет-магазине. Цена измерителя температуры почвы IT-7-Pt в 1,5-2 раза ниже китайских аналогов.

Источник