Ekologiczny Park Edukacji i Rozrywki

1. Opis zadania geologicznego

Do ogrzewania obiektów znajdujących się na terenie Ekologicznego Parku Edukacji i Rozrywki w Ossie zastosowane będą 4 pompy ciepła o łącznej mocy chłodniczej 504 kW. Energia zasilania pozyskana będzie z gruntu poprzez wykonanych 80 pionowych kolektorów gruntowych o głębokościach 115,0 i 133,0 m, w których zamontowane zostały pętle z rurek PE Ø 40 mm, wypełnione 30-procentowym roztworem glikolu propylenowego i wody.

Prace wiertnicze przeprowadziła firma „SATOR” Grzegorz Skowroński, 26 – 900 Nowiny, ul. Wspólna 10 w terminie 30.04. – 03.08.2007 r., na podstawie „PROJEKT PRAC GEOLOGICZNYCH na wykonanie stu otworów wiertniczych celem wykorzystania ciepła Ziemi dla potrzeb Ekologicznego Parku Edukacji i Rozrywki w miejscowości OSSA” zgłoszonego do Starostwa Powiatowego w Rawie Mazowieckiej w dniu 27.03.2007 r. (Pismo nr OŚ.V-7520-8/07 z dnia 12.04.2007 r.).


2. Budowa geologiczna i warunki hydrogeologiczne terenu badań

Pod względem geologiczno-strukturalnym omawiany teren położony jest w południowo – zachodniej części niecki Warszawskiej. Jest to centralna część Synkiny (Niecki) Brzeżnej przechodząca ku południowemu zachodowi w obszar Antykliny Rawsko-Gieleniowskiej stanowiącej część Antyklinorium Środkowopolskiego. W związku z tym obszar ten cechuje się występowaniem pod pokrywą czwartorzędową serii utworów trzeciorzędowych, spoczywających na utworach górnokredowych.
Utwory czwartorzędowe występują w postaci piasków gliniastych, glin piaszczystych, iłów i żwirów. Utwory czwartorzędowe zalegają do głębokości ok. 46,0 m p.p.t. Trzeciorzęd reprezentowany jest głównie przez utwory ilaste.
Pod względem hydroregionalnym (wg regionalizacji PIG) obszar przedsięwzięcia znajduje się na południowo-zachodnim skraju Regionu Południowomazowieckiego stanowiącego południowo-zachodni skraj makroregionu Wschodniego Niżu Polskiego. Region ten obejmuje obszar Niecki Warszawskiej a głównym zbiornikiem wody podziemnej jest GZWP Nr 315A Subniecka Warszawska. Na obszarze tego regionu występują trzy piętra wodonośne: kredy, trzeciorzędu i czwartorzędu.

W wykonanych otworach stwierdzono występowanie jednego czwartorzędowego poziomu wodonośnego:
o zwierciadło wody o charakterze naporowym, nawiercone na głębokości 34,0 m p.p.t. i ustabilizowane na głębokości 5,0 m p.p.t.

3. Opis profilu geologicznego

Profil litologiczny reprezentatywnego otworu wiertniczego (otwór nr 1) przedstawia się następująco:

0,0 – 0,5 – gleba;
0,5 – 9,0 – glina piaszczysta;
9,0 – 14,0 – piasek gliniasty;
14,0 – 34,0 – iły;
34,0 – 46,0 – żwiry;
46,0 – 52,0 – iły czarne;
52,0 – 70,0 – iły siwe;
70,0 – 72,0 – piasek drobny z domieszką materiału organicznego;
72,0 – 95,0 – ił czarny;
95,0 – 133,0 – ił jasnoszary.


Pod względem stratygraficznym wyróżniono:
0,0 – 46,0 – czwartorzęd;
46,0 – 133,0 – trzeciorzęd.

Temperatura na dnie otworu wiertniczego wynosiła 13,1˚C.


4. Opis sposobu izolacji przewiercanych poziomów wodonośnych

Otwory wiertnicze (20 otworów spośród 80) zostały zastabilizowane obsypką żwirową o granulacji 12 – 24 mm do końcowej głębokości. W strefie występowania czwartorzędowego horyzontu wodonośnego wykonano w otworach korki z Compactonitu w przelotach głębokości 32,0 – 34,0 m p.p.t. dla odizolowania czwartorzędowej warstwy wodonośnej od wpływów zewnętrznych.
W pozostałych 60 otworach zastosowano na całej długości uszczelnienie pionowego kolektora gęstym zaczynem cementowo-kwarcowym, który jednocześnie pełni funkcję izolującą i stabilizującą.


5. Charakterystyka rozwiązań technicznych

Wykonano 80 kolektorów magazynu ciepła-chłodu, skupionych na czterech polach, na których znajduje się po 20 odwiertów. W każdym polu odwierty rozmieszczone są centrycznie na dwóch okręgach o promieniu 22,0 m (14 kolektorów o głębokości 115,0 m) oraz 10,0 m (6 kolektorów o głębokości 133,0 m).
Głębokość wykonanych odwiertów wynosi 115,0 m (56 odwiertów) i 133,0 m (24 odwiertów). Łączny metraż odwiertów wynosi 9 632 mb, średnica wiercenia otworów wynosiła 143 mm.
Z analizy lokalnych warunków hydrogeologicznych wynika, iż 1mb pionowego wymiennika pozwoli uzyskać 55 W mocy chłodniczej, stąd wykonanie 9 632 mb pionowego kolektora gruntowego pozwoliło uzyskać ok. 530 kW energii, co w zupełności zaspokoi zapotrzebowanie pomp ciepła.
Instalacja pionowych kolektorów PC zimą będzie wykorzystywana poprzez zapewnienie energii cieplnej do ogrzewania, natomiast latem do pasywnego chłodzenia budynku i ogrzewania c.w.u.
Kolektor stanowią rurki PE Ø 40 mm o 100-% zawartości polietylenu, (łączna ich długość wynosi 19 264 mb) zamontowane w otworach oraz dodatkowo 2 944 m (długość poziomego przyłącza do studzienki zbiorczej), wypełnione czynnikiem roboczym. Substancją wypełniającą kolektor jest 30-procentowy roztwór glikolu propylenowego z wodą demineralizowaną. Łączny metraż rurek wynosi ok. 22 200 m. W 1 mb rurki Ø 40 mm o ściance grubości 2,4 mm mieści się 0,973 l roztworu. Ilość roztworu wypełniającego cały układ wynosi ok. 21 600 l, w tym glikolu propylenowego wynosi ok. 7 200 l.
Tak wykonana instalacja w pełni zaspokaja zapotrzebowanie energetyczne pomp ciepła.


6. Wyniki wykonanych prób ciśnieniowych układu

Przed wprowadzeniem rurek PE do otworu wiertniczego sprawdzono szczelność całego układu poddając go ciśnieniu ok. 6 atmosfer.
Cały system przeszedł próby ciśnieniowe o powyższym ciśnieniu także po zainstalowaniu pionowych kolektorów w otworach i podłączeniu ich do rozdzielacza. Pod względem szczelności pozytywnie przeszedł próby ciśnieniowe.


7. Opis stanu zagospodarowania powierzchni terenu

Po zakończeniu prac wiertniczych teren został przywrócony do pierwotnego stanu.


8. Ocena wpływu instalacji na ujęcia wód podziemnych

Wykonana instalacja pionowych kolektorów gruntowych nie wywiera bezpośredniego wpływu na poziomy wodonośne i ujęcia wód podziemnych.
9. Opis zagrożeń na etapie użytkowania instalacji oraz w przypadku awarii i określenie sposobu kontroli pracy systemu

Jedyną awarią i zagrożeniem wykonanego pionowego kolektora pompy ciepła jest jego mechaniczne uszkodzenie i tym samym wyciek 30-% roztworu glikolu propylenowego.
Wskutek takiego wycieku grunt zostanie skażony roztworem glikolu, który przed upływem 32 godzin ulegnie rozkładowi (wartość 32 godzin dotyczy 98-% glikolu propylenowego).
Pompy ciepła są wyposażone w czujnik przepływu i ciśnienia roztworu dolnego źródła, które to podczas niewielkiego wycieku rzędu ok. 10 l odłączą przepływ i nie spowodują wypompowania reszty roztworu z sond gruntowych.