• English
  • Deutsch
  • Magyar
Tiszta energia Tiszta haszon

Geotermikus szondateszt

Szondatesztről általában (Thermal Response Test)

A talajhőt hasznosító hőszivattyús rendszerek esetében két lehetséges kivitelezési módot különböztetünk meg. Egyik  a 60-100 méteres függőleges talajszonda, a másik a horizontális, talajkollektoros rendszer.

Míg a kisebb méretű - 30 kW-nál kisebb teljesítményű - rendszerek tervezésénél alkalmazható a VDI 4640 általános irányelv, addig a 30 kW feletti iteljesítményű nagy rendszerek esetében, ennek használata a hőszivattyús rendszerek túlméretezéséhez, ritkábban alulméretezéséhez vezetett, amely csökkenti a hőszivattyús rendszer hatásfokát és növeli a beruházási és az üzemeltetetési költségeket.

Annak érdekében, hogy elkerülhessük a rendszer műszaki és pénzügyi túlméretezését, nagy rendszerek tervezésekor, minden esetben szondateszteket végzünk és a kapott eredmények alapján határozzuk meg létesítendő szondák számát, a területi adottságok és az igényelt teljesítmény figyelembe vételével.

A talajszondás rendszerek esetén a primer oldal legfontosabb eleme a fúrt szondák mérete és a szükséges szondák számának és távolságának meghatározása. Kisebb méretű rendszereknél (30kW teljesítményig) a VDI 4640 irányelv egyszerű méretezési szabályokat ír elő, a földhőszondák fajlagos hőelvonási teljesítménye az alábbi táblázatból kalkulálható.

Forrás: VDI 4640

A fent hivatkozott VDI szabvány alapján készített, egyszerűsített táblázat  a taljatípusok és a fajlagos hőelvonási teljesítmények közötti összefüggést mutatja:

Hőszivattyús rendszerek tervezésénél probléma, ha a primer oldalból kinyerhető hőteljesítmény nagyberuházások esetén (30kW felett) is egy ökölszabály alkalmazásával kerül meghatározásra. Ez a rossz gyakorlat sajnos a hőszivattyús rendszerek túlméretezéséhez, ritkábban alulméretezéséhez vezetett, amely csökkenti a hőszivattyús rendszer hatásfokát, ill. növeli a beruházási és az üzemeltetetési költségeket - az előzetes becslési eljárással számított szondahossz és az ezek alapján meghatározott szondaszám 25-40% hibalehetőséget is rejthet a helyi földtani viszonyok függvényében. Ezért minden 30 kW feletti hőszivattyús rendszerhez javasoljuk a geotermikus szondateszt (Thermal Response Test) elvégzését, hogy a hőszivattyús rendszer tervezése földtanilag sokkal megalapozottabb legyen.

Szondateszt elvégzésével tehát a szondamező kialakítása optimalizálható, így a későbbi hőszivattyús rendszer telepítése és működése nemcsak költséghatékony, de hosszú távon megbízható is lesz. A sekély geotermikus fúrásból kivehető hőmennyiség meghatározása az erre a célra kifejlesztett földhőszonda-tesztelő berendezéssel történik.
A teszt során előzetesen felmelegített folyadékot a telepített földhő szondában keringetjük és a hőmérsékletváltozást folyamatosan feljegyezzünk. Ez a változás a földtani környezet tulajdonságaitól, különösen a hővezetési képességétől és az eltelt időtől függ. A teszt során regisztrálni kell a belépő és kilépő folyadék hőmérsékletét, a külső hőmérsékletet és a fűtési teljesítményt.
A szondateszt eredményeinek kiértékelését a Kelvini-vonalforrás módszerrel végezzük. Az ún. ekvivalens hővezetőképesség (λ) a hővezetés differenciálegyenletének megoldásával kapható az alábbi képlet szerint:

A fenti módszerrel meghatározott ekvivalens hővezetőképesség érték (λ) tükrözi a kőzet formációban lévő konduktív és a talajvíz révén létrejövő konvektív hővezetést is.

Geotermikus szondateszt (Geothermal Response Test) menete:
1. próbafúrás kivitelezése
2. próbaszonda letelepítése
3. próbaszonda tömedékelése (a szondák teljes kivitelezése a VDI 4640 szabványban foglalt elvek szerint történik)
4. próbaszonda feltöltése munkafolyadékkal
5. hőmérsékleti alapállapot-felvétel
6. tesztelő berendezés összeszerelése és beüzemelése
7. szonda légtelenítése
8. a tesztelés elindítása, amelynek időtartama minimum 48-72 óra
9. a tesztelő berendezés leszerelése
10. hőmérsékletmérés a szonda teljes hosszában négyszer: mérés után közvetlenül, illetve 1, 2 és 3 óra elteltével
11. eredmények meghatározása:
- termikus fúrólyuk ellenállás és a talaj hővezető-képességének [ ] meghatározása
- hőmérsékletprofil alakulásának értelmezése

Szondamező tervezésének menete:
1. A Thermal Response Test-ből kapott adatok két módszerrel is kiértékelésre kerülnek a megbízható eredmény érdekében: az erre a célra kifejlesztett német GeoLogik TRT Analysis Software-rel és a hagyományos analitikus módszerrel is meghatározzuk az adott földtani közeg hővezető-képességét.

2. A geotermikus szondatesztből kapott eredmények kiértékelése után az EED (Earth Energy Designer) program segítségével elvégezzük a modellezést.

3. A lehetséges hűtési és fűtési teljesítmények meghatározása a szondateszt és a megrendelőtől kapott adatokkal való modellezés alapján történik.

4. Hatástanulmány elkészítésével elemezzük a komplett hőszivattyús rendszer környezetre gyakorolt hatását

5. A korábbi eredményeket és adatokat figyelembe véve megtörténik a szondák kiosztása, meghatározásra kerül többek között a szonda/kollektor típusa, mélysége, száma és elrendezése.

6. Utolsó fázisként elkészítjük a szondamező kiviteli tervdokumentcióját.