Geotermalno bušenje i instalacija geotermalnih sondi, vizuelni vodič

25 October 2008 - Komentari (43)

Izgradnja

Prošlog jula, instalirali smo prvu geotermalnu sondu za sistem geotermalnog grejanja i hlađenja za Amadeo. Sada smo nastavili sa instalacijom i instalirali još 2 Rehau Raugeo sonde. U ovom vizuelnom vodiču, dokumentujemo kompletan proces instalacije od bušenja do punjenja bušotine sa bentonitom.

Geotermalno bušenje

Kompletno geotermalno kolo za jedan Amadeo je napravljeno od 5 vertikalnih bušotina od kojih je svaka duboka po 100 metara. To je sistem razmene zemlja-voda gde se toplota crpi iz zemlje u modu grejanja i vraća u zemlju u modu hlađenja. Raugeo sonda je napravljena od 400 metara ukrštenih polietilenskih (PE-Xa) cevi u kojima cirkuliše tekućina koja razmenjuje toplotu sa zemljom.

Budući da smo već ranije instalirali jednu sondu, ostalo je još 9 koje treba instalirati za Amadeo i Amadeo II. Dva tima bušača iz firme GEOID rade paralelno da bi ubrzali posao i 2 sonde su već instalirane.

Amadeo II desni deo (A4) sa 2 tima bušača iz GeoID-a (foto Beodom).

Dodatna konstrukcija za bušenje je postavljena na mali kamion i komplementira predhodnu sa kojim je izbušena prva bušotina ispod Amadea. Zemlja u ovom delu je sastavljena od gline i nešto slojeva kamena. Bušenje ne ide baš brzo, od 15 do 20 metara dnevno. Najbolje je planirati vreme za geotermalno bušenje tako da se ne sukobi sa planiranjem gradnje.

GEOID mašina za bušenje radi na placu za Amadeo II (foto Beodom).

Tehnika hidraulično-rotacionog bušenja se koristi od strane oba tima. Bušenje se obavlja sa tungsten-carbide (widia) bušilicom, postavljenom na šuplje cevi koje se okreću pri bušenju. Mešavina vode, mulja i gline se upumpava is obližnjeg bazena i ubrizgava pod pritiskom u prazne cevi i tako podmazuje bušilicu. Mešavina vode zajedno sa još materijala od bušenja se vraća nazad zbog pritiska i vraća opet u bazen u zatvorenoj petlji.

Zavorena petlja hidraulično-rotacionog bušenja (foto Beodom).

Pogled izbliza na površinski deo bušotine za vreme bušenja (foto Beodom).

Prvi bušački tim je investirao u novu univerzalnu bušilicu.

Nova tungsten-carbide (widia) bušilica za Amadeo bušenje (foto Beodom).

Pročišćavanje bušotine

Posle 6 dana bušenja, ciljna dubina od 100 metara je postignuta od strane oba tima. Jednom kada se bušenje završi, bušotina treba da se pročisti ubrizgavanjem vode pod pritiskom. Posle toga je spremna za instalaciju geotermalne sonde. Cevi za bušenje se izvlače vani jedna po jedna.

Pričvršćivanje cevi na metalni deo koji se koristi za podizanje cevi na konstrukciju za bušenje (foto Beodom).

Izvlačenje jedne cevi za bušenje van bušotine na konstrukciju (foto Beodom).

Priprema sonde

Da bi se maksimizirala razmena toplote u bušotini, jedna Rehau Raugeo geotermalna sonda je napravljena od 2 nezavisne petlje, vezane zajedno na dnu sonde. To predstavlja 400 metara PE-Xa cevi za jednu sondu.

Najpre se 2 nezavisne petlje postavljaju na kotur koji ih drži za vreme instalacije.

2 nezavisne petlje geotermalne sonde, postavljene na kotur za instalaciju (foto Beodom).

Detalj jednog kraja 2 petlje, u kome se cev samo savija i bez prekida ista cev nastavlja dalje (foto Beodom).

2 kraja dve nezavisne petlje se vezuju zajedno pod 90 stepeni i tako formiraju Raugeo sondu.

Vezivanje zajedno 2 kraja 2 nezavisne petlje i formiranje kompletne sonde (foto Beodom).

Druga 2 kraja svake petlje će biti iskorišćena za punjenje sonde vodom i posle toga zatvorena. Rehau Raugeo geotermalne sonde su napravljene od jakih PE-Xa cevi.

Detalj jednog kraja Raugeo geotermalne sonde, napravljene od jakih PE-Xa cevi (foto Beodom).

Punjenje geotermalne sonde sa vodom

Pre instalacije sonde u bušotinu, sonda mora biti napunjena vodom pod pritiskom. To se radi da bi se obezbedio integritet i kompenzovao pritisak koji se uvećava sa dubinom bušotine pri spuštanju sonde. Cevi sonde bi mogle da prsnu ukoliko nisu napunjene vodom pod pritiskom.

Pripremanje geotermalne sonde za punjenje vodom (foto Beodom).

Svaka petlja se puni nezavisno. Jedan kraj petlje se vezuje na crevo sa vodom sa meračem pritiska koji kontroliše pritisak unutar sonde. Drugi kraj se ne dira.

Jedan kraj petlje se vezuje na crevo sa vodom sa meračem pritiska (foto Beodom).

Ubrzo posle, kako voda puni sondu, jedan deo vode počinje da izlazi na drugom kraju u negularnom mlazu.

Voda počinje da ističe na drugom kraju sonde u neregularnom mlazu (foto Beodom).

Jednom kada protok postane ujednačen, to znači da je vazduh izašao iz cevi sonde. Dotok vode se zaustavlja i otvoreni kraj sonde se zatvara.

Zatvaranje dotoka vode u momentu kada protok vode postane ujednačen (foto Beodom).

Zatvaranje otvorenog kraja sonde da bi se voda zadržala unutra (foto Beodom).

Onda se slavina ponovo otvara i sonda se dopunjava. Pošto je drugi kraj sonde zatvoren, pritisak u sondi raste u skladu sa pritiskom vode. Dobar pritisak u sondi za instalaciju je 4.5 bara.

Pogled izbliza na merač pritiska koji pokazuje da je pritisak vode u sondi dostigao 4.5 bara (foto Beodom).

Spuštanje sonde u bušotinu

Šuplje metalne cevi, uže od onih za bušenje, se koriste za spuštanje sonde. Ove cevi se koriste za ubrizgavanje bentonita u bušotinu jednom kada je sonda spuštena na željenu dubinu.

Početak spuštanja geotermalne sonde u bušotinu (foto Beodom).

Da bi spojili zajedno 4 cevi koje čine 2 nezavisne petlje sonde, postavljaju se na regularnim razmacima plastični veznici. Metalna cev prolazi kroz rupu koja se nalazi u sredini veznika, dok je svaka od 4 cevi uhvaćena sa jedne strane.

Detalj plastičnog veznika koji se koristi da se 4 cevi geotermalne sonde grupišu zajedno (foto Beodom).

Spuštanje se odvija brzo i dodatne metalne cevi se nastavljaju za spuštanje u dubinu.

Dodavanje metalne cevi za nastavak spuštanja geotermalne sonde (foto Beodom).

Dodatni plastični veznici se dodaju na novu cev pre nego se ona veže za predhodnu.

Postavljanje plastičnih veznika na novu cev pre nego se ona veže za predhodnu (foto Beodom).

Kraj sonde je skoro dostignut. Oko 1 metar sonde je ostavljen da viri iz bušotine za dalje povezivanje sa ostatkom sistema.

Instalirana Raugeo sonda (foto Beodom).

Ubrizgavanje bentonita

Jednom kada se sonda spusti u bušotinu, preostali prostor u bušotini se mora popuniti sa nečim. To se radi da bi se bušotina stabilizovala i da bi se maksimizirala razmena topote između cevi sonde i okolne zemlje. Najčešće korišćena supstanca je bentonit, vrsta gline koja se isporučuje u formi pudera.

Bentonit se priprema sa vodom uz stalno mešanje, sve dok se ne dobije gusta mešavina koja se onda uz pomoć pumpe ubrizgava u bušotinu.

Pripremanje bentonita za ubrizgavanje u bušotinu (foto Beodom).

Punjenje se radi u nekoliko koraka, na različitim nivoima bušotine. Između svakog koraka, još metalnih cevi se izvlači da bi se bentonit ubrizgao na veću visinu.

Izvlačenje metalnih cevi koje su korišćene za ubrizgavanje bentonita u bušotinu (foto Beodom).

Instalacija sonde završena

Jednom kada je bušotina napunjena, instalacija sonde je završena. Ostaje onda da se konstrukcija za bušenje pomeri na sledeću poziciju. Kada se instaliraju sve predviđene sonde, posle se spajaju zajedno za vezu sa geotermalnom toplotnom pumpom.

Geotermalna sonda posle instalacije (foto Beodom).