Földhőszondás primer hőszivattyús rendszerek tervezési és méretezési elvei

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Földhőszondás primer hőszivattyús rendszerek tervezési és méretezési elvei"

Gábor Katona
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Földhőszondás primer hőszivattyús rendszerek tervezési és méretezési elvei Dr. Ádám Béla PhD Budapest, Lurdiház HGD Geotermikus Energiát Hasznosító Kft. : 1141 Bp., Zsigárd u. 21. Székhely: 1141 Bp.;Zsigárd utca 21 : (36-1) ; Fax :(36-1) info@hgd.hu;

2 Tartalom Primer hőnyerők alternatívái Választás az alternatívák közül Földhőszondás hőszivattyús rendszerek tervezése I. (30 kw alatt) Földhőszondás hőszivattyús rendszerek tervezése II. (30 kw felett) Szondarendszer méretezése, response test Gyakran elkövetett hibák

3 HŐSZIVATTYÚ HASZNOSÍTÁSI RENDSZEREK

4 Választás az alternatívák közül Megrendelői igények: hőszükséglet és egyéb szempontok Ellátandó funkciók: fűtés, hűtés, hmv, medence stb. Földtani és vízföldtani adottságok Területi adottságok (domborzat, beépítettség, területi besorolás) Gazdaságosság, költséghatékonyság, optimalizálás Talajszondás rendszer: sekély mélységben várhatóan nincs elegendő vízmennyiség, könnyen fúrható kőzetek, stb. Talajkollektoros rendszer: fűtendő alapterület 2-2,5-szerese Vízkútpáros rendszer: 20 m feletti jó vízadó, megfelelő vízkémia, stb.

5 Földhőszondák átlagos mélysége: m

6 Szonda kialakítása A talajszonda-csövek többféle kialakítása létezik. A leggyakoribb a szimpla U csöves és a dupla U csöves megoldások. Konvencionális dupla-u szonda Koaxiális szonda

7 Földhőszondás hőszivattyús rendszerek tervezése I. Hőszükséglet számítás, ellátandó funkciók (F, H, HMV, medence) Geológiai helyi információk: adattárak (ELGI, VITUKI, MÁFI), tapasztalat, hatósági egyeztetés Rendelkezésre álló terület, lejtésviszonyok Hőnyerési mód megválasztása családi ház nagy rendszer helyi kutatás: szondateszt modellezés F/H/HMV igény alapján hőigény éves, havi lefutása csúcsigény lefutások éves F/H/HMV igény (kwh, GJ/év) Hőszivattyú kiválasztása Primer oldali gépész tervezés (hidraulikai méretezés)

8 Földhőszondás hőszivattyús 30 kw alatt: 50 W/m (VDI4640) Kis projektek rendszerek tervezése II. helyi geológiai viszonyok hatása előzetes földtani adatok (adattárak) Szondák tervezése: A jó geotermikus hőszivattyús hatásfok feltétele a primer földhő hasznosítás helyes méretezése hővezetőképesség meghatározása (táblázatok, adatbázisok) szondák méretének, számának és hosszának megállapítása szondák távolsága kétcsöves vagy négycsöves rendszer

10 Számítási példa: talajszonda méretezés Adatok: Q = 10,8 kw Talaj típusa: homokos, nedves (q = 60 W/m) COP = 4,2 Szükséges fúrási méter =?

11 Földhőszondás rendszerek tervezése III. Nagy rendszerek : 30 kw felett helyi geológiai viszonyok hatása előzetes földtani adatok (adattárak) helyszínen kutatófúrás, próbafúrás - geofizikai vizsgálat hővezetőképesség meghatározása táblázatok, adatbázisok kőzetmintán labor mérés szondateszt/hőelnyeletési teszt (Thermal Response Test) méretezés szoftver segítségével szondák méretének, számának és hosszának megállapítása szondák távolságának meghatározása kétcsöves vagy négycsöves rendszer

12 Szondarendszer méretezése Próbaszonda letöltése és tömedékelés 3-5 nap állás után in situ hőmérséklet mérése Szondatesztelő berendezés összeállítása órás szabvány szerinti szondateszt elvégzése Software segítségével mérési eredmények kiértékelése Cél: hővezető-képesség megállapítása EED méretező software alkalmazása a fenti mérési adatok használatával Eredmény: optimális szondaszám, talpmélység és elrendezés

13 Geofizikai mérés

15 Szondateszt (Thermal Response Test) VDI kW felett ajánlott a helyszíni kutatófúrás, szondateszt: hővezetőképesség (λ) meghatározására leggyakrabban használt módszer átlag hővezetőképesség értéket ad a szelvény teljes hosszára mérés ideje: általában óra Elve: tartályban fűtött víz kerül keringtetésre a földhőszondában. Regisztrálás: lemenő ág hőmérséklete, visszatérő ág hőmérséklete, fűtési teljesítmény, külső hőmérséklet; turbulens áramlás fenntartása fontos a mérés során, ha lamináris áramlás jön létre figyelembe kell venni a számításkor

16 Mélység (m) Szondateszt alapállapot szelvény Földhőmérséklet alapállapot szelvény Érd Rendőrkapitányság, Hőmérséklet ( C)

Hőmérséklet Hőmérséklet ( C) SZONDATESZT HŐELNYELETÉS 30 25 20 15 10 A folyadékhőmérséklet alakulása a szondateszt során Érd Rendőrkapitányság, 2015.12.16.-18.

17 Hőmérséklet Hőmérséklet ( C) SZONDATESZT HŐELNYELETÉS A folyadékhőmérséklet alakulása a szondateszt során Érd Rendőrkapitányság, ,000 Idő Előremenő folyadék hőmérséklet Szondateszt - Érd, Rendőrkapitányság 25,000 20,000 Hővezetőképesség: 1,9 W/mK 15,000 10,000 5,000 0, Befolyó Kifolyó Átlag Érintő ln sec 34 db földhőszonda, 125 m-es talpmélység, 6 m távolság

18 Méretezés földhőszonda mezőre EED Earth Energy Designer Európában egyik leggyakrabban használt szoftver Könnyen kezelhető, gyors kalkuláció végezhető, beépített adatbázis G-funkció 798 földhőszonda elrendezés, max 1200 szonda Magyar nyelvű menü adatbázisban magyar vonatkozások Belső ellenőrző modul

19 Szondamező méretezése I. Vertikális rendszerek modellezése Input paraméterek:

20 Szondamező méretezése: input paraméterek II.

21 Szondamező méretezése: input paraméterek III.

22 Szondamező méretezése: input paraméterek IV.

24 Input paraméterek összefoglalása Vertikális rendszerek modellezése: Earth Energy Designer Input adatok: Alaptulajdonságok: hővez.kép., menny. hőkap., talajfelszín hőm., geotermikus hőfluxus Furat és hőcserélő: szondatípus, elrendezés, mélység, távolság, furatátmérő Hőhordozó folyadék: hővez.kép., spec. hőkap., sűrűség, viszkozitás, fagyáspont Alapterhelés: SPF, éves és havi bontásban MWh Csúcsterhelés: havi bontásban Szimulációs periódus Költségszámítás Eredmény: optimális elrendezés További lehetőségek: szükséges furathossz kiszámítása, szondamező optimalizálása

25 Annual min-max fluid temp. [ C] Mélység (m) Fluid temperature [ C] Szondamező méretezése VI Földhőmérséklet alapállapot szelvény Érd Rendőrkapitányság, Hőmérséklet ( C) gfedcb gfedcb gfedcb Fluid temperature Peak cool load Peak heat load Fluid hőmérséklet éves alakulása a 25. évben 40 JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC Year gfedcb gfedcb gfedcb gfedcb Peak min Peak max Base min Base max Fluid hőmérséklet alakulása 25 év működés alatt Year

26 TELENOR FÖLDHŐ MONITORING

28 Gyakran elkövetett hibák Tervezési hibák: Primer oldal alulméretezése (szondahiány) Nem megfelelő hidraulikai méretezés Szondák egymásra hatásának figyelmen kívül hagyása (5 m a minimum) Hatástávolság kb. 3 m! Primer technológiai hiba (tervezés pl. hőnyerési mód megválasztása) Hőszükséglet számítási hiba (szekunder oldalon) Rosszul megválasztott hőszivattyú Kivitelezési hibák: Hiányos tömedékelés Nem jó minőségű tömedékelőanyag (bizonyos esetekben szükséges hővez.kép. fokozó anyag) Glikolhiány sokan vízzel töltik a szondákat Építési hőszigetelési hiba Tömegáram, beszabályozási hibák

29 HGD Geotermikus Energiát Hasznosító Kft. : 1141 Bp., Zsigárd u. 21. Székhely: 1141 Bp.;Zsigárd utca 21 : (36-1) ; info@hgd.hu; Köszönöm a figyelmet!

Hasonló dokumentumok

Földhőszondás hőszivattyús rendszerek tervezése és engedélyeztetése. Zala- és Vas megyei esettanulmányok földhőszondás családi házas projektekről.

Földhőszondás hőszivattyús rendszerek tervezése és engedélyeztetése. Zala- és Vas megyei esettanulmányok földhőszondás családi házas projektekről. Csernóczki Zsuzsa Okl. környezetkutató, geológiai projektmenedzser