Geotermalna sonda
    Ponedjeljak, 21 Ožujak 2011 18:34

    Geotermalna sonda

    Geotermalna sonda je okomiti kolektor koji se koristi u uvjetima kada nema dovoljno površine da se postavi mreža zemnog kolektora. Standardna dubina postavljanja sonde u Hrvatskoj je do 100 m da se ostvari ukupna dužina jednog kruga polaz i povrat sonde od max 200m, ovisno o dužini cijevi u komadu. Postoje primjeri iz Švedske o postavljanju sondi do dubine od 300 m. Sonde se postavljaju na minimalnoj udaljenosti od 6-7 m da se umanji međudjelovanje i da se osigura stalni dotok i regeneracije topline u zemlji. Temperatura zemlje u vertikalnoj bušotini se kreće u intervalu od 10 do 13 °C do dubine od 100 m što je dosta stabilan interval tijekom cijele godine. Može se očekivati da će se temperatura oko sonde nakon određenog vremena rada u režimu grijanja stabilizirati na nižoj temperaturi od 8 do 10 °C jer se toplina odvodi iz zemlje u režimu grijanja građevine.Jedna sonda je izgrađena od dvije cijevi dok se na dnu cijevi nalazi uteg koji olakšava postavljanje sonde. Ukupno jedan metar sonde ima četiri metra cijevi od PEHD d32 ili puno kvalietnijeg PE-Xa d32 s vijekom trajanja oko 100 godina pri temperaturama oko 15°C. Može se računati da jedan metar sonde može dati prosječno oko 50 W/m (VDI 4640) ili 4 x 15 W/m što je bila polazna vrijednost za dimenzioniranje zemnih kolektora. Ovisno o sastavu tla toplinski učinak sonde se može kretati od 25 pa do 85 W/m što je dosta velika oscilacija te je teško predvidjeti koliko ćemo sondi trebati da se pokriju toplinski gubitci građevine na određenoj geografskoj lokaciji. Između cijevi se nakon postavljanja ulijeva smjesa betonita i cementa da se postigne homogenost i toplinska veza sa tlom. 


    Smjesa ima koeficijent provođenja topline na razini 2,0 W/mK.  Sadržaj vlage u zemlji utječe na prijelaz topline te vlažna tla bolje provode toplinu nego suha tla u kojima postoji zarobljenih slojeva plinova. Samo na razlici u sastavu tla može biti potrebno da se instalira i do 50% više sondi da se ostvari ista toplinska snaga sustava što na kraju znatno utječe na investiciju. Kod velikih sustava sa sondama preporučljivo je napraviti probnu sondu te preko nje ispitati promjene temperatura te toplinsku snagu koja se može dobiti. Ispitivanja ovog obima znatno poskupljuju investiciju no opet se mogu opravdati kroz točni podatak o karakteristikama tla. Najveći poznati primjer instalacije sondi za grijanje i hlađenje je poslovno-stambeni kompleks Linked Hybrid, Peking, Kina u kojem je instalirano 655 sondi dužine 100m koje se koriste za grijanje i hlađenje građevine. [4] Veliki je broj izvedenih sustava u Švedskoj koja je pionir na području primjene dizalica topline na 9 miliona stanovnika je instalirano oko 1 miliona dizalica topline.

    Cijena izvođenja sondi u Hrvatskoj je dosta visoka na razini 40-50.000 kn za 100 m sonde ili 55-65 Eur/m dok je u EU cijena izvođenja sonde 30-50 Eur/m. Cijena izvođenja sondi bi trebala padati s povećanjem broja tvrtki koje se bave izvođenjem geotermalnih sustava. Cijena izvođenja sonde ovisi o sastavu tla te da li je potrebno osigurati bušotinu cijevima od urušavanja, a i lakše je postaviti bušotinu u stijeni nego u šljunkovitom sloju ili zemlji.

    Za izvođenje geotermalnih sondi nije potrebna posebna dozvola no postoje opasnosti koje sonde donose na okoliš prilikom instalacije većeg broja sondi. Postoji opasnost da podzemne bušotine povežu različite vodonosne slojeve ta na taj način promjene podzemene vodotokove. 

    Sonde mogu ubrzati tok onečišćenja iz gornjih slojeva u niže slojeve i zagađenje vodonosnih slojeva pa se stoga ne preporuča njihova instalacija u vodozaštićenim područjima. Ispuna sonde smanjuje mogućnost miješanja slojeva vode. - Sonde su ispunjenje glikolnom mješavinom te u slučaju potresa i pomicanja slojeva zemlje te prekidanjem samo jedne sonde može doći do istjecanja cijelog punjenja geotermalne instalacije u podzemlje. 

    Ako se koristi jeftiniji i otrovni etilen-glikol može doći do znatnog zagađenja podzemlja te se stoga preporuča korištenje nešto skupljeg i neotrovnog propilen-glikola koji se rijetko koristi kao antifriz u instalacijama. 

    Jedna sonda neće imati veliki utjecaj na podzemlje no ako se na mikro lokaciji postavi veliki broj sondi može se očekivati lokalno toplinsko zagađenje odnosno značajna promjena temperaturnog geotermalnog profila i promjena toplinskog kapaciteta tla. U mreži se nalazi mješavina vode i propilen-glikola, antifriza, koji mora imati točku ledišta minimalno nižu za 7°C od najniže radne temperature glikola. Tijekom rada može se očekivati da će dizalica topline u režimu grijanja rashladiti glikol do -5°C pa bi točka ledišta glikola trebala biti oko -12°C.  Miješanjem glikola i vode u odnosu 1:1 može se postići točka ledišta mješavine od -36°C, odnosno 50% je udio glikola u takvoj smjesi. Udio 1:1,5 daje točku ledišta od -25°C dok se kod udjela 1:2 postiže ledište mješavine od -18°C. U glikolnu smjesu se moraju dodati i inhibitori korozije jer se u sustavu često nalaze različiti materijali: čelik, bakar, plastika te je potrebno usporiti izmeđumetalnu koroziju i kemijske reakcije s vodom. Previše glikola povećava visokoznost i gustoću mješavine te je potrebna veća snaga crpke za cirkulaciju mješavine što dugoročno smanjuje ukupni godišnji faktor učinka sustava. Crpka koja se koristi mora biti predviđena za rad s hladnim medijima te mora biti otporna na kondenzaciju vlage na njoj odnosno mora biti adekvatno izolirana. Pravilno dimenzionirani geotermalni toplinski izvor daje stalnu i konstantnu snagu jer je temperatura zemlje tijekom sezone grijanja dosta stabilna. Sezona grijanja počinje u jesen proteže se koz zimu i završava u proljeću te se tijekom tog razdoblja toplina oduzima od zemlje, zemlja postaje hladnija te se može očekivati lokalno ohlađivanje zemlje oko cijevi na kraju sezone grijanja. 

    Tijekom ljeta zemlja na sebe preuzima toplinu Sunca te se grije, zemlja se odleđuje i temperatura zemlje se priprema za novu sezonu grijanja. Što je veća površina kolektorskog polja sporije će se zemlja lokalno hladiti oko cijevi kolektorske mreže te će se ostvariti veći učinak sustava. Ako je temperatura glikola negativna oko cijevi se stvara led koji je izolator te smanjuje toplinski tok između zemlje i cijevne mreže. Postoje koncepcije kojima se putem solarnih kolektora tijekom ljeta energija solara prebacuje u podzemlje putem zemnih kolektora da se zemlja zagrije na višu temperaturu prije sezone grijanja, no kod ovih koncepcija može doći do zagrijavanja i isušivanja zemlje što nije preporučljivo. 

     

    Slika 1. Geotermalni toplinski izvori: zemni kolektor i dubinska sonda [1]

    Ispitivane geotermalne dizalice topline su postigle nešto veće srednje faktore učinka sustava u prosjeku 2,3-2,5. Minimalni ostvareni učinak je 1,2 dok je maksimalni postignuti učinak sustava 3,2.  Pri čemu je COP ispitivanih uređaja bio na razini od 1,3 do 3,6  pa se može zaključiti da se dosta učinka izgubilo na pokretanju cirkulacijskih crpki, automatskoj regulaciji te dodatnim električnim grijačima koji su korišteni za dogrijavanje vode grijanja i sanitarne vode. Tvornički, laboratorijski odnosno kataloški COP geotermalnih dizalica topline je oko 4,5-4,7 i to kada se koriste u kombinaciji sa podnim grijanjem u režimu 35-40°C polazne temperature. Ispitivani sustavi u Velikoj Britaniji su korišteni u složenijim instalacijama što pokazuje veliki pad učinkovitosti sustava zbog većeg broja instaliranih komponenti. 

    Geotermalni izvor topline ima relativno stabilnu temperaturu koja oscilira ovisno o lokaciji i postavljenoj dubini kolektorske mreže. Stabilna temperatura izvora topline osigurava stalnu toplinsku snagu koja se može dobiti iz izvora te koliko je izvor topline stabilan toliko je dobra i koncepcija primjene određene vrste dizalice topline. Stabilnost se pokazuje kroz male oscilacije temperature izvora tijekom dana i tijekom sezone grijanja. Geotermalna dizalica topline kod koje je ukupni učinak sustava 1,2 je u potpunosti pogrešno projektirana, instalirana i krivo je primjenjena u kombinaciji s postojećim radijatorskim grijanjem i starim građevinama kod kojih su ogrijevna radijatorska tijela dimenzionirana na visoke temperaturne režime.
    Autor: Dario Hrastović, dipl.ing.stroj. 
     
     
    Maxi geosonde dubine preko 500m
    Nedavno je kompanija Geosonda iz Kranja ugradila novu geosondu za potrebe proizvodnje toplinske energije upotrebom geotermalne energije. To je do sada najveća ugrađena geosonda u Sloveniji. Maksigeosonda ugrađena je na lokaciji pansiona Kračun u mjestu Ločah, te je sastavni dio toplinske opreme za proizvodnju energije za grijanje i hlađenje. Prema informacijama danima od strane kompanije, do sada je tek nekoliko kakvih sondi postavljeno u Njemačkoj i Švicarskoj, dok se druge zemlje tek susreću s ovakvim sustavima. Kompanija Geosonda prije deset je godina ugradila prvu geosondu u Sloveniji, koja je bila namijenjena potrebama zagrijavanja samostojećeg objekta. Ugradnja takve opreme, koja se prvenstveno upotrebljava za zagrijavanje i hlađenje objekata, smanjuje godišnje troškove energije i do 80%, te djeluje bez ikakvih štetnih utjecaja na okolinu. U posljednjih deset godina u Sloveniji je ugrađeno oko 300 takvih sustava, a dio je ugrađen u škole i javne objekte. Usporedbe radi, u Austriji se na godišnjoj razini ugradi oko 5000 geosondi, što dokazuje njihovu privlačnost. Na ovoj lokaciji, maksigeosonda bila je jedina mogućnost učinkovitog iskorištavanja geotermalne energije. Sonda je ugrađena na dubinu 510 metara, a dobivena energija upotrebljavati će se za zagrijavanje pansiona u zimskim mjesecima, te za pripremu potrošne tople vode i hlađenje u ljetnim mjesecima. Samu geosondu postavila je komapnija Geosonda u suradnji s kompanijama Tehnohlad i Geotech, a uz geoseondu ugrađene su dvije toplinske pumpe snage 45 kW. Ugrađena sonda proizvod je švicarske kompanije Haka Geodur.
    obnovljivi.com
     
    2
    Pročitano 3148 puta

    O nama

    Hrastović Inženjering d.o.o. od 2004. se razvija u specijaliziranu tvrtku za projektiranje i primjenu obnovljivih izvora energije. Osnova projektnog managementa održivog razvitka društva je povećanje energijske djelotvornosti klasičnih instalacija i zgrada te projektiranje novih hibridnih energijskih sustava sunčane arhitekture. Cijeli živi svijet pokreće i održava u postojanju stalni dotok Sunčeve energije, a primjenom transformacijskih tehnologija Sunce bi moglo zadovoljiti ukupne energetske potrebe društva.

    Kontakt info

    HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o.
    Kralja Tomislava 82.
    31417 Piškorevci
    Hrvatska

    E-mail: info@hrastovic-inzenjering.hr
    Fax: 031-815-006
    Mobitel: 099-221-6503
    © HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o. - design & hosting by Medialive