Original title:
Geotermální energie - vliv geometrie vrtu
Translated title:
Geothermal energy - influence of the borehole geometry
Authors:
Leiter, Augustin ; Frankovská,, Jana (referee) ; Hrubešová,, Eva (referee) ; Miča, Lumír (advisor) Document type: Doctoral theses
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební Abstract:
[cze][eng]
Geotermální energie patří k nejstarším formám energie na naší planetě. Její využití lidstvem sahá až k počátkům věků. Formy této energie se postupně měnily od přímého tepla horkých pramenů, přes vytápění budov a lázní až k pozdějšímu užití přehřáté páry pro průmyslové využití. V dnešní době představuje velký podíl využívání pomocí systémů velkého počtu zemních geotermálních vrtů s tepelnými výměníky vrtaných v matrici. Geometrické uspořádání takového systému má značný vliv na jeho činnost. Konkrétní příklady dokazují, že na rozdíl od návrhu, skutečné vrty v takovém systému často mohou být vrtány s úklonem od svislice nebo i křivě. Tyto nedostatky poté zpravidla zhoršují teplotní vlastnosti systému. Tato práce se věnuje analýze vlivu odklonu vrtu na vlastnosti tepelného pole systému, dále informuje o vývoji speciálního měřicího přístroje určeného k získání informací o skutečném geometrickém tvaru vyšetřovaného vrtu a o vývoji software k rychlému vyhodnocení vlastností systémů vrtů in situ. Teoretická část práce obsahuje odvození zjednodušeného numerického modelu vedení tepla v okolí systému vrtů. Jeho výsledky slouží k porovnání jednotlivých variant uspořádání vrtů a nepřesností umístění vrtů. Pomocí provedených simulací je demonstrován vliv nepřesností při výrobě pole vrtů na jeho tepelné vlastnosti na několika vzorových uspořádáních. Tento vliv se neprojeví u jediného vrtu, avšak výrazně se uplatní v organizovaných systémech geotermálních vrtů. Může jít o zhoršení vlastností systému, avšak za jistých okolností se jeho vlastnosti mohou i vylepšit. Ověření výsledků těchto simulací bylo provedeno v programovém prostředí FEFLOW. V praktické části je dokumentován vývoj speciálního přístroje pro změření průběhu střednice geotermálního energetického vrtu. Po vyvrtání jsou totiž standardní přístroje pro určení tvaru vrtu obtížně použitelné kvůli nutnosti okamžitého vystrojení vrtu výměníkem. Výsledkem práce je prakticky použitelné zařízení, umožňující změřit průběh......
Geothermal energy is one of the oldest forms of energy on our planet. Its use by humanity dates back to the beginning of the ages. The forms of this energy gradually changed from the direct heat of the hot springs, through the heating of the buildings and the baths to the later use of superheated steam for industrial use. Nowadays, there is a large share of the use of large number of ground geothermal boreholes with heat exchangers drilled in the matrix. The geometric arrangement of such system has a considerable impact on its operation. Specific examples show that, unlike the design, actual boreholes in such system can often be drilled non vertically or even curved. These imperfections then usually deteriorate the thermal properties of the system. This thesis demonstrates the influence analysis of the borehole geometry distortion on the system thermal properties, it also informs about the development of a special measuring device designed to obtain information about the actual geometric shape of the investigated borehole and about the development of software for in situ rapid borehole system properties evaluation. The theoretical part of thesis contains the derivation of a simplified numerical model of heat conduction in the vicinity of the borehole system. Its results serve to compare the different borehole variants and the inaccuracy of borehole shaping. Using the simulations, the influence of inaccuracies in the borehole system on its thermal properties is demonstrated in several model configurations. This effect does not occur in a single borehole, but it is significantly visible in organized geothermal borehole systems. It may deteriorate system properties, but under certain circumstances its properties may improve. Verification of the results of these simulations was performed by the FEFLOW simulation software. In the practical part the development of a special instrument for measuring the shape of a geothermal energy borehole is documented. ....
Keywords:
borehole deviation; distortion of grid geometry; geothermal borehole; geothermal borehole geometry; inclined borehole; inclinometer; geotermální energetický vrt; inklinometr; pole vrtů; tvar vrtu
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/136994
guest ::
