Tomasz Œliwa*, Andrzej Gonet* OTWOROWE WYMIENNIKI CIEP A JAKO RÓD O CIEP A LUB CH ODU NA PRZYK ADZIE LABORATORIUM GEOENERGETYKI WWNIG AGH**

Transkrypt

1 WIERTNICTWO NAFTA GAZ TOM 28 ZESZYT Tomasz Œliwa*, Andrzej Gonet* OTWOROWE WYMIENNIKI CIEP A JAKO RÓD O CIEP A LUB CH ODU NA PRZYK ADZIE LABORATORIUM GEOENERGETYKI WWNIG AGH** 1. WPROWADZENIE Górotwór mo e stanowiæ Ÿród³o ciep³a lub ch³odu dla instalacji grzewczych i grzewczo-ch³odniczych wykorzystuj¹cych pompy ciep³a. Instalacje tego typu s¹ coraz czêœciej realizowane w krajach rozwiniêtych. Istot¹ ich dzia³ania jest nie tyle pozyskiwanie odnawialnego ciep³a, co racjonalizacja gospodarowania ciep³em w budynkach. Polega ona na wykorzystywaniu ciep³a zawartego w górotworze do ogrzewania w sezonie grzewczym i wykorzystania ch³odu zawartego w górotworze po sezonie grzewczym do klimatyzowania wnêtrz. Klimatyzacja jest procesem odwrotnym do ogrzewania. Dysponuj¹c otworowymi wymiennikami ciep³a, mo na cyklicznie wykorzystywaæ górotwór jako Ÿród³o ciep³a i Ÿród³o ch³odu. Strumienie energii zamiast do atmosfery s¹ przemieszczane pomiêdzy odbiorc¹ (budynkiem) a górotworem. Proces taki mo e odbywaæ siê czêœciowo w sposób pasywny, czyli bez pomp ciep³a, które dostosowuj¹ energiê (temperaturê) do warunków odbioru. Pod k¹tem ekologicznym i energetycznym istotne jest Ÿród³o energii napêdowej pomp ciep³a. W warunkach polskich energia elektryczna pochodzi g³ównie ze spalania wêgla. Sprawnoœæ grzewcza pompy ciep³a odniesiona do energii pierwotnej zawartej w wêglu wynosi nieco ponad 100%. Pompy ciep³a zastêpuj¹c ogrzewanie pr¹dem elektrycznym s¹ wiêc bardzo korzystne energetycznie i ekologicznie (rys. 1). W przypadku zast¹pienia pomp¹ ciep³a lokalnego tradycyjnego Ÿród³a ciep³a (wêgiel, gaz, olej opa³owy) efekt energetyczny i ekologiczny nie bêdzie tak wyraÿny. W przypadku produkcji energii elektrycznej w Ÿród³ach odnawialnych jak np. w krajach skandynawskich stosowanie pomp ciep³a jest bezdyskusyjnie celowe. * Wydzia³ Wiertnictwa, Nafty i Gazu AGH, Kraków ** Praca zrealizowana w ramach grantu MNiSW nr N N , nr umowy AGH

2 Rys. 1. Wykres pasmowy przep³ywu energii pozyskiwanej ze sprê arkowej pompy ciep³a napêdzanej sieciow¹ energi¹ elektryczn¹ wytwarzan¹ w elektrowni zasilanej wêglem kamiennym. Do sporz¹dzenia wykresu pos³u ono siê uogólnionymi sprawnoœciami charakteryzuj¹cymi poszczególne elementy uk³adu, których wartoœci podano w nawiasach, na podstawie (Gonet 2011) 2. POWSTAWANIE LABORATORIUM GEOENERGETYKI Tematyka otworowych wymienników ciep³a pojawi³a siê na WWNiG AGH pod koniec lat 90. XX wieku. Wtedy to otworzono przewód doktorski dotycz¹cy wykorzystania istniej¹cych, nieprzydatnych otworów wiertniczych jako Ÿród³a ciep³a. W zwi¹zku z faktem, i wykorzystanie górotworu dla celów grzewczo-ch³odniczych obejmuje wiele dziedzin powsta³a idea wykonania laboratorium. Dziêki temu mo liwe s¹ badania nad konstrukcjami, wykonywaniem oraz eksploatacj¹ wymienników otworowych. Dziêki uzyskaniu grantu badawczego rozwojowego ca³¹ ideê uda³o siê wprowadziæ w ycie. Na pomieszczenie laboratorium zaadoptowano boks pomiêdzy pawilonami A3 i A4 na terenie AGH, a prace górnicze wykonano na terenie zielonym. Dla potrzeb badawczych wykonano piêæ wymienników otworowych, przy czym ka dy ró ni³ siê od pozosta³ych. Jako zmienne przyjêto konstrukcje i uszczelnienie otworów. Wykonano wymienniki centryczny, z pojedynczymi u-rurkami i z podwójn¹ u-rurk¹. Wymienniki z pojedynczymi u-rurkami uszczelniono materia³ami o ró nej przewodnoœci cieplnej. Opis otworowych wymienników ciep³a zawarty jest w publikacji (Gonet 2011). 420

3 Prace wiertnicze trwa³y od 16 stycznia do 12 lutego 2008 r. Do wykonania otworów wykorzystano dwie wiertnice URB 2A. Zgodnie z projektem prac geologicznych utwory czwartorzêdowe przewiercono do g³êbokoœci 19,80 m p.p.t. œwidrem gryzowym o œrednicy 216 mm, stosuj¹c p³uczkê i³ow¹. Zastosowano rury ok³adzinowe 7'' (177,8 mm) do g³êbokoœci 18,80 m p.p.t. posadawiaj¹c je w szarych i³ach mioceñskich, izoluj¹c tym samym wp³yw wody czwartorzêdowej na ni ej zalegaj¹ce utwory miocenu i jury górnej. Wykonano korek cementowy. Nastêpnie w trzeciorzêdzie wiercono œwidrem gryzowym o œrednicy 143 mm z p³uczk¹ samorodn¹ powsta³¹ w wyniku oddzia³ywania wody na górotwór. W otworze AGH LG 2 do g³êbokoœci koñcowej tj. 84 m dwukrotnie stosowano rdzeniówkê; w interwa- ³ach m i m. Na dnie otworu wykonano korek i³owy o d³ugoœci 6 m (Pawlikowski 2008). Nastêpnie wprowadzono u-rurkê pod ciœnieniem i wykonano cementowanie przez przewód wiertniczy od do³u do wierzchu. Pozosta³e cztery otwory wykonano do g³êbokoœci 78 m. Profil litologiczno-stratygraficzny przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1 Profil litologiczno-stratygraficzny otworu AGH LG-2 (Pawlikowski 2008) Interwa³ Litologia Stratygrafia 0,0 2,2 m grunty antropogeniczne (nasyp ciemno-szary z rumoszem) 2,2 2,6 m namu³y (gleba szara) 2,6 4,0 m 4,0 6,0 m piasek drobny piasek drobny i pylasty nieco zagliniony 6,0 15,0 m pospó³ka i wir 15,0 30,0 m i³ szary 30,0 81,0 m i³o³upek szary 81,0 84,0 m wapieñ szary z okruchami bu³ krzemianowych, spêkany czwartorzêd (pleistocen, holocen) trzeciorzêd (miocen) jura górna W czerwcu 2008 roku wykonano po³¹czenia otworowych wymienników ciep³a z zasobnikami ch³odu w laboratorium. Przewody by³y prowadzone z ka dej studzienki (wylot otworu) do wnêtrza laboratorium, dziêki czemu mo na selektywnie uruchamiaæ poszczególne wymienniki otworowe. W drugiej po³owie 2008 roku wykonano instalacjê wewn¹trz laboratorium, zainstalowano zasobniki ciep³a i ch³odu, pompy obiegowe, zawory rêczne i automatyczne, wentylator do ogrzewania i/lub ch³odzenia wnêtrza laboratorium, nagrzewnicê do usuwania nadwy ki mocy cieplnej, wymiennik ciep³a do transportu ciep³a pomiêdzy zasobnikami oraz dwie pompy ciep³a o sumarycznej mocy grzewczej 26 kw. Dla celów badañ konstrukcji oraz eksploatacji otworowych wymienników ciep³a na Wydziale Wiertnictwa, Nafty i Gazu powsta³o Laboratorium Geoenergetyki. Podstawow¹ 421

4 jego czêœci¹ s¹ otworowe wymienniki ciep³a o ró nej konstrukcji. Instalacjê laboratorium ukoñczono w 2010 roku, a schemat jej przedstawiono na rysunku 2. Zaznaczone elementy oznaczaj¹: 1 otworowy wymiennik ciep³a (koncentryczny, wspó³osiowy), 2 otworowy wymiennik ciep³a (pojedyncza u-rura) uszczelniony klasycznym zaczynem cementowym, 3 otworowy wymiennik ciep³a (pojedyncza u-rura) uszczelniony zaczynem cementowym o podwy szonej przewodnoœci cieplnej, 4 otworowy wymiennik ciep³a (pojedyncza u-rura) wype³niony wirem i uszczelniony compactonitem w interwale przepuszczalnym, 5 otworowy wymiennik ciep³a (podwójna u-rura), 6 zbiornik buforowy noœnika ciep³a po stronie zimnej (zasobnik ch³odu), 7 zbiornik buforowy noœnika ciep³a po stronie ciep³ej (zasobnik ciep³a), 8 pompa ciep³a, 9 klimakonwektor wentylatorowy do ogrzewania i ch³odzenie pomieszczenia laboratorium, 10 nagrzewnica wodna (do odprowadzania ewentualnej nadwy ki mocy), 11 doprowadzenie wody sieciowej do nape³niania instalacji, 12 przeponowe naczynia wzbiorcze, 13 p³ytowy wymiennik ciep³a pomiêdzy zasobnikami ch³odu i ciep³a, 14 zestaw zaworów do zmiany kierunku przep³ywu cieczy w koncentrycznym wymienniku otworowym, 15 doprowadzenie noœnika ciep³a do centrali wentylacyjnej zasilaj¹cej Audytorium Wydzia³u Wiertnictwa, Nafty i Gazu Akademii Górniczo-Hutniczej celem ogrzewania lub klimatyzacji. Na rysunku 3 przedstawiono schemat laboratorium po planowanej rozbudowie w 2011 roku o kolektory s³oneczne. Ich zadaniem jest regeneracja zasobów ciep³a w górotworze wraz z wprowadzaniem ciep³a powstaj¹cego przy klimatyzacji audytorium. Ze wzglêdu na to, e w sezonie grzewczym pozyskiwana jest wiêksza iloœæ energi do ogrzewania, górotwór jest wych³odzony po zimie. Dziêki temu mo liwa jest pasywna klimatyzacja, a zasoby ciep³a na nastêpny sezon grzewczy s¹ tak e regenerowane ciep³em z kolektorów s³onecznych, które jednoczeœnie s¹ przedmiotem badañ. Ka dy z piêciu kolektorów jest inaczej zbudowany. Rys. 2. Schemat instalacji grzewczo-ch³odniczej w Laboratorium Geoenergetyki Wydzia³u Wiertnictwa, Nafty i Gazu Akademii Górniczo-Hutniczej (Gonet i in. 2010) 422

5 Rys. 3. Uk³ad rozbudowany o kolektory s³oneczne Przez 2008 i 2009 rok wykonywano w wymiennikach otworowych testy reakcji termicznej, przy zmiennych: strumieniach objêtoœci noœnika ciep³a, mocach grzewczych, rodzajach noœnika ciep³a (woda i roztwór glikolu propylenowego), czasach trwania testu, kierunkach cyrkulacji (dotyczy otworu centrycznego). Ukoñczenie instalacji wewnêtrznej w laboratorium umo liwi³o rozpoczêcie prac nad systemem pomiarowym, steruj¹cym i rejestruj¹cym parametry pracy. Rejestrowane s¹ temperatury, strumienie objêtoœci noœnika ciep³a (a wiêc poœrednio moc grzewcza), napiêcie i natê enie pr¹du w pompach ciep³a, COP pomp ciep³a, a tak e ciœnienie oraz stany poszczególnych elementów wykonawczych i steruj¹cych (np. zaworów). W 2010 roku wykonano instalacjê przy³¹czeniow¹ do audytorium WWNiG w przewi¹zce pomiêdzy pawilonami A3 i A4. Wymieniono star¹ centralê wentylacyjn¹. W jej miejsce zastosowano centralê umo liwiaj¹c¹ odzysk ciep³a (ch³odu) z wentylacji jako pierwszy stopieñ zmiany temperatury powietrza wentylowanego (ogrzewanie lub ch³odzenie). Drugim stopniem zmiany temperatury powietrza jest nagrzewnica, w której cyrkuluje glikol z zasobników ch³odu lub ciep³a z laboratorium geoenergetyki (ogrzewanie lub ch³odzenie). Trzeci stopieñ to nagrzewnica zasilana ciep³em z PEC-u, jako szczytowe lub awaryjne Ÿród³o ciep³a (tylko ogrzewanie). Sezon grzewczy 2010/2011 jest pierwszym, kiedy sala audytoryjna wykorzystuje ciep³o ziemi do ogrzewania powietrza atmosferycznego. W audytorium zainstalowane s¹ grzejniki c.o. o mocy 25 kw, jednak wiêkszoœæ ciep³a do sali wp³ywa wraz z powietrzem wentylacyjnym. Rekuperacja ciep³a odbywa siê za poœrednictwem wymiennika obrotowego. Rozmieszczenie otworowych wymienników ciep³a pokazano na schemacie i na fotografii z rysunku

6 Rys. 4. Rozmieszczenie otworowych wymienników ciep³a nale ¹cych do Laboratorium Geoenergetyki WWNiG AGH w Krakowie 3. WYPOSA ENIE LABORATORIUM STANOWISKA BADAWCZE Laboratorium Geoenergetyki jest czêœci¹ Miêdzywydzia³owej Polowej Stacji Badañ Œrodowiskowych. Wyposa one jest w 8 stanowisk badawczych. S¹ to stanowiska: a) aparat do testów reakcji termicznej (TRT), b) pompy ciep³a pracuj¹ce w systemie dwukierunkowego przep³ywu ciep³a w górotworze (ogrzewanie i klimatyzacja), c) otworowe wymienniki ciep³a, o ró nych konstrukcjach, o g³êbokoœci 78 m ka dy, d) model laboratoryjny centrycznego wymiennika otworowego, e) aparat do pomiaru mocy grzewczej, f) λ-metr do pomiarów przewodnoœci cieplnej materia³ów, g) aparat NIMO-T do profilowania temperatury w wymiennikach otworowych, h) symulator numeryczny do prognozowania eksploatacji otworowych wymienników ciep³a w systemach grzewczych, ch³odniczych i grzewczo-ch³odniczych. Aparat do testów reakcji termicznych (TRT thermal response test) zawiera czujniki przep³ywu i temperatury, pompê obiegow¹ i piec elektryczny. Uk³ad umo liwia wykonywanie badañ w celu okreœlenia przewodnoœci efektywnej ska³ oraz opornoœci termicznej wymiennika otworowego. Dziêki tym wielkoœciom mo liwe jest w³aœciwe zaprojektowanie liczby i rozmieszczenia otworowych wymienników ciep³a lub okreœlenie temperaturowej charakterystyki pracy systemu wymiany ciep³a z górotworem. Stanowisko z pompami ciep³a umo liwia prowadzenie d³ugotrwa³ych badañ dotycz¹cych wykorzystania górotworu jako Ÿród³a ciep³a lub ch³odu. Otworowe wymienniki o ró nych konstrukcjach umo liwiaj¹ badania efektywnoœci wymiany ciep³a i wp³ywu na ni¹ budowy wymiennika. Wymiennik otworowy o budowie centrycznej mo e funkcjonowaæ przy dwóch przeciwnych kierunkach przep³ywu noœnika ciep³a. Mo liwa jest tak e w nim wymiana kolumny wewnêtrznej. Celem badañ takiego wymiennika powsta³ te jego laboratoryjny model. 424

7 Aparat do pomiarów mocy grzewczej s³u yæ bêdzie studentom do okreœlania wp³ywu strumienia objêtoœci noœnika ciep³a oraz jego rodzaju na parametry termiczne przep³ywu. Ca³y uk³ad laboratoryjny w 2009 roku by³ badany z wod¹ jako noœnikiem ciep³a. Nastêpnie wodê zast¹piono 30% glikolem monopropylenowym. λ-metr s³u y przede wszystkim do badañ zaczynów uszczelniaj¹cych wymienniki otworowe, a zw³aszcza wp³ywu sk³adników receptur, czasu wi¹zania oraz warunków wilgotnoœciowych na przewodnoœæ ciepln¹. Do pomiarów przewodnoœci cieplnej s³u y przyrz¹d TT-TC-01 firmy ThermTest Inc. z Kanady. Szwajcarski przyrz¹d NIMO-T (Non-wired Immersible Measuring Object for Temperature) umo liwia pomiar temperatury w wymienniku otworowym. Podczas pomiaru przyrz¹d samoczynnie powoli opada na dno otworu wykonuj¹c na bie ¹co i rejestruj¹c (co 2 s) wartoœci temperatury oraz ciœnienie odpowiadaj¹ce g³êbokoœci. Pomiary s¹ prowadzone z du ¹ precyzj¹. Relatywna dok³adnoœæ pomiaru temperatury wynosi 0,0015 K, a dok³adnoœæ absolutna wynosi 0,1 K. Opomiarowany system grzewczo-ch³odniczy umo liwia badania nad wymian¹ ciep³a z górotworem za pomoc¹ otworowych wymienników ciep³a, a tak e nad efektywnoœci¹ magazynowania ciep³a i ch³odu w górotworze. W instalacji du e znaczenie ma system pomiarowo-rejestruj¹cy. Oparty jest na centralnej jednostce (rys. 5), która zapewnia pe³n¹ komunikacjê z czujnikami oraz elementami wykonawczymi (w³¹czanie, wy³¹czanie pomp, sterowanie zaworami, w³¹czanie wy³¹czanie wentylatorów itp.). Jest jednoczeœnie Ÿród³em danych historycznych oraz umo liwia wizualizacjê danych prezentowanych na bie ¹co w sieci internetowej. Komputer przemys³owy umo liwia odczyt i rejestracjê ci¹g³a: a) temperatur z ka dego ciep³omierza, b) strumienia objêtoœci noœnika ciep³a na ka dym wymienniku otworowym, c) mocy grzewczych (na ka dym wymienniku otworowym i z ciep³omierzy uk³adu odbiorczego), d) mocy elektrycznej dostarczanej do pomp ciep³a, e) sumarycznej iloœci dostarczonej energii grzewczej i elektrycznej, f) temperatury powietrza atmosferycznego, g) temperatur wewn¹trz laboratorium oraz czterech charakterystycznych temperatur centrali wentylacyjnej audytorium WWNiG AGH. Poza tym umo liwia regulacjê p³ynn¹: a) strumienia objêtoœci noœnika ciep³a na ka dym z wymienników otworowych, b) wartoœci temperatur w zasobniku zimna i ciep³a, c) temperatur w audytorium i pomieszczeniu laboratorium. Wizualizacj¹ s¹ objête parametry bie ¹ce oraz przebiegi historyczne. Mo liwa jest komunikacja zdalna (za pomoc¹ ³¹czy internetowych). System steruj¹cy raportuje komunikaty o b³êdach. Umo liwia utrzymanie sta³ej wartoœci strumienia objêtoœci noœnika ciep³a 425

8 w wymiennikach otworowych niezale nie od zmian napiêcia sieciowego i ciœnienia ró nicowego. Zabezpiecza to pracê pomp ciep³a (wy³¹czenia awaryjne przy przekroczeniu dopuszczalnych progowych wartoœci temperatur w Ÿródle dolnym i górnym). Rys. 5. Ideowy schemat sterowania badawczym systemem grzewczo-ch³odniczym na bazie otworowych wymienników ciep³a 426

9 Dla obs³ugi laboratorium powsta³o szereg programów. Najwa niejszym z nich jest program do sterowania i rejestracji pracy pomp ciep³a (rys. 6). Drugi to program obs³uguj¹cy model centrycznego wymiennika ciep³a. Rys. 6. Ekran g³ówny programu steruj¹cego prac¹ systemu grzewczo-ch³odniczego opartego na otworowych wymiennikach ciep³a Laboratorium Geoenergetyki WWNiG AGH 4. FUNKCJE LABORATORIUM Najwa niejsz¹ funkcj¹ laboratorium s¹ prace badawcze w zakresie geoenergetyki. Stanowiska badawcze umo liwiaj¹ prowadzenie badañ na miejscu oraz w terenie. Drug¹ funkcj¹ laboratorium jest dydaktyka. Podstawowy cel dydaktyczny, to zapoznanie geologów i górników z zagadnieniami ciep³owniczymi. Aktualnie w laboratorium swoje zajêcia dydaktyczne odbywaj¹ studenci studiów drugiego stopnia w specjalnoœci wiertnictwo oraz studiów podyplomowych Geoenergetyka i geoin ynieria. Trzecie zadanie to funkcjonowanie jako Ÿród³a ciep³a lub ch³odu dla zapewnienia komfortu cieplnego w sali audytoryjnej wydzia³u. Zapotrzebowanie ciep³a na ogrzewanie powietrza wentylacyjnego jest zdecydowanie wiêksze ni zapotrzebowanie na ch³ód. Tym bardziej, e klimatyzowanie sali w ci¹gu ca³ego lata nie jest potrzebne ze wzglêdu na brak wyk³adów i konferencji w ca³ym okresie letnim. W górotworze powstaje wiêc dysproporcja, ciep³a pobieranego jest wiêcej, ani eli ciep³a wprowadzanego do górotworu. Taka sytuacja, szczególnie przy wiêkszych instalacjach prowadzi do obni ania siê temperatury górotworu na przestrzeni lat eksploatacji, ze 427

10 wzglêdu na niedostateczn¹ regeneracjê zasobów ciep³a przy klimatyzacji. Wobec tego zdecydowano siê na dodatkowe Ÿród³o ciep³a, które pe³ni rolê regeneratora zasobów ciep³a w górotworze. S¹ to kolektory s³oneczne o ró nych konstrukcjach, tak aby dodatkowo mieæ mo liwoœæ badañ w zakresie pozyskiwania ciep³a s³onecznego. Lokalizacja kolektorów i ca³ego laboratorium w miejscu otoczonym z czterech stron wysokimi budynkami umo liwia dodatkowo badanie efektów cieplnych podczas pozyskiwania promieniowania rozproszonego. Laboratorium, poza badaniami wymienników otworowych, s³u y tak e do badañ przep³ywów ciep³a w górotworze. Przep³ywy ciep³a zwi¹zane s¹ z poborem ciep³a zim¹ do ogrzewania sali audytoryjnej WWNiG AGH oraz wprowadzaniem ciep³a przy jej pasywnej i aktywnej klimatyzacji. Schematyczna budowa elementów grzewczych centrali wentylacyjnej pokazana jest na rysunku 7. Rekuperacja ciep³a i ch³odu jest realizowana za pomoc¹ wymiennika obrotowego. Progowa ró nica temperatur, przy której w³¹cza siê odzyskiwania ciep³a (lub ch³odu), wynosi 3 K. Rys. 7. Elementy grzewcze i ch³odz¹ce w centrali wentylacyjnej audytorium WWNiG AGH 428

11 Efektywnoœæ energetyczna poza uk³adem laboratoryjnym oraz ekonomika takich rozwi¹zañ jest przedmiotem realizowanego grantu badawczego. W tym celu zrealizowany zosta³ tak e symulator numeryczny umo liwiaj¹cy docelowo wykonywanie prognoz eksploatacji systemów z du ¹ liczb¹ otworowych wymienników ciep³a. Obecnie trwaj¹ prace nad jego kalibracj¹. Nastêpna funkcja laboratorium to opracowanie prostych instalacji wraz ze sterowaniem. W ramach laboratorium optymalizuje sie oprogramowanie steruj¹ce takie systemy, które bêdzie odpowiednio dobieraæ tryby pracy przy kryterium ekonomicznym (maksymalizacja wartoœci NPV) i/lub przy kryterium energetycznym (minimalizacja rocznego zu ycia energii pierwotnej). 5. WNIOSKI 1. Rola geoenergetyki niskiej entalpii mo e byæ znacz¹ca w wielu krajach œwiata strefy umiarkowanej. Z racji mo liwoœci wykorzystania górotworu jako Ÿród³a i magazynu ciep³a, instalacje z otworowymi wymiennikami mog¹ byæ wykorzystywane przez ca³y rok. Zim¹ daj¹ mo liwoœæ pozyskiwania ciep³a na cele grzewcze, a latem mog¹ byæ regenerowane ciep³em s³onecznym i/lub z klimatyzacji wnêtrz. 2. Energia niskotemperaturowa w górotworze jest powszechnie dostêpna i mo liwa do wykorzystania praktycznie w ka dym miejscu. Obecnie na œwiecie podejmowane s¹ dzia³ania maj¹ce na celu zwiêkszenie produkcji energii pochodz¹cej ze Ÿróde³ odnawialnych. Praca górotworu jedynie jako Ÿród³a ciep³a mo e byæ traktowana jako pozyskiwanie odnawialnej energii geotermalnej. W rzeczywistoœci instalacje grzewczo- -ch³odnicze oparte na wymiennikach otworowych i pompach ciep³a s³u ¹ bardziej racjonalizacji gospodarowania ciep³em ni pozyskiwaniu energii odnawialnej. Dotyczy to instalacji o zbilansowanej iloœci energii pozyskiwanej i wprowadzanej do górotworu. 3. Budowa instalacji geotermalnej z otworowymi wymiennikami ciep³a nie obni a walorów estetycznych œrodowiska, poniewa jej g³ówne elementy znajduj¹ce siê poza obiektem budowlanym i umieszczone s¹ pod powierzchni¹ ziemi. 4. W celu wykonywania badañ otworowych wymienników ciep³a oraz przep³ywów i magazynowania ciep³a w górotworze na Wydziale Wiertnictwa, Nafty i Gazu AGH zbudowano Laboratorium Geoenergetyki. W sk³ad laboratorium wchodz¹ dwie pompy ciep³a o sumarycznej mocy 26 kw oraz piêæ otworowych wymienników ciep³a o g³êbokoœci 78 m ka dy. 5. Do regeneracji zasobów ciep³a w górotworze, które pozyskane zosta³y w sezonie grzewczym, s³u y instalacja klimatyzacyjna i kolektory s³oneczne. Jeœli ciep³o do regeneracji zasobów ciep³a w górotworze pochodzi z procesów ch³odniczych, instalacjê mo na nazywaæ uk³adem do racjonalizacji gospodarki ciep³em. Jeœli regeneracja odbywa siê przy wykorzystaniu jedynie ciep³a s³onecznego z kolektorów, to jest to instalacja do pozyskiwania energii odnawialnej. 429

12 6. Laboratoryjna instalacja grzewczo-ch³odnicza s³u y tak e ogrzewaniu i klimatyzacji Audytorium WWNiG. Uk³ad umo liwia pasywny przep³yw ciep³a podczas klimatyzacji w okresie, gdy górotwór jest wych³odzony po sezonie grzewczym. Aktywne dwukierunkowe przep³ywy ciep³a pomiêdzy górotworem a audytorium s¹ realizowane z zastosowaniem pomp ciep³a. LITERATURA [1] Gonet A. (red.): Metodyka identyfikacji potencja³u cieplnego górotworu wraz z technologi¹ wykonywania i eksploatacji otworowych wymienników ciep³a. Wydawnictwa AGH, Kraków 2011 (w druku) [2] Gonet A., Œliwa T., Jezuit Z., Sapiñska-Œliwa A., Knez D.: Koncepcja wykorzystania odwiertów naftowych w Karpatach. Wiertnictwo Nafta Gaz, nr 4/2010 [3] Pawlikowski B.: Dokumentacja geologiczna wierceñ dla przysz³ej instalacji otworowych wymienników ciep³a w celach naukowo-badawczych. AGH, Kraków