Geoterminis šildymas
Geoterminės energijos šaltinis yra žemės gelmėse ir pastoviai atnaujinamas skilimo energija bei mantijos šiluma iš vidaus ir saulės energija iš viršaus. Didžiausi geoterminės energijos ištekliai yra giliai po žeme be matomų požymių žemės paviršiuje, tačiau kai kuriose Žemės vietose ši energija prasiveržia į paviršių ugnikalnių, geizerių ar karštųjų srovių pavidalu. Dėl technologinių apribojimų ne visur šie ištekliai gali būti panaudoti energijos gamybai. Žemės energijos panaudojimas yra labai įvairus: ją galima paversti šiluma arba elektra, pritaikyti gydymo, poilsio ir sveikatos profilaktikos srityse, žemės ūkyje, pramonėje ir kt.
Yra trys pagrindiniai geoterminės energijos panaudojimo būdai: tiesioginis naudojimas šildymo sistemose, elektros energijos gamyba ir šilumos gamyba šilumos siurbliais.
Geoterminės energetikos privalumai yra atsinaujinantys ir neišsenkantys ištekliai, gaminant energiją neteršiama aplinka, generuojama pastovi galia. Pagrindiniai geoterminės energetikos trūkumai yra tai, jog ne visose vietovėse šie ištekliai yra prieinami, reikalingos didelės investicijos į technologijas.
Rytų Europos platformoje šilumos srautas iš gelmių yra apie 42 mW/m2 , o Vakarų Lietuvoje, ypač pietinėje dalyje, padarius gręžinius buvo nustatyta, jog srautas siekia 70 – 80 mW/m2 , o kai kuriuose net 90 – 100 mW/m2 .
Žemės energija nuolat atsinaujina dėl saulės spinduliavimo ir kitų šilumą perduodančių atmosferos procesų. Dėl didžiulės šiluminės talpos žemės temperatūra kinta lėtai ir labai nežymiai, todėl tai yra beveik idealus šaltinis šilumos siurbliams.
Šilumos energijos sistema Gruntas-Vanduo
Standartinė geoterminio šildymo veikimo schema. Vandens ir glikolio mišinys tekėdamas pro gruntinį kolektorių absorbuoja šilumą iš grunto, kurią neša į šilumos siurblį. Šilumos siurblio viduje esančiame šilumokaityje (garintuve) šilumnešis atiduoda šilumą šaldymo agentui, kuris dėl savo unikalių termodinaminių savybių garuoja. Garai keliauja į kompresorių, kur būna suspaudžiami, atitinkamai didėja jų slėgis ir temperatūra. Karšti garai keliauja į kitą šilumokaitį (kondensatorių), kur atiduoda šilumą iš šildymo sistemos atitekančiam vandeniui. Vanduo sušyla ir teka į šildymo prietaisus arba karšto vandens talpą. Tuo tarpu, šilumos siurblyje šaldymo agentas kondensuojasi ir teka į išsiplėtimo vožtuvą. Jame įvyksta išsiplėtimas, dėl kurio šaldymo agentas atvėsta ir keliauja į garintuvą. Tuomet ciklas kartojasi.
Prielaidos geoterminės sistemos su šilumos siurbliu įrengimui, pirmiausia, yra naujos statybos ir kompleksiškai renovuoti namai su gera atitvarinių konstrukcijų šilumos izoliacija. Arba renovuojami pastatai, kurių sandarumas prilygsta naujai statomiems pastatams. Paprastai tokiuose pastatuose įrengiamos žemos temperatūros šildymo sistemos (šildomos grindys arba sienos, žematemperatūriai radiatoriai) su šilumos akumuliatoriais, kurie gerai dera su šilumos siurbliais. Naudojant akumuliacines talpas, pastatui šildyti užtenka mažesnės galios, o šilumos siurblys gali dirbti su pertraukomis, leisdamas gruntui laikas nuo laiko sušilti. Namuose su dideliu energijos poreikiu ir nerenovuota šildymo sistema šiluminiai siurbliai dirbs ne taip efektyviai. Antra prielaida – reikalinga autonominė, nereikalaujanti priežiūros ir saugi sistema. Svarbu ir ekonominės prielaidos. Reikia pripažinti, jog pradinės investicijos į šią sistemą pakankamai didelės, atsižvelgiant į sistemos šilumos galią ir tipą.
Žemės šiluma giliuose sluoksniuose
Maždaug 18m gylyje grunto temperatūra išlieka pastovi visais metų laikais – apie 10°C, tuo tarpu 1,5m gylyje ji svyruoja tarp 7-13°C.
Todėl sistema veiks efektyviau, kai kolektorius įrengiamas giluminiame grunto sluoksnyje, kur temperatūra daug stabilesnė ir gilėjant didėja. Žemutinė zona yra ne mažesniame nei 20 m gylyje ir labai priklauso nuo grunto termofizikinių savybių bei geologinių sąlygų.
Apytikriai galima pasirinkti tokius grunto parametrus: tikroji šilumos talpa apie 840 kJ/(kgK); tankis 1000–800 kg/m3 ; šiluminis laidumas 1,2–5 W/(mK).
Šilumos laidumas labai priklauso nuo vandens kiekio grunte. Žemos temperatūros kontūro tipas priklauso nuo sklypo ploto ir reikiamos šildymo galios.
Dažniausiai naudojami vertikalūs kolektoriai. Juos sudaro vertikalūs 30–100 m gylio gręžiniai. Į juos dedami plonasieniai plastikiniai arba variniai, padengti plastiko sluoksniu, vamzdžiai. Vienas metras kolektoriaus leidžia gauti 30– 70 W galią.
Siekiant tinkamai parinkti ir suprojektuoti geoterminio šildymo sistemą, atliekamas TRT testas (angl. Thermal response test ) šio testo tikslas nustatyti tikslias grunto šilumines savybes, iš kokių skirtingų sluoksnių susideda gruntas, gruntinio ir paviršinio vandens vietas ir tekėjimo kryptį.
Šilumos išgavimo galimybės
Geoterminė šiluma gali būti išgaunama dviem būdais:
-per žemės (horizontalius) kolektorius, kurie klojami arti paviršiaus,
-per geoterminius zondus (vertikalius kolektorius), kurie giliai prasiskverbia į žemę iki 100 metrų.
Horizontalūs kolektoriai klojami po žeme
Geoterminei energijai išgauti vamzdžių sistema klojama horizontaliai, o serpantinas yra žemiau šalčio linijos. Gylis yra maždaug nuo vieno iki dviejų metrų žemiau vejos ar žemės paviršiaus. Vamzdžių sistemoje cirkuliuoja sūrymas iš šalčiui atsparaus skysčio, kuris sugeria šiluminę energiją ir perduoda ją šilumokaičiui. Reikiamo kolektoriaus ploto dydis, be kita ko, priklauso nuo svarstomo pastato šildymo poreikio. Praktiškai jis yra 1,5–2 kartus didesnis už šildomą plotą. Žemės kolektoriai sugeria šilumos energiją iš teritorijos, esančios netoli paviršiaus. Energiją teikia saulės spinduliai ir lietaus vanduo. Todėl dirvožemio būklė vaidina lemiamą vaidmenį kolektorių energijos išeigoje. Svarbu, kad teritorija virš vamzdžių sistemos nebūtų asfaltuota ar užstatyta.
Vertikalūs gręžiniai išgauna šilumą iš gilesnių žemės sluoksnių
Alternatyva žemės kolektoriams yra geoterminiai zondai. Gręžinių pagalba geoterminiai zondai yra nuskandinami vertikaliai arba kampu į žemę. Per juos taip pat teka sūrymas, kuris 40–100 metrų gylyje sugeria geoterminę šilumą ir perduoda ją šilumokaičiui. Kadangi iš maždaug dešimties metrų gylio temperatūra išlieka pastovi visus metus, geoterminiai zondai veikia efektyviai net esant labai žemai lauko temperatūrai. Jie taip pat reikalauja nedaug vietos, palyginti su žemės kolektoriais, ir puikiai vėsina vasarą. Kiek gręžinys turi būti gilus, priklauso ir nuo šildymo poreikio bei grunto šilumos laidumo. Kadangi keli gruntinio vandens sluoksniai prasiskverbia į gręžinį iki 100 metrų, leidimus gruntiniams gręžiniams visada reikia gauti.
Mes teikiame vertikalių gręžinių gręžimo ir horizontalių kolektorių klojimo paslaugas.
Vertikalių gręžinių projektavimas ir montavimas privatiems ir verslo klientams
– geoterminiai gręžiniai (vertikalūs) iki 150 metrų su turbo kolektoriais;
– geofizikiniai matavimai;
– TRT testai;
– topo nuotraukos;
– gręžinio matavimai;
– gręžinio pasas.