Potencjalne możliwości wykorzystania czwartorzędowych wód podziemnych w instalacjach niskotemperaturowych

• Autorzy: Mazurkiewicz J. , Wachowicz-Pyzik A. , Królikowski M.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.59

Warianty tytułu

EN

Possibilities of utilization of quaternary groundwater in low–temperature geothermal systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca przedstawia potencjalne możliwości wykorzystania wód podziemnych z poziomu czwartorzędowego w instalacjach niskotemperaturowych dwuotworowych i jednootworowych wspomaganych pompami ciepła typu woda/woda na obszarze Nowego Sącza. Takie instalacje umożliwiają zagospodarowanie zwykłych wód podziemnych, występujących na niewielkich głębokościach, których temperatura na wypływie jest mniejsza niż 20°C. Obowiązujące regulacje prawne w jasny sposób nie definiują pojęcia wody niskotemperaturowej. Zatem, odnosząc się do definicji wody termalnej określonej przez Prawo geologiczne i górnicze (PGG, Dz.U. Z 2011 Nr 163 poz. 981), wodą niskotemperaturową jest woda posiadająca na wypływie z ujęcia temperaturę mniejszą niż 20°C. Woda jako dolne źródło ciepła musi spełniać odpowiednie wymagania dotyczące parametrów fizykochemicznych. W niniejszej pracy szczególnej ocenie poddano wyniki oznaczeń wybranych parametrów fizykochemicznych istotnych w przypadku wykorzystania tych wód w instalacjach niskotemperaturowych: pH, przewodności elektrolitycznej właściwej oraz chlorków, siarczanów, azotanów, żelaza i manganu. Dane do analizy pozyskano z Centralnej Bazy Danych Hydrogeologicznej (CBDH tzw. BankuHydro) oraz baz danych Monitoringu Wód Podziemnych (MWP). Z bazy wybrano te ujęcia, w których oznaczony został przynajmniej podstawowy skład chemiczny wód podziemnych. Dane poddano analizie statystycznej – wyznaczono podstawowe statystyki opisowe i przedstawiono je na wykresach skrzynkowych. Na ich podstawie można stwierdzić, że stężenia chlorków, azotanów, wartości pH i przewodności elektrolitycznej właściwej nie przekraczają wartości granicznych podanych przez producenta urządzeń (firma Nibe–Biawar sp. z o.o.), natomiast stężenia żelaza, manganu i siarczanów w pojedynczych ujęciach przekraczają te wartości. Wykorzystywanie wód niespełniających wymogów stawianych przez producenta pompy jest możliwe w sposób pośredni, za pomocą dobranego indywidualnie wymiennika pośredniego.

EN

The paper presents the possibilities of utilization of quaternary groundwater in low-temperature geothermal systems by assisted by geothermal heat pumps (water/warter type, open loop heat pumps) in the area of Nowy Sacz. Low–temperature geothermal systems can be based on one (single well) or two wells (production well and injection well). These installation allows the use of groundwater occurring at shallow depths, where the temperature at the outlet is less than 20°C. Existing regulations do not clearly define the concept of low-temperature water. Referring to the definition of thermal water specified by the Geological and Mining Law (PGG, Journal of Laws of 2011 No. 163, item. 981), low–temperature water has at the outlet of the intake temperature less than 20°C. Water as a heat source must fulfill the relevant requirements for physicochemical parameters. In this paper, physicochemical parameters of water used in low temperature systems: temperature, pH, chloride, sulphate, iron and manganese have been evaluated. Data for this study were obtained from the Polish Hydrogeological Survey (PSH is carried out by the Polish Geological Institute – National Research Institute). For further analysis from all the intakes, only those in which chemical composition of groundwater, were marked. The results are shown in the graphs of Box – and – Whisker Plot. For the obtained results ts it can be concluded that concentration of chloride, nitrates, pH and electrical conductivity not exceed the limit values (threshold) specified by the devices manufacturer (Nibe–Biwar Technical Materials). The concentration of iron and manganese exceed the threshold in single well. The use of polluted waters which do not fulfill requirements set by the manufacturers of heat pumps is possible indirectly by using an intermediate heat exchanger.

Słowa kluczowe

PL

Nowy Sącz; wody podziemne; warstwa czwartorzędowa; system geotermalny; źródło ciepła niskotemperaturowego; pompa ciepła; wymiennik ciepła; ocena możliwości

EN

Nowy Sącz; underground waters; Quatenary layer; geothermal system; low-temperature heat source; heat pump; heat exchanger; possibility evaluation

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 2
• Strony: 297--310
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Mazurkiewicz J.

• AGH Akademia Górniczo–Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Katedra Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej

autor

Wachowicz-Pyzik A.

• AGH Akademia Górniczo–Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Katedra Surowców Energetycznych

autor

Królikowski M.

• AGH Akademia Górniczo–Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Katedra Surowców Energetycznych

Bibliografia

• [1] Baza danych PSH, http://spdpsh.pgi.gov.pl/PSHv7/, 2014.
• [2] Budzyński I. (pod kier.), Kacperczyk E., Korczak–Żydaczewska K., Milusz M., Wójcikowska J., Sznejder A., Marczak M.: Powierzchnia i ludność w przekroju terytorialnym w 2013 r., Główny Urząd Statystyczny, Warszawa 2001, http://www.stat.gov.pl/cps/rde/xbcr/gus/l_powierzchnia_i_ludnosc_przekroj_terytorialny_2013.pdf.
• [3] Cabalska J., Galczak M., Kazimierski B.(red.), Kostka A., Mikołajczyk A., Palak–Mazur P.: Rocznik Hydrogeologiczny Państwowej Służby Hydrogeologicznej Rok hydrologiczny 2013, PIG – PIB, Warszawa 2014.
• [4] Chowaniec J., Witek K.: Mapa hydrogeologiczna Polski w skali 1: 50 000, ark. Nowy Sącz, Centralne Archiwum Geologiczne, PIG, Warszawa 1997.
• [5] Chowaniec J., Witek K.: Objaśnienia do Mapy hydrogeologicznej Polski w skali 1: 50000, ark. Nowy Sącz, Centralne Archiwum Geologiczne, PIG, Warszawa 1997.
• [6] Eugster W.J., Sanner B.: Technological Status of Shallow Geothermal Energy in Europe. Proceedings World Geothermal Congress 2007, Unterhaching, Germany, 30 May–1 June 2007, 2007, p. 1–8, https://pangea.stanford.edu/ERE/pdf/IGAstandard/EGC/2007/174.pdf.
• [7] Gryczko–Gostyńska A., Olędzka D.: Nowy Sącz w: Wody Podziemne miast Polskich. Miasta powyżej 50 000 mieszkańców (pod red. Z. Nowickiego), Informator Państwowej Służby Hydrogeologicznej, PIG, Warszawa 2009, s. 259–274.
• [8] Kapuściński J., Rodzoch A.: Geotermia niskotemperaturowa w Polsce i na świecie. Stan aktualny i perspektywy rozwoju. Uwarunkowania techniczne, środowiskowe i techniczne, Ministerstwo Środowiska, Warszawa 2010.
• [9] Kleczkowski A.S.(red.): Objaśnienia do Mapy obszarów głównych zbiorników wód podziemnych (GZWP) w Polsce wymagających szczególnej ochrony: 1:500 000, Instytut Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej AGH, Kraków 1990.
• [10] Klojzy–Kaczmarczyk B., Kaczmarczyk A.: Systemy grzewcze z pompą ciepła jako element realizacji założeń programów ochrony środowiska, Polityka Energetyczna, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków 2005, t. 8, z. spec., s. 517–525.
• [11] Klojzy–Kaczmarczyk B., Kaczmarczyk A.: Zanieczyszczone wody podziemne jako niskotemperaturowe źródło ciepła w systemach grzewczych, Polityka Energetyczna, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków 2006, t. 9, z.1, s. 73–80.
• [12] Klojzy–Kaczmarczyk B.: Jakość wód podziemnyh wybranych pięter makroregionu środkowopolskiego w aspekcie ich wykorzystania w systemach z pompą ciepła, Polityka energetyczna, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków 2008, t.11, z. 1, s. 201–210.
• [13] Kłósek M., Łacic M., Marczak W., Sienniak H. (pod kier), Stachańczyk A.: Informator Statystyczny miasto Nowy Sącz, Urząd Statystyczny w Krakowie, Kraków 2013, http://old.stat.gov.pl/cps/rde/xbcr/krak/ASSETS_2013_informator_Nowy_Sacz.pdf.
• [14] Kondracki J.: Geografia regionalna Polski, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2013.
• [15] Malarska A.: Statystyczna analiza danych wspomagana programem SPSS, Predictive Solutions, Kraków 2005.
• [16] Materiały techniczne firmy Nibe–Biawar sp. z o. o.
• [17] Mazurkiewicz J., Tomaszewska B., Kmiecik E.: Program badań do określenia potencjału geotermii niskotemperaturowej bazującej na wodach podziemnych Małopolski, Technika Poszukiwań Geologicznych. Geotermia, Zrównoważony Rozwój, IGSMiE PAN, Kraków 2013, z. 2, s. 45–58.
• [18] Oszczypko N., Wójcik A.: Szczegółowa mapa geologiczna Polski 1: 50 000, ark. Nowy Sącz, Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa 1993.
• [19] Oszczypko N., Wójcik A.: Objaśnienia do szczegółowej mapy geologicznej Polski 1:50 000, ark. Nowy Sącz, Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa 1993.
• [20] Paczyński B.: Podstawy regionalizacji hydrogeologicznej, Hydrogeologia regionalna Polski, T. I, Wody słodkie (pod red. Paczyński B., Sadurski A.), PIG, Warszawa 2007, s. 56–69.
• [21] PGG: Prawo geologiczne i górnicze, Dz.U. Z 2011r., Nr 163, poz. 981.
• [22] Prognoza Oddziaływania na Środowisko projektu „Aktualizacji Programu Ochrony Środowiska dla miasta Nowego Sącza na lata 2013–2016 z perspektywą na lata 2017–2020”, Nowy Sącz 2013, http://www.nowysacz.pl/content/resources/miasto//informacje/komunikaty/2013/WO%C5%9A/program%20ochrony%20%C5%9Brodowiska.pdf.
• [23] Program Ochrony Środowiska i Plan Gospodarki Odpadami dla miasta Nowego Sącz, cz. I. Program ochrony środowiska na lata 2005–2012, Nowy Sącz 2005, http://www.nowysacz.pl/content/resources/sesje/U_XLVIII_597_2005.pdf.
• [24] Rafferty K.: Design issues in the commercial application of GSHP systems in the U.S.. Geo–Heat Center Quarterly Bulletin, Klamath Falls 2000, OR, p. 6–1 (http://geoheat.oit.edu/bulletin/bull21-1/bull21-1-all.pdf).
• [25] Rubik M.: Pompy ciepła w systemach geotermii niskotemperaturowej, Monografia, wyd. MULTICO Oficyna Wydawnicza, Warszawa 2011.
• [26] Sanner B.: Shallow geothermal energy. Geo–Heat Center Quarterly Bulletin, Klamath Falls 2001, OR, p. 19–25, http://geoheat.oit.edu/bulletin/bull22-2/art4.pdf.
• [27] Skąpski K., Szklarczyk T., Patorski R., Garecki J.: Dokumentacja hydrogeologiczna zasobów wód podziemnych z utworów czwartorzędowych na obszarze Kotliny Sądeckiej,Centralne Archiwum Geologiczne, PIG, Warszawa 1997.
• [28] Szczepańska J., Kmiecik E.: Ocena stanu chemicznego wód podziemnych w oparciu o wyniki badań monitoringowych, Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2005.
• [29] Tomaszewska B.: Prognozowanie kolmatacji instalacji geotermalnych metodą modelowania geochemicznego, Gospodarka Surowcami Mineralnymi, IGSMiE PAN, Kraków 2008, t. 24, z.2/3 s. 399–407.
• [30] Portal Nowy Sącz, http://www.nowysacz.pl/, maj 2014.
• [31] Charakterystyka JCWPd nr 154, http://www.psh.gov.pl/plik/id,4958,v,artykul_5576.pd, maj 2014.
• [32] RMZ, 2014 - Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie warunków, jakie należy spełniać przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (Dz. U. z 2014 r., Poz. 1800).
• [33] RMZ, 2007 - Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz. U. z 2007 r. Nr 61, Poz. 417), zmienione przez Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 20 kwietnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz.U. z 2010 r. Nr 72, Poz. 466).
• [34] Uchwała Nr XIV/133/2011 w sprawie uchwalenia zmiany Studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego Miasta Nowego Sącza z dna 6 września 2011 r. (Uchwała Nr XIV/133/2011 z późn. zm.).