Dimensionarea sondelor verticale

Pentru proiectarea sondelor geotermice destinate functionarii pompelor de caldura sol-apa, este foarte important sa se tina cont si de capacitatea de extractie a solului. Cu experienta acumulata in domeniul geotermiei din 2004 pana in prezent, GEOSOL ENERGY RESEARCH SRL executa dimensionarea si proiectarea circuitului colector cu sonde verticale pentru pompele de caldura sol-apa.

Pentru instalatiile cu pompe de caldura sol-apa cu puterea mai mica de 30 kW pentru regimul de incalzire si pentru sonde cu lungimea de maxim 100 m, capacitatea de extractie se poate aproxima dupa cum urmeaza:

 

- un sol cu conductibilitate termica termica scazuta λ
- un sol cu conductibilitate termica termica ridicata λ
- un sol format din pietris si nisip uscat, la 1800 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 25 W/m sonda si la 2400 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 20 W/m sonda
- un sol format din pietris si nisip acvifer, la 1800 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 65-80 W/m sonda si la 2400 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 55-85 W/m sonda

- un sol format din pietris si nisip cu un flux puternic de apa freatica, la 1800 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 80-100 W/m sonda si la 2400 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 70-90 W/m sonda
- un sol format din argila si lut umed, la 1800 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 35-50 W/m sonda si la 2400 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 30-40 W/m sonda
- un sol format din piatra de var masiva, la 1800 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 55-70 W/m sonda si la 2400 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 45-60 W/m sonda
- un sol format din gresie, la 1800 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 65-80 W/m sonda si la 2400 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 55-65 W/m sonda
- un sol format din roca magmatica acida ( granit ), la 1800 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 65-85 W/m sonda si la 2400 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 55-70 W/m sonda
- un sol format din roca magmatica bazica ( bazalt ), la 1800 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 40-65 W/m sonda si la 2400 ore de functionare are o capacitate de extractie specifica de 35-55 W/m sonda

De exemplu pentru o putere de incalzire de 10 kW, avem nevoie de minim 2 sonde de 100 m, pentru calculul lungimii sondelor respectiv metrii de forare s-a luat in considerare o pompa de caldura sol-apa cu un COP = 4 pentru o temperatura de tur = 35º C retur = 0º C si la o capacitate de extractie de 50 W/m, pamant umed, 1800 ore de functionare.

 

Tipurile de sol influenteaza considerabil capacitatea de extractie a sondei geotermice, informatii amanuntite fiind detinute de firma de foraj GEOSOL ENERGY RESEARCH SRL.

Dimensionarea instalatiilor mari

Pentru instalatiile cu pompe de caldura sol-apa cu puterea mai mare de 30 kW sau utilizare suplimentara a surselor de caldura ( de exemplu pentru racire ) trebuie efectuat un calcul exact.

In cazul unei situatii geologice si hidrologice neclare, pentru dimensionarea instalatiei de sonde verticale trebuie efectuata o forare de proba. Aceasta forare poate fi considerata geofizic sau poate fi masurata capacitatea de extractie din pamant cu ajutorul unui Thermal Response Test. Pe baza rezultatelor obtinute si cu ajutorul unui program de simulare poate fi determinata de asemenea capacitatea anuala de extractie posibila la o anumita durata de functionare a instalatiei.

Montare

Forajele, tevile de legatura si sondele verticale nu trebuie sa afecteze structura de rezistenta a cladirilor, motiv pentru care se pozitioneaza la o distanta de minim 1 m fata de fundatia cladirii, respectiv la o adancime de minim 1 m fata de partea de jos a fundatiei. In cazul montarii mai multor sonde verticale distanta dintre sonde la lungimi de sonda < 50 m trebuie sa fie de minim 5 m iar la lungimi de sonda > 50 m trebuie sa fie de minim 6 m.

Se recomanda in limita posibilitatii ca distanta dintre sondele verticale sa fie cat mai mare, pentru a nu se afecta capacitatea de extractie si de regenerare a pamantului. La sondele verticale care se utilizeaza pentru necesarul de frig dispunerea trebuie efectuata cat se poate de exact pentru a evita influentare reciproca.

Distanta de pozare fata de alte conducte de aductiune este de 70 cm.

Daca se coboara sub aceasta distanta, conductele trebuie izolate corespunzator.

Dupa ce sonda verticala a fost introdusa in pamant se recomanda o verificare a debitului si presiunii.

Tevile sondelor verticale trebuie directionate la distribuitor in circuite legate in paralel. Distribuitorul trebuie instalat la locul cel mai inalt. Inainte de punerea in functiune a intregului sistem se va efectua o proba de presiune la 1,5 ori presiunea de regim. Se va verifica umplerea uniforma a tuturor sondelor verticale.

La pompele de caldura sol-apa, subdimensionarea sondelor verticale poate conduce la temperaturi mici ale pamantului si astfel la o performanta anuala mai mica. In caz extrem se poate ajunge la temperaturi ale pamantului situate la limitele inferioare de utilizare a pompelor de caldura.

In plus, pe termen lung subdimensionarea poate conduce la temperaturi ale pamantului care scad an de an si in cazul in care nu se asigura regenerarea, pe langa o performanta anuala care scade si ea de la an la an se ajunge in cativa ani la necesitatea de a se suplimenta numarul sondelor verticale.

Obiectul este ascuns