Újszilvás geotermikus fűtési rendszere

Átírás

1 NNK Környezetgazdálkodási,Számítástechnikai, Kereskedelmi és Szolgáltató Kft. Iroda: 4031 Debrecen Köntösgátsor 1-3. Tel.: 52 / ; fax: 52 / ; honlap: nnk@nnk.hu Vincze László, Kozák János, Üveges Zsolt, Puskás Béla: Újszilvás geotermikus fűtési rendszere

2 Az NNK Kft. tevékenységi köre Szakértés, tervezés: környezetvédelmi, hulladékgazdálkodási és vízvédelmi vonatkozású szakértői anyagok készítése; akkreditált mintavétel (talaj, víz, szennyvíz, hulladék stb.) talajmechanikai fúrás, geotechnikai szakvélemények, vízi létesítmények (vízellátás, csatornázás, csapadékvíz elvezetés, környezetvédelem stb.) tervezése; szilárd ásványi nyersanyagkutatás (homok, kavics, agyag), bányászati engedélyezés, talajszondák tervezése, engedélyeztetése; épületgépészeti tervek készítése; pályázatok, megvalósíthatósági tanulmányok készítése, projekt menedzsment.

3 Az NNK Kft. tevékenységi köre Kivitelezés: Szennyezett talaj-, talajvíz kármentesítése, veszélyes hulladék szállítása; mélyfúrású kút, monitoring kút, vízellátó rendszer; kisebb vízi létesítmények kivitelezése; talajszonda, geotermikus termelő visszasajtoló kútpár, hőszivattyús fűtési rendszer; mélykutas munkagödör víztelenítés.

4 A megvalósult projekt alapadatai Projekt címe: Újszilvás Község Önkormányzata által fenntartott közintézmények fűtési rendszerének korszerűsítése, modernizálása geotermális energia hasznosításával. Beruházó: Újszilvás Község Önkormányzata. Finanszírozás: A beruházás az EGT és Norvég Finanszírozási Mechanizmusok program 85 %-os támogatása. Kivitelezés költsége: bruttó Ft.- Kivitelezés időtartama: február november Tervező, kivitelező: NNK Kft.

5 A hasznosított víz útja Termelő kút Polg. Hivatal Közösségi Ház Nyelető kút Vízmű Általános Iskola Óvoda

6 A projekt tervezői, lebonyolítói Kozák János, környezetvédelmi szakértő, ügyvezető, SZKV-vf, -le, -hu, Üveges Zsolt, vízi létesítmény tervező, VZ Puskás Béla, gépész tervező, Gt Némethy Róbert, projekt koordinátor Gavallér László, projekt vezető

7 Földtani, vízföldtani adottságok Már a es évek során végzett artézi kútfúrások során világossá vált, hogy Újszilváson megfelelő védettségű, jó minőségű ivóvíz csak igen nagy mélységből nyerhető (<250 m). Ezt a községi vízmű fejlesztés keretében1972-ben létesült a az Alkotmány úti 381,5 m talpmélységű, máig is működő mélyfúrású kút fúrásakor szerzett tapasztalatok csak megerősítették: a kút mélyítésekor 216,0-249,5 m között három szakaszon szűrőzött rétegcsoport próbatermelése sikertelennek bizonyult. A fúrást így továbbmélyítették, és végül 306,2 és 368,7 m között lett beszűrözve három szakaszon. A kút felszökő vizet adott (nyugalmi nyomása: +1,8 m), maximális hozama 910 l/perc volt (-17,2 m üzemi szintnél), a vízhőmérséklet 29 C volt.

8 Földtani, vízföldtani adottságok A vízigények növekedése és az üzembiztonság érdekében 1986-ban 380,0 m-es talpmélységgel új kút létesült (B-19). Ennek nyugalmi nyomása már csak -11,0 m volt, maximális hozama -38,7 m üzemi szintnél 600 l/perc volt. A kút kifolyó vízhőmérséklete 25 C. Újszilvás ivóvízellátását m mélységből származó, C-os rétegvízre alapozták.

9 középsőpleisztocén felsőpleisztocén Mélység [m] Földtani kor Rétegoszlop Jellemző képződmények Vízkivételi lehetőségek holocén 6 99 finomhomok (eolikus homok) finomhomok (eolikus), kőzetlisztes finomhomok, aprószemű homok kőzetliszt, agyag, kőzetlisztes finomhomok Jó, közepes vízadó képesség, nagyfokú sérülekenység, kerti öntözőkutak Nincs vízbeszerzésre alkalmas réteg. 150 kőzetliszt, kőzetlisztes agyag, kőzetlisztes finomhomok, finomhomokos kőzetliszt Nincs vízbeszerzésre alkalmas réteg alsópleisztocén felsőpliocén (levantei) agyag, finomhomokos kőzetliszt, közép-, durvaszemű homok váltakozása kőzetlisztes agyag, homok (apró-, középszemű) váltakozása A környező településeken jó vízadó képesség, kedvező vízminőség, de Újszilváson nem sikerült a vízműkút kiképzés felső-pannóniai kőzetlisztes agyag, finomhomokos kőzetliszt, kőzetlisztes homok, homok (finom- és aprószemű) váltakozása lignites agyag betelepülés Jó vízadó képesség, kedvező vízminőség, 30 C hőmérsékletű rétegvíz 450

10 A beruházás előzményei 2005 után a régi kutak, különösen a II. jelű kút hozama jelentősen csökkent, így az Önkormányzat a vízmű fejlesztését határozta el. Először két új vízműkút létesítését, ill. az egyik régi kút felújítását tervezték meg. Ezek a tervek forrás hiányában nem valósultak meg. Később felmerült, hogy a kutak vize magas hőmérsékletüknek köszönhetően fűtésre is alkalmas lehet tól már a közintézmények fűtését és a vízellátás fejlesztését együttes megoldása volt napirenden. Az elkészült tervek, tanulmányok alapján az Önkormányzat a Norvég Alapból nyert pályázati támogatást.

11 A geotermikus fűtés elve Hőszivattyú segítségével mintegy 1/5-1/6 elektromos energia befektetésével a kitermelt C-os víz hőmérsékletének C-os hűtésével C-os, fűtésre (akár radiátoros fűtésre!) alkalmas hőmérsékletű víz állítható elő. Mivel a meglévő régi mélyfúrású kutak rossz műszaki állapotban voltak, ezért a tervezett projekt keretében két új kút fúrása lett betervezve: egy termelő kúté és egy visszasajtoló (nyelető) kúté. Utóbbira azért van szükség, mert a kizárólag geotermikus célra kitermelt vizet a vízadó rétegbe vissza kell juttatni. A tervek szerint tehát a termelő kútból származó víz hőmérséklete a közintézményekben elhelyezett hőcserélőkön (ill. hőszivattyúkon) áthaladva fokozatosan lecsökken. A lehűlt víz ezt követően a meglévő vízműtelepre kerül, ahol a korábbi gyakorlat szerinti tisztítás és fertőtlenítés után az ivóvízhálózatba jut.

12 Visszasajtolás? Visszasajtolni csak azt a vízmennyiséget kell, amit a települési vízhálózat a fűtési vízigénynél kisebb ivóvízigény miatt éppen nem tud felvenni. A tervezés során prioritást élvezett, hogy minél kevesebb vizet kelljen visszasajtolni, mivel annak energiaigénye, ill. esetleges üzemeltetési nehézségei az energetikai hatékonyságot csökkentik.

13 Hidrogeológiai tervezési nehézségek A tervezett termelő és visszasajtoló kutak helyének megválasztásakor figyelembe kellett venni a meglévő vízműkutak helyzetét (távolhatását), annak elkerülésére, hogy a kutak egymás hozamát csökkentsék. A termelő és visszasajtoló kút elhelyezésekor arra is figyelemmel kellett lenni, hogy a lehűlt és visszasajtolt víz hosszú távon se hűthesse le a termelő kút vizét. A fentiek kiküszöbölésére az előírt előzetes környezeti hatástanulmány keretében 3D hidrodinamikai modellezés készült, mely alapján előrejelezhetővé volt az esetleges hozam- és hőmérséklet-csökkentés.

14 A környékbeli mélyfúrású kutak elh elhelyezkedése

15 A termelő és visszasajtoló kutak, a közintézmények és az azokat összekötő vezeték rendszer Tervezett állapot

16 A projekt előtti és a tervezett nyomáspotenciál a kutak körül Projekt előtti nyomáspotenciál kép Tervezett nyomáspotenciál kép

17 Áramvonalak a termelő és a nyelető kút között 20 év múlva Tervezett állapot

18 A kutak fúrása

19 A visszasajtoló kút megvalósulása Már a nyelető kút keresőfúrása során kiderült, hogy a helyszínen a vízföldtani adottságok kissé eltérnek a várttól: a homok rétegek vékonyabbak, rosszabb kifejlődésűek voltak. A fúrást így 410,0 m- ig kellett tovább mélyíteni. A kút 389,0-392,0 m és 399,5-405,0 m között lett szűrőzve. Maximális hozama 400 l/perc volt -40,5 m üzemi vízszintnél (a nyugalmi vízszint -11,4 m volt), a vízhőmérséklete 30,5 C volt.

20 A termelő kút megvalósulása A termelő kút fúrásakor még kedvezőtlenebb adottságok mutatkoztak: a 393,0 m-ig mélyített kútban a 336,0-384,5 m között bekötött vízadók mindössze 150 l/perc hozamot szolgáltattak. Mivel ez nem elégítette volna ki a fűtési vízigényeket, a szűrő visszahúzásra került, és a fúrást vízkutató jelleggel 450,0 m-ig mélyítették tovább. Végül 416,0-439,0 m között található jó vízadónak látszó homok rétegek kerültek bekötésre. Az így kiképzett 445,0 m talpmélységű kút maximális hozama 375 l/perc lett -33,6 m-ről -9,35 m nyugalmi vízszint mellett. A víz hőmérséklete 32,7 C.

21 A termelő kút csövezési rajza

22 Beépítésre váró szűrő és kavics

23 A nyelető kút 400 l/p hozama

24 A termelő kút akna

25 Kútszerelvények A kútépítés befejezésekor a termelő kútba frekvenciavezérelt búvárszivattyú került beépítésre. A kút hozamát a külső levegőhőmérséklet és a fűtött intézmények belső hőmérséklete alapján szabályozott automatika határozza meg. A termelő kút aknában vízmérőóra, mintavevő csap, homokfogó, visszacsapó szelep, elzáró szerelvények kerültek beépítésre. A visszasajtoló kút akna zárt kútfejjel lett kialakítva, a nyomásfokozó szivattyú került beépítésre, melyre azonban várhatóan nem lesz szükség.

26 A termelő kút akna szerelvények

27 Vízminőség A vízminőség a várakozásoknak megfelelően alakult, a vizek alacsony oldottanyag tartalmúak, nátrium-hidrogénkarbonátos jellegűek, és az oldott gáz (ill. metán) tartalom is alacsony (B kategória). A vas- és mangántartalom alacsony, csak az ammónium tartalom kifogásolható.

28 Nyomóvezetékek - Hossza: 1558 méter (V-1-0 = 1250 m; V-2-0 = 308 m) - Fektetési mélység: - 1,20 m - Vezeték mérete: Ø125mm - Szigetelés vastagsága: 10 mm - Anyaga: PE100VSDR17

29 Nyomóvezetékek nyomvonala, fűtött közintézmények Vízmű B-19 kút Iskola Alkotmány utca O125 PE Kossuth utca V-1-0 V-2-0 V-1-0 V O125 PE Tervezett NYELETŐKÚT kútaknában EOV X= ; Y= Alkotmány utca Vörösmarty utca Dózsa György utca V Tervezett TERMELŐKÚT kútaknában EOV X= ; Y= Óvóda Művelődési ház Polgármesteri Hivatal

30 Hőcserélők Az épületek hőközpontjaiban leválasztó hőcserélők kerültek telepítésre, mivel a nyersvíz nem volt bevezethető a hőszivattyúba közvetlenül. A leválasztó hőcserélő szekunder oldala, a hőszivattyú primer oldalaként üzemel.

31 Hőszivattyúk az iskola hőközpontjában

32 Beépített hőszivattyúk teljesítménye Megnevezés Fűtési teljesítmény Hőszivattyú típusa Polgármesteri Hivatal 36 kw 1 db F Művelődési Ház 70 kw 1 db F Óvoda 100 kw 2 db F Általános Iskola 250 kw 3 db F Összesen 456 kw -

33 HMV tartályok az iskola hőközpontjában

34 Belső gépészeti rendszer I. Polgármesteri Hivatal és Óvoda A hőszivattyú szekunder oldalán két fogyasztói rendszer került kialakításra. Az egyik a radiátoros és klímakonvektoros fűtési rendszer, míg a másik a használati melegvíz termelő rendszer. A szekunder oldalon, - az épületben - két előremenő és két visszatérő rendszer lett kiépítve, mely télen a fűtést, nyáron pedig a hűtést hivatott biztosítani.

35 Belső gépészeti rendszer II. Művelődési Ház és Általános Iskola A szekunder oldalon csak egy előremenő és egy visszatérő rendszer lett kiépítve fűtésre. Az iskolai fűtési rendszer két részből áll. Az első a radiátoros, a második a tornaterem termoventilátoros fűtése. A meglévő radiátorok THERM X2 típusú acéllemez radiátorokkal kerültek kiváltásra, melyek termosztatikus szelepekkel és visszatérő csavarzattal kerültek telepítésre.

36 Kezdeti üzemeltetési tapasztalatok Az elmúlt fűtési szezon tapasztalatai kedvezőek voltak, az intézmények belső hőmérsékletének fenntartásához a vártnál kisebb vízmennyiség kellett: az enyhébb külső hőmérséklet esetén 160 l/perc, hidegebb időszakokban 200 l/perc feletti hozam lett kitermelve. Mivel ezt a település egyidejű ivóvízigénye általában meghaladja, ezért visszasajtolásra (nyeletésre) várhatóan csak ritkán lesz szükség, ami tovább növeli a rendszer energetikai hatásfokát.

37 Megtakarítások, tapasztalatok Polgármesteri Hivatal: első fűtési idény, becsült adatok Megnevezés Gáz Elektromos áram Átalakítás előtti arányosított értékek 236,31 GJ Ft.- - Beruházás utáni arányosított értékek ,4 kwh Ft.- Megtakarítás forintban: Ft.- Megtakarítás %-ban: 53,4 %

38 Összefoglalás Az Újszilváson megvalósult geotermikus fűtési rendszer országos léptékben is példaszerű műszaki megoldás, melynek újszerűsége abban rejlik, hogy nemcsak a közintézmények fűtését biztosítja, hanem a település vízellátásához is nagymértékben hozzájárul: a fűtési szezon kisebb vízigényét a kút teljes egészében fedezni tudja, és a nagyobb nyári félévi vízigények jelentős részét is biztosíthatja.

39 NNK Környezetgazdálkodási,Számítástechnikai, Kereskedelmi és Szolgáltató Kft. Iroda: 4031 Debrecen Köntösgátsor 1-3. Tel.: 52 / ; fax: 52 / ; honlap: nnk@nnk.hu Köszönjük a figyelmet!