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

Abstract

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.