Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Diskuze ke článku: Vrty do horninového masivu - zdroj energie pro tepelná čerpadla (V)

Autor článku: Ing. Jiří Ryška, CSc., recenzent: doc. Ing. Karel Brož, CSc.
Plné znění článku: Vrty do horninového masivu - zdroj energie pro tepelná čerpadla (V)
Anotace článku: Horniny svrchní části zemské kůry představují významný tepelný akumulátor slunečního záření. Podle Oklahoma State University činí podíl slunečního záření na akumulaci tepla v podpovrchových horninách 97 - 98%, zbytek připadá na vnitřní zdroje Země. Horninovými zdroji tepla se zabývá následující díl seriálu.

přidat ke článku nový příspěvek

Příspěvky v této diskusi vyjadřují názory čtenářů. Redakce portálu TZB-info nemůže ovlivnit jejich obsah, ale vyhrazuje si právo je odstraňovat.
Chronologický seznam příspěvků
velmi pochybuji o tomto článkuMatej Cerny10.04.2013 15:15
Re: Reakce autora-článek Vrty do horninového masivuAleš Aleš16.11.2006 16:22
Re (3): Reakce autora-článek Vrty do horninového masivuRNDr. Petr Čížek15.11.2006 10:24
Re (2): Reakce autora-článek Vrty do horninového masivuLada Lada14.11.2006 21:26
Re: Reakce autora-článek Vrty do horninového masivuRNDr. Petr Čížek14.11.2006 18:28
Reakce autora-článek Vrty do horninového masivuJiří Ryška14.11.2006 11:03
teplota ve vrtuPavel Nedbal14.11.2006 10:18
K vlivu slunečního zářeníLibor Novák14.11.2006 09:55
Re: Zdroj zemského tepla pro tepelná čerpadlaLada Lada13.11.2006 20:30
energie slunce ve vrtech ? Aleš Aleš13.11.2006 17:13
Zdroj zemského tepla pro tepelná čerpadlaRNDr. Petr Čížek13.11.2006 14:00

Příspěvky
Předmět: velmi pochybuji o tomto článku
Autor: Matej Cerny
Datum: 10.04.2013 15:15 odpovědět upozornit redakci

uživatel: 113043
reakce na ...
nedávno jsem narazil na tento článek a velmi se divím, že prošel recenzním řízením.

bilance je sice hezká, ale ukazuje jen ustálený stav a zanedbává několik dalších činitelů. autor opomíjí, že "sluneční teplo" je také spotřebováno odparem a v noci je vyzařováno zpět do atmosféry. to samé ve smyslu ročního cyklu.


pokud by měl autor pravdu, mělo by teplo proudit směrem od povrchu ke středu země. aby vznikl tento směr proudění, musela by být teplota na povrchu země vyšší než ve větších hloubkách. z pozorování ovšem vyplývá, že tento jev nastává pouze v zimních měsících a pouze do hlouky cca 2m, pak teplota víceméně lineárně s hloubkou stoupá. dokonce ve svrchních vrstvách /kilometry/ je tepelný gradient menší "než by měl", což je přikládáno vlivu poslední doby ledové (kteroutož se vysvětlují i velké hloukby permafrostu).

většina tepla z tepelných vrtů pochází jen ze statické zásoby relativně velké kapacity hornin nebo využívá teplo "dodávané" okolo proudící podzemní vodou.

pokud vás zajímá problematika rozložení teplot v hloubce, doporučuji např. publikace okolo vrtu KTB (nedaleko českých hranic), spolupracovali i čeští odborníci, ohledně českých publikací zkuste kontaktovat např. ČGS.

Předmět: Reakce autora-článek Vrty do horninového masivu
Autor: Jiří Ryška
Datum: 14.11.2006 11:03 odpovědět upozornit redakci


reakce na ...
Četl jsem zatím první 3 příspěvky k tomuto článku a odpovídám:
- v r. 2005 jsem diskutoval s Dr. Hellstroemem (Lund University - Švédsko), spoluautorem výpočtového software EED 2.0: ten mi tvrdil, že teplo využívané vrty pro tepelná čerpadla pochází v horninovém masivu ze slunečního záření a argumentoval čísly o tepelném výkonu vrtu versus tepelný tok Země - viz můj článek,
- v manuálu pro instalace tepelných čerpadel od Oklahoma State University je jedna zmínka, kterou jsem do svého článku téměř přesně ocitoval, bohužel, není dále rozvedena do detailů,
- na základě opakovaných teplotních měřeních ve vrtech pro tepelná čerpadla na lokalitě Ostrava provedených na podzim 2006 vím, že v hloubce 20 - 140m je teplota 8 - 12 stupňů Celsia, zatímco ve Švédsku je dle informací švédských výzkumníků jen 10 stupňů Celsia v konečné hloubce, a proto souhlasím s p. Žeravíkem, že teplota ve vrtech se mění dle lokality na Zemi,
- nemohu se vnitřně ztotožnit s představou, že tepelná energie ze slunečního záření se nedostane hlouběji než do cca 15 - 20m: to by v horninovém masivu musel v této hloubce existovat nějaký izolant, který by tepelnou energii nepustil níže, avšak takovýto dokonalý izolant se v horninách nevyskytuje,
- dosud jsem nečetl žádnou odbornou publikaci o tom, v jaké hloubce horninového masivu leží jakési rozhraní mezi dotací od slunečního záření a od vnitřního zemského tepla, často publikovaná hranice 15 -20m se vztahuje k hloubce, kde je již teplota stálá z hlediska střídání ročních období (viděl jsem termín neutrální zóna), ale to přece nedokazuje, že tepelná energie slunečního záření neproniká hlouběji,
- proč existuje fenomén věčně zmrzlých půd až do hloubky několika stovek metrů? Já si myslím, že je to v důsledku nedostatku, resp. krátkodobosti slunečního záření na některá místa naší Země. Rád se nechám poučit, pokud tento můj názor není správný,
- z hlediska praxe např. v ČR funguje vytápění vytápění sportovní haly v Opavě pomocí 80 vrtů do hloubky 100m a přitom od podzimu 2003, kdy bylo vytápění zahájeno, nedochází k neustálému poklesu teploty nemrznoucí směsi na vstupu do tepelných čerpadel,
- co se týče vzdělání, jsem vrtný inženýr a můžu Vás ujistit, že o fyzikálních vlastnostech hornin mám určité znalosti, protože jsem studoval 5-letý obor, mimochodem, o teplotě hornin vám určitě více řeknou geofyzikové než geologové, i když toto tvrzení neplatí všeobecně, protože dalšímu sebevzdělání v určitém oboru se meze nekladou.
Můj závěr: děkuji za připomínky, žádný názor nezatracuji, protože chybí hlubší vědecký výzkum, který by dokázal, jak to vlastně s původem nízkopotenciální energie v horninovém maasivu opravdu je. Možná, že v tomto směru již bylo něco provedeno v zahraničí, ale bohužel, není mi o tom nic známo. Proto zatím vycházím z dostupných informací a budu se snažit kontaktovat zahraniční odborníky, zda mají v této věci jasno.

Předmět: Re: Reakce autora-článek Vrty do horninového masivu
Autor: RNDr. Petr Čížek
Datum: 14.11.2006 18:28 odpovědět upozornit redakci


reakce na ...
Domnívám se, že došlo k záměně mechanizmu přítoku tepla k vrtům s mechanizmem doplňování tepla do plošných kolektorů, umístěných mělce pod terénem a asi i k záměně odborné literatury s reklamními prospekty, které produkuje agresivní marketink tak, aby vypadaly jako odborná literatura. Česká literatura o šíření tepla v zemi existuje a snažil jsem se ji co nejvíce vytěžit v článku, který vyšel v 8. čísle loňského ročníku časopisu Vodní hospodářství. Článek shrnuje tepelné vlastnosti země, hornin a podzemní vody a doporučuje k nim přihlížet při návrhu zemních tepelných výměníků pro tepelná čerpadla. Můžete ho najít i na webu, na adrese http://www.geolog.cz/odborne_clanky/Cizek%20TC%20a%20voda.htm . Co se týče tepelného dosahu slunečního záření, čerpá článek z českých vysokoškolských učebnic Drbal, J. (1969): Meliorační pedologie. VŠZ, Praha, Dub, O., Němec J. a kol. (1969): Hydrologie. SNTL, Praha a Kutílek, M. (1976): Vodohospodářská pedologie. SNTL, Praha. Jsem si vědom, že literatura, jejíž soupis za článkem uvádím, není zrovna nejmladší, ale nemyslím si, že by se právě v této oblasti mezitím udály nějaké úplně převratné objevy. Výsledky karotážních měření teploty v hydrogeologických vrtech, které jsem měl možnost během své geologické činnosti vyhodnocovat, mě vedou k přesvědčení, že pokud se výsledky nějakého softweru, anebo závěry některého anglicky psaného článku od těchto knih nějak principiálně liší, tak bude potřeba hledat chybu jinde, než v naší literatuře.

Předmět: Re (2): Reakce autora-článek Vrty do horninového masivu
Autor: Lada Lada
Datum: 14.11.2006 21:26 odpovědět upozornit redakci


reakce na ...
On nikdo jeste neprovadel pokus s moznosti overit prostup tepla vertikalne horninou do hloubky ca 80-100m ?
(Napr. 100m vrt s teplotnimi cidly po 5m. Nad nim kolektor 15x15m s tepelnou izolaci smerem k povrchu. Kolektor by mohl simulovat ohrev horniny slunecnim svitem. Do kolektoru by se dodavalo teplo napr. z TC vzduch-voda.)

Předmět: Re (3): Reakce autora-článek Vrty do horninového masivu
Autor: RNDr. Petr Čížek
Datum: 15.11.2006 10:24 odpovědět upozornit redakci


reakce na ...
Fotogalerie:
Prostupem slunečního záření do země se intenzivně zabývali zemědělci. Denní průběh teplot v různých hloubkách v půdě ilustruje např. graf (Kutílek, M., 1976), který přikládám. Je z něj docela dobře zřejmé, že pokoušet se sledovat průchod slunečního tepla do stometrových hloubek není možné. Pro útlum tepelné vlny v půdě je charakteristická tzv. útlumová hloubka L, která závisí na vlastnostech půdy a na periodě kolísání teploty. Pro roční kolísání teploty je hodnota L zhruba 19x větší, než je útlumová hloubka pro denní kolísání. V hloubce z=L je amplituda 0,37 amplitudy povrchu a v hloubce z=3L se amplituda snižuje zhruba na 0,05 amplitudy povrchu. Vezmeme-li jako střední hodnoty půdy tepelnou vodivost 0,95 W/m K a tepelnou kapacitu C = 1,9 MJ/m3, potom pro denní kolísání teploty je L=12 cm, pro roční L = 229 cm a při denním kolísání teploty na povrchu se prakticky neprojeví denní výkyvy teploty již v hloubce 36 cm (Kutílek, M., 1976.) A aby to nebylo tak jednoduché, sníží se celkový přítok radiační energie v určitém cyklu (např. pro periodu 24 hodin, nebo 1 roku) o energii spotřebovanou výparem a transpirací a o energii spotřebovanou radiací do atmosféry a teprve její zbytek se přenáší do půdy. Proto se povrch suché půdy prohřívá během dne mnohem silněji než u vlhké půdy a velmi rychle chladne v noci, kdy jsou vysoké ztráty radiací. Takové lehké písčité půdy jsou výhodné pro pěstování zeleniny, protože jsou "teplé" - mají vyšší střední teplotu než těžké půdy, které častěji trpí zamokřením a jejichž přijatá tepelná energie se snadno přenáší do hlubších vrstev. U těch se ztráta energie vlivem výparu podstatně zvyšuje a tepelný tok do hlubších vrstev oproti přenosu do atmosféry se stává dominantní. Takové půdy jsou vhodné pro umístění plošného kolektoru tepelného čerpadla, pokud je umístěn v rozumné hloubce, dejme tomu 1,5 m.
A aby to bylo ještě o něco komplikovanější, tak při pohybu tepla do země dochází k fázovému posunu (změna teploty v hloubce je časově posunuta oproti změně teploty na povrchu)a teplo se nepohybuje ve stejnorodém prostředí, ale v měnící se hornině, jejíž teplotní vlastnosti se s hloubkou mění.

Předmět: Re: Reakce autora-článek Vrty do horninového masivu
Autor: Aleš Aleš
Datum: 16.11.2006 16:22 odpovědět upozornit redakci


reakce na ...
selkým rozumem:

píšete ze zem nemá izolaci , velmi se mýlíte:

počítejme , že vodivost země je 1,5 W /°K. to dává tepelný odpor 0,66666... , vrstva 100 metrů země má tedy teplený odpor 66,6 ! a tepelnou vodivost 0,015W /°K (C) to je asi 10x více než odpor stěn pasivního domu !

Přes tento odpor prostupuje teplo do hlubin země tedy 20m2 v hloubce 100 metrů přijme tímto způsobem při rozdílné průměrné teplotě 3°C od průměrné teploty vzduchu cca 8kW za rok, což je hodinová spotřeba TČ.

Za použití této jednoduché uvahy, můžeme jasně prokázat , že tepelná čerpadla využívající vrty jako zdroj tepla využívají sice sluněční energii jako zdroj tepla , ale ta se ukládala po dlouhé časové období v geologickém podloží.

Z hlediska obnovitelnosti zdroje po dobu lidského života je tedy tato energe neobnovitelná bez přispění lidské činnosti - např. ohřevem vrtu v létě.

Oproti tomu TČ s plošným kolektorem využítá sluneční enegii, která se akumuluje do země sezoně , je tedy plně obnovitelná za několik měsíců po ukončení provozu jednotky.

Aleš

Předmět: teplota ve vrtu
Autor: Pavel Nedbal
Datum: 14.11.2006 10:18 odpovědět upozornit redakci


reakce na ...
Samozřejmě, že teplota v hloubce, ve které je již stabilní, je odlišná u nás a ve Skandinávii. Ovšem je to důsledek dlouhodobého vyrovnání bilance toku záření ze Slunce (a vyzařování do prostoru) s bilancí toku tepla z hlubin. Tato teplota se pak prakticky rovná střední průměrné teplotě vzduchu v dané oblasti - tepelná kapacita "smázne" rozdíly. Ale jde o rovnováhu velmi dlouho vytvářenou, není možné tvrdit, že odčerpané teplo, bude snadno nahrazováno tokem tepla z povrchu, na to je vodivost hornin příliš nízká (pomineme -li transport tekoucí vodou).

Předmět: K vlivu slunečního záření
Autor: Libor Novák
Datum: 14.11.2006 09:55 odpovědět upozornit redakci


reakce na ...
Dobrý den,

na tomto místě je vhodné sdělit, že v recenzi k této studii speciálně vyžádané naším portálem navrhl pan doc. Ing. Karel Brož, CSc, doplnit do „sporné“ věty o podílu slunečního záření na akumulaci tepla následující:

„Podíl slunečního záření na akumulaci tepla v podpovrchových vrstvách hornin do hloubky nejvíce 20 m činí 97 až 98 %, jak vyplývá i z obr. 12 (viz. následující díl č. VI), zbytek připadá na vnitřní zdroje Země.“

Uvítáme tímto další informace a názory k publikování, týkající se otázky vlivu slunečního záření na podíl tepla v podpovrchových vrstvách hornin, resp. ve vrstvách do hloubek běžně prováděných vrtů v našich podmínkách pro tepelná čerpadla.


Libor Novák

Předmět: energie slunce ve vrtech ?
Autor: Aleš Aleš
Datum: 13.11.2006 17:13 odpovědět upozornit redakci


reakce na ...
Nejsem geolog, ale chtěl by vyjádřit veliké pochybnosti nad tímto článkem, plně souhlasím v doktorem Čížkem.

Nedávno jsem realizoval plošný zemní kolektor a pokud jsi ještě pamatuji, pak rozdíly v teplotě země , mezi dnem a nocí přestávají být měřitelné ve 40cm a stálá teplota je již asi v 8 mi metrech. Těžko si lze představit jak slunce ohřívá zem ve 100 metrech pod zemí !

Pokud si pamatuji všichni geologové, tedy lidé , kteří se zabývají tímto oborem celý život, tvrdí že do teplelné bilance tepelného čerpadla není možné započítávat sluneční záření. Z tohoto důvodu jsou veškeré vrty pro TČ bilančně nevyrovnané , okolí vrtu postupně chladne, vzhledem k značné tepelné kapacitě hornin však toto chladnutí probíhá velice pomalu
-desítky let , nicméně lze předpokádat , že stejně tak dlouho bude trvat i vzrůst teplot na původní úroveň.

Předmět: Zdroj zemského tepla pro tepelná čerpadla
Autor: RNDr. Petr Čížek
Datum: 13.11.2006 14:00 odpovědět upozornit redakci


reakce na ...
Pane inženýre, nezlobte se, ale do stometrového vrtu se nemůže doplňovat teplo slunečním zářením. Indukuje přítok tepla z okolní horniny a spotřebovává její statické zásoby tepla, nahromaděné z předchozí doby.

Předmět: Re: Zdroj zemského tepla pro tepelná čerpadla
Autor: Lada Lada
Datum: 13.11.2006 20:30 odpovědět upozornit redakci


reakce na ...
Pan Zeravik tvrdi, ale opak a argumentuje rozdilnou teplotou vrtu ve Skandinavii a Italii !

přidat ke článku nový příspěvek

Přihlášení/odhlášení odběru příspěvků e-mailem:
váš e-mail:
Toto je nemoderovaná diskuse čtenářů portálu TZB-info. Redakce nenese zodpovědnost za obsah příspěvků a vyhrazuje si právo příspěvky odstraňovat.



 
 
Reklama