Bušenje i bušeće garniture su sastavni dio procesa instalacije dizalica topline sistemom voda-voda ili sistemom zemnih sondi. Bušenje i u jednom i drugom sustavu značajno sudjeluje u ukupnoj investiciji sustava grijanja i hlađenja s dizalicom topline, pa je već i po tom predmetu posebnog interesa javnosti i investitora, a da se pri tom vrlo slabo poznaje tehnologija rada i radne procedure ove izrazito složene, skupe i zahtjevne tehnologije. Bušenje je najzahtjevnija i najriskantnija faza u izvedbi toplinskog izvora za dizalicu topline.
Ukoliko govorimo o zemnim sondama najčešća, gotovo standardna pojedinačna dubina je od 80-120 metara, što je s bušačkog aspekta (ako zanemarimo naftonosne bušotine) već vrlo zahtjevna i respektabilna dubina. Standardni promjer bušotine u koju se ugrađuje sonda iznosi 152mm. Tendencija je da bušotine budu što dublje jer s dubinom zemlje raste i termalni gradijent, odnosno učinkovitost dizalice. Naravno da s porastom dubine osim temperature rastu i troškovi i rizik. U nekim zemljama predviđene su subvencije za tvrtke koje izvode bušačke radove kako bi se izbalansirao taj rizik i cijene bušenja učinio svima prihvatljivim. GEOservis A.S. i Vaillant su izvodili radove na većini dizalica topline utemeljenih na bušenju, a ugrađenih u RH.
U nastavku će biti riječ o iskustvima stečenim na realiziranim projektima. Bušenje za instalaciju dizalica topline podrazumijeva značajnu investiciju za tvrtku koja se bavi tim poslom. Ponajprije, riječ je o zahtjevnoj i skupoj opremi – specijaliziranoj bušećoj garnituri velike snage, kompresoru 25m3/25 bara, injektoru te bušačkom priboru (obložne kolone i šipke od viskovrijednih čelika, čekići, dlijeta…). Bušenje se izvodi udarno-rotacionom metodom, a materijal iz bušotine se iznosi zrakom (kompresori) ili isplakom (vodene crpke kapaciteta 500 i više litara u minuti) ili pak istodobnom upotrebom zraka i isplake. Bušeće garniture su najčešće samohodne, na gusjenicama koje su obložene gumenim naplatcima radi neštetnog kretanja po gradilištu. Težina tih garnitura je 15-20 tona.
Bušenje se, naravno, najčešće odvija u naseljenim mjestima, često u skučenom ili vrlo ograničenim prostoru, većeg ili manjeg stupnja uređenosti, pa je stoga potrebno posvetiti naročitu pozornost zaštiti okoliša i postojećih objekata. Nabušeni materijal, zavisno od stupnja uređenosti gradilišta, se ili transportira na deponije ili se pak odlaže na samom gradilištu ukoliko za to postoje nužni uvjeti. Jedan dio finog materijala se prosijava i miješa s injekcionom smjesom, a potom se injektira vertikalni izmjenjivač. Tzv. preventeri na bušećoj glavi stroja štite gradilište i objekte od nekontroliranog rasipanja materijala, tako da je bušenje moguće izvoditi i na vrlo uređenim i tijesnim prostorima.
ZEMNE SONDE
Standardan slijed radnji prilikom izrade bušotina za zemene sonde je sljedeći:
– doprema strojeva i rasprema na gradilišta (uvijek je povezano sa značajnim utroškom vremena, posebice u ovom vremenu kada dizalice topline još uvijek nisu standard, kada su česta seljenja iz jednog u drugi grad)
– bušenje se odvija uz upotrebu obložnih kolona cijelom duljinom bušotine
– po izvršenom bušenju pristupa se tlačnoj provjeri, a potom i ugradnji sondi
– sonde se obvezno ugrađuju uz upotrebu tzv. distancera na svakih deset metara duljinom cijele sonde
– nakon ugradnje sonde pristupa se injektiranju gotovom ili na gradilištu pripravljenom smjesom (smjesa se sastoji od bentonita i cementa kojima se u novije vrijeme dodaje i kvarcni pijesak – svi ovi materijali su ekološki prihvatljivi)
– pri injektiranju se naročito vodi računa da ne ostanu tzv. zračni jastuci koji mogu imati vrlo negativan učinak na energetski prinos sonde, ali i na njen stabilitet i trajnost
– injektiranje se izvodi uz istodobno izvlačenje obložne kolone
– po završenom injektiranju ponovno se vrše ispitivanja protočnosti sonde te završne tlačne probe
– završno izvješće o izvedenim radovima
Prosječan termalni gradijent u Panononu je iznad europskog prosjeka. Okvirna računica kaže da sonda duljine 100 metara imaju prinos od 5-6 kW . Na objektima koji imaju veću potrebu za energijom, gdje je potrebno ugraditi veliku količinu sondi potrebno je izvesti i tzv. test odziva kako bi se došlo do podatka o koeficijentu vodljivosti tla i na osnovi toga izvršila optimalizacija izvora topline (dubina i broj bušotina). Minimalna udaljenost sonde od objekta iznosi 3m uz međusobni minimalni razmak od 6m između samih sondi. Geološku kartu Republike Hrvatske, vrlo načelno govoreći, možemo podijeliti na područje tzv. Panona i krša. U geološkom smislu (opet grubo slikajući geološku kartu) Panonom prevladavaju klasične naslage (gline, pjesci, šljunci…), dok u kršu prevladava karbonatna građa terena.
Svaki teren nameće specifične zahtjeve pred bušača. Bušači običavaju reći da nijedna bušotina nije ista, da je svaka svijet za sebe. Složenost terenskih uvjeta ima značajan odraz na cijenu bušenja. Prilikom bušenja u Panonu najčešće je potrebno zacjevljivanje od vrha do dna bušotine – bilo zbog pijesaka / šljunaka, bilo zbog visokoplastičnih glina. U pijescima i sitnozrnim šljuncima se pojavljuju problemi s ugradom sondi zbog bušotinskih tlakova i – pojave „dizanja“ materijala s dna bušotine. Visokoplastične gline predstavljaju trajnu opasnost „zarobljavanja“ pribora. Iznos materijala se najčešće vrši isplakom ili kombinacijom isplake i zraka. U kršu glavnu opasnost predstavljaju kaverne koje znatno usporavaju bušenje i trajna su prijetnja lomom i zaglavom pribora. U kršu je zbog kaverni otežan iznos nabušenog materijala, a moguća je i značajno veća potrošnja injekcione smjese. Ponekad je kaverne potrebno premostiti plastičnim cijevima kako bi se izbjegla nekontrolirana potrošnja injekcione smjese. Termalni gradijent u kršu je ispod europskog prosjeka. Ipak, lošiji termalni gradijent je u priobalnom pojasu, u kojem je izgrađena većina hotela, a zbog poroznosti vapnenačke strukture najčešće je moguće kompenzirati zahvatom morske vode i na taj način relativno bezbolno i povoljno riješiti pitanja grijanja i hlađenja hotelskih prostora, na što inače troše ogromne količine energije. U RH još uvijek ne postoje javne baze podataka o geološkimi ili hidrogeološkim značajkama određenog područja ili pak mikrolokaliteta. Republika Hrvatska je u tom pogledu još uvijek tera incognita. Podaci koji i postoje o izvedenim geološkim i hidrogeološkim istražnim radovima disperzirani su po različitim specijaliziranim tvrtkama privatnog i javnog karaktera i manje – više su javno nedostupni izvođačima radova što u bitnome otežava rad i kvalitetu rada. Očekuje se da će država u jednom trenutku smoći snage da pristupi ponajprije centralizaciji tih baza podataka, a potom i na njihovoj javnoj dostupnosti svim zainteresiranim sudionicima u instalaciji dizalica topline.
ZDENCI
Za instalaciju dizalice topline sistemom voda – voda potrebno izvesti crpni (eksploatacijski zdenac) i njegov upojni parnjak u kojeg se vraća voda iz dizalicu topline. Voda se u vodonosnik vraća s nepromijenjenim kemijsko – biološkim svojstvima, ali nešto toplija nego kad je uzeta iz vodonosnika. Voda – voda je zatvoren sustav i ničim ne ugrožava vodonosnik. Važno je znati da jedan kubik vode može dati oko 4 -5kW toplinske ili rashladne energije.
Postoji vrlo rašireno uvjerenje da je Hrvatska zemlja velikog hidrogeološkog potencijala i da je voda svuda oko nas, na vrlo plitkim dubinama. Svi imaju „svoje“ rašljare koji, tobože, savršeno precizno pronalaze vodonosne „žile“ i na taj način rješavaju pitanje vodoopskrbe. U praksi stvari najčešće izgledaju bitno drukčije. Primjerice, grad Zagreb pokriva, uvjetno govoreći dvije zone – savski aluvij koji uistinu obiluje vodom i obronke medvedničkog gorja kojeg reprezentiraju najčešće gline i lapori u kojima nema vode. Vrlo uvjetno se može reći da Maksimirska ulica, Vlaška ulica i Ilica predstavljaju granicu vodonosnog i nevodonosnog područja. Procjedne površinske vode uglavnom nisu dovoljne za opsluživanje dizalica topline. Potreban je trajan i kontinuiran dotok vode za normalno funkcioniranje dizalice topline. Tome još valja pridodati i kolebanje razine vode u sušnom i kišnom periodu. Također, treba imati na umu da troškovi crpljenja vode iz zdenaca ne bi smjeli troškovno ugroziti pozitivne učinke i prinose koje mogu polučiti dizalice topline. Kao i kod geomehaničkih istražnih radova tako i kod hidrogeoloških istražnih radova uočljiva je sklonost investitora da ih minimiziraju ili čak izbjegnu kao potpuno nepotrebne. „Uštede“ na istražnim radovima dolaze na naplatu kasnije, vrlo često kad je već prekasno za bilo kakvu naknadnu intervenciju. Za izradu zdenaca u vodozaštitnim zonama potrebno je prethodno ishoditi vodopravne uvjete temeljem kojih se izvode vodoistražni radovi. Vodoistražni radovi trebaju dati informaciju gdje i koliko ima vode, koji je smjer toka vode, kakva je litologija terena, kako će izgledati tehnička konstrukcija zdenca – kakvi filteri, kakav zasip, koja crpka i koja dubina ugradnje, koliko je zdenaca potrebno, koje su njihove utjecajne zone te na kojoj udaljenosti postaviti crpni i upojni zdenac, koje su njihove utjecajne zone. U nekm vodonosnicima povećano je prisustvo mangana i željeza, te bi svakako, radi pojave inkrustacije bilo potrebno uzimanje i ispitivanje uzoka vode radi ispravnog izbora i održavanja cijevne konstrukcije i crpke. Vodopravni uvjeti se u Hrvatskim vodama rješavaju u relativno kratkom roku od 10 do 15 dana. Vodopravni uvjeti se izdaju temeljem programa vodoistražnih radova. Za izvođenje vodoistražnih radova Hrvatske vode daju tzv. vodni nadzor, a investitor osigurava stručni hidrogeološki nadzor. Bez obzira da li se radi o zemnim sondama ili sistemu voda – voda još uvijek nisu jasno razrađene nadležnosti centara odlučivanja niti procedure kojih bi se trebali pridržavati izvođači pojedinih radova. Spomenut ćemo neka rješenja koja su se iskristalizirala u dosadašnoj praksi, ali ćemo se dotaknuti i pitanja za koja bi u perspektivi valjalo naći unificirana rješenja.
– Dozvole za zemne sonde se rješavaju u sklopu građevnske dozvole.
– Sonde se ugrađuju na udaljenosti tri metra od granice vlastite parcele – treba računati s tim da će i susjed možda instalirati dizalice topline čija bi utjecajna zona, ukoliko se ne vodi računa o udaljenosti, mogla poremetiti očekivane prinose energije. Da bi se to izbjeglo i da bi se osgurala trajna rekuperacija tla morat će se ustrojiti jedinstveni registar ugrađenih sondi.
– Zemne sonde su zatvoreni sustavi ispunjeni razrijeđenim glikolpropilenom i ekološki su potpuno neškodljivi. Za zahvat obnovljih izvora energije zemnim sondama nisu predviđeni nikakvi nameti.
– Izrada eksploatacijskih i upojnih zdenaca za instalaciju dizalica topline mora poštivati procedure Hrvatskih voda. U Europi nisu nigdje predviđene posebne koncesije za zahvat vode kao obnovljivog izvora energije. Naknade su na razini administrativnih taksi, a ponegdje se visina takse razlikuje prema tome da li je riječ o privatnim stambenim objekatima ili je pak riječ o komercijalnim stambenim ili poslovnim objektima. U Hrvatskoj je od ove godine na snazi odredba po kojoj se plaća 0,10 kuna za m3 zahvaćene vode (za stambeni objekt od 300m2 to bi iznosilo cca 900kn godišnje). I ovdje će biti potrebno ustrojiti jedinstveni registar izvedenih zdenaca koji se koriste za instalaciju dizalica topline, jer je u suprotnom posve moguće da će susjed susjedu „krasti vodu“.
– U RH još uvijek ne postoje unificirane procedure bilo u instalaciji zemnih sondi bilo u izvedbi zdenaca. U skoroj perspektivi se očekuje, kao i drugdje u svijetu, standardizacija radnih procedura. Ipak u ovoj godini Ministarstvo regionalnog razvoja, šumarstva i vodnog gospodarstva propisalo posebne uvjete kojima moraju udovoljiti izvođači vodoistražnih i hidrogeoloških radova (kvalifikacijska struktura zaposlenih, vrsta i količina opreme, financijska sposobnost, itd.).
– Subvencije (poticaji) za instalaciju dizalica topline u RH su u najavi već tri godine, ali još uvijek nisu stvarno uvedene. Zadnje pak najave govore da bi država mogla sa subvenicjama otpočeti u prvom tromjesečju ove godine.
PERSPEKTIVE
U Republici Hrvatskoj se trenutno događa značajna živost na području instalacije dizalica topline i obnovljivih izvora energije. Dizalice topline više nisu nepoznanica i misterija. U tom pogledu pojačan je interes i fakulteta sa Zagrebačkog sveučilišta za ovu problematiku. Najviše zanimanja i aktivnosti iskazuju FSB, RGN i Građevinski fakultet.
Na Građevinskom fakultetu je prošle godine osnovana Hrvatska udruga za podzemnu gradnju koja objedinjuje sve sudionike u fazi podzemne gradnje i to od istražnih radova do poboljšanja tla i temeljenja, pa do obnovljivih izvora energije. Nedavno je na Građevinskom fakultetu osnovan i Centar za istraživanje plitkih geotermalnih resursa. Centar je osnovan u suradnji sa njemačkim University of Applied Sciences Bochum te sa Geothermal Center Bochum koji je osnovan pri spomenutom fakultetu. U rad centra su uključene projektantske tvrtke (Ekspertterm), bušači (GEOservis A.S.), proizvođači i serviseri dizalica topline (Vaillant Hrvatske, Komforklima – projektanti i proizvođači prve hrvatske dizalice topline), geolozi i hidrogeolozi (Calx)… Centar je u suradnji sa svojim članicama u mogućnosti ponuditi realizaciju projekta po načelu „ključ u ruke“ – od projektiranja i nadzora, istražnih radova do instalaterskih radova. Glavni ciljevi centra su transfer tehnologije i znanja s ciljem povećanja energetske učinkovitosti i ostvarivanja energetske neovisnosti uz primjenu novih tehnoloških rješenja i obnovljivih izvora za opskrbu energijom obiteljskih kuća, stambenih i poslovnih zgrada, turističkih i ugostiteljskih objekata i raznih industrijskih postrojenja. Za ostvarenje spomenutih ciljeva centra predviđene su slijedeće akativnosti:
a) Istraživanje geotermalnih potencijala dubokih temeljnih konstrukcija (poboljšano tlo, armirano betonski piloti, armirano betonske dijafragme itd).
b) Istraživanje geotermalnih potencijala podzemnih voda,
c) Istraživanje geotermalnih potencijala tla i stijena do 250m dubine.
Uz pomoć ovog centra otvara se novo poglavlje u korištenju obnovljivih izvora energije u RH. Naime posebno u Zagrebu radi se mnogo građevnih jama u kojima se zaštita tih jama izvodi pilotima ili dijafragmom, a često se u svrhu poboljšanja tla koristi mlazno injektiranje i pilotiranje. Spomenute tehnologije temeljenja ili poboljšanja tla nose sobom strahovit enegetski potencijal koji do sada nije korišten. Osnivanjem ovog centra stvorene su prepostavke da se krene i s ovim modelom zahvata obnovljivih izvora energije, što će i pred bušačke tvrtke postaviti sasvim nove zahtjeve.
