Komparativní analýza horninového prostředí pro instalaci vrtaného tepelného výměníku v areálu VŠB-TUO

Daniel Had

Master's thesis

Comparative Analysis of Rock Environment for Borehole Heat Exchanger Instalation in the VSB-TUO campus

Abstract:

Komparativní analýza horninového prostředí pro instalaci vrtaného tepelného výměníku v areálu VŠB-TUO Ostrava: VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta stavební. Katedra geotechniky a podzemního stavitelství, 2023. 78 stran. Tato diplomová práce se zabývá komparativní analýzou horninového prostředí pro instalaci vrtaného tepelného výměníku. Právě analýza horninového prostředí je rozhodujícím faktorem, který slouží k optimálnímu návrhu a přispívá tak k výrazné úspoře nákladů na realizaci vrtaných tepelných výměníků. Před samotným provedením analýzy proběhlo zhodnocení geologické stavby zájmového území a vytvoření geologického modelu horninového prostředí. Tento model vznikl shromážděním informací o zájmovém území a jejich následnou úpravou k importu do softwaru Leapfrog Geo, ve kterém byl 3D geologický model zpracován. Vybrané zájmové území se nachází v blízkosti budovy VŠB-TUO na ulici Krásnopolská, pro kterou byl tepelný výměník navržen. Kromě těchto přípravných kroků se diplomová práce zabývá realizací tepelného výměníku a popisem legislativních náležitostí, které s tímto procesem souvisejí. K návrhu konstrukčních parametrů systému byl zvolen numerický přístup, který využívá software FEFLOW 8.0 Standard. V tomto softwaru byla provedena řada simulací, které zohledňují vliv proudění podzemní vody v kvartérním kolektoru, jehož mocnost se na zájmové lokalitě pohybuje od několika metrů do přibližné mocnosti 20 metrů. Výsledkem realizovaných simulací byla reakce horninového prostředí na odběr tepelné energie pro vytápění zvoleného objektu.

Abstract:

Comparative Analysis of Rock Environment for Borehole Heat Exchanger Instalation in the VSB-TUO campus. Ostrava: VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of Civil Engineering. Department of Geotechnical and Underground Engineering, 2023. 78 pages. This thesis deals with a comparative analysis of the rock environment for installing a BHE. Analysis of the rock environment is a decisive factor that serves for optimal design and thus contributes to significant savings in the cost of implementing BHE’s. Before analysis the geological structure of the area of interest and the creation of the geological model was evaluated. This model was created by gathering information about the area of interest and their subsequent adjustment to import into the Leapfrog Geo software in which the 3D geological model was processed. The selected area of interest is located near the VSB-TUO building on Krasnopolska Street for which the heat exchanger was designed. In addition to these preparatory steps the thesis deals with the realization of the heat exchanger and description of the legislative matters related to this process. Numerical approach has been chosen to design the system parameters using FEFLOW 8.0 Standard software. In this software has been made several simulations that consider the influence of groundwater flow in the quaternary collector whose thickness in area of interest ranges from several meters to an approximate thickness of 20 meters. The result of the simulations was the reaction of rock environment to the consumption of thermal energy for heating in selected object.

Keywords

geotermální energie, horninový masiv, tepelný výměník, objemová tepelná kapacita, součinitel tepelné vodivosti

Keywords

geothermal energy, rock mass, heat exchanger, volumetric heat capacity, thermal conductivity coefficient

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 11. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 10. 1. 2024
• Supervisor: Pavel Pospíšil
• Reader: Antonín Kunz

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta stavební

Master programme:
Stavební inženýrství - Geotechnika a podzemní stavitelství