Földhőt hasznosító hőszivattyús beruházás földhő-monitoringja

A Pannon GSM Távközlési Zrt. beruházásában létesült új irodaház Törökbálint és Diósd között az Égettvölgyben található. Az előzetes földtani szakvélemények alapján 100 méteres próbafúrásra, geofizikai szelvényezésre és próbaszonda telepítésre került sor. A letelepített földhőszondában az alapállapot felvétele után 68 órás szondatesztet végeztünk, amelyet kiértékelve megkaptuk a területre jellemző hővezető képesség-értéket. A földhőszonda mezőre elvégzett modellezés alapján megállapításra került, hogy a 860 kW fűtési, 960 kW hűtési igényt 180 db, egymástól 7,0 m távolságra lévő, egyenként 100 m talpmélységű függőleges földhőszonda tudja biztonsággal ellátni. A 180 db földhőszonda a hőközpontban 3 db fűtő-hűtő funkciót ellátó hőszivattyúhoz csatlakozik. A földhőt hasznosító hőszivattyús beruházás méretét jól jelzi, hogy Európa legnagyobb zárt függőleges földhőszondás rendszereinek sorában a 7. helyet foglalja el.

A Pannon földhőt hasznosító beruházásnál a földhőszonda rendszer működésének vizsgálatára beépítésre került – a nemzetközi követelményeknek megfelelően – egy monitoring rendszer 3 ponton, amely folyamatosan rögzíti a legfontosabb működési paramétereket a környezeti hatások vizsgálata és a rendszer működésének optimalizálása érdekében.

A Pannon GSM Távközlési Zrt. új irodaházának hőszivattyús beruházásához 180 db, egyenként 100 m-es talpmélységű földhőszonda került telepítésre 7,0 méteres bázistávolsággal. A földhőszonda-rendszer működésének vizsgálatára monitoring rendszer került beépítésre 3 ponton.

Az egyik monitoring-pont a II-es osztó-gyűjtő aknába, a második a III-as osztó-gyűjtő aknába, a harmadik a szondamező déli oldalán került telepítésre. A monitoring-pontoknál a 100 m-es szelvény mentén 4 mélységben történik hőmérsékletregisztráció, 10, 40, 70 és 100 m-en. A beépített hőmérsékletregisztrálók 30 perces gyakorisággal rögzítik a hőmérsékleti adatokat. Az első (közvetlenül egy működő földhőszonda mellett) és a második hőmérsékletregisztráló (két földhőszonda között „félúton”, működő földhőszondától 3,5 m-re) 2008. október 18. óta működik, a harmadik (szondamezőtől 6,6 m-re) 2009. április 6-án került beépítésre (1. ábra).

1. ábra Pannon monitoring pontok

Az egyes hőmérsékletregisztrálók hasonló hőmérsékleti értékeket mutattak az alapállapotot tekintve a 4 regisztrálási mélységben:
1. hőmérsékletregisztráló: 10 m: 11,5 ˚C; 40,0 m: 12,7 ˚C; 70 m: 14,0 ˚C; 100 m: 15,0 ˚C
2. hőmérsékletregisztráló: 10 m: 11,4 ˚C; 40,0 m: 12,6 ˚C; 70 m: 13,8 ˚C; 100 m: 15,2 ˚C
3. hőmérsékletregisztráló: 10 m: 11,9 ˚C; 40,0 m: 12,3 ˚C; 70 m: 13,8 ˚C; 100 m: 15,0 ˚C

A 2008. október 18. óta mért hőmérsékleti értékek egyértelműen mutatják a 2009. január végi és a március végi hőszivattyús próbaüzemek, valamint az azóta eltelt fűtési-hűtési időszak hatását.
Az 1-es ponton (működő földhőszonda mellett) a mért adatok alapján a 2009. január 20-án és 21-én történt próbaüzem során a hőmérséklet 13,41 ˚C-ig „hűlt le” 100 m-en, azonban a hőmérséklet 2 nap alatt 14,68 ˚C-ig regenerálódott.

A 2009. március 23-i próbaüzem során a hőmérséklet 100 m-en (3 nap alatt) 11,50 ˚C-ig csökkent, azonban a leállás után 3 nap alatt 14,29 ˚C-ig regenerálódott a kőzethőmérséklet. A csökkenő fűtési igényekkel párhuzamosan növekedett a kőzethőmérséklet. A nyár elején elindult hűtési üzem hatására 2009. szeptember végén 16,0 ˚C-ot mértünk 100 m-en.

2. ábra Hőmérsékleti érték 70 m-en (1-es pont), regisztrálási időszak: 2008. 10. 18.-2009. 09. 24.

A 70 m-en elhelyezett hőmérsékletmérő nyugalmi állapotban 14,0 °C-ot regisztrált. A tavaszi fűtési szezonban 9,26 °C-ig csökkent a hőmérséklet. Az április végétől induló hűtési üzem hatására 19,30 °C-ig emelkedett július elején a kőzethőmérséklet, szeptember 24-én 15,69 °C-ot regisztráltunk 70 m-en.

A 2-es ponton (két földhőszonda között félúton) az eddigi próbaüzemek, valamint a fűtési és hűtési időszakok nem okoztak jelentős hőmérsékletváltozást. A 2009. március 23-án elindult próbaüzem hatására 14 nap alatt nem következett be hőmérsékletcsökkenés a 3,5 m-re lévő mérési ponton. Április elejétől a fűtés hatására 14,92 ˚C-ig csökkent a hőmérséklet 100 m-en 15,20 ˚C-ról. Az időközben elindult hűtés következtében 15,12 ˚C-ra „melegedett” fel a földtani közeg.

3. ábra Hőmérsékleti érték 100 m-en (2-es pont), regisztrálási időszak: 2008. 10. 18.-2009. 09. 24.

A 3-as ponton (földhőszonda-mezőtől 6,6 m-re délre) az eddigi próbaüzemek, fűtési és hűtési üzemek nem okoztak hőmérsékletváltozást.

4. ábra Hőmérsékleti érték 100 m-en (3-as pont), regisztrálási időszak: 2008. 04. 06.-2009. 09. 24.

Összefoglalva megállapítható, hogy a működő földhőszonda közvetlen közelében a fűtés 4,74 °C hőmérsékletcsökkenést, a hűtés 5,30 °C hőmérsékletemelkedést eredményezett 70 m-en, a nyugalmi állapothoz képest. A működő földhőszondától 3,5 m-re a fűtés 0,28 °C hőmérsékletcsökkenést eredményezett. A hűtés hatására a fűtés következtében lehűlt földtani közeg hőmérséklete 0,18 °C-ot emelkedett 100 m-es mélységben. A földhőszonda-mezőtől 6,6 m-re elhelyezett mérési ponton eddig nem észleltünk hőmérsékletváltozást a nyugalmi állapothoz képest.

A mérési eredmények egyértelműen mutatják, hogy nagy szondaszámú rendszer is működőképes hosszú távon, megfelelő tervezés és kivitelezés esetén.

Tóth László okl. geológus