ОБГРУНТУВАННЯ ДЕВІАЦІЇ ТЕМПЕРАТУРИ ТЕПЛОНОСІЯ НА ВИХОДІ З СВЕРДЛОВИНИ ГЕОТЕРМАЛЬНОЇ ТЕПЛОНАСОСНОЇ СИСТЕМИ ОСОБЛИВІСТЮ ГІДРОГЕОТЕРМІЧНОГО РЕЖИМУ ЗОВНІШНЬОЇ ОБОЛОНКИ ЗЕМЛІ

Abstract

В роботі наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень щодо обґрунтування місця розташування свердловин гідротермальної теплонасосної системи для стабільного та ефективного отримання низькопотенційної геотермальної енергії. Доведено, що найбільш ефективними є теплонасосні системи які використовують теплоту ґрунту або ґрунтових вод та мають теплообмінники та свердловини встановлені на глибину нижче нейтрального шару. Наведено ендогенні та екзогенні фактори, що впливають на глибину залягання нейтрального шару. Визначено, що екзогенні фактори в порівнянні з ендогенними мають більший вплив на формування термічного режиму гідросфери. Наведено загальні закономірності зміни термічного режиму гідросфери що перебуває під впливом екзогенних факторів. Обґрунтовано, що в залежності від гідрогеологічних умов, зони розташування свердловин геотермальної теплонасосної системи, нижче теоретично визначеної глибини нейтрального шару можуть повторно утворюватися зони з суттєвою девіацією температури ґрунту. Визначені критерії що визначають тип гідрогеотермічного режиму та наведено класифікацію типів гідрогеотермічного режиму. Представлено розроблену і сконструйовану в Інституті відновлюваної енергетики НАН України експериментальну теплонасосну систему, яка складається з теплового насосу та двох свердловин, через які забезпечується циркуляція води від підземного горизонту до теплового насосу. В свердловині та на поверхні встановлені температурні датчики. Розроблено методику проведення досліджень. Наведено результати експериментальних досліджень на підставі яких встановлено, що за рахунок особливих геоморфологічних умов ділянки розташування системи, температура води в водоносному горизонті (на глибині 50 м) залежить від температури повітря та інтенсивності сонячної інсоляції протягом дня. Доведено, що між водоносним горизонтом розкритим свердловинами та розташованими рядом ставками в балках є гідравлічний зв'язок, а незначна відстань між ними та особливий рельєф місцевості впливають на зміну температури води в свердловині глибиною 50 м. Викладено основні закономірності впливу поверхневих гармонійних змін температури на режим температури зовнішньої оболонки Землі. Наведена класифікація в якій враховуються усі можливі основні типи гідрогеотермічного режиму. Отримані в ході дослідження результати мають важливе наукове і прикладне значення при проектуванні геотермальних та гідротермальних теплонасосних систем. Крім того мають перспективу подальші дослідження можливостей та ефективності використання водоносного горизонту як природного акумулятора теплоти для стабільної генерації енергії від відновлюваних джерел незалежно від кліматичних умов і пори року.