 |
|
| |
TEHNICA INSTALATIILOR GEOTERMALE |
 |
Sonde geotermale, colectoare subterane, piloane de energie – caldura si racoare din adancuri
Posibilitatile utilizarii caldurii geotermale
Exista nenumarate posibilitati de utilizare a caldurii din pamant. Aici ne vom referi la cel mai utilizat sistem sol/apa. in principu deosebim sisteme orizontale si verticale:
|
|
|
|
|
| |
Sisteme geotermale orizontale: |
|
|
• Colector de sol |
|
Colectorul de sol. Tevi din polietilena se aseaza la o adancime de circa 1,2 m - 1.7 m.
|
• Colector sant |
|
|
Colectorul de sant are o structura asemanatoare cu a colectorului de sol, insa intr-un sant se asaza mai multe tevi paralele, astfel reducandu-se volumul de sapaturi. |
|
| |
|
|
|
• Teava spiralata |
|
|
Si aici se sapa doar un sant, in care se aseaza o teava spiralata. |
|
|
|
|
| |
Sisteme geotermale verticale : |
|
|
Sondele geotermale sunt metoda cea mai des utilizata pentru utilizarea caldurii Pamantului. Numele de fapt este inexact, deoarece cu o sonda geotermica se poate extrage nu numai cadura, dar si frig din sol. Se folosesc sonde cu adancimi intre 70 si 350 m. Diametrul conductelor variaza intre 25 si 40 mm. Despre cit costa o sonda geotermala vezi "foraj geotermic". |
|
| |
|
|
|
• Pilon de energie |
|
| |
|
|
|
|
|
| |
Sonda geotermala in detalii |
|
|
|
|
|
|
| |
 |
|
in trecut s-au utilizat diferite variante constructive, dintre aceste s-a impus sonda dubluU. Aceasta rezista la solicitarile care apar la montaj si in exploatare, si la cap sonda poate fi racordata prin elemente standardizate. Pentru coborarea sondei geotermale trebuie folosite greutati care sa contacareze forta ascensionala a polietilenei in apa sau fluidul de foraj. Pot fi utilizate greutati fixate pe talpa sondei sau o tija care apasa pe talpa.
incalzire
Sondele geotermale servesc cel mai des doar pentru incalzire. Nu este de mirare, deoarece majoritatea acestor instalatii se foloseste la case pentru una sau doua familii. Se utilizeaza sonde cu lungimi intre 70 si 350 m. in functie de lungime se utilizeaza un alt diametru al tevii, pentru a reduce pierderea de presiune in sistem. Ca regula orientativa se poate utiliza tabelul. |
|
|
Pierderea de presiune intr-o sonda geotermala trebuie insa privita in ansamblu. Un diametru mai mare inseamna forarea unei gauri de diametru mai mare, ceea ce inseamna costuri mai mari si o durata de amortizare mai lunga. Tocmai la sonde mai lungi (peste 300 m) ar fi de fapt logic sa se utilizeze sonde cu diametru de 50 mm. Dar cu tehnica de foraj existenta, forarea unei gauri ar costa asa de mult, incat nu ar fi rentabila. in asemenea cazuri se prefera astazi reducerea vitezei de circulatie a apei in sonda, lucrand cu variatii mai mari de temperatura. Mai multe informatii despre acest subiect gasiti in buletinul informativ „Validarea programului de sonde geotermale si optimizarea lungimii sondei“.
in prezent, 40% din toate sondele geotermale instalate sunt cu diametrul de 40 mm. in alte tari, aceasta tendinta nu se manifesta. La case familiale, o sonda mai adanca poate reduce costurile investitiei: Daca este nevoie doar de o singura sonda, nu este nevoie de colector-distribuitor. Cele doua tururi respectiv retururi se leaga printr-o piesa de bifurcatie si se leaga direct la pompa termica. Piesa de bifurcatie se poate utiliza si in cazul instalatiilor cu mai multe sonde, astfel fiind nevoie de colector-distribuitor mai mic si mai ieftin.
Racire
Instalatii geotermale folosite numai pentru racire sunt relativ rare in prezent. insa potentialul nu este de neglijat. Pe langa climatizarea cladirilor, sistemul poate fi utilizat si pentru racirea proceselor tehnologice. Instalatii experimentale pentru utilizarea „racorii“ Pamantului la racirea proceselor au fost construite deja in anii ’90, si au fost studiate in decursul anilor. Primele instalatii industriale de racire au fost construite in Germania in anul 2002. Geologia joaca un rol important in aceasta utilizare. Straturi de apa in miscare maresc eficienta, facand posibil un transfer mai bun de caldura.
in astfel de instalatii se folosesc in principiu sonde mai scurte, pana la 100 m.
Incalzire/Racire
Utilizarea dubla a sondelor geotermale, pentru incalzire si racire, deci pentru climatizare, castiga tot mai mult teren. Tocmai la cladiri care adapostesc birouri, necesarul de incalzire scade datorita marelui numar de calculatoare, copiatoare, imprimante, corpuri de iluminat. in schimb sarcina de racire este insemnata. Fatadele din sticla mai maresc aceasta sarcina. Prin utilizarea dubla a sondei geotermale se gaseste o solutie avantajoasa acestei probleme. incalzirea se realizeaza printr-o pompa termica. Racirea se face primordial prin procedeul „freecooling“. Numai daca acesta nu face fata, se pune in functiune o pompa termica reversibila. Astfel se reduce la minim consumul de energie primara.
Deja se pregatesc foarte multe obiective care vor fi climatizate utilizand caldura Pamantului. Vom prezenta trei din ele. Servicul German de Siguranta Zborurilor (DFS) in Langen, Centrala Casei de Economii din Donaueschingen si Centrul de perfectionare a Bancii nationale Elvetiene in Gerzensee.
Obiectivul DFS Langen dispune de cea mai mare instalatie geotermala in Europa Centrala. Cu 154 de sonde cu adancimea de 70 m fiecare, se obtine o capacitate de incalzire de 340 kW. La o putere de 330 kW, instalatia de sonde geotermale asigura necesarul de baza pentru incalzire.
Centrala Casei de Economii din Donaueschingen este un obiectiv mult mai mic. Cu 56 de sonde avand adancimea de 100 m, se realizeaza o capacitate de racire de 275 kW. Pompa termica acopera si aici necesarul de baza pentru incalzire, avand puterea de 110 kW.
in 2002, la Centrul de Perfectionare a BNE in Grenzensee, instalatia de pompa termica aer/apa a fost inlocuita cu sonde geotermale. S-au instalat 33 de sonde de 145 adancime, racordate la doua pompe termice de cate 135 kW. Se incalzeste o suprafata de 4.900 mp. in plus, prin freecooling, se climatizeaza o sala polivalenta.
Stocare
In Europa exista deja cateva instalatii de stocare a energiei termice in pamant. Se stocheaza energia solara in pamant, si se foloseste pentru incalzire in cursul anului. Primul obiectiv s-a executat in Neckarsulm-Amorbach (fig. 4). 528 sonde cu adancimea de 30 m stocheaza caldura in 630.000 metri cubi de pamant. Alte instalatii sau construit in Mol (Belgia) cu 144 de sonde si in Anneberg (Suedia) cu 100 de sonde.
O instalatie hibrid a fost realizata in Attenkirchen. Partea centrala este un rezervor de apa, inconjurat de 90 de pompe geotermale. Astfel, caldura cedata de rezervor este preluata de sonde. O instalatie de stocare este in curs de proiectare in Elvetia.
in instalatiile de stocare pot rezulta temperaturi de peste 90 °C. Cum s-a precizat mai devreme, polietilena nu se mai poate utiliza la aceasta temperatura, s-ar degrada prea repede. De aceea, sondele in acest caz se confectioneaza din polibutena.
Piloane de energie
Piloanele de energie se utilizeaza ca si sondele geotermale. Daca din cauza solului este necesara utilizarea de piloane, nu are nici un sens sa se foreze alaturi pentru sonde. Piloanele insasi pot fi utilizate direct pentru incalzire si racire. in piloane se incorporeaza tevi din PE. Acesta se realizeaza la confectionarea prefabricatului sau la fata locului pe santier, depinzand de tipul pilonului:
• Pilonii de batut se prevad din fabrica cu fascicol de tevi din polietilena. La piloni de diametru mic se va tine seama de raza minima de curbare a tevii din polietilena.
• Pilonii de batut turnati centrifugal au un orificiu cilindric in mijloc. Dupa baterea pilonului, in acest orificiu poate fi intodus un fascicol de tevi preconfectionat. La sfarsit se umple spatiul cu nisip cuartos.
• in cazul pilonilor turnati pe santier sau forati, armatura se prevede cu tevi din PE inainte de asezare pe pozitie. Capetele tevilor la partea de sus a pilonului se protejeaza printr-un tub de protectie. Pe langa piloni, si palplansele pot fi utilizate in scop energetic.
La piloni de energie se va acorda atentie deosebita razelor de incovoiere. O raza prea mica poate duce la ruperea tevii, deci la scoaterea din functiune definitiv a pilonului de energie. La piloni de diametru mic se pot utiliza piese speciale de intoarcere. in acest context se vorbeste despre fascicol de tevi pentru piloni de energie. |
|
|
O sonda geotermala instalata corect are o durata de functionare de 100 de ani. insa in majoritatea cazurilor, conductele si distribuitoarele nu se calculeaza pentru o astfel de durata, desi ar fi posibil. Adesea se utilizeaza materiale si elemente de legatura care nu satisfac in totalitate cerintele pentru utilizare in circuit de sola.
Si azi se utilizeaza frecvent distribuitoare produse pentru sisteme de incalzire, in circuitele de sola. Acestea nu sunt proiectate corespunzator din punct de vedere hidraulic, si nici nu rezista la condensat. Adesea trebuie inlocuite dupa 15 ani, pentru ca nu mai sunt etanse. Exista piese speciale confectionate din materiale plastice, elaborate pentru circuite de sola. Acestea au o sectiune destul de mare ca sa nu provoace caderi de presiune la debite mari. Sunt confectionate din polietilena, acelasi material din care se confectioneaza sondele si conductele de transport.
Durata de viata a acestora se poate calcula la 100 de ani.
Pentru sonde mai mici se utilizeaza distribuitoare cu diametrul de 53 mm. De la 4 sonde in sus trebuie un diametru de 90 mm. Pentru obiective foarte mari se utilizeaza distribuitoare speciale. |
|
 |
|
|
|
|
 |
|
|
 |
DOTARI
