Tervezési segédlet
A szondamező meghatározásának alapelvei A talaj hővezető képességének meghatározása geotermikus szondateszttel valamint a lehetséges szondakiosztások alternatívái
1. Bevezetés A hőszivattyús rendszerekhez kapcsolódó földhőszonda mező méretezését elsősorban a talaj (földtani közeg) hővezető képességének pontos ismerete határozza meg. Ez a paraméter hely specifikus és nem lehet tapasztalati értékek alapján meghatározni. Azon a területen, ahol földhőszondát szeretnénk elhelyezni, általában semmilyen mérési érték nem áll a rendelkezésünkre, a hővezető képesség rendszerint a földtani tapasztalati értékek segítségével becsülhető meg. ( 1.ábra) Talajtípusok (földtani közeg)
Max kitermelhető energia
Általános norma értékek: Szegényes földalatti feltételek ( λ<1,5 W/mK)
20 W/m
Szabályos kőzet és telített talajokon ( λ=1,5-3,0 W/mK)
50 W/m
Kőzetek λ > 3,0 W/mK
70 W/m
Egyedi kőzetek: Sóder, száraz homok
<20 W/m
Sóder, telített homok
55 – 65 W/m
Agyag, iszap, vályog
30 – 40 W/m
Mészkő (masszív)
45 – 60 W/m
Homokkő
55 – 65 W/m
Gránit
55 – 70 W/m
Vulkanikus bazalt
35 – 55 W/m
Gneisz
60 – 70 W/m
1.ábra A biztonsági tartalékok miatt, ez az eljárás gyakran a földhőszondák túlméretezéséhez vezet. Egy hibás paraméterbecslés túlméretezést eredményezhet, mely szerencsés esetben „csak” a beruházás megtérülését növeli meg. Az alulméretezés viszont rossz hatékonyságához vagy szélsőséges esetben a teljes működésképtelenséghez, illetve egyéb káros következményekhez vezethet. Ezért minden esetben, de különösen a 20 kW feletti rendszereknél a VDI szabvány szerinti 2
mérés alapján történő tervezés ajánlott.
2. A mérőberendezés A mérőberendezésünk a következőképpen működik: A GeoRT egy új módszerrel méri a talaj hővezető képességét. Ennél a módszernél a tesztelő berendezést hidraulikusan összekötik egy földhőszondával. A zárt rendszerben víz kering, amelyet egy meghatározott zott hőteljesítménnyel fűtenek. Ez a hő egy földhőszondán keresztül a földbe áramlik. A rajzon is feltüntetett bebe és kilépő hőmérsékleteket a készülék folyamatosan méri.(2.ábra) A hőmérsékletgörbék alapján a talaj (földtani közeg) hővezető képességét Kelvin vonalforrás (vonalmenti hővezetés) elmélete segítségével konduktív és konvektív hővezetést a szonda
teljes
hosszán
meg
lehet
határozni
és
végül
átlagolni.
2.ábra A mért adatok ok kiértékeléséhez a Kelvini vonalforrás-elméletet vonalforrás használjuk:
λ = hővezető ővezető képesség [W / m * K] α = hődiffúziós [m² / s] β = integrációs állandó H = cső hossza [m] 3
t = a vizsgálat kezdete [s] q = hőmérséklet megindításáról ráta [W] ΔT = hőmérséklet különbség [K] rb = sugár [m] CV = vol. fajhő [J / K * m³]
ülönlegessége a „lépcsőzetes A szoftver segíti a felhasználót az egyszerű kiértékelésben. Különlegessége kiértékelés” (Step-wise wise Evaluation), lehetővé téve a számítási eredmények kvalitatív (minőségi) (minős hibabecslését és annak megítélését, hogy megfelelő volt-e volt a tesztelés.(3.ábra) bra)
3.ábra A hővezető képesség értékét minden egyes mérésnél egyforma kezdeti időponttól számoljuk. Rendszerint az első 12–24 24 órában a görbe erős ingadozást mutat. A görbe folyamatos növekedése talajvízáramlást jelent (4.ábra)
4.ábra Ilyen esetben a paraméter becsléses módszer vezet megbízható eredményre a GEORT–CAL szoftver fejlesztésének köszönhetően. (5.ábra) .ábra) 4
(5.ábra) Egyéb zavaró hatások (időjárás, erős feszültségingadozások, stb.) szabálytalan görbét mutatnak. Ez esetben a tesztelés folytatása javasolt. Más hagyományos módszerrel mért eredmények 2,0 és 2,9 W/ (m x K) között vannak.(6.ábra) Csak a „lépcsőzetes kiértékelés” módszer mutatja meg, hogy a teszt vége körül az eredmény 2,4 W/(m x K) értéken stabilizálódik. (7.ábra)
5
6.ábra
7.ábra
3. Tervezés alapadatai A szondamező nagyságát a következő jellemzők határozzák meg: 3.1 Az épület energetikai jellemzői (épületgépész tervező határozza meg): • Fűtési terhelés • Teljes fűtési terhelése /óra • Hőszivattyú fűtési COP / SPF • Hűtési terhelés 6
• Teljes hűtési terhelése /óra • Hőszivattyú hűtési COP /SPF • (fűtés és hűtés csúcsterhelés)
3.2 A talaj hővezető képessége (λ) Az építési területre jellemző érték. (Mérőberendezéssel határozzuk meg a korábban említett módszerrel) 3.3 A talaj nyugalmi hőmérséklete a szonda teljes hosszában. (Mérőberendezéssel határozzuk meg) 3.4 A termikus fúrólyuk ellenállás (Mérőberendezéssel határozzuk meg) Mely a termikus kapcsolatot jelenti a furat falától, a szondában lévő folyadékig. A következő paraméterek függvénye: - furat átmérő - szonda méret és konfiguráció - szonda anyaga - a tömedékelő anyag - lamináris/turbulens áramlás Ez az érték a szondatelepítésre vonatkozólag egy minőségi jellemző a talajfúró cégről.
4. Tapasztalatok
7
Példaszámítások kimutatták (bal oldali ábra), hogy kisebb berendezések alulméretezésénél (30–50 kW) már csekély W/(m x K) tizedes különbség is jelentős többletfogyasztási költséget eredményez. A kisebb berendezések túlméretezésénél (30–50 kW) a mért és a becsült értékek közötti csekély különbség is hatalmas többletbefektetéssel jár, akár a 20.000 EUR-t is elérheti (jobb oldali ábra). Az esetek többségében más hővezető képességet mérnek a GeoRT-tel, mint azt a földtani adatok alapján becsülni lehetne. A következő ábrán 86 teszteredmény van feltüntetve, melyeknél a földtani adatok pontos felvétele és a becsült hővezetőképesség összevetése volt lehetséges a mért értékkel a fúrómunkálatok során. A becslés alapja a VDI 4640, BL. 1-ben megadott „tipikus számítási eredmény” és az EED szoftver számítási értékei. A különböző földtani fúrásoknál mindig a legtöbbször mért értéket veszik számításba. A teszteredményeket a nyilvánvaló talajvízáramlás nem befolyásolta.
8. ábra 8
A fenti (8.ábra) azt mutatja meg, hogy egyes projektek esetén mekkora eltérések tapasztalhatóak a mért és a becsült λ értékek között kiegészítve azok gyakoriságával. A megvizsgált 86 projekt csupán 8%-ban voltak az értékek azonosak. Az esetek 27 %-ban a becsült érték 0,1 W/(m x K) vagy még ennél is nagyobb mértékben volt kevesebb mint a mért érték. 65 %-ban pedig 0,1 W/(m x K) vagy még ennél is nagyobb mértékben több volt a becsült érték a mért értéknél. A becsléshez a tényleges földtani adatok szolgáltak.
Az eredmények azt mutatják, hogy a rendszerek 1/4-e alulméretezett és a 2/3-a pedig túlméretezett. 45%-ban az eltérés nagyobb 0,5 W/(m x K) a mért és a becsült érték között. A 30-50 kW rendszereknél a túlméretezés
több tízezer eurós többletköltséghez vezethetnek. Az
alulméretezésnél pedig 800-1000 eurós éves többlet áramfogyasztással ill. extrém esetben működésképtelenséggel lehet számolni. A VDI 4640,BI. 1 alapján tapasztalt λ érték alakulása valós értékhez képest becsült érték > valós érték A berendezés alulméretezett •
A folyadékhőmérséklet hirtelen lesüllyed
•
Alacsony COP érték
•
Magas üzemeltetési költség
•
Extrém esetben:
becsült érték = becsült érték < valós érték valós érték A berendezés jól A berendezés túlméretezett méretezett •
A berendezés működőképes
•
A szondaterület nagyobb a szükségesnél
•
A bekerülési költség nagyobb a szükségesnél
működésképtelenség 9
5. Szondamező tervezése Nagy földhőszondás rendszerek esetében (>30 kW felett) fontos a helyszínen elvégzett szondateszt és a kalkuláció elvégzése a földhőszonda mezőre. A földtani adatokon kívül az ellátandó épület(ek) fűtési hőszükséglete, hűtési hőterhelése és a fűtési és hűtési igények pontos havi értéke is nagy fontossággal bír. Az szoftver segítségével gyorsan végezhető kalkuláció földhőszondás rendszerekre a földtani és az épületgépészeti adatok felhasználásával.
Az EED segítségével meghatározható a szükséges földhőszonda hossz, távolság, mélység és elrendezés, valamint a földhőszondában keringetett hőhordozó közeg hőmérsékletének lefutása az előre beállított idő függvényében. A szimulációt 25 évre végezzük el úgy, hogy ebben az időintervallumban a hőközvetítő közeg hőmérséklete a megadott peremfeltételeken belül maradjon. A hőmérséklet határok fűtési es hűtési üzemben a VDI 4640 alapján lettek felvéve: Hőközvetítő közeg havi átlaghőmérséklete télen a föld hőszondában: nem süllyedhet 0°C alá a hőátadó közeg minimális hőmérséklete (csúcsterhelés): -5 ° C Passzív hűtési üzemben a hőmérséklet szonda oldalról: 18°C
5.1. Szondamező csökkentési alternatívák: Az alábbi lehetőségeink vannak a szondamező csökkentésére: Valamennyi esetben két egymással megegyező teljesítménynagyságot szerepeltettünk. 5.1.1 Furatátmérő csökkenése kedvező befolyású 152mm átmérő
teljes szondahossz 165m
180mm átmérő
teljes szondahossz 178m
5.1.2 Termikus tömedékelőanyaggal akár 15 % szondahosszcsökkenés érhető el. Bentonit cement tömedékelés
teljes szondahossz 165m
Termikusan javított tömedékelés
teljes szondahossz 128m
5.1.3 Szonda típus a dupla U 32mm 10-15 % -kal hatékonyabb. Dupla U-szonda 32mm-es
teljes szondahossz 165m 10
Szimpla U-szonda 40mm-es
teljes szondahossz 195m
5.1.4 Mély furat kedvezőbb csak fűtésre méretezett rendszernél. Egy szonda (mély) 1 x 165m
teljes szondahossz 165m
Két szonda (sekély) 2 x 82,5m
teljes szondahossz 184m
6. Esettanulmány 6.1 Alapadatok
Földhőszonda hossza: 91 m Földhőszonda típusa: szimpla ’u’ hurok Ø 40mm Fúrólyuk átmérő: 160mm Mérés időtartama: 44 óra
6.2 Mért adatok
A következő 2 diagram mutatja az előremenő és visszatérő hőmérsékletet valamint a fűtési teljesítményt az idő függvényében. Átlagos fűtési teljesítmény a földhőszondában: 5251W Összfűtési teljesítmény 44 óra alatt: 231 kW
11
-előremenő hőmérséklet, - visszatérő hőmérséklet
Fűtési teljesítmény
6.3 A teszt eredménye
A geotermikus szondateszt eredményei a GeRT-CAL szoftverrel kerültek kiértékelésre. A szoftver a 3.3. fejezetben bemutatott módszerrel dolgozik. A fenti ábrán látható, hogy áramingadozás miatt a fűtési teljesítmény egyenletes volt. Az elvégzett geotermikus szondateszt eredménye a Felsőzsolcai Egészségház alatt található területre vonatkozóan: λeff= 1,66 W/mK A termikus fúrólyuk ellenállás értéke: 12
Rb= 0,177 K(W/m) 6.4 Lépcsőzetes kiértékelés
A lépcsőzetes kiértékeléssel kapott eredmény látható az alábbi diagramon. A mérési görbe azt mutatja, hogy a hővezetőképesség (λ) értéke 1,66 W/mK érték körül állandósult. A mérési időtartam megfelelő volt.
Lambda időbeni lefutása
6.5 Hőmérséklet profil
A szondateszt kezdete előtt 1 órával, a teszt befejezése után 1 és 2 órával került rögzítésre a hőmérséklet profil a földhőszondában 2m-enként.
13
teszt előtt teszt után 1 órával teszt után 2 órával
5,0
10,0
Hőmérséklet [°C]
15,0
20,0
25,0
30,0
0
10
20
30
Méység [m]
40
50
60
70
80
90
100
14
6.6 Épület adatai
A területen tervezett épület fűtési-hűtési igényének ellátására földhőszondás hőszivattyús rendszert kívánnak telepíteni. A fűtési és hűtési igény az alábbi: - fűtési igény: 69,4 kW - hűtési igény: 35 kW
A fűtési és hűtési igények éves/havi lefutását nem kaptuk meg, így az általunk feltételezett értékeket használtuk a kalkuláció során. A téli fűtési szezonra 2200 órát vettünk (152,680 MWh), a nyári hűtésre 800 órával számoltunk (28,000 MWh).
A beépíteni kívánt hőszivattyú COP értékei: - fűtésben: SPF: 4,1 - hűtésben: passzív
A fűtési és hűtési éves munka legalább havi felbontása szükséges a kalkuláció elvégzéséhez.
Alapterhelés: Fűtés
Hűtés
Éves
152,680 MWh
28,000 MWh
Január
0,155
0,0
Február
0,148
0,0
Március
0,125
0,0
Április
0,099
0,05
Május
0,064
0,10
15
Június
0,0
0,15
Július
0,0
0,25
Augusztus
0,0
0,25
Szeptember
0,061
0,15
Október
0,087
0,05
November
0,117
0,0
December
0,144
0,0
A bevitt adatokat a kivitelezés előtt felül kell vizsgálni. A kalkulációt a földhőszonda mezőre fűtési periódussal kezdtük.
6.7 Konvergencia kritériumok
A hőközvetítő közeg alakulását a megadott peremfeltételek alapján számolta az EED program. A szimulációt 25 évre végeztük el úgy, hogy ebben az időintervallumban a hőközvetítő közeg hőmérséklete a megadott peremfeltételeken belül maradjon.
A hőmérséklet határok fűtési és hűtési üzemben a VDI 4640 alapján lettek felvéve: Hőközvetítő közeg havi átlaghőmérséklete télen a földhőszondában: nincs 0°C alatt Minimális bejövő hőmérséklet szonda oldalról: -5°C Hűtési üzemben a hőmérséklet szonda oldalról: 18°C
6.8. Kalkuláció földhőszonda hosszra
A fejezetben azt vizsgáljuk meg, hogy a földhőszondában lévő hőközvetítő közeg 16
hőmérsékletének alakulása megfelel e az előre felvett peremfeltételeknek (4.2.1. pont).
6.9 Kalkuláció A kalkulációt az alábbi két esetre végeztük el: -
fűtés + passzív hűtés - 18db szonda (3X6 sorban)
-
fűtés + passzív hűtés - 16db szonda (3X7 téglalap alakban)
A eset: 18db szonda 3X6 sorban
A következő adatok szolgáltak a számítás alapjául: Földhőszonda hossz: 98m Földhőszondák száma: 18db Szonda típusa: szimpla-u-szonda (2*40mm*3,7mm) Fúrólyuk átmérő: 160mm Szondák távolsága: 7,0m Hővezetőképesség: 1,66 W/mK Zavartalan talajhőmérséklet: 13 °C Fűtési igény: 69,4 kW 17
Éves fűtési munka: 152,680 MWh/év Hűtési igény: 35 kW Éves hűtési munka: 28,000 MWh/év
Az alább két kép a 25. év végén és a 25 év alatt bekövetkező hőmérséklet lefutást mutatja be.
g b c d e f b c d e f g b c d e f g
Folyadék hőmérséklet [°C]
14 12
Folyadék hőmérséklet Maximális hűtési terhelés Maximális fűtési terhelés
10 8 6 4 2 0 -2 JAN. FEB. MÁR. ÁPR. MÁJ. JÚN. JÚL. AUG. SZE. OKT. NOV. DEC. Év 25
Éves min-max folyadék hőmérséklet [°C]
Hőközvetítő közeg hőmérséklete a 25. évben 22 20
g b c d e f b c d e f g b c d e f g b c d e f g
18 16 14 12
Csúcsterhelés minimuma Csúcsterhelés maximuma Alapterhelés minimuma Alapterhelés maximuma
10 8 6 4 2 0 -2 -4 2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Év
Hőközvetítő közeg hőmérsékletének alakulása 25 év működés alatt
18
B eset: 16db szonda 3X7 téglalap alakban
A következő adatok szolgáltak a számítás alapjául: Földhőszonda hossz: 98m Földhőszondák száma: 16db Szonda típusa: szimpla-u-szonda (2*40mm*3,7mm) Fúrólyuk átmérő: 160mm Szondák távolsága: 7,0m Hővezetőképesség: 1,66 W/mK Zavartalan talajhőmérséklet: 13 °C Fűtési igény: 69,4 kW Éves fűtési munka: 152,680 MWh/év Hűtési igény: 35 kW Éves hűtési munka: 28,000 MWh/év
Az alább két kép a 25. év végén és a 25 év alatt bekövetkező hőmérséklet lefutást mutatja be.
19
g b c d e f b c d e f g b c d e f g
16 Folyadék hőmérséklet [°C]
14 12
Folyadék hőmérséklet Maximális hűtési terhelés Maximális fűtési terhelés
10 8 6 4 2 0 -2 -4 JAN. FEB. MÁR. ÁPR. MÁJ. JÚN. JÚL. AUG. SZE. OKT. NOV. DEC. Év 25
Éves min-max folyadék hőmérséklet [°C]
Hőközvetítő közeg hőmérséklete a 25. évben
22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4
g b c d e f b c d e f g b c d e f g b c d e f g
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
Csúcsterhelés minimuma Csúcsterhelés maximuma Alapterhelés minimuma Alapterhelés maximuma
24
Év
Hőközvetítő közeg hőmérsékletének alakulása 25 év működés alatt
6.10 ÖSSZEFOGLALÁS
Két esetre végeztünk számítást:
- fűtés + passzív hűtés 18 db szonda 3X6 sorban elrendezésbe. - fűtés + passzív hűtés 16 db szonda 3X7 téglalap 20
elrendezésbe. A kapott eredményeket az alábbi táblázat foglalja össze:
Hőközvetítő közeg hőmérséklete 25 év után (˚C) Fűtés
Hűtés (passzív)
A eset 18db szonda 3X6 sorban
-3.58 °C
15.47 °C
B eset 16db szonda 3X7 téglalap
-4.17 °C
17.26 °C
Fűtési és hűtési üzemben a hőmérsékletek a VDI 4640 alapján felvett peremfeltételken belül maradtak. A két lehetséges megoldás közül az A eset kedvezőbb működést eredményez. Részletes műszaki adatokat számítási eredmények fejezetben találhatóak. A fenti állásfoglalás csak összefüggésében érvényes.
21
7.FENYKÉP
A mérőberendezés helyszíni munka közben
22
7. Számítási eredmények: 7.1 A eset 18 db szonda 3x6 elrendezésben Gyors adatösszefoglalás Költségek Furatok száma Furat mélység Teljes talajszondahosszúság
18 98.00 m 1764.00 m
TERVEZÉSI ADATOK ================ ALAP Talaj hıvezetı-képesség Talaj hıkapacitás Talajfelszín hımérséklete Geotermikus hıflux
1.660 W/(m·K) 2.160 MJ/(m³·K) 13.00 °C 0.1000 W/m²
FURAT ÉS TALAJSZONDA Konfiguráció: Furat mélység Furat távolság Furat beállítás Furatátmérı U-csı átmérı U-csı vastagság U-csı hıvezetıképesség U-csı szártávolsága Töltés hıvezetıképessége Csı/töltés kontaktellenállás
285 ("18 : 3 x 6, rectangle") 98.00 m 7.00 m Szimpla-U 160.00 mm 40.000 mm 3.700 mm 0.420 W/(m·K) 80.000 mm 0.829 W/(m·K) 0.0000 (m·K)/W
HİELLENÁLLÁSOK Furat hıellenállása bekalkulálva Multipólusok száma 10 Felsı és alsó vezetékek közti belsı hıátadás figyelembevételével HİSZÁLLÍTÓ FOLYADÉK (TÖLTÉS) Hıvezetıképesség Specifikus hıkapacitás Sőrőség Viszkozitás Fagyáspont Szondánkénti átfolyási mennyiség
0.4530 W/(m·K) 3565.000 J/(Kg·K) 1068.000 Kg/m³ 0.007600 Kg/(m·s) -21.0 °C 0.430 l/s
ALAPTERHELÉS Éves HMV terhelés
0.00 MWh
23
Éves hıterhelés Éves hőtési terhelés
152.68 MWh 28.00 MWh
Szezonális faktor Évi főtési napok száma Évi hőtési napok száma
3.00 4.10 99999.00
Havi energiaprofil [MWh] Hónap Faktor Hıterhelés JAN. 0.155 23.67 FEB. 0.148 22.60 MÁR. 0.125 19.08 ÁPR. 0.099 15.12 MÁJ. 0.064 9.77 JÚN. 0.000 0.00 JÚL. 0.000 0.00 AUG. 0.000 0.00 SZE. 0.061 9.31 OKT. 0.087 13.28 NOV. 0.117 17.86 DEC. 0.144 21.99 ------- ------Összesen 1.000 152.68
Faktor Főtési terhelés 0.000 0.00 17.893 0.000 0.00 17.085 0.000 0.00 14.430 0.050 1.40 10.029 0.100 2.80 4.588 0.150 4.20 -4.200 0.250 7.00 -7.000 0.250 7.00 -7.000 0.150 4.20 2.842 0.050 1.40 8.643 0.000 0.00 13.507 0.000 0.00 16.623 ------- -----------1.000 28.00 87.441
CSÚCSTERHELÉS Havi csúcsterhelés [kW] Hónap Hıcsúcs Tartam JAN. 69.40 FEB. 69.40 MÁR. 69.40 ÁPR. 69.40 MÁJ. 69.40 JÚN. 0.00 JÚL. 0.00 AUG. 0.00 SZE. 69.40 OKT. 69.40 NOV. 69.40 DEC. 69.40
Hőtési csúcs 12.0 12.0 10.0 4.0 2.0 0.0 0.0 0.0 4.0 6.0 10.0 12.0
Szimuláció idıtartama (év) Üzembehelyezés elsı hónapja
Tartam [h] 0.00 0.00 0.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 0.00 0.00
0.0 0.0 0.0 2.0 4.0 10.0 10.0 10.0 6.0 2.0 0.0 0.0
25 SZE.
Kalkulált értékek ================= Teljes talajszondahosszúság
1764.00 m
Hıelleánllás Furat belsı hıellenállás
0.6487 (m·K)/W
24
Reynolds szám Hıelleánllás folyadék/csı Csı anyagának hıellenállása Kontakt ellenállás csı/töltés
2360 0.0156 (m·K)/W 0.0775 (m·K)/W 0.0000 (m·K)/W
Furat hıellenállás folyadék/talaj
0.1752 (m·K)/W
Tényleges szonda hıellenállás
0.1770 (m·K)/W
SPECIFIKUS HİELVONÁSI RÁTA [W/m] Hónap JAN. FEB. MÁR. ÁPR. MÁJ. JÚN. JÚL. AUG. SZE. OKT. NOV. DEC.
Alapterhelés Csúcshı 13.90 13.27 11.21 7.79 3.56 -3.26 -5.44 -5.44 2.21 6.71 10.49 12.91
29.75 29.75 29.75 29.75 29.75 0.00 0.00 0.00 29.75 29.75 29.75 29.75
-0.00 -0.00 -0.00 -19.84 -19.84 -19.84 -19.84 -19.84 -19.84 -19.84 -0.00 -0.00
ALAPTERHELÉS: FOLYADÉK KÖZÉPHİMÉRSÉKLETEK (a hónap végén) [°C] Év JAN. FEB. MÁR. ÁPR. MÁJ. JÚN. JÚL. AUG. SZE. OKT. NOV. DEC.
1 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 14.86 12.54 10.42 8.87
2
5
7.98 7.92 8.64 10.14 12.18 15.66 17.06 17.36 13.82 11.44 9.30 7.73
5.43 5.45 6.26 7.88 10.02 13.58 15.00 15.30 11.76 9.39 7.28 5.75
ALAPTERHELÉS: ÉV 25 Legalacsonyabb folyadék középhımérséklet Legmagasabb folyadék középhımérséket
10 3.52 3.57 4.40 6.04 8.21 11.79 13.23 13.56 10.04 7.69 5.59 4.08
25 1.22 1.28 2.12 3.78 5.96 9.55 11.01 11.35 7.85 5.51 3.43 1.92
1.22 °C … végéig JAN. 11.35 °C … végéig AUG.
MAXIMÁLIS HİTERHELÉS: FOLYADÉK KÖZÉPHİMÉRSÉKLETEK (a hónap végén) [°C] Év JAN. FEB. MÁR. ÁPR.
1 15.95 15.95 15.95 15.95
2
5 3.31 3.06 3.34 4.82
0.76 0.60 0.96 2.56
10 -1.15 -1.29 -0.91 0.72
25 -3.45 -3.58 -3.18 -1.54
25
MÁJ. JÚN. JÚL. AUG. SZE. OKT. NOV. DEC.
15.95 15.95 15.95 15.95 8.20 6.52 4.91 3.91
6.71 15.66 17.06 17.36 7.15 5.42 3.80 2.77
4.55 13.58 15.00 15.30 5.09 3.37 1.77 0.78
MAXIMÁLIS HİTERHELÉS: ÉV 25 Legalacsonyabb folyadék középhımérséklet Legmagasabb folyadék középhımérséket
2.74 11.79 13.23 13.56 3.37 1.67 0.09 -0.89
0.49 9.55 11.01 11.35 1.18 -0.51 -2.08 -3.04
-3.58 °C … végéig FEB. 11.35 °C … végéig AUG.
MAXIMÁLIS HŐTÉSI TERHELÉS: HŐTİFOLYADÉK KÖZÉPHİMÉRSÉKLET (a hónap végén) [°C] Év JAN. FEB. MÁR. ÁPR. MÁJ. JÚN. JÚL. AUG. SZE. OKT. NOV. DEC.
1 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 20.63 18.09 10.42 8.87
2
5
7.98 7.92 8.64 15.91 17.84 20.40 21.18 21.48 19.58 16.99 9.30 7.73
5.43 5.45 6.26 13.65 15.69 18.32 19.12 19.42 17.52 14.94 7.28 5.75
MAXIMÁLIS HŐTÉSI TERHELÉS: ÉV 25 Legalacsonyabb folyadék középhımérséklet Legmagasabb folyadék középhımérséket
10 3.52 3.57 4.40 11.81 13.87 16.53 17.35 17.68 15.80 13.24 5.59 4.08
25 1.22 1.28 2.12 9.55 11.62 14.29 15.13 15.47 13.61 11.06 3.43 1.92
1.22 °C … végéig JAN. 15.47 °C … végéig AUG.
26
7.2 B eset 16 db szonda 3x7 elrendezésben Gyors adatösszefoglalás Költségek Furatok száma Furat mélység Teljes talajszondahosszúság
16 98.00 m 1568.00 m
TERVEZÉSI ADATOK ================ ALAP Talaj hıvezetı-képesség Talaj hıkapacitás Talajfelszín hımérséklete Geotermikus hıflux
1.660 W/(m·K) 2.160 MJ/(m³·K) 13.00 °C 0.1000 W/m²
FURAT ÉS TALAJSZONDA Konfiguráció: Furat mélység Furat távolság Furat beállítás Furatátmérı U-csı átmérı U-csı vastagság U-csı hıvezetıképesség U-csı szártávolsága Töltés hıvezetıképessége Csı/töltés kontaktellenállás
178 ("16 : 3 x 7, open rectangle") 98.00 m 7.00 m Szimpla-U 160.00 mm 40.000 mm 3.700 mm 0.420 W/(m·K) 80.000 mm 0.829 W/(m·K) 0.0000 (m·K)/W
HİELLENÁLLÁSOK Furat hıellenállása bekalkulálva Multipólusok száma 10 Felsı és alsó vezetékek közti belsı hıátadás figyelembevételével HİSZÁLLÍTÓ FOLYADÉK (TÖLTÉS) Hıvezetıképesség Specifikus hıkapacitás Sőrőség Viszkozitás Fagyáspont Szondánkénti átfolyási mennyiség
0.4530 W/(m·K) 3565.000 J/(Kg·K) 1068.000 Kg/m³ 0.007600 Kg/(m·s) -21.0 °C 0.430 l/s
ALAPTERHELÉS Éves HMV terhelés Éves hıterhelés Éves hőtési terhelés
0.00 MWh 152.68 MWh 28.00 MWh
27
Szezonális faktor Évi főtési napok száma Évi hőtési napok száma
3.00 4.10 99999.00
Havi energiaprofil [MWh] Hónap Faktor Hıterhelés JAN. 0.155 23.67 FEB. 0.148 22.60 MÁR. 0.125 19.08 ÁPR. 0.099 15.12 MÁJ. 0.064 9.77 JÚN. 0.000 0.00 JÚL. 0.000 0.00 AUG. 0.000 0.00 SZE. 0.061 9.31 OKT. 0.087 13.28 NOV. 0.117 17.86 DEC. 0.144 21.99 ------- ------Összesen 1.000 152.68
Faktor Főtési terhelés 0.000 0.00 17.893 0.000 0.00 17.085 0.000 0.00 14.430 0.050 1.40 10.029 0.100 2.80 4.588 0.150 4.20 -4.200 0.250 7.00 -7.000 0.250 7.00 -7.000 0.150 4.20 2.842 0.050 1.40 8.643 0.000 0.00 13.507 0.000 0.00 16.623 ------- -----------1.000 28.00 87.441
CSÚCSTERHELÉS Havi csúcsterhelés [kW] Hónap Hıcsúcs Tartam JAN. 69.40 FEB. 69.40 MÁR. 69.40 ÁPR. 69.40 MÁJ. 69.40 JÚN. 0.00 JÚL. 0.00 AUG. 0.00 SZE. 69.40 OKT. 69.40 NOV. 69.40 DEC. 69.40
Hőtési csúcs 12.0 12.0 10.0 4.0 2.0 0.0 0.0 0.0 4.0 6.0 10.0 12.0
Szimuláció idıtartama (év) Üzembehelyezés elsı hónapja
Tartam [h] 0.00 0.00 0.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 0.00 0.00
0.0 0.0 0.0 2.0 4.0 10.0 10.0 10.0 6.0 2.0 0.0 0.0
25 SZE.
Kalkulált értékek ================= Teljes talajszondahosszúság
1568.00 m
Hıelleánllás Furat belsı hıellenállás
0.6487 (m·K)/W
Reynolds szám Hıelleánllás folyadék/csı
2360 0.0156 (m·K)/W
28
Csı anyagának hıellenállása Kontakt ellenállás csı/töltés
0.0775 (m·K)/W 0.0000 (m·K)/W
Furat hıellenállás folyadék/talaj
0.1752 (m·K)/W
Tényleges szonda hıellenállás
0.1770 (m·K)/W
SPECIFIKUS HİELVONÁSI RÁTA [W/m] Hónap JAN. FEB. MÁR. ÁPR. MÁJ. JÚN. JÚL. AUG. SZE. OKT. NOV. DEC.
Alapterhelés Csúcshı 15.63 14.93 12.61 8.76 4.01 -3.67 -6.12 -6.12 2.48 7.55 11.80 14.52
33.47 33.47 33.47 33.47 33.47 0.00 0.00 0.00 33.47 33.47 33.47 33.47
-0.00 -0.00 -0.00 -22.32 -22.32 -22.32 -22.32 -22.32 -22.32 -22.32 -0.00 -0.00
ALAPTERHELÉS: FOLYADÉK KÖZÉPHİMÉRSÉKLETEK (a hónap végén) [°C] Év JAN. FEB. MÁR. ÁPR. MÁJ. JÚN. JÚL. AUG. SZE. OKT. NOV. DEC.
1 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 14.73 12.13 9.78 8.08
2
5
7.16 7.17 8.06 9.82 12.17 16.10 17.67 17.98 13.95 11.27 8.88 7.15
5.03 5.10 6.06 7.92 10.35 14.35 15.93 16.23 12.21 9.54 7.17 5.48
ALAPTERHELÉS: ÉV 25 Legalacsonyabb folyadék középhımérséklet Legmagasabb folyadék középhımérséket
10 3.34 3.43 4.40 6.28 8.73 12.75 14.35 14.68 10.67 8.02 5.66 3.98
25 1.19 1.29 2.28 4.18 6.64 10.67 12.28 12.62 8.62 5.98 3.63 1.96
1.19 °C … végéig JAN. 12.62 °C … végéig AUG.
MAXIMÁLIS HİTERHELÉS: FOLYADÉK KÖZÉPHİMÉRSÉKLETEK (a hónap végén) [°C] Év JAN. FEB. MÁR. ÁPR. MÁJ. JÚN. JÚL.
1 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95
2 1.91 1.71 2.10 3.84 6.01 16.10 17.67
5 -0.23 -0.36 0.09 1.94 4.20 14.35 15.93
10 -1.92 -2.04 -1.56 0.30 2.58 12.75 14.35
25 -4.06 -4.17 -3.68 -1.80 0.49 10.67 12.28
29
AUG. SZE. OKT. NOV. DEC.
15.95 7.23 5.35 3.58 2.50
17.98 6.46 4.50 2.69 1.57
16.23 4.71 2.76 0.97 -0.11
MAXIMÁLIS HİTERHELÉS: ÉV 25 Legalacsonyabb folyadék középhımérséklet Legmagasabb folyadék középhımérséket
14.68 3.17 1.24 -0.54 -1.60
12.62 1.13 -0.80 -2.56 -3.62
-4.17 °C … végéig FEB. 12.62 °C … végéig AUG.
MAXIMÁLIS HŐTÉSI TERHELÉS: HŐTİFOLYADÉK KÖZÉPHİMÉRSÉKLET (a hónap végén) [°C] Év JAN. FEB. MÁR. ÁPR. MÁJ. JÚN. JÚL. AUG. SZE. OKT. NOV. DEC.
1 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 15.95 21.21 18.37 9.78 8.08
2
5
7.16 7.17 8.06 16.31 18.54 21.44 22.31 22.62 20.44 17.51 8.88 7.15
5.03 5.10 6.06 14.41 16.72 19.68 20.56 20.87 18.69 15.77 7.17 5.48
MAXIMÁLIS HŐTÉSI TERHELÉS: ÉV 25 Legalacsonyabb folyadék középhımérséklet Legmagasabb folyadék középhımérséket
10 3.34 3.43 4.40 12.77 15.11 18.09 18.99 19.32 17.16 14.25 5.66 3.98
25 1.19 1.29 2.28 10.67 13.01 16.00 16.92 17.26 15.11 12.22 3.63 1.96
1.19 °C … végéig JAN. 17.26 °C … végéig AUG.
Budapest, 2009. december 2. GEORT – Gothermal Response Test Kft.
NÉMETH IVÁN
BŐJTHE ÁDÁM
okl. gépészmérnök
projektvezető
30
