Расчетная температура грунта. На Земле — О жизни на Земле в ладу с Природой

Расчетная температура грунта

Температура грунта непрерывно изменяется по глубине и во времени. Она зависит от целого ряда факторов, из которых многие трудно поддаются учету. К последним, например, относится: характер растительности, экспозиция склона по сторонам света, затененность, снеговой покров, характер самих грунтов, наличие надмерзлотных вод и др. Однако температура грунта, как по величине, так и по характеру распределения сохраняется из года в год достаточно устойчиво, и решающее влияние здесь остается за температурой воздуха.

Температура грунта на разных глубинахи в различные периоды года может быть получена непосредственными измерениями в термоскважинах, которые закладываются в процессе изысканий. Но такой способ требует длительных наблюдений и значительных расходов, что не всегда оправдано. Полученные по одной-двум скважинам данные распространяются на большие площади и протяжения, значительно искажая действительность так, что расчетные данные о температуре грунта во многих случаях оказываются более надежными.

Температура грунта вечномерзлой толщина любой глубине (до 10 м от поверхности) и на любой период года может быть определена по формуле:

tr = mt°[1-exp (-z )·cos(2πτ/πr — z )], (3.7)

где z – глубина, отсчитываемая от ВГМ, м;

tr – температура грунта на глубине z, в град.

τr– время равное году (8760 ч);

τ — время, отсчитываемое вперед (через 1 января) от момента начала осеннего замерзания грунта до момента, для которого ведется отсчет температуры, в ч;

еxp х – экспонента ( показательная функция exp берется по таблицам);

m – коэффициент, зависящий от периода года ( для периода октябрь – май m = 1,5-0,05z, а для периода июнь- сентябрь m = 1)

Самая низкая температура на заданной глубине будет тогда, когда косинус в формуле (3.7) станет равным -1, т. е. минимальная температура грунта за год на данной глубине составит

trмин = (1,5-0,05z) t°[1+exp (-z )], (3.8)

Максимальная температура грунта на глубине z ,будет тогда, когда косинус примет значение, равное единице т.е.

trмакс = t°[l — exp(-z )], (3.9)

Во всех трех формулах значение объемной теплоемкости С м следует рассчитывать для температуры грунта t° по формуле (3.10).

Температуру грунта в слое сезонного оттаиванияможно также определить расчетом, приняв во внимание, что изменение температуры в этом слое достаточно точно апроксимируется линейной зависимостью при следующих температурных градиентах (табл.3.1).

Рассчитав по одной из формул (3.8) – (3.9) температуру грунта на уровне ВГМ, т.е. положив в формулах Z=0, затем с помощью таблицы 3.1 определяем температуру грунта на заданной глубине в слое сезонного оттаивания. В самых верхних слоях грунта, примерно до 1 м от поверхности, характер температурных колебаний очень сложен.

Температурный градиент в слое сезонного оттаивания на глубине ниже 1 м от поверхности земли

Расчетная температура грунта. На Земле — О жизни на Земле в ладу с Природой

Виджет для главной странички Яндекса.

Один из самых лучших, рациональных приемов в возведении капитальных теплиц — подземная теплица-термос.
Использование этого факта постоянства температуры земли на глубине, в устройстве теплицы дает колоссальную экономию расходов на обогрев в холодное время года, облегчает уход, делает микроклимат более стабильным .
Такая теплица работает в самые трескучие морозы, позволяет производить овощи, выращивать цветы круглый год.
Правильно оборудованная заглубленная теплица дает возможность выращивать, в том числе, теплолюбивые южные культуры. Ограничений практически нет. В теплице могут прекрасно чувствовать себя цитрусовые и даже ананасы.
Но чтобы на практике все исправно функционировало, обязательно нужно соблюсти проверенные временем технологии, по которым строились подземные теплицы. Ведь эта идея не нова, еще при царе в России заглубленные теплицы давали урожаи ананасов, которые предприимчивые купцы вывозили на продажу в Европу.
Почему-то строительство подобных теплиц не нашло в нашей стране большого распространения, по большому счету, она просто забыта, хотя конструкция идеально подходит как раз для нашего климата.
Вероятно, роль здесь сыграла необходимость рытья глубокого котлована, заливка фундамента. Строительство заглубляемой теплицы достаточно затратное, это далеко не парник, накрытый полиэтиленом, но и отдача от теплицы гораздо больше.
От заглубления в землю не теряется общая внутренняя освещенность, это может показаться странным, но в некоторых случаях светонасыщенность даже выше, чем у классических теплиц.
Нельзя не упомянуть о прочности и надежности конструкции, она несравнимо крепче обычной, легче переносит ураганные порывы ветра, хорошо противостоит граду, не станут помехой и завалы снега.

Читать еще:  Как вызвать пикового короля и чем это грозит? K♠ — Король Пик.

Создание теплицы начинается с рытья котлована. Чтобы использовать тепло земли для обогрева внутреннего объема, теплица должна быть достаточно углублена. Чем глубже, тем земля становится теплее.
Температура почти не изменяется в течение года на расстоянии 2-2,5 метра от поверхности. На глубине 1 м температура грунта колеблется больше, но и зимой ее значение остается положительным, обычно в средней полосе температура составляет 4-10 С, в зависимости от времени года.
Заглубленная теплица возводится за один сезон. То есть зимой она уже вполне сможет функционировать и приносить доход. Строительство не из дешевых, но, применив смекалку, компромиссные материалы, возможно сэкономить буквально на целый порядок, сделав своеобразный эконом-вариант теплицы, начиная с котлована.
Например, обойтись без привлечения строительной техники. Хотя самую трудоемкую часть работы — рытье котлована -, конечно, лучше отдать экскаватору. Вручную вынуть такой объем земли тяжело и долго.
Глубина ямы котлована должна быть не меньше двух метров. На такой глубине земля начнет делиться своим теплом и работать как своеобразный термос. Если глубина будет меньше, то принципиально идея будет работать, но заметно менее эффективно. Поэтому рекомендуется не жалеть сил и средств на углубление будущей теплицы.
В длину подземные теплицы могут быть любыми, но ширину лучше выдержать в пределах 5 метров, если ширина больше, то ухудшаются качественные характеристики по обогреву и светоотражению.
По сторонам горизонта подземные оранжереи ориентировать нужно, как обычные теплицы и парники, с востока на запад, то есть так, чтобы одна из боковых сторон была обращена на юг. В таком положении растения получат максимальное количество солнечной энергии.

2. Стены и крыша

По периметру котлована заливают фундамент или выкладывают блоки. Фундамент служит основанием для стен и каркаса сооружения. Стены лучше делать из материалов с хорошими теплоизоляционными характеристиками, прекрасный вариант — термоблоки.

Каркас крыши чаще делают деревянным, из пропитанных антисептическими средствами брусков. Конструкция крыши обычно прямая двускатная. По центру конструкции закрепляют коньковый брус, для этого на полу устанавливают центральные опоры по всей длине теплицы.

Коньковый брус и стены соединяются рядом стропил. Каркас можно сделать и без высоких опор. Их заменяют на небольшие, которые ставят на поперечные балки, соединяющие противоположные стороны теплицы, — такая конструкция делает внутреннее пространство свободнее.

Читать еще:  Скачать плагин worldguard для майнкрафт 1.11 2.

В качестве покрытия крыши лучше взять сотовый поликарбонат — популярный современный материал. Расстояние между стропилами при строительстве подгоняют под ширину поликарбонатных листов. Работать с материалом удобно. Покрытие получается с небольшим количеством стыков, так как листы выпускаются длиной 12 м.

К каркасу они крепятся саморезами, их лучше выбирать со шляпкой в виде шайбы. Во избежание растрескивания листа, под каждый саморез нужно просверлить дрелью отверстие соответствующего диаметра. С помощью шуруповерта, или обычной дрели с крестовой битой, работа по остеклению движется очень быстро. Для того чтобы не оставалось щелей, хорошо заранее по верху проложить стропила уплотнителем из мягкой резины или другого подходящего материала и только потом прикручивать листы. Пик крыши вдоль конька нужно проложить мягким утеплителем и прижать каким-то уголком: пластиковым, из жести, из другого подходящего материала.

Для хорошей теплоизоляции крышу иногда делают с двойным слоем поликарбоната. Хотя прозрачность уменьшается примерно на 10%, но это покрывается отличными теплоизоляционными характеристиками. Нужно учесть, что снег на такой крыше не тает. Поэтому скат должен находиться под достаточным углом, не менее 30 градусов, чтобы снег на крыше не накапливался. Дополнительно для встряхивания устанавливают электрический вибратор, он убережет крышу в случае, если снег все-таки будет накапливаться.

Двойное остекление делают двумя способами:

Между двумя листами вставляют специальный профиль, листы крепятся к каркасу сверху;

Сначала крепят нижний слой остекления к каркасу изнутри, к нижней стороне стропил. Вторым слоем крышу накрывают, как обычно, сверху.

После завершения работы желательно проклеить все стыки скотчем. Готовая крыша выглядит весьма эффектно: без лишних стыков, гладкая, без выдающихся частей.

3. Утепление и обогрев

Утепление стен проводят следующим образом. Предварительно нужно тщательно промазать раствором все стыки и швы стены, здесь можно применить и монтажную пену. Внутреннюю сторону стен накрывают пленкой термоизоляции.

В холодных частях страны хорошо использовать фольгированную толстую пленку, покрывая стену двойным слоем.

Температура в глубине почвы теплицы выше нуля, но холоднее температуры воздуха, необходимой для роста растений. Верхний слой прогревается солнечными лучами и воздухом теплицы, но все-таки почва отбирает тепло, поэтому часто в подземных теплицах используют технологию «теплых полов»: нагревательный элемент — электрический кабель — защищают металлической решеткой или заливают бетоном.

Во втором случае почву для грядок насыпают поверх бетона или выращивают зелень в горшках и вазонах.

Применение теплого пола может быть достаточным для обогрева всей теплицы, если хватает мощности. Но эффективнее и комфортнее для растений использование комбинированного обогрева: теплый пол + подогрев воздуха. Для хорошего роста им нужна температура воздуха 25-35 градусов при температуре земли примерно 25 С.

Конечно, постройка заглубленной теплицы обойдется дороже, а усилий потребуется больше, чем при строительстве аналогичной теплицы обычной конструкции. Но вложенные в теплицу-термос средства со временем оправдываются.

Во-первых, это экономия энергии на обогреве. Каким бы образом ни отапливалась в зимнее время обычная наземная теплица, это будет всегда дороже и труднее аналогичного способа обогрева в подземной теплице. Во-вторых, экономия на освещении. Фольгированная теплоизоляция стен, отражая свет, увеличивает освещенность в два раза. Микроклимат в углубленной теплице зимой для растений будет благоприятнее, что непременно отразится на урожайности. Легко приживутся саженцы, превосходно будут чувствовать себя нежные растения. Такая теплица гарантирует стабильный, высокий урожай любых растений круглый год.

Читать еще:  Сон стирка одежды. Магия чисел

Температурные показатели планеты Земля

На температуру Земли влияет множество факторов. Ключевой из них — удаленность от поверхности. Верхние слои коры могут быть заморожены на протяжении столетий. При этом самые глубинные недра, внутреннее ядро планеты, разогревается до значений, сопоставимых с жаром на поверхности Солнца.

Источник тепла и распределение по слоям планеты

Средняя температура на планете Земля составляет 14,8ºС. По мере удаления от поверхности вглубь коры температура постепенно поднимается. Темп роста равен 3°С на каждые 100 метров. Это значение верно для любого региона, кроме нескольких аномальных зон.

После рубежа в 20 км скорость роста температуры замедляется.

Основным источником тепла для земной поверхности является солнечное излучение. Его средняя мощность, достигающая нашей планеты, равна 341 Вт/кв. м.

Кроме этого, существуют внутренние факторы, разогревающие глубокие слои. В их число входят:

  • распад изотопов;
  • тектонические процессы, идущие в мантии;
  • дифференциация вещества, вызванная воздействием гравитации;
  • фазовые и химические превращения;
  • приливное трение, связанное с воздействием Луны.

Их влияние на поверхность планеты несущественно. Мощность, достигающая ее, не превышает 0,03 — 0,05 Вт/ кв. м.

Таблица температуры на разных глубинах Земли

Значение температуры, характерной для разных глубин, приведено в таблице.

Как происходит вычисление

Под средней температурой поверхности земли понимают значение, вычисленное на основе сложения данных со всего земного шара и деления на количество точек, в которых проводилось измерение. Колебания в зависимости от времени года не превышают 2°С.

Отмечено, что среднегодовая температура постепенно увеличивается. Однако это изменение находится в пределах десятых долей градуса.

На земле существует пояс, на протяжении которого температура остается неизменной в течение всего года. Он проходит в земной коре. Глубина его расположения зависит от широты и составляет:

  • 5 м в тропиках;
  • 30 м возле полюсов.

Исторические наблюдения

На отдельных участках земной поверхности фиксируются значения, далекие от среднего показателя. Отрицательный температурный рекорд принадлежит Антарктиде. Он был зафиксирован в 2010 г. и составил -93°С.

Максимальное значение +70,7°С наблюдалось в иранской пустыне. Практически идентичная температура — 69,3°С была отмечена в Австралии.

Самый резкий перепад между максимальным и минимальным значениями в течение суток зафиксирован в США в 1916 г. Он составил 55°С.

Когда метеорологи сообщают о фиксации нового рекорда или аномально высоких показателях для того или иного сезона, нужно понимать, что речь идет о сравнении с данными, зафиксированными за последние 200 лет. До этого контроль не проводился.

Научные исследования свидетельствуют о том, что за последние 2,4 млрд лет Земля прошла через 5 ледниковых периодов. Завершение последнего мы сейчас наблюдаем. Тенденция к росту температуры наметилась во II в. н.э.

Сравнение с условиями на других планетах

Сравнение земных климатических условий с другими планетами показывает, что они являются оптимальными в Солнечной системе.

Самые сложные климатические условия на Меркурии. В то время как обращенная к звезде сторона разогрета до +465°С, обратная — заморожена до -184°С.

Венера не уступает ему по максимальному показателю. Из-за плотной атмосферы ее поверхность раскалена до +460°С.

Наиболее близкую к земной степень нагревания имеет Марс. Она составляет +20°С. Но достигается эта величина только на экваторе. Полюса этой планеты постоянно заморожены до -153°С.

Рекордно низкая температура среди объектов Солнечной системы была зарегистрирована на Уране и составила -224°С. Самый холодный из газовых гигантов — Нептун уступает ему всего 6°С.

Источники:

http://studopedia.ru/19_195302_raschetnaya-temperatura-grunta.html

http://nazemle.org/hozyaistvo/rasteniyevodstvo/44-zaglublennaya-teplica-termos.html

Температурные показатели планеты Земля

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector