Određivanje toplinskih svojstava tla primjenom optičkih kabela

Iskorištavanje topline tla kao obnovljivog izvora energije učestala je pojava u najrazvijenijim zemljama svijeta. Plitki geotermalni potencijal, odnosno niskoentalpijska geotermalna energija predstavlja oblik koji zbog temperaturne razine nije moguće izravno iskorištavati, već se za potrebe grijanja i hlađenja koriste sustavi dizalica topline povezanih s tlom.
Pri radu dizalice topline proces izmjene topline s tlom nestacionarne je prirode i kao posljedicu ima promjene toplinskog stanja tla. Kako takav sustav ne bi u višegodišnjem radu umanjio geotermalni potencijal i doveo u pitanje ekonomsku isplativost, potrebno je provesti pravilno dimenzioniranje sustava. Osnovne smjernice za dimenzioniranje sustava mogu se pronaći u stručnoj literaturi i normama (kao što je, npr. HRN EN 15 450 'Sustavi grijanja u zgradama - Projektiranje sustava grijanja s dizalicama topline') koje razlikuju dva osnovna slučaja:
• mali sustavi za grijanje, instaliranog kapaciteta do 30 kW
• veliki sustavi, instaliranog kapaciteta većeg od 30 kW.
Za prvu skupinu dimenzioniranje se izvodi tablično, metodom analogije prema očekivanom sastavu tla te broju radnih sati, dok je za dimenzioniranje većih sustava nužno provesti mjerenje toplinskog odziva tla kako bi se odredila toplinska svojstva tla na traženoj lokaciji.
Pri mjerenju toplinskog odziva tla određuju se temperatura polaznog i povratnog voda medija i predani toplinski tok te se primjenom odgovarajućeg matematičkog modela mogu izračunati efektivna toplinska svojstva: toplinska provodnost tla i toplinski otpor bušotine.
Uz ranije navedeni klasični način određivanja toplinskih svojstava tla, postoji i tzv. distributivno mjerenje toplinskog odziva tla (eng. distributed thermal response test). Osnovna razlika ta dva načina jest što se kod posljednjeg u bušotinski izmjenjivač topline ugrađuje optički kabel i toplinska se svojstva tla određuju duž bušotinskog izmjenjivača.
Primjena optičkog kabela i uređaja za distributivno mjerenje temperature omogućuju prikupljanje većeg broja podataka, prije svega točne nedirnute temperature tla i vertikalne distribucije toplinskih svojstava po dubini izmjenjivača te utvrđivanje drugih pojavnih oblika kao što su podzemni tokovi ili nedostatak materijala ispune. Veća količina prikupljenih podataka omogućuje točnije dimenzioniranje sustava jer je poznavanjem svojstava tla na lokaciji i toplinskog otpora bušotinskog izmjenjivača topline moguće provesti simulaciju rada sustava i njegovog utjecaja na toplinsko stanje tla u višegodišnjem radu.
Prvo distributivno mjerenje toplinskog odziva tla u Hrvatskoj proveli su stručnjaci Fakulteta strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu u sklopu projekta 'Istraživanje i promocija plitkih geotermalnih potencijala u Republici Hrvatskoj'.

Autor
  • perm_identity Leon LEPOŠA, mag. ing. mech.
    Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb
Ostali autori

Luka BOBAN, mag. ing. mech.
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb

prof. dr. sc. Vladimir SOLDO, dipl. ing.
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb

fast_rewindPovratak