Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Rozwój techniki i technologii podziemnego magazynowania ciepła za pośrednictwem otworowych wymienników ciepła realizowany na AGH w Krakowie

Wiśniowski Rafał, Sapińska-Śliwa Aneta, Śliwa Tomasz

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2021

|

R. 24, Nr 6 (271)

4--9

2

Efektywna przewodność cieplna i opór termiczny otworowych wymienników ciepła o różnych konstrukcjach

Sapińska-Śliwa Aneta, Śliwa Tomasz, Leśniak Patryk

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2019

|

Vol. 36, no. 2

5--28

PL

Otworowe wymienniki ciepła to najlepszy sposób na pozyskanie energii zgromadzonej w górotworze niezależnie od litologii. Geotermalne pompy ciepła oparte na cieple niskotemperaturowym mogą być jedną z możliwości redukcji smogu w miastach. W zabytkowych częściach miast często nie ma odpowiednio dużego obszaru do wiercenia otworów. Jest to jeden z wielu powodów poszukiwania konstrukcji otworowych wymienników ciepła o dużej efektywności (jednostkowym transferze ciepła między nośnikiem a górotworem). Jednym ze sposobów na poprawę sprawności jest zastosowanie najbardziej wydajnej konstrukcji otworowego wymiennika ciepła. W artykule opisano badania efektywności cieplnej otworowych wymienników ciepła z wykorzystaniem testów reakcji termicznej. Badaniami objęto otworowe wymienniki ciepła należące do Laboratorium Geoenergetyki AGH oraz dwa testowe otwory o różnych konstrukcjach. Na podstawie interpretacji testów reakcji termicznej oraz wzorów empirycznych obliczono jednostkową wymianę ciepła. Opisano warunki realizacji otworowych wymienników ciepła w zabytkowych miejscowościach, przy małej powierzchni do wykonania wierceń i utrudnionym dostępie do obiektów. Warunki takie wymuszają niewielką liczbę otworowych wymienników ciepła, wobec tego ich większą głębokość, ukośny kierunek wiercenia i/lub specjalną wiertnicę do wiercenia z wnętrz obiektów.

EN

Borehole heat exchangers are the best way to geothermal energy extraction from the ground independent on lithology. Geothermal heat pumps based on the low-temperature heat can be one of possibilities smog reduction in cities. There often is not big area for drilling in the down towns (often with monuments). There is the reason for looking for the constructions of borehole heat exchangers with high efficiency (unit heat transfer between heat carrier and ground). One of the ways to improve the efficiency is use the most efficient construction of borehole heat exchanger. In the paper is described a research of thermal efficiency of borehole heat exchangers with use thermal response tests. The Laboratory of Geoenergetics borehole heat exchangers was studied. Based on thermal response tests interpretation and on empirical formulas unit heat transfer was calculated. Other conditions for use borehole heat exchangers in down towns was discussed. The conditions with small area and with difficult access to the field of drilling forces small number of borehole heat exchangers; its higher depth; directional axis, special rig for drilling.

3

Laboratorium Geoenergetyki – 10 lat działalności na Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie

Śliwa T., Gonet A., Sapińska-Śliwa A., Złotkowski A.

Technika Poszukiwań Geologicznych

|

2018

|

R. 57, nr 1

141--163

PL

Dynamiczny rozwój systemów pozyskiwania energii odnawialnej, a także racjonalizacja gospodarki cieplnej, przyczyniły się 10 lat temu do budowy Laboratorium Geoenergetyki na Wydziale Wiertnictwa, Nafty i Gazu AGH w Krakowie. Jednym z ważnych czynników decydujących o budowie są wcześniejsze prace nad wykorzystaniem wyeksploatowanych i negatywnych otworów do celów geotermalnych. Prowadzone aktualnie w Laboratorium badania dzisiaj i jego funkcje zostały opisane w niniejszym artykule. Laboratorium bazuje na różnych typach otworowych wymienników ciepła. Zostały one zbadane pod kątem ich efektywnej przewodności cieplnej λef i odporności termicznej Rb. Przeprowadzone w nich testy reakcji termicznej wykorzystano do opracowania metodyki i weryfikacji testów przewodnictwa cieplnego wymienników otworowych. Wyniki takiego testu mogą być stosowane do optymalizacji struktury i technologii eksploatacji dużych podziemnych magazynów ciepła bazujących na otworowych wymiennikach ciepła. System wymienników otworowych może współpracować z różnymi typami kolektorów słonecznych, które w odpowiedniej strefie klimatycznej mogą być idealnym źródłem do regeneracji zasobów podziemnego magazynu ciepła.

EN

The dynamic development of renewable energy recovery systems and also the rationalization of heat management gave spur to the 10 year construction agh of the Geoenergetics Laboratory at the Drilling, Oil and Gas Faculty AGH University of Science and Technology (DOGF AGH-UST) in Krakow. One of the important factors deciding about the build are previous works on adapting depleted and negative wells. Research carried out at the Laboratory up today and its usability functions are described in the paper. The laboratory is based on various types of borehole heat exchangers. They were investigated in view of their design for their effective thermal conductivity λef and thermal resistance Rb. The thermal response tests were used for elaborating the BHE thermal conductivity test. It can be used for optimizing the structure and technology of the exploitation of large underground heat storages with borehole heat exchangers. This system can co-operate with various types of solar collectors which in an appropriate climate zone may be a perfect source to be used for charging underground heat storage.

4

New borehole heat exchangers in the Geoenergetics Laboratory at the Faculty of Drilling, Oil and Gas, AGH UST in Krakow

Śliwa T., Gonet A., Sojczyńska A., Złotkowski A., Kowalski T., Sapińska-Śliwa A.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2018

|

Vol. 35, no. 4

5--12

EN

The Geoenergetics Laboratory at the Faculty of Drilling, Oil and Gas in Krakow is presented in this paper to mark its 10th anniversary. The origins of the Laboratory, its equipment and the design of borehole heat exchangers belonging to the field research station are also discussed. Recently, the construction of 14 new borehole heat exchangers was designed and the boreholes will be drilled in the area of AGH University. They will perform heating and cooling for the new S1 building of the University. Every borehole heat exchanger will be tested, with the effective thermal conductivity and borehole thermal resistivity calculated after a thermal response test on every borehole. The difference between boreholes should show the difference of borehole thermal resistivity, but the effective thermal conductivity should be the same.

5

Specifying the number of borehole heat exchangers based on thermal response test and geoenergetic analysis

Śliwa T., Sapińska-Śliwa A., Gonet A., Jezuit Z., Bieda A., Kowalski T., Ozimek J., Złotkowski A.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2017

|

Vol. 34, no. 1

273--290

EN

For the correct design, the number and the location of borehole heat exchangers, it is necessary to know thermal properties of rocks and the exchanger. This applies particularly to larger installations, more than 100 kW. One of the methods of determining these values is Thermal Response Test. This method is based on measurements in the first drilled borehole heat exchanger. Based on results of the TRT geothermal analysis is made. The analysis defines: the number of wells, the arrangement of wells, and the parameters of temperature of heat carrier after long-term use. This analysis based on calculations using specialist software. This paper presents the determination of the number of borehole heat exchangers and working conditions (temperature of the heat carrier) of an underground heat reservoir accessed using borehole heat exchangers for the building of the Primary School in Myszków.

6

Determining the actual temperature of the side of a borehole heat exchanger

Złotkowski A., Druzgała A.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2017

|

Vol. 34, no. 4

855-864

EN

Borehole heat exchangers (BHE) are made as hydraulic systems consolidated by cement slurry in boreholes. They mediate in heat exchange between the receiver on the surface (heat pump), and the reservoir of thermal energy (rock mass). In the analytical description of temperature changes accompanying energy download and return to the rock mass, the temperature of the entire borehole heat exchanger is assumed to be the same. In fact, the exchanger temperature changes both in the vertical and horizontal cross-sectional view of the exchanger. Accordingly, the temperature of the interface of the hardened cement slurry and the rock mass differs from the one which was adopted for design calculations. The article shows the differences between the theoretical and actual state, when the temperature was measured with a thermal imaging camera. It also includes suggestions regarding the mathematical description of temperature changes on the side surface of the heat exchanger. Measurements were made by a model of a BHE equipped with a single U-tube.

7

Comparative analysis of using borehole heat exchangers in Macedonia and in Poland

Kowalski T., Ruvceska A., Śliwa T., Bieda A.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2017

|

Vol. 34, no. 1

141--156

EN

Using borehole heat exchangers for heating and cooling in different climate conditions were analysed and compared in this paper, considering the heating and cooling modes of the heat pump. Economic analysis were made according to the energy demand for heating, cooling and hot tap water with borehole heat exchangers for a typical family house. The costs for running borehole heat exchangers in Macedonia and Poland were also based on the average monthly temperatures and geological profile of the location.

8

Accessing Earth’s heat using Geothermal Radial Drilling for borehole heat exchangers

Śliwa T., Kucper M.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2017

|

Vol. 34, no. 2

495--512

EN

Sometimes there is not enough room for drilling vertical borehole heat exchangers. Hence, the idea of slant boreholes emerged. They can provide access to a rock mass, being an underground heat reservoir, located beneath infrastructure. To optimize the average value of thermal conductivity and use those layers in a given geological profile that possess best properties in the view of thermal efficiency, Geothermal Radial Drilling is used, being a very efficient technology. A GeoDrill 4R drill rig, specially designed for the Geothermal Radial Drilling technology, enables drilling at an angle between 30 and 65 degrees, which in turn, together with data on the geological profile, allows for designing the layout of exchangers so as to obtain longest possible section of a given exchanger within most energetic layers. The paper includes a description of a few investments which use Geothermal Radial Drilling for heating purposes. It also presents a comparative study between Geothermal Radial Drilling and conventional vertical borehole exchangers.

9

Comparative analysis of borehole heat exchanger use in different climatic conditions

Śliwa T., Decan G., Sapińska-Śliwa A., Bieda A., Kowalski T.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2016

|

Vol. 33, no. 2

483--494

EN

The climatic conditions and the heating and cooling load between Ghent, Belgium, and Krakow, Poland, are compared. The cost of heating and cooling is calculated and compared. Heating in Belgium is done by using natural gas, just like in Poland, but due to higher gas prices, cost of heating is higher in Belgium than in Poland. That is why an interesting alternative for heating and cooling, namely borehole heat exchanger coupled with a heat pump, is calculated. This seems to be an economic and environmentally friendly alternative for heating and cooling.

10

Possibilities of heating and air-conditioning of buildings in the mountain areas

Gonet A., Śliwa T.

Geomatics, Landmanagement and Landscape

|

2014

|

no. 3

55--63

EN

The mountain areas, due to their specificity, require special approach to issues concerning heating and air-conditioning of buildings. After presenting general information on demand for heat in a standard residential building, the forecasting of demand for final energy by particular branches of economy has been presented. Fossil fuels are most commonly used in heating buildings. In this kind of systems the heat is supplied to the consumer by means of heating pipes provided by heat power stations or combined heat and power stations or it is generated in boilers owned by the consumers. The remote heat source can also be energy from geothermal power station, as it is in the Podhale region. There is an alternative solution to these systems in the form of heat pumps that are often connected to borehole heat exchangers. Depending on the energy balance of the heating system and air-conditioning of a particular building the latter system can be additionally aided by solar collectors. This method requires only a power service connection, which is available almost in every building. Moreover, practical uses of the proposed system, which should be more widely applied in the mountain areas, have been described.

11

The analysis of long-term borehole heat exchanger system exploitation

Jaszczur M., Śliwa T.

Computer Assisted Methods in Engineering and Science

|

2013

|

Vol. 20, no. 3

227--235

EN

The key issue in designing borehole heat exchangers (BHE) is the long-term performance of the ground source heat pump (GSHP) systems. The performance directly reflects economic profitability and depends on a large number of parameters including rock formation, the construction of the borehole heat exchangers, working parameters (circulation rates) and thermal load. The objective of the paper is to perform a realistic long-term (up to 10 years) analysis of the ground system to show possible degradation of efficiency over time. A mathematical model of the heat transfer in a borehole heat exchanger and the surrounding area has been constructed for parameters of the currently running experimental system. The long-term performance of the ground source heat pump system is evaluated.

12

The use of a heater and borehole heat exchangers for the regeneration of heat resources in the rock mass on the example of the Geoenergetics Laboratory, AGH UST

Poniedziałek M., Śliwa T.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2013

|

Vol. 30, no. 2

353--359

EN

The regeneration of rock mass heat resources with the use of four sources can be done with the use of installations owned by the Geoenergetics Laboratory, Faculty of Drilling, Oil and Gas AGH UST. This paper is devoted to one of them, i.e. an air heater. In the case of increased thermal energy consumption the rock mass can be excessively cooled, which may cause problems with providing thermal standard for buildings making use of ground as a source of heat. New additional sources supplementing the process of heat resources regeneration is a key element of maintaining the high efficiency of the heating-cooling system. A real case exemplifying how free thermal energy can be stored with an air heater in the summer season is discussed in this paper. The procedure and respective conclusions are analyzed. The results of most important measurements are tabularized and their functions plotted in the form graphs.

13

An analysis of a temperature change in a cross‑section of borehole heat exchanger

Zlotkowski A., Szczesiul P.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2013

|

Vol. 30, no. 4

459--468

EN

Underground heat exchangers (BHE) are used witch elements to transport energy between the ground and other objects on the surface of the land. For simplification described in mathematical apparatus, they works are explain how linear heat source. The temperature is the same in all bodies of this model. This reduction to let easy describe theoretical changes temperature in BHE through transporting energy to / from rock in analytic mathematic method. The bad effect of this method is present by the same value of temperature in horizontal cross‑section and along BHE. The analysis of change of temperature field in the sealing cement BHE is a possibility for numerical simulation or laboratory model. Computer simulation needed according energy transport law. It to say about quantity of energy conducting between horizontal cross‑section of BHE cells, on which is divided. The second method obtains value of temperature points of the sealing cement. This is to be realized by sensors set up in to the horizontal cross‑section of BHE of laboratory model. This is possible thanks constructed the model of cross‑section of BHE.

14

Badania świeżych zaczynów uszczelniających do wypełniania otworowych wymienników ciepła

Sapińska-Śliwa A., Stryczek S., Gonet A., Mimier Ł., Śliwa T.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2012

|

Vol. 29, no. 1

271-283

PL

Badania świeżych zaczynów cementowych obejmowały dostępne na polskim rynku mieszanki do cementowania otworowych wymienników ciepła. Badania przeprowadzone w Laboratorium Płynów Wiertniczych na Wydziale Wiertnictwa, Nafty i Gazu AGH w Krakowie, wykonano na takich produktach jak: ThermoCem Plus, Hekoterm, Stuwa Therm 2000. Przygotowano różne receptury tych produktów oraz testowano ich gęstość, rozlewność, lepkość umowną, pH filtratu, filtrację rzeczywistą (właściwą), odstój oraz właściwości reologiczne takie jak lepkość pozorna, lepkość plastyczna i granica płynięcia. Najlepsze wyniki uzyskano dla ThermoCem Plus. Dwie pozostałe mieszanki, które najprawdopodobniej bazują na piasku kwarcytowym, cechowały się słabą przetłaczalnością. Za pomocą numerycznego programu komputerowego Rheo Solution dobrano optymalny model reologiczny dla ThermoCemu Plus, gdyż tylko ten zaczyn spełniał kryteria zaczynu cementu wiertniczego. Program dopasował do badanego zaczynu model Herschleya-Bulkleya.

EN

Research on fresh cement slurries, included mixtures available on Polish market. Tests made in laboratory of Drilling Fluids on Drilling, Oil and Gas Faculty AGH in Cracow. Cement slurries which were testing were: ThermoCem Plus, Hekoterm and Sffiwa Therm 2000. Various recipes were prepared. Focused on the testing density, fluidity, pH of the filtrate, conventional viscosity, effective filtration, sedimentation and rheological properties. ThermoCem Plus best met all the parameters. The other products, which probably based on quartz sand, were characterized by pour flow properties. Only ThermoCem could be classified as drilling cement. Special computer program - Rheo Solution was used for choose the best rheological model. The best model was Herschley-Bulkley's model.

15

Otworowe wymienniki ciepła w instalacji grzewczo-klimatyzacyjnej Ekologicznego Parku Edukacji i Rozrywki OSSA

Złotkowski A., Śliwa T., Gonet A.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2011

|

T. 28, z. 1-2

475-482

PL

Zastosowanie systemu grzewczo-klimatyzującego opartego na pompach ciepła wymaga wykonania instalacji pobierającej energię z niskotemperaturowego źródła i przekazującą ją do parowników pomp ciepła. Racjonalizacja gospodarowania energią bazującą na górotworze jako rezerwuarze ciepła umożliwia grzanie i chłodzenie w zależności od potrzeb. W artykule opisano instalację grzewczo-klimatyzacyjną, której działanie opiera się na pompach ciepła oraz zespole wymienników otworowych dostarczających energię niskotemperaturową używaną do aktywnego ogrzewania oraz aktywnego i pasywnego klimatyzowania zespołu hotelowego.

EN

Heating-air conditioning system need the installation, which exploit low-temperature energy and transport it to the condensers of heat pumps. Improvement of energy manage based on rockmass as heat reservoir give possibility heating and cooling dependence on needs. There is describe on the paper heating-cooling installation, which operation lean against heat pumps and borehole heat exchangers (BHE) units. BHE deliver low-temperature energy used for active heating, active cooling and direct cooling hotel complex.

16

Otworowe wymienniki ciepła jako źródło ciepła lub chłodu na przykładzie Laboratorium Geoenergetyki WWNiG AGH

Śliwa T., Gonet A.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2011

|

T. 28, z. 1-2

419-430

PL

W artykule podano historię powstawania oraz stan aktualny Laboratorium Geoenergetyki. Opisano istotę pracy, możliwości badawcze a także funkcje utylitarną polegającą na ogrzewaniu i klimatyzacji sali audytoryjnej Wydziału Wiertnictwa, Nafty i Gazu Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie.

EN

In the paper have been described history of build the Laboratory of Geothermics and it actually condition. There are characterise research possibility and also utility as heat and cold source for Drilling, Oil and Gas auditorium in AGH University of Science and Technology.

17

Największa w Polsce instalacja grzewczo-chłodnicza bazująca na otworowych wymiennikach ciepła

Śliwa T., Gonet A., Skowroński G.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2011

|

T. 28, z. 3

587-597

PL

Wykonywanie układów grzewczo-chłodniczych opartych na pompach ciepła i wymiennikach otworowych staje się w Polsce coraz bardziej popularne. Wiele otworów wierconych jest na potrzeby separowanych instalacji na osiedlach domów jednorodzinnych lub bloków mieszkalnych. Największą w Polsce pojedynczą instalacją obsługiwaną przez zestaw rur w górotworze jest wykonany w 2009 roku system dla marketu IKEA w Łodzi. Składa się z 160 otworów wiertniczych o głębokości 100 m każdy, które wraz z górotworem tworzą rezerwuar ciepła i chłodu. Ciepło pobierane zimą z górotworu powoduje jego wychłodzenie, tworząc magazyn chłodu na lato, kiedy funkcjonuje klimatyzacja. Dostarczanie chłodu do instalacji odbiorczej latem jest procesem wprowadzania do górotworu ciepła, które jest wykorzystywane zimą do celów grzewczych. Liczba otworowych wymienników ciepła zależy od wymaganej mocy wymiany ciepła pomiędzy górotworem a instalacją odbiorczą oraz od właściwości otworowych wymienników ciepła i skał udostępnionych do wymieniania ciepła. Do określenia wymaganej liczby wymienników otworowych niezbędna jest znajomość efektywnej przewodności cieplnej profilu Lambda/ef, rezystancji termicznej otworu Rb oraz naturalnej średniorocznej temperatury statycznej udostępnionego górotworu Tsr. Aby te parametry poznać, konieczne jest wykonanie przynajmniej jednego wymiennika otworowego i przeprowadzenie w nim testu reakcji termicznej (TRT).

EN

The heating/cooling systems based on borehole heat exchangers become increasingly popular in Poland. A number of boreholes are drilled for separate installations in estates of detached houses or blocks of flats. The biggest such single installation in Poland supplied by a set of pipes in the rock mass was made for IKEA in Łódź in 2009. It has been based on 160 boreholes 100 m deep each, forming a heat/cold reservoir. Heat taken from the rock mass in winter cools the reservoir, thus forming a reservoir of cold for the summer months. Providing cold to the receiving installation in summer lies in introducing heat to the rock mass to be later used for heating purposes in the winter season. The number of borehole heat exchangers depends on the required heat exchange power between the rock mass and the receiving installation, as well as the properties of the borehole heat exchangers and the rock mass involved. For determining the needed number of borehole heat exchangers it is necessary to know the efficiency of heat conductance of the profile Lambda/ef, thermal resistance of the borehole Rb and natural average annual static temperature of the rock mass involved Tsr. These parameters can be established after a heat exchanger is performed and thermal reaction test (TRT) carried out in it.

18

Badania świeżych zaczynów cementowych z dodatkiem grafitu

Stryczek S., Sowa M., Śliwa T., Gonet A., Sapińska-Śliwa A.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2011

|

T. 28, z. 4

749-757

PL

W otworowych wymiennikach ciepła korzystnie jest zastosować zaczyn uszczelniający o wysokiej przewodności cieplnej. Poprawiają się wtedy warunki wymiany ciepła pomiędzy górotworem a powierzchnią terenu. W artykule podano wyniki badań świeżych zaczynów uszczelniających na bazie cementu z dodatkiem grafitu. Grafit powoduje wzrost przewodności cieplnej stwardniałego zaczynu uszczelniającego.

EN

The borehole heat exchangers is preferably applied grout sealant with high thermal conductivity. Then improve the conditions of heat exchange between the rock mass and the surface area. The article provides the results of fresh sealing slurries research based on cement with the addition of graphite. Graphite increases the thermal conductivity of the hardened grout sealing.

19

Badania stwardniałych zaczynów cementowych z dodatkiem grafitu

Śliwa T., Sowa M., Stryczek S., Gonet A., Złotkowski A., Sapińska-Śliwa A., Knez D.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2011

|

T. 28, z. 3

571-585

PL

Wysoka przewodność uszczelnienia otworu jest korzystna dla otworowych wymienników ciepła. W artykule podano wyniki badań stwardniałych zaczynów uszczelniających z dodatkiem grafitu. Grafit powoduje wzrost przewodności cieplnej kamienia cementowego.

EN

High conductivity of borehole plugging is advantageous for borehole heat exchangers. There is described in the paper results of laboratory tests of hardened cement grout with graphite. Graphite causes concrete to happen growing heat conductivity.

20

Analiza efektywności wymiany ciepła w wymiennikach otworowych o różnej konstrukcji

Śliwa T., Gonet A.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2011

|

T. 28, z. 3

555-570

PL

W publikacji opisano realizacje otworowych wymienników ciepła na świecie i w Polsce. Zaprezentowano podstawowe konstrukcje wymienników otworowych. Przedstawiono możliwości wymiany ciepła. Podano obliczenia przewodności cieplnej efektywnej wymienników otworowych Laboratorium Geoenergetyki WWNiG AGH w Krakowie, a także wartości oporności termicznej wymienników, które mają wpływ na efektywność energetyczną.

EN

There are described in the paper drilling of borehole heat exchangers (BHE) on the world and in Poland. The most popular constructions of BHE are described with possibility of heat extraction. There are also showed results of calculation of effective heat transfer coefficient of the Laboratory of Geoenergetics of Drilling, Oil and Gas Faculty of AGH University of Science and Technology BHEs with its heat resistivity. This parameters decided for energetic efficiency of the BHEs.