Krucz Lubasz. Firma Handlowo-Usługowa KARINO Leszek Kręgiel ul. Wyzwolenia Goleniowy

Transkrypt

1 DOKUMENTACJA GEOLOGICZNA wykonywania prac w celu wykorzystania ciepła ziemi do zainstalowania wymienników ciepła dla zaplecza sportowego budynku Masztalarni Leśnego Kompleksu Promocyjnego Puszcza Notecka i Regionalnego Ośrodka Edukacji Leśnej na terenie działki nr 550 w Goraju Zamku Finansujący dokumentację: Nadleśnictwo Krucz Krucz Lubasz Wykonawca prac geologicznych: Kierownik jednostki: Firma Handlowo-Usługowa KARINO Leszek Kręgiel ul. Wyzwolenia Goleniowy Autor dokumentacji: Grzegorz Lipowicz upr. geol.mośznil V-1303 Egz. nr 1 Piła, luty 2016 rok

2 S P I S T R E Ś C I 1. Informacje wstępne 2. Opis zadania geologicznego 3. Budowa geologiczna i warunki hydrogeologiczne terenu badań 4. Opis profilu geologicznego 5. Izolacja przewiercanych poziomów wodonośnych 6. Charakterystyka rozwiązań technicznych 7. Wykonane próby ciśnieniowe układu 8. Stan zagospodarowania powierzchni terenu 9. Wpływ instalacji na ujęcia wód podziemnych 10. Zagrożenia na etapie użytkowania instalacji oraz w przypadku awarii 11. Sposób kontroli pracy systemu 12. Karta informacyjna S P I S Z A Ł Ą C Z N I K Ó W 1. Mapa przeglądowa w skali 1 : Mapa sytuacyjno-wysokościowa w skali 1 : Mapa zasadnicza z inwentaryzacja pompy ciepła w skali 1 : Raport z pomiaru GPS 5. Zbiorcze zestawienie danych geologiczno-technicznych otworu SP-1 2

3 1. INFORMACJE WSTĘPNE Zleceniodawca prac geologicznych: Nadleśnictwo Krucz Krucz Lubasz Podstawa opracowania : Ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo Geologiczne i Górnicze (Dz. U. nr 163, poz. 981 z 2011 r.), Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 15 grudnia 2011 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących innych dokumentacji geologicznych (Dz. U. Nr 282, poz z 2011r.), Informacje i materiały dostarczone przez inwestora 2. OPIS ZADANIA GEOLOGICZNEGO Celem prac geologicznych było wykonanie sond pionowych tj. jedenastu otworu wiertniczych o łącznym metrażu 1650 m (11 x 150 m) niezbędnych do uzyskania odpowiedniej ilości ciepła do należytego funkcjonowania pompy ciepła. Uzyskane ciepło służyło będzie na potrzeby ogrzewania zaplecza sportowego budynku Masztalarni Leśnego Kompleksu Promocyjnego Puszcza Notecka i Regionalnego Ośrodka Edukacji Leśnej na terenie działki nr 550 w miejscowości Goraj-Zamek. Podstawą wykonania prac był PROJEKT ROBÓT GEOLOGICZNYCH na wykonanie otworów wiertniczych w celu wykorzystania ciepła Ziemi ma działce nr 550, w miejscowości Goraj-Zamek, w powiecie czarnkowsko-trzcianeckim, w woj. wielkopolskim złożony do Starostwa Powiatowego w Czarnkowie w dniu r. Prace związane z wykonaniem instalacji pompy ciepła, tj. wykonanie otworów geologicznych, zabudowa kolektorem i wykonanie prób ciśnieniowych rozpoczęły się 30 listopada 2015 r. a zakończyły 4 grudnia 2015 r. Wykonawcą prac była Firma Handlowo-Usługowa KARINO Leszek Kręgiel, Goleniowy. Rzędna wysokościowa z pomiarów geodezyjnych dokumentowanego otworu SP-1 wynosi 107,0 m npm. 3

4 Położenie otworu wyznaczają współrzędne : topograficzne ( układ 2000 ) X = Y = geograficzne (układ WGS 84) długość E szerokość N określone na podstawie pomiarów terenowych. 3. BUDOWA GEOLOGICZNA I WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE TERENU BADAŃ Teren dokumentowanych robót geologicznych położony jest na obszarze niecki szczecińsko-mogileńskiej. W podłożu występują skały paleozoiczne, mezozoiczne i kenozoiczne. Z uwagi na fakt, iż zakres opracowania, obejmujący wykonanie wierceń do głębokości 150,0 m ppt, scharakteryzowano jedynie występowanie utworów kenozoicznych, których miąższość w tym rejonie dochodzi do ca 200,0 m. Paleogen Utwory paleogenu występują w przedziale głębokości ca 200,0-150,0 m ppt. Wykształcone są w postaci piasków drobnoziarnistych glaukonitowych koloru szarozielonego o miąższości 50,0 m, przewarstwionych warstwą iłowców o miąższości kilku metrów. Neogen Utwory neogenu występują w przedziale głębokości 150,0-70,0 m ppt. Osady neogenu o miąższości 80,0 m, wykształcone są w spągu przez miąższy kompleks piaszczysty rozdzielony osadami ilasto-pylastymi i lokalnie przewarstwieniami węgla brunatnego, wyżej zalega kompleks osadów ilastych przewarstwiony pokładami węgla brunatnego, natomiast strop neogenu buduje warstwa iłów poznańskich o miąższości ca 3,0 m. Czwartorzęd W rejonie dokumentowanych robót geologicznych osady czwartorzędu złożone są bezpośrednio na utworach neogenu i tworzą na omawianym obszarze ciągłą pokrywę o zróżnicowanej miąższości od 14 do 80 m, w rejonie Goraj-Zamek występują w przedziale 4

5 głębokości 0,0-70,0 m ppt. Ich wykształcenie jest zmienne. Generalnie w spągu występują osady piaszczysto - żwirowe o miąższości ok.40 m. Nad nimi występuje kompleks wykształcony jako gliny zwałowe o miąższości ok. 35 m. Strop czwartorzędu buduje warstwa piasków o miąższości ca 5,0 m. Zgodnie z podziałem hydrogeologicznym (Paczyński, 1995) gmina Czarnków należy do Regionu Wielkopolskiego. Zgodnie z podziałem na jednolite części wód podziemnych obszar dokumentowanych prac znajduje się w obrębie Regionu Warty, obszaru nr 43. Omawiany teren zlokalizowany jest w obrębie Głównego Zbiornika Wód Podziemnych (GZWP) Subzbiornik Złotów-Piła-Strzelce Krajeńskie w utworach trzeciorzędu. W utworach czwartorzędowych jeden poziom wodonośny związany głównie z pradoliną toruńsko-eberswaldzką. Poziom mioceński stanowi jedna warstwa wodonośna dobrze izolowana od poziomu czwartorzędowego. Jak wynika z analizy budowy hydrogeologicznej dokumentowanego terenu do głębokości 150 m ppt. występują następujące dwa poziomy wodonośne: W utworach neogenu Warstwy wodonośne mają zasięg regionalny - jest to Główny Zbiornik Wód Podziemnych nr 127 o nazwie Subzbiornik Złotów-Piła-Strzelce Krajeńskie: warstwa dolna - warstwa wodonośna o miąższości ca 15,0 m, zalegająca w przedziale głębokości ca m ppt, zbudowana z piasków pylastych szarych zawierających pył węglowy, charakteryzująca się naporowym zwierciadłem wody, warstwa górna - warstwa wodonośna o miąższości ca 26,0 m, zalegająca w przedziale głębokości m ppt, zbudowana z piasków drobnych szarych, charakteryzująca się naporowym zwierciadłem wody. W utworach czwartorzędowych W rejonie dokumentowanych robót geologicznych warstwy wodonośne w utworach czwartorzędowych są to: warstwa wód gruntowych występująca w obrębie pradoliny Noteci, zbudowana z osadów piaszczystych o miąższości dochodzącej do max 70,0 m w obrębie doliny, jednak najczęściej mieści się w przedziale 35,0-50,0 m, 5

6 warstwa wodonośna poziomu podglinowego, którą tworzą piaski drobne i średnie, lokalnie ze żwirem, pochodzenia wodnolodowcowego, zlodowacenia środkowopolskiego, poziom ten ma miąższość ok 30 m. 4. OPIS PROFILU GEOLOGICZNEGO Profil litologiczny odwierconego otworu SP-1 przedstawia się następująco: 0,0 m 5,0 m Piaski drobnoziarniste brunatne 5,0 m 8,0 m Glina zwałowa piaszczysta, szara 8,0 m 12,0 m Pył piaszczysty ciemnoszary z substancja humusową 12,0 m 30,0 m Glina pylasta, jasnobrunatna 30,0 m - 40,0 m Glina piaszczysta szarobrunatna z poj. Ziarnami żwiru ostrokrawędzistego i śr. do 0,5 cm 40,0 m - 51,0 m Piaski drobno i średnioziarniste szarobrunatne 51,0 m - 61,0 m 61,0 m - 70,0 m 70,0 m - 73,0 m Ił szary 73,0 m - 99,0 m Piaski drobnoziarniste szare 99,0 m - 114,0 m Piaski pylaste szare 114,0 m m Ił pylasty ciemnoszary Piaski różnoziarniste szarobrunatne z poj. ziarnami żwiru ostrokrawędzistego o śr. do 1 cm Piaski gruboziarniste szarobrunatne ze żwirem o średnicy do 2 cm Pod względem stratygraficznym utwory do głębokości 70,0 m należą do czwartorzędu, poniżej do końcowej głębokości 150 m do trzeciorzędu. W wykonanym otworze SP-1 stwierdzono występowanie dwóch poziomów wodonośnych w obrębie utworów czwartorzędowych i jednego w obrębie trzeciorzędu. W głębokości 4,5-5,0 m w obrębie piasków drobnoziarnistych stwierdzono poziom o zwierciadle swobodnym, nawierconym i ustabilizowanym na głębokości 4,5 m ppt. W głębokości m ppt. w obrębie czwartorzędu stwierdzono poziom wodonośny wykształcony jako piaski drobno i średnioziarniste szarobrunatne ku spągowi przechodzące w coraz bardziej gruboziarniste ze żwirem o średnicy ziarn do 2 cm. Zwierciadło tego poziomu stabilizuje się na głębokości ok. 40 m ppt. 6

7 W głębokości m ppt występuje trzeciorzędowy poziom wodonośny wykształcony jako piaski drobnoziarniste przechodzące do pylastych. Zwierciadło tego poziomu stabilizuje się na głębokości ok. 56 m ppt. Temperatura na dnie otworu wiertniczego wynosiła 8,7 0 C 5. IZOLACJA PRZEWIERCANYCH POZIOMOW WODONOŚNYCH Otwory wiertnicze zostały zastabilizowane materiałem do uszczelniania przestrzeni pierścieniowej sond pomp ciepła - HEKOTERMEM. Jest sprasowanym bentonit z zawartością krzemionki o doskonałych właściwościach izolujących i przewodzących ciepło, używanym do wykonywania uszczelnień. Proces uszczelnienia polegał na umieszczeniu odpowiedniej ilości materiału w strefie uszczelnianej, gdzie w wyniku adsorbcji wody nastąpiło pęcznienie materiału, zwiększenie jego objętości tworząc warstwę nieprzepuszczalną dla wody. Hekoterm, poprzez zwiększenie swojej objętości wypełnia całą przestrzeń pierścieniową nawet w otworach o powiększone średnicy lub skawernowanych, co gwarantuje 100 % uszczelnienie formacji. Takie uszczelnienie gwarantuje odizolowania czwartorzędowej i trzeciorzędowej warstwy wodonośnej od bezpośrednich wpływów zewnętrznych jak również od migracji wód pomiędzy poziomami. 6. CHARAKTERYSTYKA ROZWIĄZAŃ TECHNICZNYCH W celu rozwiązania zadania geologicznego, czyli uzyskania pożądanej ilości ciepła wykonano jedenaście otworów wiertniczych do głębokości 150 m. każdy, świdrem trójgryzowym o średnicy 160 mm umożliwiającej zapuszczenie kolektora. Otwór wykonano metodą obrotową z prawym obiegiem płuczki wodnej, samorodnej. Kolektor pionowy stanowią sondy pojedyncze RAUGEO-PE-RC z polietylenu PE100 o średnicy 40 mm i grubości ścianki 3,7 mm (łączna ich długość wynosi 3300 m)zamontowane w otworach i podłączone do studni rozdzielaczowej oraz dodatkowo 835 m jako poziome przyłącze do pompy ciepła. Substancją wypełniającą kolektor jest 30% roztwór biodegradowalnego glikolu propylenowego. Łączny metraż rurek wynosi ok m. W 1 mb rurki Ø 40 mm o ściance grubości 3,7 mm mieści się 0,835 l roztworu. Ilość roztworu wypełniająca cały układ wynosi ok litra, w tym glikolu propylenowego ok litry. Jako pompę obiegową górnego źródła ciepła zastosowano urządzenie włoskiej firmy RHOSS, typ TCHEY THHEY 290 o odwracalnym obiegu chłodzone wodą. Jest urządzenie z 7

8 serii z hermetycznymi sprężarkami typu scroll na czynnik chłodniczy R410A. Mocy grzewcza urządzenia to 101 kw. (moc cieplna chłodnicza, czyli potrzebna ilość ciepła z gruntu przewidzianej do zamontowania pompy wynosi ok. 78 kw). Poniższa Tabela zawiera zestawienie własności cieplnych warstw geologicznych jakie występują w wykonanych otworach na terenie działki nr 550. Miąższość warstwy wydajność cieplna jednostkowa Wydajność cieplna warstwy (m) (W/m) (W/m) piaski glina pył glina glina piaski piaski piaski ił piaski piaski ił SUMA(m) Średnia 46,7 ilość otworów 11 łączny metraż (m) 1650 Wydajność z jednego otworu (W) 7100 Wydajność całej instalacji (kw) 78,1 Z analizy budowy geologicznej (profilu geologicznego) odwierconych otworów wynika, że wykonanie pojedynczego otworu pozwoliło uzyskać ok. 7 kw energii, co sumarycznie daje ok. 77 kw i zaspokoi zapotrzebowanie pompy ciepła. 7. WYKONANE PRÓBY CIŚNIENIOWE UKŁADU Przed wprowadzeniem sondy pionowej z rurek PE do otworu, sprawdzono szczelność każdego zestawu poddając do ciśnieniu ok. 6 atm. Czas trwania próby wynosił 30 minut. Do 8

9 kontroli ciśnienia użyto manometru tarczowego zamocowanego na kurku manometrycznym. W czasie próby nie zaobserwowano spadku ciśnienia ani żadnych roszeń czy przecieków. Po zapuszczeniu sondy, wykonaniu wypełnienia, połączeniu sondy za pomocą przewodów przyłączeniowych i podłączeniu przewodów do rozdzielacza umieszczonego w najwyższym punkcie instalacji, wykonano końcową próbę ciśnieniową przy ciśnieniu 6 atm. Czas trwania próby wynosił 30 min. Do kontroli ciśnienia użyto manometru tarczowego zamocowanego na kurku manometrycznym. W czasie próby nie zaobserwowano spadku ciśnienia ani żadnych roszeń czy przecieków. Pod względem szczelności cały układ przeszedł próby ciśnieniowe pozytywnie. 8. STAN ZAGOSPODAROWANIA POWIERZCHNI TERENU Opisywany kolektor ciepła usytuowany został na terenie działki nr 550. Otwory wiertnicze stanowiący dolne źródło ciepła usytuowane zostały w odległości powyżej 5 m od granicy działki i min. 3 m od budynku Masztalarni Leśnego Kompleksu Promocyjnego Puszcza Notecka i Regionalnego Ośrodka Edukacji Leśnej. Po zakończeniu prac wiertniczych obszar bezpośrednio przy otworach został przywrócony do stanu pierwotnego. W ramach przebudowy budynku Masztalarni w Goraju Zamku na części działki, gdzie zlokalizowane są otwory wiertnicze pod pompę ciepła zostaną wykonane stanowiska parkingowe dla samochodów, pozostała część działki zostanie zagospodarowana zielenią. 9. WPŁYW INSTALACJI NA UJĘCIA WÓD PODZIEMNYCH Przedmiotowa instalacja pompy ciepła jest systemem zamkniętym. Wykonane pozytywne próby ciśnieniowe układu pokazały, że w stałych warunkach nie ma zagrożenia przedostania się do warstwy wodonośnej roztworu glikolu propylenowego wypełniającego kolektor. Dodatkowo zabezpieczenie warstw wodonośnych wykonanym na całej długości otworów wypełnieniem Hekotermem skutecznie ochroni warstwy od wpływu ewentualnych zanieczyszczeń z powierzchni terenu jakie mogłyby przedostać się przez otwór wiertniczy. 10. ZAGROŻENIA NA ETAPIE UŻYTKOWANIA INSTALACJI ORAZ W PRZYPADKU AWARII Jedyną awarią i zagrożeniem wykonanego kolektora pompy ciepła jest jego mechaniczne uszkodzenie i tym samym wyciek substancji wypełniającej kolektor. Z uwagi na wypełnienie 9

10 otworów Hekotermem oraz z uwagi na ilość roztworu, jego szkodliwość jak również fakt, że glikol propylenowy jako substancja biodegradowalna ulega szybkiemu rozkładowi (32 godziny dla 98 % glikolu) nie ma zagrożenia dla wód podziemnych i gruntu. 11. SPOSÓB KONTROLI PRACY SYSTEMU Pompa ciepła jest wyposażone w czujnik przepływu i ciśnienia roztworu dolnego źródła, które podczas niewielkiego wycieku rzędu ok. 10 l odłączają przepływ i nie spowodują wypompowania reszty roztworu z sondy gruntowej. Dodatkowo nad pracą całej pompy czuwa sterownik, który posiada szereg funkcji związanych z kontrola systemu, min. automatyczny tryb zapobiegający zablokowaniu pomp obiegowych w czasie dłuższego postoju urządzenia, sygnalizację alarmu poprzez sygnał świetlny i dźwiękowy, sterownik posiada czujnik kolejności faz i czujnik zaniku faz, auto diagnozowanie awarii, w przypadku ustąpienia przyczyny awarii sterowanie uruchamia pompę ciepła i inne. 10

11 12. KARTA INFORMACYJNA WYKONYWANIA PRAC GEOLOGICZNYCH W CELU WYJKORZYSTANIA CIEPŁA ZIEMI (OTWORY WYKONANE W CELU ZAINSTALOWANIA WYMIENNIKÓW CIEPŁA) Tytuł dokumentacji: DOKUMENTACJA GEOLOGICZNA wykonywania prac w celu wykorzystania ciepła ziemi do zainstalowania wymienników ciepła dla zaplecza sportowego budynku Masztalarni Leśnego Kompleksu Promocyjnego Puszcza Notecka i Regionalnego Ośrodka Edukacji Leśnej na terenie działki nr 550 w Goraju Zamku. Podstawa wykonania prac: - zgłoszenie z dnia: r. Wykonawca prac: F.H.U KARINO Leszek Kręgiel, ul. Wyzwolenia 33, Goleniowy Podmiot finansujący prace: Nadleśnictwo Krucz, Krucz 28, Wieleń Lokalizacja prac (miejscowość, gmina, powiat, województwo): m. Goraj-Zamek, gm. Czarnków, pow. czarnkowsko-trzcianecki, woj. wielkopolskie, Arkusz mapy topograficznej 1 : : N B (Rosko) Okres realizacji prac: r r. Powierzchnia obszaru badań: jedenaście otworów wiertniczych o śr. 160 mm na terenie działki nr 550 Liczba wykonanych otworów: 11, głębokość otworów: 150 m, łączny metraż: 1650 m Dane dotyczące reprezentatywnego otworu (otworów) wiertniczego:sp-1 Rzędna: 107,0 m n.p.m., Współrzędne geograficzne otworu wiertniczego: φ= ,39 odwzorowawczy: WGS 84 χ= , układ Głębokość: 150 m, średnica: 160 mm, stratygrafia: 0-70,0 czwartorzęd, 70,0-150,0 trzeciorzęd Temperatura na dnie otworu wiertniczego: 8,7 0 C Parametry technologiczne instalacji cieplnej: Łączna długość kolektora: 3300 m, PE x 3,7 Medium wypełniające: 30% roztwór biodegradowalnego glikolu propylenowego Moc cieplna instalacji:78 kw Geolog dokumentujący: Grzegorz Lipowicz Numer uprawnień geologicznych: V-1303 Piła, 2016 r. 11