Evaluation of climate conditions on rock mass energy balance in the VŠB -TU Ostrava Research Polygons

• Autorzy: Bujok P. , Klempa M. , Porzer M. , Janečková N. , Pytlik A.

Warianty tytułu

PL

Ocena wpływu warunków klimatycznych na bilans energetyczny górotworu na poligonach badawczych Wyższej Szkoły Górniczej w Ostrawie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

VŠB – Technical University of Ostrava (VŠB-TU Ostrava) has unique conditions for analysing temperature changes in the rock mass while borehole heat exchangers have been operational for a long time. The Auditory building is heated with a system of heat pumps (borehole heat exchangers). It is one of the largest such objects in the Czech Republic. The heat of the rock mass is provided by a system of technological boreholes. The research boreholes are used for monitoring temperature changes in the rock mass while using the Auditory’s heating system. The system for monitoring boreholes within the area of technological borehole activity is called Large Research Polygon (LRP). Apart from LRP, the university also possesses another research polygon – Small Research Polygon (SRP) located at a distance from the LRP near the Energy Research Centre (ERC). All boreholes performed within both research fields are equipped with sensors monitoring the temperature changes while the Auditory building is being heated (thermal energy is recovered from the rock mass in winter) or cooled (thermal energy is transmitted to the rock mass in summer). The main objective of the research carried out in both research fields is checking the functionality and efficiency of the entire system. Certain aspects of thermal energy recuperation from the rock mass are described. The paper is closed with the results of monitoring and calculation of temperature in the surface layers to about 20 m of depth.

PL

Wyższa Szkoła Górnicza w Ostrawie ma niepowtarzalną możliwość badania zmian temperatury w górotworze podczas eksploatacji pomp ciepła. Budynek audytorium jest ogrzewany właśnie za pomocą systemu pomp ciepła. Obiekt ten jest największym w Republice Czeskiej z punktu widzenia liczby otworów (110) i mocy pomp ciepla (700 kW). Na obszarze zestawu otworów głębinowych w okolicy audytorium znajdują się otwory monitoringowe wyposażone w czujniki temperatury, które umożliwiają zapis zmiany temperatury górotworu podczas działania systemu pomp ciepła w otworach wiertniczych. Instalacja ta jest nazywana Wielkim Poligonem Badawczym, a jej głównym celem jest badanie zmian stanu cieplnego górotworu podczas eksploatacji tak dużego systemu. Druga instalacja jest nazywana Małym Poligonem Badawczym, który jest umieszczony w pobliżu audytorium. Składa się z dwóch pomp ciepła oraz pięciu otworów monitoringowych umieszczonych w okolicy otworów wykonanych pod pompy ciepła. Wszystkie otwory zostały wyposażone w czujniki temperatury (analogicznie jak na poligonie Wielkim). Mały poligon jest wykorzystywany do monitorowania zmian temperatury w górotworze podczas ogrzewania (magazynowania nadmiaru ciepła z klimatyzacji podczas lata) oraz chłodzenia (odbioru ciepła z górotworu za pomocą pompy ciepła w zimie). Głównym celem badań jest weryfikacja parametrów pracy tego systemu. Autorzy niniejszego artykułu posiadają bogate doświadczenia w budowie i eksploatacji poligonów badawczych eksploatowanych na VŠB. W artykule zaprezentowano możliwości działania obu poligonów badawczych oraz zachowanie górotworu na głębokości 20 m w otworze monitoringowym, na który oddziaływały zewnętrzne warunki klimatyczne.

Słowa kluczowe

EN

research polygon; boreholes for heat pumps; heat exchange in rock mass; heat recovery and accumulation in rock mass

PL

poligon badawczy; otwory pod pompy ciepła; wymiana ciepła w górotworze; pozyskiwanie i magazynowanie ciepła w górotworze

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 467
• Strony: 1--7
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bujok P.

• VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava Poruba, Czech Republic

autor

Klempa M.

• VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava Poruba, Czech Republic

autor

Porzer M.

• VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava Poruba, Czech Republic

autor

Janečková N.

• VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava Poruba, Czech Republic

autor

Pytlik A.

• Green Gas DPB, a.s., Rudé armády 637, 739 21 Paskov, Czech Republic

Bibliografia

• 1. BUJOK P., KLEMPA M., RADO R., 2010 — Analiza pomiarów inklinometrii w otworach geotermalnych na poligonie doświadczalnym VSB – Uniwersytet Techniczny w Ostrawie. Wiertnictwo Nafta Gaz, 27, 1/2: 91-100.
• 2. BUJOK P., MIKUNDOVA P., HAJOVSKY P., 2009 — Proces implementace vyzkumu v horninovem masivu v lokalite maleho vyzkumneho polygonu na VŚB-TU Ostrava. Zesz. Nauk. PŚl, Gór., 287: 27-35.
• 3. HELLSTROM G., 2005 — Thermal Response Test, Borehole No. 1, Mining University Ostrava, Report No. 050405-050408.
• 4. KLEMPA M., BUJOK P., POSPISIL P., HAJOVSKY R., 2011 — The experiences from construction and operations of the experimental underground heat storage reservoir in the campus of VSB – Technical university of Ostrava. In: 11th International Multidisciplinary Scientific GeoConference, 20-25 June 2011: 115-122.
• 5. KUNZ K., 2009 — Komplexni posouzeni horninoveho prostredi jako zdroje nizkopotencialnl tepelne energie. Disertaćni prace doktorandskeho studia, VŚB-TU Ostrava, Hornicko – geologicka fakulta.
• 6. LOWRIE W., 2007 — Fundamentals of Geophysics, second edition. Cambridge University Press, UK.
• 7. MUSSET E.A., KHAN M.A., 2000 — Looking into the Earth. An Introduction to Geological Geophysics. Cambridge University Press, UK.
• 8. REHAU, 2014 — Company offer of filling mixture and equipment for borehole for heat pumps. Praha.
• 9. SIDOROVA M., PINKA J., 2007 — Systemy pre vyuzitie nizko-potenciialnej tepelnej energie zeme. Systems for low-potencial ground heat energy utilization. Acta Metallurgica Slovaca, 13, 3: 331-335.
• 10. STULC P., 1994 — Konvektivni prenos tepla v ceske kridove panvi – disertaćni prace. Universita Karlova.
• 11. VOJCINAK P., HAJOVSKY R., KOZIOREK J., 2011 — Using measurement, data analysis and modelling for borehole polygons. In: Proceedings of the 6th IEEE International Conference on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications, IDAACS’2011 1. Prague, 15-17 Sept. 2011: 2-9.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).