Przy określaniu jednostkowej mocy chłodniczej pozyskiwanej z pionowego gruntowego wymiennika ciepła na potrzeby pompy ciepła konieczne jest wykonanie rozpoznania geologicznego czy to z map geologicznych, czy też dokumentacji wykonanych już w przeszłości odwiertów. Na podstawie znajomości grubości poszczególnych warstw gruntu i współczynnika przewodzenia ciepła każdej z warstw – λ wylicza się średnią wartość współczynnika przewodzenia ciepła λ jako średnią ważoną dla wszystkich warstw gruntu, w których zostanie zabudowany pionowy wymiennik ciepła. Wyliczona w ten sposób wartość współczynnika λ nie uwzględnia intensywności przepływu wód podziemnych i konwekcji naturalnej w otoczeniu otworu wiertniczego. Ponieważ pomiędzy wynikami obliczeniowymi a uzyskanymi później efektami w eksploatacji dolnego źródła ciepła występowały rozbieżności, w połowie lat dziewięćdziesiątych rozpoczęto coraz powszechniej wykonywać pomiary współczynnika przewodzenia ciepła przez grunt za pomocą metody określanej w literaturze jako TRT lub GRT (thermal response test lub geothermal response test).

 

zobacz także:

Pompy ciepła systematyka

 

Badania metodą TRT wykonywane są za pomocą ruchomego (przewoźnego) zestawu pomiarowego. W miejscu, gdzie ma zostać zlokalizowane pole pionowych gruntowych wymienników ciepła najczęściej wykonuje się jeden lub, w przypadku bardzo dużego pola sond, więcej pomiarów współczynnika λ. W wykonanym otworze (lub przy większym polu sond w kilku otworach) osadza się sondę, a następnie dokonuje się pomiaru współczynnika efektywnego przewodnictwa cieplnego gruntu. Przez efektywne przewodnictwo cieplne gruntu należy rozumieć przewodnictwo wypadkowe:

 

• tworzywa, z którego wykonana jest sonda geotermalna,

• wypełnienia otworu wiertniczego,

• gruntu otaczającego sondę.

 

Pomiar współczynnika efektywnego przewodnictwa

 

Zmierzony efektywny współczynnik przewodzenia ciepła jest średnią dla wszystkich warstw, w których osadzona jest sonda. Pomiar przeprowadza się po termicznym ustabilizowaniu odwiertu. Czas termicznej stabilizacji odwiertu z sondą i wypełnieniem zależny jest od rodzaju zastosowanego wypełnienia. Wyznaczanie współczynnika efektywnej przewodności cieplnej metodą TRT polega na iniekcji poprzez sondę do gruntu energii cieplnej o stałej i znanej wartości. Czynnik wypełniający sondę cyrkuluje w obiegu zamkniętym sonda–urządzenie pomiarowe i przekazuje ciepło do gruntu. Temperatura czynnika na wlocie do sondy i wylocie z sondy geotermalnej jest cały czas rejestrowana. Pomiar prowadzi się do ustabilizowania przepływu ciepła w gruncie. Na rys.1 i 2 pokazano urządzenie w trakcie pomiaru [1, 3], a na rysunku 3 schemat instalacji pomiarowej [2]. Współczynnik efektywnego przewodnictwa gruntu wyznacza się korzystając z równania przepływu ciepła w funkcji czasu wg Busso,Georgieva i Rotha [4]….

 

Stanisław Zbrojkiewicz

Czytaj całość w GlobEnergia 4/2011

okładka-globenergia-4-2011Image24