Intre 30.01-01.02.2019 la Paris programul GABI COST (Geothermal energy Applications in Buildings and Infrastructures – Cooperarea Europeană în domeniul Stiinței și Tehnologiei) a incheiat activitatea de 4 ani de cooperare a celor mai de seama cercetatori din mediul academic si nu numai in domeniul structurilor geotermice.
In cadrul prezentarii raporturilot finale pentru fiecare tara, colaborarea intre mediul academic si industrial din Romaia reprezentata de Universitatea Cluj si Termoline  a fost deosebit de apreciata prin prisma implementarii in practica a rezultatelor cercetarii respectiv a proiectelor Oromolu Bucuresti ( peretii diafragma geotermali din Piata Victoriei) si Spitalul Judetean – UnitatePrimiri Urgente Oradea ( 320 piloti energetici) alaturi de alte lucrari de o mai mica anvergura.

COST (Cooperarea Europeană în domeniul Stiinței și Tehnologiei) este o organizație de finanțare a rețelelor europene de cercetare și inovare. Acțiunile organizatiei  ajută la conectarea inițiativelor de cercetare din întreaga Europă și dincolo de aceasta și permit cercetătorilor și inovatorilor să-și dezvolte ideile în orice domeniu științific și tehnologic prin împărtășirea lor cu colegii lor. Proiectele  COST sunt rețele de ultimă generație cu o durată de patru ani care promovează cercetarea, inovația și cariera.

Programul Horizon 2020 GABI (Geothermal energy Applications in Buildings and Infrastructures) si-a propus ca in 4 ani sa asigure o platformă deschisă pentru discuții științifice pentru a defini normele europene privind cele mai bune practici pentru aplicațiile geotermale, pentru a promova conștientizarea și încrederea publicului în această tehnică și pentru a dezvolta rețeaua europeană de aplicații geotermale pentru clădiri și infrastructuri. Geostructurile termoactive prezintă avantajul suplimentar de a se baza pe resurse locale (teren), prin urmare, nu necesită investiții suplimentare în infrastructură. Oferind o alternativă la combustibilii fosili ele oferă, un instrument atrăgător pentru independența energetică și fără impact negativ asupra mediului. Cu toate acestea, aplicarea pe scară largă a acestei tehnologii durabile este în prezent împiedicată de lipsa de “know how”  și de reglementarile din țările europene. Integrarea schimbătoarelor de căldură în acele elemente ale structurii care interferează cu solul, cum ar fi fundațiile, pilotii , tunelurile și pereții de diafragmă (pereții mulați), este deosebit de atractivă din cauza  investitiei reduse si a sigurantei in exploatare din punct de vedere termic. Daca pentru o cladire sunt proiectati  din punct de vedere structural piloti sau pereții de diafragmă, in acestia se monteaza colectoare din teava PEHD sau PE-Xa cu cost redus , aceste colectoare devenind sursa primara de caldura pentru pompele de caldura sol-apa care asigura incalzirea – climatizarea cladirii. Foarte important : solul din jurul structurilor geotermale astfel construite devine “acumulator de energie” – in perioada de iarna se descarca in sol temperatura redusa care va fi utilizata vara urmatoare la climatizare, inclusiv climatizare pasiva, practic stocand energia intre sezoane.

 TIPURI DE STRUCTURI GEOTERMICE STUDIATE :

I. SONDE GEOTERMALE – sunt cele mai utilizate sisteme geotermale – sursa primara pentru pompele de caldura sol-apa. Se foreaza la adancimi de 50-200 m iar in foraj se introduc sonde geotermale (teava PEHA sau PE-Xa cu diametrul 32-40 mm). Sondele geotermale asigura transferul termic cu solul in circuit inchis prin care circula etilenglicol cu temperatura de inghet de -15°C.

II. PILOTI ENERGETICI – piloții proiectati cu rol structural pentru o cladire devin piloti energetici daca se monteaza pe armatura acestora teava PEHA sau PE-Xa cu diametrul 16-32 mm. Pilotii energetici vor fi utilizati  ca circuit primar al pompelor de caldura sol-apa ce incalzesc – climatizeaza cladirea pentru care au fost proiectati . In cadrul proiectului GABI Cost au fost studiate atat consideratiile teoretice cat si monitorizarea cu privire la avantajele / dezavantajele celor 3 solutii atat din punct de vedere al performanței energetice cât și al performanței geotehnice a piloților energetici.

TEHNOLOGIA PILOTILOR ENERGETICI

• Folosesc solul ca schimbator de caldura si mediu de stocare al energiei;

• Adauga rolului lor structural de piloti de fundate rolul de elemente de incalzire-climatizare geotermale;

• Rolul fluidului care circula in tevi este de a transfera caldura solului catre circuitul primar al pompelor de caldura;

• Tevile PEHA sau PE-Xa cu diametrul 16-32 mm sunt montate pe armatura pilotilor in forma de W, UU sau spirala;

APLICATII:    

– Numai extracția de căldură – cu pompă de căldură   (40-60 W / m; TEP = 2-15 ° C)    

– Extracția și injectarea de căldură – cu pompă de căldură reversibilă (50-100 W / m; TEP = 5-35 ° C)

CONCLUZII

– Configurația țevilor caracterizează în principal atât performanța energetică, cât și performanța geotehnică a piloților energetici;

– Proiectarea fundației pe piloti este deasemenea esențiala atât pentru performanța energetică, cât și pentru performanța geotehnică a piloților energetici;

– Debitul de masă al fluidului care circulă în țevi influențează în mod semnificativ numai performanța energetică;

– Variația vitezei lichidului pare o soluție mai eficientă decât modificarea diametrului conductei;

– Pentru modificarea debitului : o creștere a vitezei fluidului:

• de la 0,2 la 0,5 m / s => creșterea ratei de transfer de căldură de 7%

• de la 0,2 la 1 m / s => creșterea ratei de transfer de căldură de 11%

III. PERETI  DIAFRAGMA ( PERETI MULATI ) – peretii de diafragma sau peretii mulati sunt  proiectati cu rol structural pentru a proteja constructia unei cladiri prin stabilizarea terenurilor invecunate . Daca in peretii de diafragma, pe armatura acestora se monteaza teava PEHA sau PE-Xa cu diametrul 16-32 mm acestia devin structuri geotermice –  circuit primar al pompelor de caldura sol-apa si schimbător de căldură cu solul care ajunge mediu de stocare. Aceste stucturi geotermice vor fi utilizate  functionarea pompelor de caldura care  asigura incalzirea – climatizarea cladirii pentru care au fost proiectati .

Pompe de caldura cu pereti mulati geotermali –  Casa Oromolu / Piata Victoriei  Bucuresti

IV. TUNELURI – la fel ca si peretii de diafragma, daca in peretii tunelurilor ( linii de tren subteran, pasaje auto subterane ,…), pe armatura acestora se monteaza teava PEHA sau PE-Xa cu diametrul 16-32 mm acestea devin structuri geotermice –  circuit primar al pompelor de caldura sol-apa si schimbător de căldură cu solul. Aceste stucturi geotermice vor fi utilizate  functionarea pompelor de caldura care  asigura incalzirea – climatizarea unor cladirii din vecinatate , statii de tren ,… .

STRUCTURILOR GEOTERMICE –  O TEHNOLOGIE INOVATOARE

  • Energia geotermale obtinuta cu ajutorul structurilor geotermice reprezinta o tehnologie ecologică, o soluție pentru încălzirea și răcirea clădirilor cu reducerea semnificativa a emisiilor de CO₂ si a emisiilor de alte gaze cu efect de seră;
  • Asigura eficienta energetica de la nivel de clădire la nivel de cartier /ora, respectand conceptul de caldiri / orașe sustenabile;
  • Este complementară cu orice alte sisteme de energie regenerabilă fiind o sursă locală de energie regenerabilă (căldura naturală prezentă în pământ);
  • Nu este necesară execuția de foraje suplimentare, ci de modificări minore în proiectarea fundației si de costuri minime suplimentare de instalare;
  • Utilizarea structurilor geotermice asigură localizarea zonei înconjurătoare care poate fi utilizata pentru extinderi ulterioare;
  • Conceptului de energie geotermală poate fi adaptat la planificarea urbană spațială pentru orașe de diferite mărimi, cu densitate diferită a populației;
  • Pilotii energetici formeaza o mare baterie termică (similara încălzitoarelor cu stocare de noapte) : incălzesc solul în perioada de vară pentru a îmbunătăți încălzirea in perioada de iarnă si răcescsolul  in perioada de iarnă pentru a spori răcirea în perioada de vară, oferind un sistem de stocare a energiei altfel greu de realizat;
  • Proiectarea geostructurilor energetice trebuie integrată în proiectarea structurilor geotehnice convenționale printr-o colaborare reală multidisciplinară în toate fazele proiectului. Analiza geotermală trebuie tratată simultan cu problemele geotehnice în interacțiune cu evaluarea cererii de energie. In funnctionre, interfețele de sisteme trebuie să fie gestionate cu atenție.