II Sığ jeotermal sistemlerin boyutlandırılması İçindekiler Teknik kılavuzlar Bölge değerlendirmesi Jeotermal sistemlere dayalı ısı pompası tasarımı Sığ jeotermal sistemlerin boyutlandırılması kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması yer ısı değiştiricileri zemine dokunan beton parçalar yer altı su kuyuları Jeotermal potansiyel çalışmalar

Teknik kılavuzlar Genel olarak II Boyutlandırma - Teknik kılavuzlar Teknik kılavuzlar Genel olarak Alman kılavuz VDI 4640 “Yer altının termal kullanımı -kısım 1 – 4“ İsviçre teknik kural SIA 384/6 “yer ısı değiştiricileri“ Enerji Alman tenik kural DIN V 18599: binaların enerji verimliliği Sondaj Alman kılavuz DVGW W 120 (2005): Sondaj ve iyi binalandırma için kalite gereksinimleri

VDI 4640 Yer altı’nın termal kullanımı II Boyutlandırma - Teknik kılavuzlar VDI 4640 Yer altı’nın termal kullanımı Kılavuz VDI 4640, planlama ve inşaat firmaları, komponent üreticileri, kamu otoriteleri, enerji danışmanları ve teknik eğitim kuruluşları için ele alınmaktadır Kılavuzun amacı: En gelişmiş teknolojiye dayalı uygun tasarım olduğundan emin olmak Uygun malzeme seçimi Sondajın doğru uygulanması yeraltı termal kullanım için olan sistemlere teknik cihazların entegrasyonu ve kurulumu Bu şekilde, ekonomik ve teknik açıdan tatmin edici işletmelerin olumsuz çevre etkileri ve bozulma olmadan uzun süre çalışması garanti edilebilir Kılavuz serisi VDI 4640 dört kısım içerir: Kısım 1: Gereklilikler, onaylar, çevresel yönler Kısım 2: Yer kaynaklı ısı pompaları Kısım 3: Yeraltı termal enerji depolama Kısım 4: Direk kullanım

VDI 4640 - Yer altı’nın termal kullanımı II Boyutlandırma - Teknik kılavuzlar VDI 4640 - Yer altı’nın termal kullanımı VDI 4640 yaklaşık 400m derinliğe kadar olan yeraltı termal kullanımını ele alır. Kapsam Yer kaynaklı ısı pompası sistemleri(kısım 2) Isıtma için ısı pompaları Isıtma ve soğutma için ısı pompa sistemleri Soğutma için soğutma makineleri Yeraltı termal enerji depolama(kısım 3) Isıtma için depolama sistemleri Soğutma için depolama sistemleri (kaynak: çevresel soğukluk) Isıtma ve soğutma için depolama sistemleri(ısıtma pompalı yada pompasız) Direk kullanımlar (ısıtma pompası yada soğutucu makineler olmadan) (kısım 4) Yer altı suyunu kullanarak soğutma Yer altı suyunu kullanarak ısıtma Yeraltındaki hava ısıtması/soğutması

VDI 4640 Yer altı’nın termal kullanımı II Boyutlandırma - Teknik kılavuzlar VDI 4640 Yer altı’nın termal kullanımı Kısım 1: Gereklilikler, onaylar, çevresel yönler (2010) Kapsam Terimler ve tanımlar Semboller ve kısaltmalar İlkeler Gerekli onaylar Su kanunu Maden kanunu Isı pompalarının güvenlik yönleri Bölge değerlendirmesi Çevresel yönler Yeraltı teçhizatları için çevre ile uyumlu malzeme seçimi

VDI 4640 Yer altı’nın termal kullanımı II Boyutlandırma - Teknik kılavuzlar VDI 4640 Yer altı’nın termal kullanımı Kısım 2: Yer kaynaklı ısı pompa sistemleri (2001) Kapsam Kısaltmalar Kuyu sistemeleri ile birlikte yer altı sularının kullanımı Yatay yer ısı değiştiricileri kullanarak sığ yeraltının kullanımı Kuyu içi ısı değiştiricileri ile yer altı’nın kullanımı Doğrudan buharlaşma ile sistemlerin özel özellikleri Diğer ısı kaynaklarının karakterleri Sistemin birleşmesi Yer kaynaklı ısı pompası sistemleri Sökülümü

Bölge değerlendirmesi II boyutlandırma- bölge değerlendirilmesi Bölge değerlendirmesi Yeraltı termal kullanmak için sitelerin seçimi planlama kadar önemlidir ve düzenleme düşünülmelidir. Yer altındaki ve üstündeki koşullar çok önemli rol oynar: Yerüstü saha koşulları Mülkiyet boyutu, araç erişimi, binalar gibi engeller, bitki örtüsü ve benzeri gibi konuların dikkate alınması gerekir Yer altı saha koşulları Yer altı değerlendirmesi: Hidrolik ve jeolojik riskler( karstik boşluklar, yer altı suyuyla sınırlı artezyen) Site(yeraltı dahil) kontaminasyonu (eski) maden alanları Önemli kuyulardan uzak ve yer altı su kullanımına duyarlı Yer altı su katları Farklı jeotermal kuyuları arasındaki etkileşim nedeniyle kuyu ısı değiştiricisi ile komşu mülkiyet arasında , en az 10 m uzaklık bulunmalıdır.

Bölge değerlendirmesi II boyutlandırma- bölge değerlendirilmesi Bölge değerlendirmesi Yer altı alan koşullarının analizinin kapsamı jeotermal sistemin büyüklüğüne göre belirlenir.: Jeotermal sistemler -30 kW ısı çıkışına kadar: Mevcut verilere dayalı planlama Jeolojik haritalar (1:25.000) Jeoloji mühendisliği belgeleri ve hidrojeolojik haritalar Kuyu profilleri Yeraltı katmanları, akış yönü ve kompozisyon hakkında bilgiler Özgül ısı çekme değerlerini kullanarak tesis tasarımı Daha büyük jeolojik sistemler 30 kW ve daha fazla ısı çıkışı : Daha fazla analiz ile (yerinde) daha ayrıntılı arama jeolojik: Haritalar, Literatür, kuyuları komşulama, kuyu, yer açma, sondajlama Hidrolik parametre: Pompa testi, debi- metre- testleme Termal ve hidrolik parametre: sondaj karotları Efektif ısı iletkenliği: Termal-Tepki-Test i(VDI 4640 kısım 2) Yer altı koşullarının jeofizik, jeoelektrik, elektromanyetik ölçümleri Anaitik çözümlere dayanarak tesis tasarımı (“ısı transfer modeli“) Ground opening = Gesteinsaufschluss oder Gebirgsaufschluss

Jeotermal sistemlere dayalı ısı pompa tasarımı II Boyutlandırma – ısı pompa sistemleri Jeotermal sistemlere dayalı ısı pompa tasarımı Temel prensip Isıtma devresi için mümkün olan en düşük akış sıcaklığı Bina için mümkün olan en iyi yalıtım Mümkün olduğunca en düşük ısı pompası gücü= tercihen ölçülendirilenin altında Yılda çalışma saati sayısının yüksekliği Mümkün olduğunca büyük ısı değiştirici= tercihen ölçülendirilenin üstünde Mümkün olan en az sayıda kuyu ile = ek kuyu yerine tercihen daha derin kuyular Optimizasyonu yapılmış hidrolik tesis tasarımı (basınç kaybı, boru çapı, jeodezik yükseklikleri); tesis yapımı ve ayarları için denetleme Isı kaynağının boyutlandırılması Isı ihtiyacının hesaplanması (kWh/m²*a) Uygun ısı pompası seçimi Isı pompasının buharlaştırma kapasitesinin hesaplanması Bölge koşullarına göre ısı kaynağının seçimi Yeraltından özgül ısı çıkarımının belirlenmesi Yüzey alanı/ ısı değiştiricisinin uzunluğu= buharlaştırma kapasitesi/ özgül ısı çıkarımı Evaporator capacity = Verdampferleistung

II Boyutlandırma – ısı pompa sistemleri Isı pompası döngüsü 1 Isı, düşük sıcaklıktaki evaporatör ile ısı kaynağından çekilir. İçeride ısı, çalışma sıvısına aktarılır ve çalışma sıvısı gaz haline gelir. (4→1). Bir kompresor gaz basıncını arttır, buda sıcaklığın yükselmesine sebep olur(1→2). Sıcak gaz kondensatör’e doğru akar, burada çalışma sıvısı, ısısı alınarak tekrar sıvı faza geçer. (2→3). Hala yüksek basınçtaki çalışma sıvısı, basınç düşümünü sağlayan genleşme vanasından geçer(3→4). Bunu yaparken, akışkan soğur ve tekrar evaporatöre girmeden önce sıvı faza geçer. Soğutma ve iklimlendirme uygulamalarında işlem tam tersidir, kullanışlı bir soğutucu temin ederek 2 4 3

Isı pompası performansı II Boyutlandırma – ısı pompa sistemleri Isı pompası performansı Bir ısı pompasından sağlanan ısı teorik olarak ısı kaynağından alınan ısı ve döngünün çalışmasını sağlayacak enerjinin toplamıdır. Bir elektrikli sıkıştırma ısı pompasının belirli sıcaklık koşullarındaki denge durumu performansı, performans katsayısı olarak adlandırılır.(COP) ısı pompası tarafından verilen ısının kompresöre sağlanan elektriğe oranı olarak tanımlanır. Bir ısı pompasının performans katsayısı sıcaklık farkıyla alakalıdır, diğer bir deyişle ısı kaynağı sıcaklığı ve ısı pompası çıkış sıcaklığı arasındaki fark ile. İdeal ısı pompasının performans katsayısı sadece yoğunlaşma sıcaklığı ve sıcaklık farkı ile belirlenir (buharlaşma-yoğunlaşma sıcaklığı) temperature lift (condensation - evaporation temperature) in K

Isı pompası performansı II Boyutlandırma – ısı pompa sistemleri Isı pompası performansı Isı pompasının gerçek performans katsayısın ideal performans katsayısına oranı Carnot-verimliliği olarak tanımlanır. Tüm sezon boyunca bir elektrikli ısı pompasının işletme performansına mevsimlik performans faktörü (MPF) denir. Bu tüm sezon boyunca alınan ısı ve verilen toplam enerji nin oranı olarak tanımlanır. Değişken ısıtma ve / veya soğutma talepleri, değişken ısı kaynağı ve yıl içinde sıcaklık düşüşlerini dikkate alır ve enerji taleplerini içerir MPF birincil enerji tasarrufu ve düşük CO2 emisyonu açısından, ısı pompalarını geleneksel ısı kaynakları ile karşılaştırmak için kullanılabilir.

Isı pompalarının performans verileri II Boyutlandırma – ısı pompa sistemleri Isı pompalarının performans verileri Örnek : COP (performans katsayısı) ε = 4,3 10 kW ısı evaporatörde absorbe edilir (yeraltının ısıtma yada soğutma gücü) 3 kW elektrik ısı pompası makinasına verilir 13 kW ısı gücü kondansöre verilir

Isı pompalarının performans verileri

Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması II boyutlandırma- kuyu ısı değiştiricileri Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması Amacı, kuyu içi ısı değiştiricinin giriş ve çıkışı arasında ısı transfer ortamının kullanılabilir bir sıcaklık farkını yaratmaktır. Bu sıcaklık farkı ısı pompası tarafından yer ısıtmasına yetecek kadar yüksek olan sıcaklık üretimi için kullanılabilir. Isı transfer ortamının giriş sıcaklığının yeryüzünü çevreleyen sıcaklıktan daha düşük olması sağlanarak, ortam, kuyu içi ısı değiştirici geçişi sırasında ısınır. Soğutma durumunda, bu başka bir yoldur. Standart sistemlerde Bir metre kuyu ısı değiştiricisi ile 25 Wden 100 W a kadar termal güç elde edilebilir. Bir kapalı sisteme bağlı olan geniş kuyu ısı değiştiricileri sahaları birkaç yüz kilowatta kadar ısıtma gücünü büyük binalar ve hatta küçük altyapılar için temin edebilirler.

Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması II boyutlandırma – kuyu ısı değiştiricileri Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması Bir kuyu ısı değiştiricisinin ısı çıkarımı şunlara bağlıdır: Borunun materyaline (HDPE / çelik vs) Boru çeşidine (U-, koaksiyal-, oluklu boru vs.) Kuyu ısı değiştiricisinin geometrisine (çap, uzunluk) Türbülanslı yada laminer akışa Isı taşıyıcı akışkana Sondaj çapına Yeraltı İletişimine (optimize edilmiş termal harç malzemesi) Kuyu ısı değiştircileri arasındaki uzaklığa (negatif etki) Yeraltının termal ve hidrolik özelliklerine (ısı iletkenliği, yeraltı sıcaklığı, yeraltı suyu akışı) (Source: HakaGerodur AG)

Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması II boyutlandırma – kuyu ısı değiştiricileri Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması Kuyu ısı değiştiricisinin kurulumu Dikey sondaj Boruların dikkatli indirilmesi (örn. tekli yada çiftli U borular vinç ile) kuyu içi eşanjör ve çevresi arasındaki boşluğu katılaşan kalıcı sızdırmazlık süspansiyon ile harçlamak.   ( Almanya için zorunlu) Farklı yer su seviyeler arasında hidrolik kısa devrelerin önlenmesi Yere daha iyi bir bağlantı için yüksek ısı iletkenliği olan termal optimize derz dolgu malzemesi Merkez ısıtma sistemlerine yatay borular Basınç ve yoğunluk kontrolü (bütün sistem ve her bir ısı değiştiricisi için ) Isının sirkülasyonu sirkülasyon pompası tarafından hidrolik optimize edilmiş boru çapları ve boruların düzenlenmesiyle basınç düşümlerinden kaçınmak

Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması II boyutlandırma – kuyu ısı değiştiricileri Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması Küçük kuyu ısı değiştirici üniteleri için < 30 KW ısı çıkışı, VDI 4640 sayfa 2 göre farklı kayalar için özgül ısı çıkarımaları vardır. Bu veri, uzun süreli deneyim ve varolan kuyu ısı değiştiricilerinin istatiksel analizerine dayanır VDI 4640 sayfa 2 tablo değerleri nin uygulanması için, aşağıdaki koşullar bulunmalıdır. Ünite boyutu < 30 KW Sadece ısı çıkarımı( sıcak su içeren ısıtma) bireysel kuyu ısı eşanjörleri uzunluğu 40 m ve 100 m arasında olmalıdır İki kuyu ısı değiştiricisi arasındaki en düşük uzaklık : Kuyu ısı değiştirici uzunluğu 40 ila 50 m için en az 5 m Kuyu ısı değiştirici uzunluğu > 50 m to 100 m olanlar için en az 6 m olmalıdır Kuyu ısı değiştiricileri DN 20 birlikte çiftli U borular olarak DN 25 ,DN32 yada koaksiyal sondajlarda min. 60mm çap ile kullanılır Sınırlanmış alanda küçük ünitelerin fazla miktarlarıyla kullanışlı değildir.

Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması II boyutlandırma – kuyu ısı değiştiricileri Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması Küçük ünitelerin boyutlandırılması< 30 KW VDI-Richtlinie 4640 sayfa 2 ye göre

Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması II boyutlandırma – kuyu ısı değiştiricileri Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması Kuyu ısı eşanjörleri için gerekli uzunluğu hesaplama örnekleri (VDI 4640 sayfa 2deki değerlere göre) Isı pompası ısıtma kapasitesi : 13 kW Isıtma sisteminin giriş sıcaklığı: 35 °C Elektrik Güç girişi : 3 kW Yeraltından ısı emme kapasitesi : 10 kW Yıllık ısıtma saati: 2.400 h/a Yer altı materyali: limestone Özgül ısı çekme: 50 W/m Gerekli uzunluk : 10.000 W / 50 W/m = 200 m Yıllık ısıtma saati [h/a] Yer altı materyali[-] Özgül ısı çekişi[W/m] Kuyu ısı değiştirici sistemi için gerekli uzunluk [m] 2.400 Kireç taşı 50 200 (2 x 100) 1.800 Kum taşı 60 167 (2 x 84) 70 143 (2 x 72) Çakıl, kum, yüksek aküferli 90 111 (2 x 56)

Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması II boyutlandırma – kuyu ısı değiştiricileri Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması Mümkün olan diğer hesaplama SIA 384-6 performans çizelgesi( diagram) Formül e. g. (Wenzel & Hübschmann; Freistaat Sachsen) Büyük farklılıklar Kuyu ısı değiştirici, hiçbir özgül ısı emmeye sahip değildir Yazılım kullanmadan küçük kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılmasında Yardımcı kurulumlardır Sadece tanımlanan temel ve çalışma koşulları altında mümkündür. VDI 4640: 60 W/m SIA 384-6: 35 W/m SIA 384-6

Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması II boyutlandırma – kuyu ısı değiştiricileri Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması Uniteler > 30 KW daha büyük bina projeleri durumda, VDI 4640 göre söz konusu tablo değerinin uygulanmasındaki talepler karşılanmazsa, genel olarak 30 KW ısıtma yükü önemli ölçüde aşılır Çoğu durumda bunlar jeotermal soğutmanın da kullanıldığı ofis binalarıdır VDI kılavuz 4640, sayfa 2, çok sayıda tekli sistemler, yıllık çalışma saati 2400den fazla olan sistemler, ek ısı kaynağı/soğutması olan sistemler, ısıtma gücü> 30 kW olan ısı pompa sistemleri için hesaplamaların kullanılarak doğru tasarım yapılmasının kanıtlanmasını ayarlar. Genellikle, planlanan kullanım süresinin üstünde (e.g. 25 a),her bir durum için bütün bir yıl boyunca verilen ısı yüklemesinden kaynaklanan sıcaklıkları hesaplamak için gereklidir. Kelvin hat kaynağı teorisi ve g fonksiyonları ile hesaplanması(farklı Kuyu geometrileri için çeşitli işlevleri olan ısı akışı için analitik çözüm). “Earth Energy Designer“ (EED) “EWS“ gibi simülasyonlar jeoterma unitenin yönünü yerleştirmenin yanısıra kuyu ısı değiştirici sahasının boyutlandırılması için kullanılırlar. Bu programlar sayesinde ısı taşınmasının sıcaklık derecelendirilmesi hesaplanan yer altı parametlerine göre daha geniş periodlar için yapılabilir. (e. g. 25 years) Ağır yer suları akışı durumunda ısı hesaplaması ve yer suyu transportunu hesaplayan programlar kullanılabilir SIA 384-6

Yer ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması II boyutlandırma – yer ısı toplayıcıları Yer ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması Genel bilgi : Yatay ısı değiştiricileri aşırı yapılandırılmayabilir Yüzey kapalı olmayabilir İstisna gerekçeli istisnai durumlarda ve tasarım düzeltmesine tabidir Döngü derinlik ve uzaklık 1,2 - 1,5 metre arası derinlik donmayı önlemek ve toprak yüzeyinin ısı akış miktarını sağlamak için Kurulum uzaklığı genellikle 0.3 ve 08 m arasındadır Döngü alanı: Isıtma pompasının evaporatör(soğutucu) kapasitesinin QE hesaplanması : QE = QHP – PHP with: QHP = heating output and PHP = input power Yer çalışmaları: bireysel siperlerde döngülerin düzenlenmesi yada döngüler için yeraltının yaygın soyulumu

Yer ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması II boyutlandırma – yer ısı değiştiricileri Yer ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması VDI 4640 sayfa2 ye göre ısı çıkarımı Aşağıdaki koşullar bulunmalıdır: Sadece ısı çıkarımı(sıcak su içeren ısıtma) DHW ile (evsel sıcak su) ısı pompasından, ortaya çıkan artmış tam yük saatleri dikkate alınması gerekir Yatay toprak ısı değiştiricisine dönen ısı taşıyıcı akışkanın sıcaklığı, bozulmamış toprak sıcaklığı ile karşılaştırıldığında, baz yük operasyonda ± 12 K sıcaklık değişiminin sınırlarını geçmemelidir(tepe yükleme +/- 18 K)

Yer ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması II boyutlandırma – yer ısı değiştiricileri Yer ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması Örnek kurulum Verilen koşullar: Isı kaynağı sıcaklığı. = 0 °C Isıtma sisteminin giriş sıcaklığı: 35 °C 13 kW ısıtma gücü ile ısı pompası ve 3 kw elektrik giriş gücü Özgül ısı çıkarımı qs = 25 W/m² Ölçülendirme : Evaporator (soğutma) kapasitesi QE = 10 kW Isı değiştirici döngüleri için gerekli yüzey alanı : QE / qs = 10.000 W / 25 W/m² = 400 m² Boru uzunluğu 0,6 m borular arasında bir boşluk bırakma ile boru uzunluğu : 400 m² / 0,6 m = 670 m boru; e. g. 100 m uzunluğa 7 çevre

Yer Isı Eşanjörlerinin Boyutlandırılması

Yer Isı Eşanjörlerinin Boyutlandırılması Calculation of partial thermal yields / geological layer C

Beton kısımlara dokunan yeryüzünün boyutlandırılması II Dimensioning – beton kısımlara dokunan yeryüzü Beton kısımlara dokunan yeryüzünün boyutlandırılması Geniş jeotermal sistemler için uygulanabilir (ofis binaları / gökdelenler) Kuyu ısı değiştiricilerinin boyutlandırılması metodu sadece zemine dokunan beton parçaların boyutlandırılmasıdır. Planlama , ölçümlendirme, yeryüzündeki beton kısımarın inşası ile ilgili detaylar İsviçre Norm SIA D 0190’da bulunabilir “direk ve zemine dokunan beton parçaların kurulumu ile jeotermal enerjinin kullanımı“ Genel olarak sayısal boyutlandırma(e. g. PILESIM) Direk / kesik duvarlar miktarı yapı projesi tarafından belirlenir Enerjik optimizasyon: yeraltı termal özellikleri ve yap parçalarının çapı dikkate alınarak, direk yada duvar paneli başına düşen boru döngülerinin miktarı (yüksek ısı iletkenliği ve yüksek yeraltı suyu akışı ile daha fazla döngü mümkündür) Borular arasındaki aralık dikkate alınarak aktif direk miktarı(„ alternatif termal etkiler“) Düşük derinliklerdeki duvar panellerinde ve iki veya daha fazla direğin seri bağlanması

Yer altı su kuyusu sistemlerinin boyutlandırılması II Dimensioning – yeraltı su kuyusu sistemleri Yer altı su kuyusu sistemlerinin boyutlandırılması Su-su ısı pompalarının kullanımı Hidrolik parametreler Kuyunun çıkış gücü: her KW buharlaşma kapasitesine 0,25 m³/h akış debisi gereklidir 10 KW akış kapasitesi 2,5 m³/h gerekli bir deşarj akımı sonuçlandırır. Pompalama testleri ile yeraltı suyu horizont jeotermal kapasitesinin kontrol edilmesi Üretim kuyusu ve injeksiyoun kuyusu arasındaki yeterli mesafe (a minimum of 15 m küçük üniteler için) termal kısa devreleri önlemek için Büyük üniteler için, yeraltı taşıma modellerinin bir sayısal simülasyonu gereklidir.

Yer altı su kuyusu sistemlerinin boyutlandırılması II Dimensioning – yeraltı su kuyusu sistemleri Yer altı su kuyusu sistemlerinin boyutlandırılması Hidrokimyasal parametreler O2 düşük Su, düşük bir redoks potansiyeline sahiptir : Fe + Mn yüzünden kireç bağlama riski(kabuklaşma) → Hava temasının Önlenmesi → kapalı sistem+aşırı basıç → Mümkünse sudan demir ve mangan giderimi Analitikler aşağıdakilere göre: DIN 50 930 T. 1-5: borulardaki metal yapı malzemelerinin korozyonu DIN 4030: suyu etkileyen beton, yer ve gazların değerlendirilmesi Daha büyük sistemler için, aşağıdaki listeye uygun olarak tüm ana su bileşenleri ve genel parametreleri analizi yeraltı suyu kalitesini değerlendirmek için her zaman yapılmalıdır. • sıcaklık • pH-değeri • O2 içeriği • İletkenlik • Redoks potansiyeli • Kalsiyum • Magnezyum • Sodyum • Potasyum • DEmir • Manganez • Nitrat • Fosfat • Sulfat • Klor • Hidrojen Karbonat • Amonyum • uygun olan daha fazla parametreler

Yer altı su kuyusu sistemlerinin boyutlandırılması II Dimensioning – yeraltı su kuyusu sistemleri Yer altı su kuyusu sistemlerinin boyutlandırılması Sondaj ve kuyu yapılandırılması DIN 18 301 sondaj işleri DIN 18 302 kuyu yapılandırılması işleri Anlaşma : kuyu sayısı, sondaj metodu, derinlik, çap, kuyuların pozisyonlandırılması Gerekli akış hacmi (WQA için gerekli su miktarı) ısı pompasının standartlarına göre Su yasasının zorunlu gerekliliklerinin alınması Servis boruları ile alakalı onay

Yer altı su kuyusu sistemlerinin boyutlandırılması II Dimensioning – yeraltı su kuyusu sistemleri Yer altı su kuyusu sistemlerinin boyutlandırılması Kuyu pompasının ölçümlendirilmesi şunlara dayanır: Isı pompasının akış hacmi (ısıtma sistemi tarafından belirlenir) Isı pompası basınç farkı (ısıtma sistemi tarafından belirlenir) Üretim kuyusundan infiltrasyon kuyusuna olan borulardaki basınç kayıpları Teçhizatlardaki basınç kayıpları, e. g. Arka basınç vanası (→ hortum sisteminde hesaplanan basınç kaybına % 30 ekstra basınç kaybı ekleyerek kabul edilir) İnfiltrasyon kuyularındaki basınç kaybı (deneysel değer ≈ 200 hPa) Jeodezi konveyör yüksekliği Gerekli kuyu pompa gücü, sistemdeki basınç kayıpları toplamı ve ısı pompasının akış hacmi hesaplanabilir.

Jeotermal potansiyel haritalar II Dimensioning – jeotermal potansiyel haritalar Jeotermal potansiyel haritalar Sığ jeotermal enerjinin kullanımı için potansiyel haritalar En çok merkez Avrupa ülkeleri için GIS online-uygulamaları olarak kısmen uygun Farklı yaklaşımlarıyla Alman devleti özel diyagramları VDI 4640 sayfa 2’e göre 100m ye kadar olan kuyu ısı değiştiricileri için jeotermal verimlilik Jeolojik ve hidrojeolojik koşulların Isı iletkenliği Varolan keşif sondajlarının Verisi (jeoloji, termal fizik) Jeolojik katman yapıları ile sentetik sondaj profili Sığ jeotermal kullanım için jeolojik ve hydrogelogical koşulların kullanılabilirliği

Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia II boyutlandırma- jeotermal potansiyel haritalar Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia 100m ye kadar yüzeye yakın jeotermal enerji potansiyelinin eyalet çapındaki tanımı coğrafi bilgi sistemi yoluyla(NRW jeolojik devlet dairesi) CD-ROM temel ve profesyonel bir sürümü olarak düzenleme Haritanın temel konsepti: 1:50.000 ölçekli dijital topografik harita Hesaplama Esasları : VDI-Richtlinie 4640, sayfa 2 tablo değerleri Tekli birimlerde kullanım< 30 KW kuyu içi ısı eşanjörleri ile sınırlı termal çıkış Yeraltı birikimi mevcut bilgilere dayalı siteye özgü jeotermal verim hesaplama

Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia II boyutlandırma- jeotermal potansiyel haritalar Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia Jeotermal potansiyeli değerlendirmenin doğruluğu detayların doğruluğuna ve bugüne kadar olan jeo bilimsel verilere bağlıdır. Aşağıdaki veriler, jeotermal potansiyeli araştırma için değerlendirilir: NRW jeolojik devlet dairesinin Yerbilimleri haritaları NRW Çevre Ajansı'nın hidrolojik haritaları Yaklaşık 220 000 sondajın toprak profilleri ile GD NRW sondaj veritabanı NRW Çevre Ajansı'nın su muhafaza haritaları NRW jeolojik devlet ofisinin yayınlanmamış dataları ve birçok sertifikaları Sonuç olarak, alan hakkında edinilen geniş bilgiler: Tipi, kalınlık ve yeraltı kayaların difüzyonu Yeraltı suyu dizin ve yeraltı su varlığı Karst oluşumu Metan çıkış alanı Su muhafazaları Eski depositler

Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia II boyutlandırma- jeotermal potansiyel haritalar Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia 40, 60, 80 and 100 m derinliklerinde kuyu ısı değiştiricileri için belirli yer altı jeoterma l kazancının geniş alan haritaları. 1.800 ve 2.400 işlem türlerinin her ikisinin saatleri için özel jeotermal verim düzenlemesi h / a (VDI-Richtlinie 4640, sayfa 2) beş bölümde yapılır: Temel version Kuyu değiştirici birimini göz önünde bulundurarak üreticinin karar vermesi için bütün gerekli veriler temel versiyonda bulunur: 40, 60, 80 ve 100 m derinlikteki yeraltı kuyu içi eşanjör için yer altı jeotermal kazancının laminer açıklaması Kuyu ısı değiştiricisinin 4 uzunluğunun jeotermal kazancının değerlendirilmesi kuyu ısı değiştiricileri için optimize edilmiş derinlik aralıklarında sonuçlanmaya eğilimlidir. sınıf renk Jeoterma kazanç 1800 h/a için , [kWh/ (m a)] Jeotermal kazanç 2400 h/a iiçin, [kWh/ (m a)] 1 kırmızı >135 150 2 turuncu 109 – 134 120 – 149 3 sarı 82 – 108 90 – 119 4 yeşil 55 – 81 60 – 89 5 mavi < 55 < 60

Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia II boyutlandırma- jeotermal potansiyel haritalar Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia NRWdeki jeotermal potansiyel: Yüksek –oldukça yüksek (kısmen >150 Kwh/(ma)): yüksek iletkenlik ve güçlü yeraltı suyu akışı gösteren kum ve çakıl ile Ren Vadisi'nde teras sedimanlar. yüksek (> 120 Kwh/(ma)): Karbonik ve Devoniyen kum, kiltaşı ile ortalama dağlarda ve Ruhr Bölgesi'nde Bedrock Orta (> 90 Kwh/(ma)): Münsterland Kretase Havzası'nda Kompakt marn Oldukça düşük (< 60 kWh/ma)): Rheinische kahverengi kömür madenciliği bölgesindeki(Aachen-Köln) Kuru kumlar

Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia II boyutlandırma- jeotermal potansiyel haritalar Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia Profesyonel model Alıcıları, tesis üreticileri, mimarlar, mühendislik danışmanları, onaylama ve planlama yetkilileri. Temel versiyon verilerin yanı sıra aşağıdaki ek bilgiler mevcuttur : Belirlenmiş her alan için toprak profili jeolojik ve hidrojeolojik bilgiyle beraber kuyu ısı değiştiricisinin tasarımında gerekli olacaktır: Baskın kayaçlar hakkında bilgi Bireysek kayaç tabakalarının ortalama kalınlığı hakkında bilgi Stratigrafi üzerine bilgi Akifer ve akitardlardaki bireysel kaya oluşumlarnın sınıflandırılması yeraltı su ortamı seviyesi hakkında bilgi (sadece konsolide olmayan malzeme ile)

Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia II boyutlandırma- jeotermal potansiyel haritalar Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia Örnek: Düsseldorf Su muhafazası Eski çökelme Pozisyon

Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia II boyutlandırma- jeotermal potansiyel haritalar Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia Örnek: Düsseldorf Derinlik aralığı 0 – max. 30 m : Ren teras sedimanlarda (kum, çakıl) çok yüksek jeotermal enerji verimi ,yüksek hidrolik iletkenlik ve güçlü yeraltı suyu akışı ile Derinlik aralığı. 20 – 30 m : düşük geçirgenlikli ince kumlar nedeniyle düşük jeotermal verimi. Kuyu eşanjörinin açılış derinlikleri tercihen küçük birimler için küçük seçilmelidir

Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia II boyutlandırma- jeotermal potansiyel haritalar Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia Örnek: Düsseldorf Kuyu ısı değiştiricisinin derinliğinin hesaplanaması Isı pompası termal çıkışı : 12 kW Cop- performans katsayısı: : 4,3 Evaporatör (soğutucu) kapasitesi : 9,2 kW Yıllık çalışma saati : 1.800 h/a (ısıtma) Yıllık ısı gerekliliği : 16.560 Kwh/a Case 1: Med. Jeotermal kazanç 40 m için : 137 KWh/(ma) Kuyu ısı değiştiricisinin toplam uzunluğu : 16.560 Kwh/a /137 KWh/(ma) = 120 m 40 m lik 3 kuyu ısı değiştiricisine pay edilebilir Case 2: Med. Jeotermal kazanç 80 m için : 127 KWh/(ma) Kuyu ısı değiştiricisinin toplam uzunluğu : 16.560 Kwh/a /127 KWh/(ma) = 130 m 65 m lik 2 kuyu ısı değiştiricisine pay edilebilir

Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia II boyutlandırma- jeotermal potansiyel haritalar Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia Example Bochum

Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia II boyutlandırma- jeotermal potansiyel haritalar Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia Örnek: Bochum Derinlik aralığı 0 – max. 30 m: orta jeotermal kazanç: düşük geçirgenli,konsolide olmamış sedimanlarda ve chalk marllarda Derinlik aralığı. 20 – 30 m: yüksek jeotermal kazanç : karbonlu kumlarda ve kiltaşlarında Kuyu eşanjörinin açılış derinlikleri tercihen küçük birimler için büyük seçilmelidir.

Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia II boyutlandırma- jeotermal potansiyel haritalar Jeotermal potansiyel araştırma North Rhine Westfalia Örnek: Bochum Kuyu ısı değiştiricisinin derinliğinin hesaplanaması Isı pompası termal çıkışı : 11 kW Cop-performans katsayısı: 4,3 Evaporatör (soğutucu) kapasitesi : 8,5 kW Yıllık çalışma saati: 2.400 h/a (sıcak su içeren ısıtma) Yıllık ısı gerekliliği: 20.400 Kwh/a Case 1: Med. Jeotermal kazanç 40 m için: 103 KWh/(ma) Kuyu ısı değiştiricisinin toplam uzunluğu: 20.400 Kwh/a /103 KWh/(ma) = 200 m 40 m lik 5 kuyu ısı değiştiricisine pay edilebilir. Case 2: Med. Jeotermal kazanç 80 m için : 119 KWh/(ma) Kuyu ısı değiştiricisinin toplam uzunluğu : > 20.400 Kwh/a /119 KWh/(ma) = 170 m 85 m lik 2 kuyu ısı değiştiricisine pay edilebilir.