1

UNIVERSITETI POLITEKNIK I TIRANWS

FAKULTETI I GJEOLOGJISË DHE I MINIERAVE

FAKULTETI I INXHINJERISË MEKANIKE

Alfred Frashëri, Andonaq Londo, Angjelin Shtjefni, Bashkim Çela,

Niko Pano, Ramadan Alushaj, Salvatore Bushati, Spriro Thodhorjani,

SISTEMET GJEOTERMALE

TË NGROHJES DHE FRESKIMIT

TË GODINAVE.

Tiranë, 2008

2

Treguesi i lëndës

Parathënie ………………………………………………………………………… 3 1. Hyrje …………………………………………………………………………… 4

2. Burimet e energjisë geotermale dhe shfrytëzimi i tyre

për ngrohjen dhe freskimin e godinave ………………………………6

3. Këmbyesit vertikalë të nxehtësisë ……………………………………………… 25

4. sistemet e puseve marrës dhe injektues lidhur me horizontet e cekta të

ujërave nëntokësore ……………… …………………………………………………….

5. Kushtet klimatike dhe hidrogjeologjike për zonën e projektimit

te sistemeve klimatizues ………………………………………………………………..

6. Sistemet ngrohës/freskues që përdorin pompat e nxehtësisë ujë-ujë ose

ujë-ajër ………………………………………………………………………………

7. Efektiviteti ekonomik i sistemeve ngrohëse/freskuese gjeoermale …………

8. Shembuj nga përdorimet e sistemeve ngrohëse/freskuese geotermale në Shqipëri dhe në vende të ndryshme ………………………………………………….

3

Parathënie

Libri që po i paraqitet lexuesit është hartuar mbi bazën e

kumtesave të paraqitura nga grupi i bashkautorëve në Seminarin “Sistemet geotermale ngrohëse/freskuese të godinave”, mbajtur bashkarisht nga Fakulteti i Gjeologjisë dhe i Minierave dhe Fakulteti i Inxhinjerisë Mekanike në muajin qershor 2008.

Seminari është organizuar në quadrin projektit “Platformë për

shfrytëzimin integral dhe kaskadë të energjisë gjeotermale të entalpisë së ulët

në kuadrin e bilancit energjetik të Shqipërisë”, të Programit Kombëtar për Kërkim e Zhvillim (PKKZH), (2007 – 2009): “Uji dhe Energjia”.

Qëllimi i seminarit dhe i botimit të këtij libri është shpërndarja e njohrive për sistemet gjeotermale ngrohëse/freskuese të godinave, që aktualisht po përdoren gjithënjë e më shumë në vendet e përparuara të

botës, përfshirë edhe vendet fqinjë, sepse janë sistemet moderne me efektivitet të lartë ekonomik dhe miqësorë me mjedisin.

Këto njohuri do të ndihmojnë projektuesit dhe ndërtuesit të sistemeve të klimatizimit të godinave që të përdorin këto sisteme edhe në Shqipëri, ku tashmë janë shfaqur sistemet e para. Libri është i nevojshëm edhe për

studentët universitarë dhe pasuniersitarë të speciliteteve të ndryshme: arkitektë e ndërtues, mekanikë, gjeologë dhe të mjedisit, etj. për të njohur dhe përvehtësuar dije për sisteme ngrohëse/freskuese moderne. Ai është i

vlefshëm edhe për administratën publike dhe vendim marrësit, për patur mbështetjen dhe ndihmesën e tyre për të krijuar jushtet e përshtatshme për

zbatimin e këtyre sistemeve shumë ekonomikë ndaj konsumit të energjisë elektrike ose të naftës e gazit për ngrohjen e godinave, duke kontribuar në përmirësimin e bilancit energjetik të vendit.

4

1. HYRJE

Impiantet Këmbyes Nxehtësie Pus – Pompë Gjeotermale përfaqësojnë

teknologjinë modern të ngrohjes dhe freskimit, që sot po zbatohet gjithënjë e më shumë jo vetëm në vendet e përparura, por edhe në vendet e rajonit. Tashmë edhe në Shqipëri janë bërë zbatimet e para. Pas ndërtimit të sistemit

ngrohës gjeotermal me anën e pompës së nxehtësisë ujë-ujë në shkollën profesionale të Ersekës, të propozuar nga misionari fetar amerikan Marku

dhe ndërtuar nga një kompani austriake, i ndërtimit të një impianti të integruar të shfrytëzimit të energjisë diellore me anën e pompës së nxehtësisë, në vitet 1990-1993 në Departamentin e Energjetikës, Universiteti

Politeknik i Tiranës, në të cilin uji pasi ngrohej në impiantin e panelit diellor deri në temeraturën 27-55 0C (në varësi të stinës), për ti rritur temperaturën

deri në madhësinë e duhur përdorej impianti i pompës së nxehtësisë, e cila bënte të mundur rritjen e temperaturës deri në nivelin prej 60-90 0C të kërkuar nga ana e konsumatorit, në Tiranë vjen i pari instalim për ngrohjen

dhe freskimin e të dy kullave binjake duke përdorur pompat ujë-ujë, projektuar nga Dr. Ramadan Alushi. Këto instalime kanë krijuar bazën demonstrative teknike të zbatimit të kësaj teknologjie të re, krahas edhe

bazës shkencore të studimeve gjeotermale. Fakulteti i Inxhinjerisë Mekanike prej që vitit akademik 2005-2006 ka

dhënë disa tema projekt diplome për sistemet gjeotermale të ngrohjes, të cilat janë realizuar me sukses nga studentët, duke projektuar ngrohjen e godinave të Universitetit Politeknik, të Fakultetit të Inxhinjerisë së Ndërtimit dhe të një

shkolle të mesme. Me gjithë këto, ende nuk po hapet rruga e përdorimit të teknologjisë

moderne të ngrohjes dhe freskimit geotermal në Shqipëri, e cila është më ekonomike në konsumin e energjisë elektrike ose të hidrokarbureve. Me zbatimin e klimatizimit të godinave me sistemet e kondicionerëve me poimpa

nxehtësie ajër-ajër në vitet nëntëdhjetë, u hodh një hap i madh përpara në ngrohjen dhe freskimin e godinave në Shqipëri, jo vetën në drejtim të kushteve të jetesës e të punës në godinat ku këto sisteme zbatohen, por janë

më ekonomike sesa ngrohja me naftë e me gaz. Tashmë, ka ardhur koha që puna të çohet më përpara: të zbatohen sistemet me ekonomike me pompa

nxehtësie ujë-ujë ose ujë-ajër, të cilat duke shfrytëzuar nxehtësinë e Tokës, janë me ekonomike dhe koefizienti i tyre i performancës arrin deri në 4,7 për ngohjen. Kjo do të thotë se për tu ngrohur me 4,7 kW, duke marrë nxehtësi

nga Toka, të paguash vetëm për 1 kW. Sistemet geotermale të ngrohjes dhe të freskimit të godinave duhet të

zbatohen edhe në Shqipëri për ngrohjen e njësive të më mëdha siç janë

shkollat, konviktet, spitalet dhe klinikat, repartet shtarake, godinat shumëkatshe të reja që ndërtohen, serat etj. Këto zbatime do të japin

ndihmesën e tyre në bilancin energjetik të vendit, në klimatizimin e godinave me efektivitet të lartë ekonomik, si edhe do të jenë miqësore me mjedisin, pa krijuar ndotje dhe pa çliruar gaze serë. Një ndihmesë e madhe për hapjen e

rrugës së futjes së sistemeve gjeotermale të ngrohjes dhe freskimit edhe në Shqipëri i përket ta japin edhe institucionet shtetërore nëpërmjet ligjeve mbi

kushtet e ngrohjes dhe të freskimit të godinave, si edhe të stimulimit ekonomik, siç bëjnë shtete të tjera të përparuara.

5

Prandaj, për të kontribuar për futjen e këtyre sistameve edhe në Shqipëri, u orgnizua seminari dhe po botohet ky libër. Kreun e dytë e shkroi

Prof. Dr. Alfred Frashëri, kreun 3 pedagogu M.Sc. Inxh. Nevton Kodheli dhe Prof. Dr. Bashkim Çela, kreun 4 Prof. Dr. Spiro Thodhorjani, kreun 5 Prof.

Dr. Niko Pano dhe Prof. Dr. Alfred Frashëri, kreun 6 pedagogu Dr. Inxh. Rmadan Alushaj, kreun 7 Prof. Dr. Andonaq Londo dhe Prof. Dr. Angjelin Shtjefni dhe kreun 8 Prof. Dr. Alfred Frashëri dhe Prof. Dr. Salvatore

Bushati. Autorët e ndjejnë për detyrë të falenderojnë Drejtorinë e Kërkimit Shkencor në Ministrinë e Arsimit dhe të Shkencës, Dekanatet e Fakulteteve të Gjeologjisë e Minierave dhe të Inxhinjerisë Mekanike dhe Rektoratin e

Universitetit Politeknik të Tiranës për miratimin e Projektit dhe ndihmesën e dhënë për orgnizimimin e Seminarit.

6

Kreu 2

BURIMET E ENERGJISË GEOTERMALE DHE SHFRYTËZIMI I TYRE

PËR NGROHJEN DHE FRESKIMIN E GODINAVE

Shfrytëzimi i energjive të rinovueshme është prirja e sotme në vëndet e përparuara të botës, për disa arësye: së pari per te plotësuar kërkesat

energjetike qe nuk plotësohen nga resurset energjetike të lëndëve djegëse dhe së dyti, janë energji miqësore për mjedisin. Gjatë shfrytëzimit të energjive të

rinovueshme nuk çlirohen gazra që krijojnë efektin serë dhe nuk kanë impakte negativetë mëdha mbi mjedisin, madje shpesh herë ndikojnë për përmirësimin e ekosistemeve.

Prandaj është e kuptueshme që zhvillimet energjetike bashkohore karakterizohen sot, në shtetet ë përparuara të Komunitetit Evropian, në SHBA, në Japoni etj., nga shfrytëzimi gjithënjë e më shumë e energjive të

rinovueshme si e ujit, e Diellit, e erës, gjeotermale dhe e biomasës. Toka është një planet i nxehtë. Llava e vullkaneve dhe ujërat e nxehta të shumë

burimeve janë dëshmimtarët më të mirë të nxehtësisë së Tokës në thellësi. Shfrytëzimi i drejtpërdrejtë i energjisë gjeotermale zë një vend të rëndësishëm në bilancin energjetik pas energjisë hidrike. Energjia gjeotermale është

energji alternative, miqësore me mjedisin, me efekte shrytëzimi integral dhe kaskadë. Ajo shfrytëzohet edhe drejtpërsë drejti në shumë fusha të

veprimtarisë jetësore dhe ekonomike. Në nivel botëror, në vitin 2005 kapaciteti i instaluar dhe energjia gjeotermale e shfrytëzuar drejtpërdrejtë, ka patur këtë strukturë (Lund J., World Geothermal Congress 2005):

Përdorimi Kapaciteti i instaluar

në MWt

Energjia e përdorur

në TJ/vit

Pompa gjeotermale nxehtësie

për ngrohje dhe freskim të godinave

15,723 86,673

Banja termale 4,911 75,289

Ngrohje godinave 4,158 52,868

Sera 1,348 19,607

Akuakulture 616 1-,969

Përdorime industriale 489 11,068

Gatim 338 1,885

Tharje produktesh bujqësore 157 2,013

Të tjera 86 1,045

TOTAL 27,825 261,418

Potenciali real i energjisë gjeotermale mund dhe duhet të shfrytëzohet për qëllime ekonomike edhe në Shqipëri.

Albanidet, që përfaqësojnë strukturat gjeologjike në territorin shqiptar,

kanë fluks gjeotermal të aftë për tu vënë në shfrytëzim. Në Shqipëri ka edhe shumë burime dhe puse të ujrave termale, të energjisë gjeotermike të entalpisë së ulët. Në Shqipëri ka edhe shumë burime dhe puse, të cilët japin

ujëra me temperaturë deri 65.5 oC dhe me debite deri 15 l/sek. Këto janë

7

burim i energjisë së rinovueshme, që duhet te fillojë të shfrytëzohet në Shqipëri.

Për të filluar shfrytëzimin e kësaj energjie në Shqipëri, duhet: Së pari të sensibilizohet opinioni publik, administrata publike dhe

investitorët shqiptarë per efektivitetin e saj. Së dyti, aktualisht në Shqipëri ekzistojnë studime gjeotermike, hidrogjeologjike, hidrokimike dhe biologjike të ujërave termale, si edhe

studime mjekësore. Fakulteti i Gjeologjisë dhe i Minierave, Universiteti Politeknik i Tiranës, botoi në muajin tetor 2004 “ATLASI I BURIMEVE TË ENERGJISË GJEOTERMALE NË SHQIPËRI”, në kuadrin e Programit

Kombëtar për Kërkim e Zhvillim “Pasurite Natyrore”, 2003-2005. Në Atlas argumentohet se strukturat gjeologjike të Shqipërisë janë

bartëse të rezervave të mëdha të energjisë gjeotermale të entalpisë së ulët (Fig. 2.1, 2.2). Mbështetur në kapacitetet e energjisë gjeotermale në Shqipëri, si edhe në përvojën boterore të shfrytëzimit të kësaj energjie me teknologji

moderne dhe me efektivitet ekonomik të lartë, tërheqim vëmendjen e komunitetit të biznesit shqiptar se ka mundësi të krijoje bisnese të reja fitim

prurëse në disa drejtime:

1. Shfrytëzimi integral dhe kaskadë i nxehtësisë së ujërave gjeotermale.

Ky shfrytëzim i ujërave termale të burimeve ose të puseve lehtësohet nga fakti se ato përgjithësisht ndodhen në zona të zhvilluara nga ana urbane në Shqipëri. Deri tani vetëm disa ujëra të burimeve termale, si

ato të Lixhave në Elbasan, Në Bilaj të Fushë Krujës, të Peshkopisë etj shfrytëzohen vetëm për kurimin e sëmundjeve të ndryshme. Por ky

shfrytëzim i kësaj energjie në mënyrë primitive, si koncept dhe si mundësi zhvillimi. Këto ujëra mund të shfrytëzohen me efektivitet të lartë ekonimik për:

a) Ekoturizmin gjeotermal. Mjafton të përmëndim se në Itali, qëndrat komplekse gjeotermale i vizitojnë rreth 2.5 milion turistë/vit. Mund të

ndërtohen hotele me pishina me ujë të ngrohtë, me sauna, me salla e fusha sportive, me lokale argëtimi, etj.

b) Klinika mjekësore moderne, për të tërhequr edhe paciente të huaj, që duan të shfrytëzojnë vetitë e rralla kuruese të shumë ujërave termave të vendit tonë.

c) Ngrohjen e godinave, të serave dhe zhvillimin e akuaulturës (rritje rasati të peshve dekorative dhe të rrallë, si edhe të algave me të cilat

prodhohen pomadat më të shtrenjta për shumë sëmundje dhe kozmetike.

d) Nxjerrje e kripërave dhe e mikroelementeve të dobishëm.

e)Industrializim i ujërave minerale të veçantë.

8

Fig. 2.1

9

Fig. 2.2

10

Foto 1. Pamje nga zona Llixhat e Elbasanit

Foto 2. Pusi gjeotermal Kozani-8

11

Foto 3. Burimet gjetemale të Bënjës, Përmet

Foto 4. Përroi i Banjës, Peshkopi

12

2. Ngrohja dhe freskimi i banesave me sistemin moderne pus-këmbyes vertikal nxehtësie-pompë gjeotermale nxehtësie (BHEGHP). Rëndom,

kur bëhet fjalë për energjinë gjeotermale, njerëzit nënkuptojnë vetëm ujërat e ngrohta të burimeve. Kjo është një pjesë e të vërtetës. Por këto ujëra janë

zakonisht të rrallë dhe të pakët. Ajo që ka kudo dhe në sasi të mëdha është nxehtësia e shtresave të tokës që nga pjesët pranësipërfaqësore e deri në thellësi të mëdha. Kësisoj, burimi kryesor i energjisë gjeotermale është

nxehtësia e këtyre shtresave. Ky duhet të jetë drejtimi kryesor i përdorimit të energjisë gjeotermale është shfrytëzimi i nxehtësisë së shtresave të Tokës

Këto sisteme, për të njëjtën kapacitet ngrohës ose freskues, duke shfrytëzuar energjinë gjeotermale, konsumojnë mesatarisht mbi 3 herë më pak energji elektrike, në krahasim me kondicionerët me pompa nxehtesie ajër-ajër, që

përdoren sot në vendin tonë, ose ngrohja me këto sisteme është mbi katër herë më të lirë sesa ngrohja me kaldajë me naftë.

Kriza energjetike e vendit, kërkesa gjithnjë e në rritje të energjisë për ngrohjen dhe freskimin e banesave, që në vitin 1999 zinte 23.8% të totalit të energjisë elektrike të prodhuar në vend (Fig. 2.3) dhe sot është akoma më

tepër, si edhe shkuarja qoftë edhe gradualisht drejt zbatimit të normave europiane për ngrohjen e banesave, për të lënë mprapa ngrohjen vetëm të një dhome nga shqipëtarët në shekujt e varfërisë së tyre, na nxitën të mendojmë

për të kontribuar në zgjidhjen e këtij problemi. Çështja bëhet akoma më problemore me përdorimin e naftës e gazit për ngrohje, të cilat veç të tjerash

emetojnë në atmosferë sasi të mëdha gazi CO2.

Fig. 2.3. Kurba e vazhdueshmerisë vjetore të ngarkesës elektrike pa ngrohje me ngrohjen për vitin 1999 (Energjia elektrike totale e

furnizuar 5775 GWh), (Agencia Kombëtare e Energjisë).

Ngrohja e godinave publike dhe shtëpive të banimit, si edhe serave me anën e nxehtësisë së shtresave pranësipërfaqësore të tokës është një nga drejtimet aktuale që po përjeton një bum të madh në vendet e Evropës dhe në SH.B.A., Kanada, Japoni etj.

Për këtë qëllim, përdoret Sistemi Pus - Këmbyes Vertikal Nxehtësie- (PKN)-Pompë Gjeotermale Nxehtësie (PGjN), i cili shfytëzon burimet vendore

13

të energjisë, siç është nxehtësia e shtresave pranësipërfaqësore, për ngrohjen e banesave. Pompa e nxehtësisë në këto sisteme është e tipit ujë-ujë ose ujë-

ajër.

Burime nxehtësie mund të jenë:

a) Shtresat pranësipërfaqësore deri në thellësinë 100-150 m.

b) Uji nëntokësor, i ngrohur nga nxehtësia e shtresave.

c) Uji i liqeneve dhe i deteve

Shtresat pranë sipërfaqësore, përafërsisht deri në thellësinë 100-150 m, janë të afta të japin ose të “magazinojnë” energjinë termale. Në dhjetshet e para të metrave të thellësisë nga sipërfaqja e Tokës, ndjehet ndikimi i ndryshimeve

klimatike në temperaturën e shtresave. Më thellë, temperatura ngrihet sipas një gradienti gjeotermal mesatarisht prej 2,0-2,4 oC/100 m në zonat fushore

të Shqipërisë. Balanci termal në prerjen gjeologjike pranë sipërfaqësore kontrollohet nga shumë faktorë. Shtresat e kësaj prerjeje përshkohen nga flukset e:

-Nxehtësisë gjeotermale që vjen nga thellësia, e cila për Shqipërinë luhatet mesatarisht në nivelet 40-60 mW/m2.

-Nxehtësisë së rrezatimit diellor, e cila mesatarisht luhatet nga 1,5 deri 6,25 kW/m2, përkatësisht në muajin dhjetor dhe korrik, gjatë 2850 orëve në 280-300 ditë/vit.

-Ndikimi i rreshjeve në këtë prerje është relativisht i kufizuar në kohë, ndërsa është konstant ndikimi i fluksit të ujërave nëntokësore.

Në fig. 2.4 paraqitet regjimi termal i prerjes gjelogjike pranë

sipërfaqësore.

Fig. 2.4. Regjimi termal i prerjes gjeologjike pranë sipërfaqësore.

Nxehtësia nga shtresat e tokës merret për tu shfrytëzuar për ngrohje,

ose mund të “magazinohet” gjatë verës për të freskuar godinat, realizohet me anën e këmbyesve të nxehtësisë, të disa tipave. Një këmbyes vertikal i

nxehtësisë (Fig. 4), koaksial ose në formë U-je, instalohet në shpime 30-150 m të thellë. Fluidi që qarkullon nëpër këtë këmbyes nxjerr nxehtësinë nga

14

shtresat e Tokës ose “depoziton” nxehtësi në to. Këto sisteme këmbyesish nxehtësie emërtohen me qark të mbyllur. Në Shqipëri, ku këto shtresa kanë

temperaturë 5-20°C në këmbyes mund të qarkullojë ujë, sepse nuk ka rrezik ngrirje të tij. Për temperatura më të ulta të shtresave në vendet e veriut

qarkullon solucion i përshtatshëm në këmbyes. Këmbyes të shumfishtë, të instaluar në bateri pushesh përdoren për të ngrohur godina të mëdha ose blok godinash publike (Fig. 2.5).

Fig. 2.5. Këmbyes vertikal nxehtësie Fig. 2.6. Bateri këmbyesish vertikalë

në pus 100 m të thellë. nxehtësie për godina të mëdha

Në zona ku përreth godinës ka tokë të lirë, mund të përdoret këmbyes nxehtësie i vendosur horizontalisht, në transhe 1. 2-1.8m të thellë (Fig. 2.7), i

cili mund të ketë forma nga më të ndryshmet, tubo ose spirale. Natyrisht, efektiviteti i këtyre këmbyesve të nxehtësisë është më i vogël, sepse në to ka ndikim të madh ndryshimi i klimës.

Fig. 2.7 Këmbyes horizontal nxehtësie i thjeshtë

Këmbyesit vertikal të nxehtësisë që futen në pus mund të jenë të tipeve të ndryshme dhe të ndërtuar me tubo metalike ose plastmasi. Tipet në formë

15

U mund të jenë teke ose çift (Fig. 2.8). Aktualisht janë tippet më të përdorshme. Tipi koaksial mund të ketë kostruksion të thjeshtë ose më të

ndërlikuar, siç tregohet në fig. 8. Pas vendosjes së këmbyesit në pus, trungu i pusit mbushet në mënyrë që të bëhet pa humbje të mëdha transmetimi i

nxehtësisë nga shtresat në këmbyes ose anasjelltas. Pusi mbushet me solucion çimentoje sepse ky material ka përcjellshmëri termike të mirë duke siguruar humbje minimale dhe ka kushte të përshtatshmë për tu injektuar

në pus. Me burim nxehtësie shkëmbinjtë (truallin), duke përdorur sistemet e mbyullur të këmbyesve të nxehtësisë janë ndërtur sisteme ngrohëse/freskuese duke filluar që nga shtëpitë e vogla e vilat deri tëk

kompkse shumë të dhëdhenj godinash, me sipërfaqe të përgjithëshme mbi 180.000 m2. Tipike janë sistemet ngrohëse/freskuese në godinat e Kontrollit

Ajror Gjerman (Deutsche Flugsicherung) dhe në Richard Stockton College në New Jersey, ku pëkatësisht janë ndërtuar bateri këmbyesisht të nxehtësisë në 154 puse me thellësi 70 m secili dhe 400 puse me thellësi 130 m,

përkatësisht.

Fig. 2.8.Prerje tërthore e tipeve të ndryshme të këmbyesve vertikal të

nxehtësisë.

Kur shfrytëzohet nxehtësia e ujërave nëntokësore ose e liqeneve e deteve, sistemet emërtohen me qark të hapur (Fig. 2.9). Nga nëntoka ose

rezervuari merret uji, i cili dërgohet drejtpërsëdrejti në pompën e nxehtësisë ujë-ujë. Uji merret nga një pus i shpuar deri në shtresën ujëmbajtëse, duke përdorur pompë thellësie për pellgjet joarteziane. Pasi kalon në pompën e

nxehtësisë uji injektohet përsëri në shtresat nëntokësore për të mos prishur bilancin ujor të shtresës. Kur merret uji i detit, për të evituar korrozionin, uji

i detit futet në një këmbyes nxehtësie. Pompa e nxehtësisë lidhet me këtë këmbyes. Pas daljes nga këmbyesi i nxehtësisë uji i detit riderdhet në det. Me sistemin me qark të hapur mund të shfrytëzohet burim i fuqishëm i

nxehtësisë me kosto relativisht të vogël. Për këto sisteme dy janë kërkesat kryesore:

- Shtresa të ketë pëshkrueshmëri të mire dhe të lejojë prurjet e nevojshme të ujit nëntokësor.

- Uji të jetë pak i mineralizuar për të shmangur problemet e

korrozionit.

16

Sistemet me qark të hapur, nga përvoja e deritanishme, rezulton seka prirje të përdoret për sisteme ngrohës të fuqishëm. Janë ndërtuar sisteme me

fuqi 10 MW ngrohje dhe freskim të godinave të mëdha publike, hotele etj.

Për të zgjdhur sistemin më të drejtë, me qark të mbyllur ose të hapur,

duhet të merren në konsideratë disa faktorë: gjeologjia dhe hidrogjeologjia e prerjes gjeologjike pranë sipërfaqësore të zonës. Sistemi me qark të hapur përdoret kur ka shtresa ujëmajtëse të cekta, të cilat kanë pëshkueshmëri të

mirë. Merren parasysh edhe karakteristikat ngrohëse dhe freskuese të godinës. Tipi dhe përmasa e sistemit të këmbyesit të nxehtësisë zgjidhet si variati optimal i projektimit për të realizuar ngrohjen/freskimin duke patur

koston minimale.

Fig. 2.9. Sistemi me qark të hapur: P) Pompa gjeotermale nxehtësie; 1) Pusi nga merret uji, 2) Pusi ku injektohet për tu rikthyer në shtresë uji i përdorur.

Aktualisht këto janë sistemet më moderne, me efektivitetin ekonomik më të lartë dhe konsumin më të vogël të energjisë elektrike,

me teknologji më të përparuar miqësore me mjedisin dhe po bëhen gjithënjë e më shumë më popullore.

Në 26 shtete në Europë dhe në SHBA, sipas te dhenave jo te plota per vitin 2005 janë montuar 900 mijë instalime BHE-HP, më fuqi 12 kW sejcila, për ngrohjen dhe freskimin e shtëpive-vila, por ka edhe mijëra instalime më

fuqi deri 500-1500 kW për ngrohjen e institucioneve dhe të blloqeve të banesave komunale (Ryback L. et al. World Geothermal Congress 2005).

Kapaciteti i instaluar është 15 723 MWt dhe energjia e shfrytëzuar 86 673 TJ/vit (24 200 GWh). Në Gjermani aktualisht ka mbi 40 mijë instalime. Në vitin 2005 janë instaluar 6799 pompa gjeotermale nxehtësie dhe vetëm 1526

kondicionerë me pompa ajër-ajër. Shëmbull tipik është edhe Zvicra, ku ka 25 000 instalime, me fuqi të pompës nga 19-40 kW, të cilët shfrytëzojnë nxehtësinë e shtresave pranësipërfaqësore të tokës me temperaturë 10oC. Në

Austri ka 23 000 instalime, në Suedi 200 000, në Danimarkë 43 000, në Francë 40 000, në USA 600 000 instalime etj (Curtis R. et al. 2005).

17

Në Zvicër, nëse në vitin 1980 prodhimi i energjisë gjeotermale me

këto sisteme ka qënë 70 GWh, në vitin 1999 është arritur 365 GWh dhe nga 3500 instalime qe kishte ne vitin 1995, ne 2002 arriten 27 000. Në Japoni, (Gazeta Japan Times, Jan. 21, 2003), duke perdorur

energjenine gjeotermale te shtresave pranesiperfaqesore projektohet kursimi i energjisë deri 40%. Shpenzimet për këtë realizimin e këtij projekti do të vëtëshkyhen brënda 10 vjetëve. Dy të tretat e kostos së ndërtimit, që vlerësohet në 10 milion yen për çdo instalim, do të mbështetet nga qeveria dhe autoritetet lokale.

Vendi Fuqia e instaluar

MWt

Energjia e dhënë

GWh/vit

Numri i instalimeve

Sh.B.A. 6,300 6,300 600,000

Suedi 2,000 8,000 200,000

Gjermani 560 840 40,000

Kanada 435 300 36,000

Zvicër 440 660 25,000

Austri 275 370 23,000

Nga të dhënat e literaturës rezulton se kosto e investimit për sistemet e ngrohjes gjeotermale luhaten 34-216 Euro/m2 të sipërfaqes së godinës. Kosto

më e ulët është në rastet kur si burim nxehtësie shërben uji nëntokësor, për marrjen e të cilit kërkohet të shpohet pus i cekët, në te cilin mund të bëhet edhe ri-injektimi i ujit përsëri në shtresë pasi kalon nëpër pompën

gjeotermale. Kosto maksimale del kur burim nxehtësie janë shtresat pranësipërfaqësore dhe për të nxjerrë nxehtësinë kërkohet të shpohen puse deri 100m të thellë për të vendosur këmbyesin vertikal të nmxehtësisë. E

krahasuar kjo kosto me atë të sistemeve me kaldajë, rezulton se ajo është rreth 135.7% më e madhe.

Sistemet këmbyes nxehtësie-Pus-Pompë Gjeotermale Nxehtësie (KN-P-PGjN) kanë marrë këtë zhvillim megjithesë kanë kosto ndërtimi 30-40 % më të lartë se kosto e sistemeve ngrohëse konvencionale më boiler nafte. Ka disa arsye për këtë:

1) Konsiderata ekonomike. Aktualisht, kosto e instalimit te KN-P-PGjN është më e madhe sesa e instalimeve konvencionale me karburant. Megjithë këtë kosto vjetore e “karburantit” te sistemit KN-P-PGjN (energjia elektrike

për pompën termike dhe pompën e qarkullimit) janë në mënyrë të konsiderueshme shumë më të ulta sesa karburanti i një ngrohësi

konvencional me naftë ose gas. Për koeficient performance KP = 3.5, kursehet deri 71% e energjisë elektrike. Kështu, koha e kthimit të shpenzimeve të KNP është më e shkurtër se koha e punës së vetë sistemit ngrohës.

18

2) Konsiderata mjedisore. KNP-pompë termike është një sistem mjedisor i pastër që nuk emeton gaze CO2 (“efekti serë”), kështu që evitohet për

pronarin e shtëpisë pagesa e taksës për emisionin e gazeve CO2, e cila është në diskutim në vendet e Komunitetit Europian.

3) Mbështetje qeveritare. Për instalimin e sistemit KN-P-PGjN, qeveria japoneze jep një investim prej 200 USD për çdo kWe të Pompës gjeotermale të Nxehtësisë, duke patur një limit të sipërm 5 200 USD.

2. Tabloja e energjisë gjeotermale të shtreseva pranë sipërfaqësore

në Shqipëri.

Ashtu si kudo, edhe në Shqipëri shtresat pranësipërfaqesore të Tokës

kanë nxehtësi. Nga analiza e gjendjes së regjimit gjeotermal të kësaj prerjeje gjeologjike, rezulton se kjo prerje gjeologjike ka energji gjeotermale e niveleve të tilla që lejon të shfrytëzohet nxehtësia e tyre për të ngrohur godinat

(Frashëri A. 2004, Frashëri A. etj. 2004, 2003). Kjo energji mund të shfrytëzohet me sukses për ngrohjen e godinave publike (zyra, spitale,

bibioteka, shkolla, teatro e kinema, godina aeroporti etj) si edhe blloqe banesash e vila për banim, duke shfrytëzuar sistemet moderne të ngrohjes Këmbyes Nxehtësie-Pus-Pompë Gjeotermale Nxehtësie.

Sasia e nxehtësisë, temperatura në sipërfaqen e Tokës dhe gradienti gjeotermal i prerjes gjeologjike praën sipërfaqësore kondicionohen nga kushtet e vendndodhjes gjeografike, kushtet gjeomorfologjike (pjerësia e

sipërfaqes së Tokës dhe pozicioni i saj në raport me Diellin), litologjia e truallit dhe e shkëmbinjve rrënjësorë, nxehtësia specifike dhe lagështia, stina

dhe moti. Sipas vrojtimeve gjeomorfologjike shumëvjeccare rezulton se mesatarisht 140.000 kalori/cm2 nxehtësi merr trualli nga rrezatimi diellor gjatë verës në trevat fushore në Shqipëri. Sasia e nxehtësisë arrin në 120.000

kalori/cm2 në rajonet veri-lindore malore (Gjoka L., 1990). Shpërndarja e fushës termale në territorin shqiptar, në pajtim me

vlerat e gradientit gjeotermal, në në pjesën e sipërme pranësipërfaqësore të

prerjes gjeolgjike tregon se temperatura në thellësinë 100m ka vlera si mëposhtë vijon (Fig. 2.10, Pasqyra 1) (Frashëri A. etj. 2004):

Temperatura në thellësinë 100 m sipas krahinave të Shqipërisë

Pasqyra 1

Krahina Temperatura minimale, në oC

Temperatura maksimale, në oC

Temperatura mesatare, në oC

Bregdetare 16.60 18.80 17.80

Fushore perëndimore

17.15 18.41 18.0

Kodrinore- malore 6.70 18.60 14.75

Shtresat që shtrihen në thellësitë nga 0-8-10 m kanë temperaturë që

kushtëzohet nga fluksi i nxehtësisë së rrezatimit diellor. Në dimër, temperatura e tyre është më e vogël sesa në periudhen e verës. Nën këto

19

thellësi, temperaturat e shtresave nuk varen më nga rrezatimi diellor. Por jo kudo janë këto limite të thellësisë së ndikimit të rrezatimit diellor. Në varësi

të litologjisë së shtresave dhe të klimës, thellësia e ndikimit të rrezatimit diellor është e ndryshme.

Në fushën e Tiranës (Rinas), temperatura është 15.5oC nga thellësia 20 deri 35m, në depozitimet kuaternare (Fig. 2.11) (Frashëri A. etj. 2004). Siç duket nga termograma e pusit në Rinas, nga sipërfaqja e Tokës e deri në

thellësinë 20 m, më këtë zonë, temperatura e depozitimeve ndryshon në varësi të stinë dhe përcaktohet nga nxehtësia që Toka merr nga Dielli. Në dimër, temperaturat janë më të ulta, edhe në këtë pjesë të prerjes gjeologjike.

Në thellësi më të mëdha, temperatura e depozitimeve dhe e shkëmbinjve nuk varet nga stinët dhe përcakjtohet nga gradienti gjeotermal normal i zonës; për

rastin e Rinasit 15.5oC. Konstatohen ndryshime anësore të temperaturës deri në 0.5oC edhe në distanca deri 500m, në të njëjtën kohë. Këto ndryshime anësore janë kondicionuar nga litologjia e depozitimeve kuaternare. Është

vrojtuar se në rajonet malore të vendit, thellësia e temperaturës që përcaktohet nga rrezatimi diellor arrin deri në 50.

Nxehtësia e këtyre shtresave ka shkaktuar edhe ngrohjen e ujërave të truallit në rezervuarin nëntokësor. Në pasqyrën 2 paraqiten të dhëna për temperaturën e ujit nga puse në qytetin e Tiranës. Krahas temperaturës

tregohen edhe karakteristika të tjera, si litologjia e rezervuarit ujëmbajtës, prurja, thellësia e vendosjes se pompës, lartësia e ngritjes së ujit dhe fuqia e elektropompës zhytëse të montuar në puset Frashëri A. etj. 2003).

Temperatura të ujërave nëntokësore në qytetin e Tiranës

Pasqyra 2.

Nr. Vendndodhja e

pusit

Thellësia

e shpimit,

në m.

Temperatura

ujit, në oC

Debiti

ujit, l/sek

Horizonti

ujëmbajtës

1 Lavazhi, Rr. Vaso Pasha

27 14,0 0,35 Zhavorr

2 Lavazhi, Stadiumi Qemal Stafa

82 15,8 0,38 Ranorë rrënjësorë

3 Hotel Sheraton 160 16,0 0,52 Ranorë rrënjësorë

4 Pishinat: pusi 1 pusi 2

70 90

15,0 15,0

22-45 20-45

Zhavorr

5 Kroi i Shëngjinit 90 15,0 20-45 Zhavorr

6 Fabrika e Bukës 105 14,0 22-45 Zhavorr

7 Bërxullë: Puset 1,2,3 Puset 4,5,6

40 50

15,0 15,0

25-45 30-60

Zhavorr

8 Laknas: Puset 1, 2,3

Puset 4,5,6

30

90

15,0

15,0

22-45

20-45

Zhavorr

9 Fabrika Coca

Colës

250 15,0 110 Zhavorr

20

Nga të dhënat e kësaj pasqyre duket së uji i pellgut të ujërave nëntokësore të qytetit të Tiranës, pasi është i ngrohur nga nxehtësia

shtresave të tokës, mund të shërbejë si burim për pompat gjeotermale të nxehtësisë. Kësisoj, në Tiranë, pellgu i ujërave nëntokësore mesatarisht ka

këto temperatura:

Temperatura e ujit në zhavorret e kuaternarit 14-15 oC,

Temperatura e ujit në shtresat ranore të kuaternarit 15-16 oC.zhavorret e kuaternarit 14-15 oC,

Nga ky basen mund të merren sasi uji të duhura për të realizuar furnizimin me ujë të pompës gjeotermale të nxehtësisë në shumë lagje të qytetit (Fig. 2-12). Kjo gjë mund të thuhet për ujërat nëntokësire të baseneve

ujëmbajtës të cekët në të gjithë territorin e vendit. Furnizimi me ujë i pompës gjeotermale të nxehtësisë realizohet nëpërmjet një pusi të cekët (30-200 m të thellë) të shpuar për këtë qëllim në oborrin e godinës. Për godina shumë të

mëdha nevojitet sistem pusesh. Në mënyrë që elektropompa zhytëse të punojë normalisht duhet të zhytet më thellë se 1.5 m nën nivelin dinamik të

ujit në pus. Sa më thellë të zhytet pompa aq më pak probleme do të ketë gjatë shfrytëzimit dhe uji do të jetë me temperaturë më konstante. Uji i nxjerrë nga elektropompa zhytëse, nëpërmjet linjës së ushqimit dërgohet në

impiantin e pompës gjeotermale të nxehtësisë. Mbas daljes së ujit nga pompa e nxehtësisë, ai injektohet në shtesën ujëmbajtëse nëpërmjet një pusi tjetër.

Me këtë injektim stabilizohet ekuilibri në shtresën ujëmbajtëse, si edhe niveli statik dhe ai dinamik i ujit në pusin e marrjes. Bazuar në analizën e regjimit gjeotermal të prerjes gjeologjike të cekët,

deri 100-150 m, argumentohet se është e mundur që të përdoret nxehtësia e kësaj pjese të prerjes gjeologjike për të realizuar ngrohjen dhe freskimin duke përdorur sistemin modern pus – këmbyes vertikal nxehtësie – pompë

geotermale nxehtësie. Këto sisteme janë të përshtatshëm për të gjithë territorin e vendit tonë, që nga bregdeti e deri në qytetet veri dhe jug-lindorë.

Shembull pozitiv është ndërtimi i një sistemi të tillë të përë në një shkollë në Ersekë nga një misionar amerikan dhe sistemi i ngrohjes dhe i freskimit të dy kullave binjake në Bulevardin Dëshmorët e Kombit, projektuar nga Dr.

Ramadan Alushaj dhe ndërtuar nga H.V.A.C. Enginering Group Albania-Profesion Klima, nën drejtimin e tij.

Burime nxehtësie janë edhe ujërat e detit Adriatik e Jon, si edhe të disa liqeneve. Me nxehtësinë që nxirret nga këto ujëra, sot në botë funksionojnë shumë sisteme ngrohës dhe freskues për godinat, për sera dhe

pishina të ngrohta. Shembull mund të merret nga sistemi gjeotermal në kompleks me panelet diellore i ndërtuar këtu e dhjetë vjet më parë në plazhin e Budvës në Malin e Zi. Këto sisteme mund të ndërtohen me shumë sukses

në hotelet turistike në bregdet dhe pranë liqeneve, p.sh. të Shkodrës etj. Pa përmendur vendet europiane si Suedia, Gjermania, Austria, Zvicra etj.,

kompani që projektojnë dhe ndërtojnë sisteme ngrohës gjeotermalë ka në Athinë, në Shkup, në Beograd etj. Edhe në Shqipëri ka studio dhe kompani që kanë filluar të projektojnë dhe ndërtojnë këto sisteme moderne ngrohës.

Nga analiza e mësipërme rezulton se gjendja e regjimit gjeotermal të prerjes pranësipërfaqësore është e niveleve të tilla që lejon të shfrytëzohet nxehtësia e tyre për të ngrohur ose freskuar zyra, spitale, biblioteka, shkolla,

teatro e kinema, godina aeroporti, blloqe banesash e vila për banim si edhe

21

sera duke përdorur sistemet moderne këmbyes nxehtësie pus - pompë gjeotermale nxehtësie [Frashëri A. etj., 2003].

Referencat

Frashëri A. 2004. Outlook of Principles for design of Integrated and cascade

Use Low Enthalpy Geothermal Projects in Albania. International

Geothermal Days, Poland 2004. Frashëri A., Pano N., Bushati S., 2003: Use of environmental friendly

geothermal energy. UNDP-GEF SGP Project, Tirana. Frashëri A., Pano N., 2003: Outlook on platform for integrated and

cascade direct use of the geothermal energy in Albania. EAGE Conference Stavanger 2003. 2-6 June 2003, Stavanger, Norvay.

Frashëri A., Simaku Gj., Pano N., Bushati S., Çela B., Frasheri S., 2003. Direct use of the Borehole Heat Exchanger - Geothermal Heat Pump System of space heating and cooling. Project idea, UNDP, GEF SGP

Tirana Office Project. Gjoka L. 1990: Ground temperatures features in Albania.1990. M.Sc.

Thesis, (In Albanian), Hydrometeorological Institute of Academy of Sciences, Tirana.

Lund J. W. 1996: Lectures on Direct Utilization of Geothermal Energy. United

Nation University Geothermal Training Programme. Geo-Heat Center, Oregon Institute of Technology, Klamath Falls, Oregon, USA.

Lund J. W. 2004. Direct Application of Geothermal Energy Resources and Eastern European Countries. International Geothermal Days, Poland

2004. Lund J.W. 2005. World-wide Direct Uses of geothermal Energy 2005. World

Geothermal Congress, Antalya 2005. National Strategy of Energy. 2003. National Agency of Energy, Tirana,

Albania.

Rybach L., Brunner M., Gorhan H., 2000: Present situation and further needs for the promotion of geothermal energy in European Countries: Switzerland. Geothermal Energy in Europe. IGA&EGEC Questionnaire 2000. Editors: Kiril Popovski, Peter Seibt, Ioan Cohut.

Rybach L. and Derek H. Fresston, 2000: Worldwide direct use of Geothermal Energy 2000. Proceedings of the World Geothermal Congress, 2000. Kyushu-Tohoku, Japan May 28-June 10, 2000.

Rybach L., 2004. Use and management of shallow geothermal resources in Switzerland. International Geothermal Days, Poland 2004.

Rubach L., 2005. Ground Source Heat Pumps-Geothermal Energy for Anyone, Anywhere: Current Worldwide Activity. World Geothermal Congress,

Antalya 2005. Sanner B. 2004. Case studies and lessons learned in shallow resources in

Germany. International Geothermal Days, Poland 2004.

22

Fig. 2.10

23

Fig. 2.11. Termograma e pusit në fushën e Tiranës (Rinas)

24

Figura 12. Kolonë hidrogjeologjike në një zonë të Tiranës

25

Kreu 3

SHKËMBYESit VERTIKAL TË NXEHTËSISË

Toka përbën një burim të qëndrueshëm dhe jashtëzakonisht të madh nxehtësie, e cila shfaqet në sipërfaqe në trajtën e burimeve

gjeotermalë dhe në thellësi “e depozituar” në shkëmbinjtë e nxehtë, e cila është edhe pjesa më e madhe e kësaj nxehtësie. Kjo nxehtësi mund të shfrytëzohet për vlerat e saj energjetike në mënyra të

ndryshme. Një ndër më të përhapurat është ai i përdorimit të pompave të nxehtësisë. Temperaturat e larta në thellësi të tokës kanë qënë objekt i studimit që prej shekullit të 17 të, kur

shkencëtari (kimisti dhe fizikani) francez Lavoisier, instaloi një termometër me mërkur në thellësinë 27 m nën nivelin e rrugës. Ai

vërejti që temperaturat e matura në këtë thellësi ishin të pandryshueshme përgjatë gjithë vitit dhe madje ato mbeteshin të tilla në disa vite (Buffon, 1778). Nga studime të kryera në Paris,

shkencëtari von Humboldt vërejti: “Temperatura mesatare e matur prej vitit 1680 në këtë rajon është 9.6°R, afërsisht 12°C, dhe

ndryshon përgjatë vitit me vetëm 0.04°C” (v. Humboldt, 1799). Energjia gjeotermale është thuajse e pashtershme dhe parë qoftë nga pikëpamja biologjike ashtu edhe ajo ambientale, e sigurt. Ajo

mund të përdoret për ngrohje, freskim, sigurim të ujit sanitar, prodhim energjie elektrike etj. Rrugët e përdorimit të kësaj energjie janë të shumta dhe të ndryshme por pa dyshim më e përhapura

është ajo e përdorimit të pompave të nxehtësisë, të cilat shfrytëzojnë nxehtësinë e shkëmbinjve të nëndheshëm, përmes

shkëmbyesve të nxehtësisë. Shkëmbyesit vertikal të nxehtësisë janë shumë të përshtashëm për ngrohje por edhe për freskim të banesave. Në kohën e sotme janë në shfrytëzim sisteme të cilët

realizojnë ngrohjen në stinën e dimrit dhe freskimin në stinën e verës. Avantazhi më i rëndësishëm i këtyre sistemeve, në krahasim

me ato të cilët përdorin energjinë e burimeve fosile të energjisë, qëndron në faktin se janë shumë ekonomik por jo më pak i rëndësishëm është fakti që këto sisteme konsiderohen si “mike të

mjedisit”, janë të thjeshtë në përdorim, nuk kanë nevojë për shumë masa mbrojtëse, nuk kane nevojë për depozita karburanti etj.

26

Projektimi i shkëmbyesve vertikal të nxehtësisë tashmë realizohet

përmes përdorimit të programeve shumë të fuqishme kompjuterike të cilët japin rezultate shumë të saktë.

Pompat gjeotermale të nxehtësisë

Instalimi i parë i pompave gjeotermale të nxehtësisë (pomp atë cilat “ekstraktojnë” nxehtësinë e shkëmbinjve) është realizuar

në Indianapolis, USA, në vitin 1945 në shtëpinë e Robert C. Webber, një punonjës i Indianapolis Power and Light Co. Sistemi ishte i pajisur me një kompresor me fuqi 2.2 kW i cili realizonte

ngjeshjen e që qarkullonte nëpër shkëmbyes nxehtësie në formë serpentinash, duke siguruar në këtë mënyrë ajër të ngrohtë për shtëpinë. Ky sistem u vu në punë për herë të parë në 15 Tetor

1945, e cila konsiderohet si dita e parë e punës për një pompë gjeotermale nxehtësie (Crandall, 1946). Në vitet në vazhdim, u

projektuan sisteme të ndryshëm me qëllim që të arrihej një shfrytëzim më efektiv i nxehtësisë së shkëmbinjve të nxehtë, të ndodhur në thellësi të tokës. Kemler (1947) paraqiti skemat e disa

sistemeve të paraqitur në figurën 3.1 të cilët janë në përdorim edhe në ditët e sotme.

Shkembyes nxehtesie

Pompe

Mbetje

a. Pompë nxehtësie me një pus

Pusi Tubingu

Niveli dinamik i ujit

Ranor uje

mbajtes

27

Tubacione te izoluar

Niveli i tokes

Tubacione te nendheshem, sisteme

te izoluar

Shkembyes

nxehtesie

Pompe

b. Shkëmbyes horizontal nxehtësie

Pompe Sistem i mbyllur

Hapesire e

mbushur me

fluid

Izolimi

Tubingu

Kezingu

Pusi

Shkembyes nxehtesie

c. Shkëmbyes koaksial nxehtësie

28

Lin

je th

ith

jeje

Linje ajri

Shkembyes

nxehtesie me ajer

MarresValvul

zgjerimi

Serpentina te nendheshme

Kompresor

c. Zgjerim në tubacione të nëndheshëm

Figura 3.1: Tipe të ndryshëm shkëmbyesish nxehtësie, Kemler (1947)

Aty shohim sisteme në të cilët uji qarkullon nëpër puse,

shkëmbyes horizontalë nxehtësie, shkëmbyes vertikalë nxehtësie

në formë U-je apo spiraleje si edhe sisteme me shkëmbyes koaksial të nxehtësisë. Vetëm dy sisteme të reja janë vënë në përdorim prej

atëherë, sistemi Kanadez i serpentinave spirale të nëndheshme SVEC dhe ai Austro/Gjerman i kolektorëve të nëndheshëm.

Pas Indianapolis u instaluan dy sisteme të tjerë në

Philadelphia, sisteme me shkëmbyes horizontalë nxehtësie në të cilët qarkullonte shëllirë, në vitet 1948-50 (Harlow&Klapper, 1952). Kompresorët ishin Chrysler 5-cilindërsh, të cilit viheshim në punë

përmes një sistemi shumë të komplikuar elektro-pneumatik. Edhe pse sistemet kishin problem të rrjedhjeve (në dy vjet u regjistruan

12 të tilla) u përforcua bindja se Toka është një burim i qëndrueshëm dhe i besueshëm nxehtësie i cili mund të përballojë kërkesën edhe në kushtet më ekstreme të motit (temperatura

shumë të ulëta). Trajtimi teorik i problemit është i lidhur me emrin

L.R.Ingersoll nga Wisconsin University në Madison. Ai aplikoi

metoda matematike për të përshkruar transportin e nxehtësisë nga toka deri te pompat e nxehtësisë dhe po ashtu hapi rrugë të reja

për projektimin e sistemeve mbështetur në metoda zanore. Në Evropë, pompat e nxehtësisë janë përdorur për herë të parë në vitin 1970, dhe kane qënë pompa të cilat shfrytëzonin nxehtësinë e

29

ujit të ngrohtë të thellësive (Drafz, 1972) apo pompa me shkëmbyes

horizontal nxehtësie (Waterkotte, 1972). Shkëmbyesi i parë vertikal i nxehtësisë në Evropën Qëndrore u instalua në vitin 1980.

Parimi i shkëmbyesve vertikalë të nxehtësisë (BHE)

Këta shkëmbyes realizojnë shkëmbimin e energjisë me Tokën. Avantazhi kryesor i tyre qëndron në faktin se në thellësi më

të mëdha se 10 m temperatura e tokës është konstante gjatë gjithë vitit, pavarësisht nga temperaturat në sipërfaqen e saj, duke rritur kështu efektivitetin e sistemit. Si rezultat mund të kursejmë

ndjeshëm energji elektrike duke ruajtur burimet primare të prodhimit të saj, por edhe duke mbrojtur në të njëjtën kohë mjedisin nga ndotja, përmes reduktimit të emisioneve të ndotësve

të emetuar gjatë prodhimit të saj. Avantazhi i shkëmbyesve vertikalë ndaj atyre horizontalë të

nxehtësisë qëndron në faktin se është më e lehtë dhe e sigurtë të lidhen tubat në thellësi të puseve sesa në kanale horizontalë, veçanërisht nëse i referohemi problemeve që mund të dalin gjatë

mbulimit të shkëmbyesve horizontalë të nxehtësisë. Me shkëmbyesit vertikalë të nxehtësisë është e mundur të realizohet

ngrohja (freskimi) i banesave vetëm duke shfrytëzuar energjinë gjeotermale. Po ti shtojmë kësaj edhe avantazhet ekologjike rritet ndjeshëm efektiviteti ekonomik dhe besueshmëria e metodës.

Konstruksioni dhe funksionimi i shkëmbyesve vertikalë të nxehtësisë (BHE)

a. Grundag Duplex BHE konsiston në dy linja të lidhura në formë

U-je (figura 3.2). Në qëndër të pusit gjendet një tub i pestë. Ai shërben për të injektuar tretësirën e çimentos, e cila përdoret për të mbushur hapësirën unazore të krijuar nga trungu i pusit me

kolonën e rrethimit. Nga guri i çimentos i krijuar në këtë mënyrë përmirësohet ndjeshëm proçesi i shkëmbimit të nxehtësisë midis

formacionit gjeologjik me shkëmbyesin e nxehtësisë të ulur në pus. Po ashtu guri i çimentos bën të mundur izolimin e shtresave ujëmbajtëse të prera nga trungu i pusit si edhe ul diferencën e

presionit midis presionit hidrostatik të shëllirës që mbush

30

Figura 3.2: BHE Grundag Duplex

tubingun me atë jashtë tij, duke rritur kështu jetëgjatësinë e shkëmbyesit vertikal të nxehtësisë. Ground Duplex BHE është një sistem shumë i besueshëm sepse:

1. Injektimi i tretësirës së çimentos përmes tubingut qëndror mundëson:

a. Izolimin e të gjithë trungut të pusit

b. Eliminon mundësinë e komunikimit të shtresave ujëmbajtëse të hapura nga trungu i tij

c. Garanton dhe përmirëson shkëmbimin e nxehtësisë me tokën

d. Redukton stresin e kolonave të ulura në pus, duke rritur

jetëgjatësinë e tyre 2. I gjithë shkëmbyesi vertikal i nxehtësisë prodhohet sipas

standardeve industrialë 3. Dy matje presioni, një në zonën e prodhimit dhe tjetrin në banesë (ose bllok banesash)

Guri i

çimentos

31

4. Dy linja të veçuara. Nëse dëmtohet njëra atëherë mundemi që

përmes linjës tjetër të arrijmë të marrim deri në 70-85% të energjisë, në varësi të situatës gjeologjike dhe hidraulike.

5. Fakti që janë dy linja redukton ndjeshëm humbjet hidraulike të presionit.

b. Linjat Bashkëqëndrore janë një tubacion me diametër të madh (kezing) në brendësi të të cilit është ulur një tubacion me diametër

më të vogël (tubing) që mundëson nxjerrjen e fluidit (figura 3.3). Këto linja janë bashkëqëndrore me njëra-tjetrën dhe me aksin e pusit.

Nxehtësia transferohet përmes qarkullimit të fluidit nga lart-poshtë nëpër hapësirën unazore, ku ai merr nxehtësinë e tokës, dhe del në sipërfaqe në lëvizjen nga poshtë-lart të fluidit nëpër

hapësirën qëndrore. Rrjedhja e nxehtësisë përmes tubingut në kezing në lëvizjen vertikale nga poshtë-lart mund të ulë

performancën e sistemit. Një rrugë praktike për të ulur këto humbje është zgjedhja e

materialeve të posaçme me veti termoizoluese për përgatitjen e

tubingut, me qëllim ruajtjen e sasive maksimale të energjisë në lëvizjen vertikale poshtë-lart të fluidit në brendësi të tij.

32

Drejt pompes

se nxehtesise

Nga pompa

e nxehtesise

Niveli i ujit

Guri i

çimentos

Tubingu

Kezingu

Xhep

Baxhe

Figura 3.3: Shkëmbyesit vertikalë bashkëqëndrorë të

nxehtësisë

c. Kthesa në formë U-je konsiston në dy linja të lidhura me njëra-tjetrën përmes një kthese 180° në fund të pusit (figura 3.4). Fluidi lëviz nga lart-poshtë nga njëra linjë dhe kthehet nga poshtë-

lart nga tjetra. Gjatë zbritjes poshtë të fluidit nxehtësia rrjedh nga toka drejt

tij, duke bërë të mundur nxehjen e tij. Fluidi i nxehur ngjitet lart

përmes linjës tjetër.Për shkak të faktit që në dy linjat temperatura e fluidit nuk është e njëjtë, një pjesë e nxehtësisë humbet në

trungun e pusit. Edhe pse përpiqemi të zgjedhim materiale me veti të mira termoizoluese është e pamundur të eliminohet plotësisht fenomeni i humbjeve termale.

33

Niveli i ujit

Linja plastike

Berryl 180°

Grope

Guri i

çimentos

Linja sherbimi

Figura 3.4: Shkëmbyesi vertikal i nxehtësisë me tub në formë

U-je

Projektimi dhe përgatitja e një shkëmbyesi vertikal nxehtësie a. Projektimi

Ndryshimi në kohë i nevojave energjetike për të mundësuar

ngrohjen dhe freskimin e ambientit, duhet përcaktuar dhe vlerësuar dhe vetëm pasi sigurojmë gjithë këtë informacion është e mundur të bëhet projektimi i shkëmbyesit vertikal të nxehtësisë,

pompës së nxehtësisë dhe sistemit hidraulik. b. Shpimi

Koha e nevojshme për shpimin e pusit luhatet midis një dhe

dy ditëve. Në ditët e sotme gjithë pajisjet që përdoren janë

34

optimizuar në funksion të një shpimi të shpejtë dhe pa probleme të

ndotjes së mjedisit. Pasi instalimit BHE qëndron rreth 1 m mbi sipërfaqen e tokës. Me qëllim parandalimin e ndotjes i gjithë

shllami që do të dalë duhet të grumbullohet në një vaskë të posaçme.

Proçesi i shpimit, më saktë regjimi i tij kushtëzohet nga formacionet që do të shpohen, me qëllim arritjen e thellësisë së

projektuar. Puset janë vertikalë ose të orientuar. Gjithmonë duhet treguar kujdes i veçantë që të mos ketë interferencë,apo më keq akoma, përplasje me puse të tjerë të shpuar për të njëjtin qëllim.

Eksperienca, makineritë dhe pajisjet e përshtatshme dhe trajnimi i punonjësve janë ndër faktorët kyç për suksesin e proçesit të shpimit.

c. Sheshi i shpimit

Sheshi i shpimit duhet të jetë lehtësisht i arritshëm nga sonda e shpimit, figura 3.5. Përmasat e tij me qëllim që të punohet normalisht jepen në tabelën 3.1. Po ashtu janë të nevojshme etë

plotësohen edhe disa kërkesa të tjera para se të fillojë proçesi i shpimit:

Figura 3.5: Sonda e shpimit

35

Lejet nga autoritetet përkatëse

Terren i përshtatshëm në gjithë kushtet e motit

Pjerrësi më e vogël se 5%

Të mos kalojnë linja elektrike apo tubacione

Sipërfaqe e mjaftueshme për tu vendosur sonda dhe të gjithë

pajisjet ndihmëse të shpimit

Mundësi furnizimi me ujë

Mundësi furnizmi me energji elektrike(230, 380 V)

Vaska e grumbullimit të shllamit

Tabela3.1: Sipërfaqja minimale e nevojshme për sondën dhe

pajisjet e shpimit

Sonda e shpimit Gjatësia 6-9 m, gjerësia 2.5 m, pesha

10-25 tonë

Vaska e lëngut larës Gjatësia 2.4 metër, gjerësia 1 metër

Mbajtësja e tubave të

shpimit

Gjatësia 3 metër, gjerësia 1,2 metër

Zona e punës Nga prapa 1.5-4 metër, nga anët:majtas 1.2 metër, djathtas 0.7 metër

Vaska e shllamit Gjatësia 5 metër. Distanca maksimale nga elevatori 20 metër, nga preventori 3 metër.

Kompresori Gjatësia 45 metër, gjerësia 2.2 metër,

Max. 40 metër, përdoret vetëm në formacione të qëndrueshme.

d. Pajisjet ndihmëse

Përveç sondës së shpimit një autovinç është i nevojshëm për

transportin e pajisjeve si edhe për instalimin e shkëmbyesit

vertikal të nxehtësisë.

e. Shërbime të tjera gjatë shpimit të pusit

Për të realizuar shpimin e pusit është i domosdoshëm burimi

i furnizimit me ujë. Pas shpimit po ashtu është e nevojshme një

36

sasi e madhe uji për te realizuar çimentimin tij. Rekomandohet që

ky ujë të merret nga rrjeti pasi siguron sasinë e mjaftueshme në kohë minimale. Shllami duhet të grumbullohet i gjithë në vaskën e

tij, veç atij që do të merret për analizë. Kampionë të shllamit, të cilët analizohen nga gjeologu rekomandohet të merren çdo 2-3 m.

f. Instalimi i shkëmbyesit vertikal të nxehtësisë

Pasi arrihet thellësia e projektuar e pusit, sonda çmontohet dhe lëvizet nga pusi. Nëse është e nevojshme, pra formacionet janë të paqëndrueshme, pusi pajiset me kolonë rrethimi. Më pas në pus

ulet shkëmbyesi vertikal i nxehtësisë, i cili zakonisht vjen i parapërgatitur. Së bashku me të ulet edhe tubingu i injektimit. Proçeset e saldimit, në zonat e banuara nuk lejohen, përveç rasteve

të rrjedhjeve pasi BHE është vënë në punë. Këto rrjedhje janë shumë të vështira për tu lokalizuar dhe mund të shkaktojnë

shumë probleme në punën normale të sistemit. Lidhja e BHE me pompën e nxehtësisë

Përsa i takon lidhjes me pompën e nxehtësisë rekomandohet

të përdoren tuba me material sintetik, figura 3.6. Ky material bën të mundur që sistemi të shfrytëzohet gjatë gjithë vitit dhe ndihmon në mbrojtjen nga korrozioni. Si material sintetik mund të përdoret

polypropylene (PE ose PP), sepse është ekonomik. I vetmi problem është trashësia e pareteve të tubave prej NP 20 PP I cili mund të zgjidhet duke e shtuar me veshjen termoizoluese.

Figura 3.6: Tubat lidhëse të BHE

37

Kjo ul koston dhe bën që sistemi të ketë të njëjtën ngjyrë me

ambientin ku montohet

Lidhja e BHE me instalimet e shtëpisë

Kujdes shumë i veçantë duhet treguar për seksionet të

cilat ndodhen në shtëpi, figura 3.7, apo do të mbulohen në tokë. Meqë koha e punës së BHE është

rreth 100 vjet edhe tubacionet lidhës duhet të plotësojnë të njëjtin afat. Për këtë arsye

rekomandohet të aplikohen testet e hermetizmit të BHE sipas

metodës DIN V 4279-7. Kjo metodë detekton edhe mikro-rrjedhjet. BHE Grundag Duplex

ka dy linja të veçanta, të cilat zakonisht janë individuale, por

mund të jenë edhe të bashkuara përmes një lidhëse në formë Y me distributorin. Avantazhi i

sistemit individual qëndron në faktin se nëse ka rrjedhje në njërën nga linjat përmes tjetrës mundemi të ruajmë 70-85%

të efektivitetit të sistemit, dhe ndërkohë të kryejmë punimet për riparimin e defektit. Përdorimi i lidhëses në formë Y, eliminon

tubat shtesë dhe ul koston totale të sistemit. Përherë lidhja e BHE me magjistralin apo distributorin e

nëndheshëm duhet bërë përmes një valvule sferike sepse:

BHE mund të shpëlahet, mbushet apo boshatiset nga tapat e ajrit

Mundëson kontrollin individual të linjave

Figura 3.7: Lidhja me shtëpinë e shkëmbyesit vertikal të nxehtësisë

38

Zgjidh problemet e rrjedhjeve apo edhe të tjerë që mund të

dalin në punë e sipër

Kanalizimet

Me qëllim që të mbrohen tubacionet lidhës ato duhet të mbulohen me dhè ose me rërë të imët. Tani është e mundur të gjenden tuba specialë të cilat janë të mbuluar me veshje mbrojtëse,

dhe në këtë rast nuk nevojitet që ato të mbulohen me dhè ose me rërë të imët, duke bërë të mundur kështu, uljen e kostos së

sistemit. Kanalet duhet të jenë të thellë, aq sa të evitohet ndikimi i temperaturës së mjedisit, ose të bëhet termoizolimi i tyre me shkumë PE. Tubacionet duhet të dalin nga distributori drejt një

kuote me të lartë, duke mundësuar kështu ç’ajrizimin e tyre. Gradienti maksimal i lejuar është sa 1/3 e fuqisë së pompës. Linjat presohen nga një pompë e fuqishme e cila nxjerr jashtë të

gjithë ajrin e grumbulluar. Nëse gradienti është më i lartë se 1/3 e fuqisë së pompës atëherë duhet instaluar në kokën e BHE një tub

për të bërë shkarkimin e ajrit. Kolektori

Ai shërben për të lidhur disa BHE. Ndërtohet prej PP ose

PE. Mund të montohet në murin e ndërtesave ose të vendoset në bodrumet e tyre apo në galeri të posaçme. Kolektorët e jashtëm ulin ndjeshëm nivelin e lagështisë por kanë probleme me humjet e

energjisë. Valvula sferike saldohet në trupin e distributorit dhe mund të ndërrohet lehtësisht.

Instalimet brenda shtëpisë

Nëse nuk ka rrezik që uji të hyjë brënda murit, prej forcave të jashtme shtypëse, atëherë mjafton që tubi të izolohet me një veshje prej gome. Nëse ky rrezik ekziston atëherë duhet instaluar

një element izolues special, brënda murit, i cili parandalon hyrjen e ujit edhe nëse presioni është mbi 10 atm.

Ekuacioni i rrjedhjes së nxehtësisë

39

Ekuacioni i cili përcakton sasinë e nxehtësisë që rrjedh nga fluidi brenda BHE drejt mjedisit rrethues ka formën:

(3.1)

ku: Q sasia e nxehtësisë (BTU/ht ose W) për gjithë gjatësinë

e BHE L gjatësia e shkëmbyesit të nxehtësisë (m)

U koefiçenti i përçueshmërisë termale nga fluidi në lëvizje drejt tokës (BTU/hr/°F ose W/°C/m) në kushtet e punës

ΔT diferenca e temperaturës së fluidit:

(3.2)

T0 temperatura e tokës (°F ose °C)

T1 temperatura e fluidit në hyrje (°F ose °C) T2 temperatura e fluidit në dalje (°F or °C)

Koefiçenti i përçueshmërisë U i cili përcakton se sa nxehtësi ka kaluar nga fluidi në tokë, mund të vlerësohet duke llogaritur vlerën e koefiçentit të përçueshmërisë për një sistem të përbërë nga

disa cilindra. Rezistenca gjatë rrjedhjes së kësaj nxehtësie vjen prej rezistencës termale të pareteve të tubacionit si edhe të shtresëzës

së tokës (ose rërës) përreth kezingut. Përsa i takon rezistencës së shtresëzave të holla të fluidit ato janë shumë të vogla krahasuar me të tjerat dhe mund të neglizhohen. Në këto kushte mundemi të

llogaritim koefiçentin U si më poshtë:

(3.3)

Efekti termal i pareteve të tubave të cilat ndajnë dy rrymat e fluidit lëvizës ndikon në ndyshimin e temperaturës së fludit që rrjedh brenda shkëmbyesit të nxehtësisë, në kushte të cakuara

pune. Ky efekt manifestohet nga magnituda e ndryshimit të vlerës së koefiçentit U të llogaritur sipas ekuacionit (3.1). Vlera e

rezistencës së pareteve të tubacionit mundet të nxirret nga manualët në përdorim. Rezistenca termale e tokës Rtok mundet të

40

llogaritet përmes ekuacionit (3.3). Me qëllim që të bëhet i mundur

përcaktimi i kësaj vlere Rtok, për regjime të ndryshëm pune kryhen shumë studime në terren. Shpejtësia me të cilën toka e absorbon

(thith) nxehtësinë është relativisht e lartë në fillim të punës së sistemit dhe bie me kalimin e kohës. Ndërsa testimi i sistemit bëhet me dy mënyra; duke bërë ndezje-fikje të tij ose duke e

mbajtur në punë me ngarkesë konstante. Në rastin e parë vlera e përçueshmërisë së çastit është më e lartë se në të dytin, figura

3.8. Metoda e asimptodave është mënyra më e mirë për të përcaktuar vlerën e përçueshmërisë përmes lakoreve të regresit, figura 3.9. Në tabelat 3.2, 3.3 & 3.4 jepen vlerat e U-së për kezing

dhe tubing injektimi të ndërtuar prej materialesh të ndryshëm.

0 20 40 60 80 100Koha e punes (ore)

0

4

8

12

16

20

Pe

rçu

esh

me

ria

, U

, B

TU

/h°F

/ft

25 %

50%

100 %

5

10

15

20

25

30

U, W

/°C

/m

Figura 3.8: Kurba tipike të nxehtësisë së kaluar në tokë, me tre regjime pune

41

0 10 20 30 40 50Diferenca e temperatures, °F uje-toke

0

40

80

120

160Q

/L, B

TU

/hr/

ft

25 %

50 %

100 %

0 5 10 15 20 25

°C

20

40

60

80

100

120

140

Q/L

, W

/m

Figura 3.9: Raporti Q/L ndaj diferencës temperatures Ujë/Tokë me tre regjime pune

Tabela 3.2: Shkëmbimi i nxehtësisë me tokën; kezing çeliku dhe tubing prej materiali SCH 40 PVC

Koha e punës (%) 100 50 25

U: W/°C/m 4,86 7,51 11,88 Btu/hr/°F/ft 2,81 4,34 6,87

Rezist. e tokës Rtok: °Cm/W 1,29 0,889 9,526

h°Fft/Btu 2,24 1,45 0,91

42

Tabela 3.3: Parametrat e shkëmbimit të nxehtësisë

për kezing dhe tubing prej PVC

Tabela 3.4: Përçueshmëria për shkëmbyesin e nxehtësisë

në formë U-je dhe me material PU

Koha e punës (%) 100 50 25

U: W/°C/m 3,46 4,71 11,6

Btu/hr/°F/ft 2 2,72 6,7

Programet komjuterikë për modelimin dhe projektimin e BHE

Përcaktimi i përmasave të sakta të shkëmbyesit të nxehtësisë, qoftë ai vertikal ose horizontal është një nga kushtet kryesore në besueshmërinë e sistemit. Projektimi i BHE bëhet mbi bazën e

kritereve:

1. Kërkesës maksimale për energji në ditën më të ftohtë (nxehtë) të dimrit (verës), duke mos e ulur (rritur) temperaturë e fluidit nën (mbi) një vlerë kufi, të përcaktuar

nga ne 2. Qëndrueshmërisë afatgjatë të sistemit, e cila është shumë e

rëndësishme pasi sistemi në kushtet e punës nuk është në ekuilibër, duke çuar në humbje të mëdha termale për shkak të rrjedhjes së nxehtësisë prej tubacioneve në tokë

Koha e punës (%) 100 50 25

U: W/°C/m 3,58 4,85 6,37 Btu/hr/°F/ft 2,07 2,8 3,68

Rezistenca e PVC Rtub:

°Cm/W 0,461 0,461 0.461

h°Fft/Btu 0.797 0,797 0,797

43

Praktikisht sasia e nxehtësisë që “qarkullon” përreth tubacionit

është llogaritur nga Allen-1920. Ekuacioni i parë i cili shërben për të llogaritur nxehtësinë “e transferuar” nga BHE në tokë është

dhënë në teorinë e burimeve linearë nga Kevin (Ingersoll et al., 1948; Ingersoll & Plass, 1948; Ingersoll et al., 1950).

Nje version i thjeshtëzuar i këtij algoritmi është hartuar nga

Guernsey et. al., 1949. Në sistemin SI të njësive forma e tij është:

[

] (3.4)

ku: ΔT ndryshimi i temperaturës në kohën t dhe rrezen r (°K) Q nxehtësia që rrjedh për metër gjatësi të BHE (W/m)

λ përçueshmëria termale e tokës (W/m/K)

α difuzioni termal

(m2/h)

r distanca nga aksi i tubacionit (m)

Ekuacioni (3.4) eshtë i vlefshëm vetëm nëse:

.

Projektimi i BHE mbi bazën e këtyre kritereve është bërë

shpesh në vitet 80të. Përdorimi i programeve kompjuterikë me

rezultate të pranueshme, ka nisur në fund të viteve 80të në Suedi.

a. Programi Lund

Programet kompjuterikë për projektimin e shpejtë dhe pa

gabime të shkëmbyesve vertikalë të nxehtësisë janë prezantuar për herë të parë nga Claesson & Eskilson, 1988; Claesson et. al., 1990; Claesson, 1990; Hellström, 1991. Algoritmi është modeluar përmes

përdorimit të metodave numerike (Eskilson, 1987; Eskilson et Claesson, 1988). Zhvillimi i tyre mundësoi realizmin e zgjidhjes

analitike për llogaritjen e rrjedhjes së nxehtësisë për veti dhe gjeometri të ndryshme të zonës pranëfundore (funksioni-g, Eskilson, 1987). Vlera e funksionit–g varet nga distanca midis

puseve në sipërfaqe dhe thellësia e tyre. Në rast se kemi të bëjmë me puse të orientuar atëherë ai varet edhe nga këndi i inklinimit.

Programet në përdorim janë të shumë por disa nga më të fuqishmit

44

dhe të cilët japin rezultate më të besueshme janë: TFSTEP, DIM,

INOUT, EED, GLHEPRO etj. Në figurën 3.10 mund të shihen të shihen të dhëna të projektimit të BHE përmes programit EED.

Figura 3.10: Rezultate mbi projektimin e BHE përmes programit Lund

Në figurë paraqitet vetëm me qëllime demonstrative se

ç’mund të bëhet me këto lloj programesh, pasi në to është e mundur të futen gjithë të dhënat e nevojshme me qëllim projektimin e BHE edhe në kushtet më ekstreme të punës.

45

Shembull

Llogaritja e këmbyesve vertikalë të nxehtësisë për një godinë të Kampusit Studentor Nr 1, Tiranë.

Në shëmbullin e mëposhtëm tregohet përllogaritja e

këmbyesve vertikalë të nxehtësisë të qytezës studentore Nr. 1,

Tiranë. Qyteza Studentore Nr. 1 ka 29 godina, ngrohja e të cilave “sigurohet” përmes një kaldaje me qymyr me fuqi 2558 kW dhe me

rendiment 0.79. Konsumi orar i qymyrit është 920 kg. Numri total i radiatorëve është 2150 me një mesatare 75 radiatorë/godinë. Zgjedhja e qytezës studentore nuk është bërë në mënyrë të

rastësishme dhe vetëm me qëllim demonstrativ, por në radhë të parë që të mund të evidentohet sa më qartësisht efektiviteti i përdorimit të pompave të nxehtësisë ujë-ujë. Po ashtu është lehtë

të merret me mënd edhe përfitimi në drejtim të mbrojtjes së mjedisit, pasi tashmë për këdo janë të qarta se sa janë emisionet

prej djegies së një sasie aq të madhe qymyri (sasia e CO2 të emetuar është 1065 g/kW, pra kaldaja e sipërpërmendur emeton rreth 2724 kg CO2/orë ose rreth 65 tonë/ditë).

Të dhënat e përgjithshme gjeomorfologjike, gjeologjike dhe

hidrogjeologjike të pellgut ujëmbajtës të Tiranës.

Pellgu ujëmbajtës i Tiranës lidhet me sinklinalin e Tiranës i

cili nga ana morfologjike përfaqëson një ultësirë me gjerësi 10-12 km dhe gjatësi 70-80 km, (Fig. 3-11) (Referenca).

Ky pellg është i mbushur me depozitime mollasike të

Tortonianit dhe depozitime zhavorore të Kuaternarit të cilat vendosen mbi gëlqerorët dhe dolomitët e Kretak-Paleogjenit si edhe

flisheve të cilat ndërtojnë disa struktura të varrosura (Fig. 3-12). Gëlqerorët dhe dolomitët përbëjnë horizontin më të thellë

ujëmbajtës që përmban ujëra artezianë.

Debiti i puseve të shpuar në këto horizonte arrin 7-8 l/s. Depozitimet mollasike në pjesën më të poshtme përbëhen nga

gëlqerorë litotamnikë të cilët kanë veti filtruese dhe ujëmbajtje shumë heterogjene, çka bën që të ketë raste të puseve shterpë por edhe atyre artezianë me debit mbi 10 l/s.

46

Të mbivendosur me depozitimet mollasike ndeshen ranorë,

argjila dhe alevrolite. Trashësia e ranorëve është e vogël dhe thellësia e puseve të shpuar në to luhatet nga 60-150 m me debit

3-4 l/s.

Fig. 3-11: Harta gjeologjike e pellgut ujëmbajtës të Tiranës

Fig. 3-12: Profil gjeologjik sipas profilit A-A

47

Ranorët e Tortonianit kanë trashësi të madhe dhe të dhënat

e përgjithshme jepen në tabelën 3.5:

Tabela 3.5: Karakteristikat e ranorëve të Tortonianit Shtresat

ujëmbajtëse Koefiçenti i

filtrimit Koefiçenti ujë-

përcjellshmërisë m/ditë

Prurjet specifike l/s/m

Ranorë të Tortonianit,

pjesa e sipërme

0.08 3.2 0.038

Ranorë të

Tortonianit, pjesa e poshtme

0.08 5.3 0.038

Të dhëna fiziko-kimike dhe bakteriologjike për basenin ujor.

Cilësia e ujërave nëntokësorë në pellgun ujëmbajtës të

Tiranës është shumë e larmishme. Depozitimet karbonatikë janë të ngopur me ujëra termomineralë sulfurorë.

Në Bilaj (Fushë-Krujë) në thellësinë 1300 m temperatura e

ujit është 57° C, mineralizimi 15.8 g/l. Uji ka përmbajtje të lartë NaCl dhe H2S.

Ujërat nëntokësorë të Tortonian-Mesinianit deri në thellësinë

300 m janë me mineralizim < 1g/l dhe fortësi 20-25° të shkallës gjermane. Sa i takon përbërjes kimike përmbajnë hidrokarbonat

sodiumi, kalcite dhe magezium. Në thellësi më të mëdha se 300 m mineralizimi arrin 7-8 g/l dhe përbërja bëhet klorur sodiumi. Uji nëntokësor i zhavorreve ka mineralizim 0.3-0.7 g/l me fortësi

mesatare deri në të lartë në krahun Jugor dhe Qëndror të pellgut dhe të ulët deri në shumë të ulët në pjesën veriore të tij (fusha e Rilës).

Të dhëna fiziko-kimike dhe bakteriologjike të ujit të një pusi

të shpuar në zonën e Tiranes së Re. Po japim disa karakteristika të një pusi të shpuar në zonë e

Tiranës së Re pasi karakteristikat janë krejtësisht të njëjta me ato të një pusi të shpuar në zonë e Qytetit Studenti. Në figurën 3-13

paraqitet harta topografike e zonës, ndërsa në figurën 3-14

48

tregohet kolona litologo-stratigrafike e një pusi të shpuar në këtë

zonë.

Fig. 3-13: Harta topografike e Tiranës së Re

Fig. 3-14: Kolona litologo-stratigrafike e një pusi uji në Tiranë

të Re

49

Niveli dinamik 100 m

Niveli statik 50 m Rënia e nivelit 40 m

Thellësia e uljes së pompës 108 m Debiti mesatar 1 l/s Ph 7.5-8

Temperatura e ujit 13-15° C Fortësia e përgjithshme 10-15° Gj

Mineralizimi 250-350 mg/l Formula e ujit HCO3-Ca-Mg

Siç tregohet në kreun 3, gjatësia e këmbyesit vertikal të nxehtësisë përllogaritet me anën e ekuacionit (3.1):

ku: Q sasia e nxehtësisë (BTU/ht ose W) për gjithë gjatësinë e këmbyesit vertikal të nxehtësisë

L gjatësia e këmbyesit të nxehtësisë (m) U Madhësia e përçueshmërisë për transmetimin e

nxehtësisë drejt tokës nga qarkullimi i fluidit (diferenca e temperaturave për (m) të gjatësisë së këmbyesit) (BTU/hr/°F ose W/°C/m) në kushtet e punës

ΔT diferenca e temperaturave së fluidit:

T0 temperatura e tokës (°F ose °C)

T1 temperatura e fluidit në hyrje (°F ose °C) T2 temperatura e fluidit në dalje (°F or °C)

Puset e këmbyesit vertikal të nxehtësisë shpojnë prejen molasike tortoniane. Për analogji me pusin, prerja gjeologjike e të clit tregohet në fig. 3-14, ka trashësi 75 m dhe përbëhet nga 40 m

shtresa argjilore dhe 35 m ranorë, duke patur një raport midis tyre 1.14.

Në tabelën 3.6 jepen madhësitë e përcjellshmërive dhe rezistencave termike të depozitimeve të tortonianit në Tiranë dhe pliocenit n dhe pliocenit Durrës (Atlasi Gjeotermal i Shqipërisë):

50

Tabela3.6: Madhësitë e përcjellshmërive dhe rezistencave termale

Përllogaritet rezistenca termike e ponderuar (Rp) për të gjithë

prerjen e pusit, të treguar më lart:

( )

( )

Së fundi llogaritet përçueshmëria në transmetimin e nxehtësisë drejt tokës nga qarkullimi i fluidit (U) e cila do të ketë madhësi:

Sipas matjeve gjeotermike, temperatura e tokës në thellësinë

100 m në Tiranë është Ttokes=18° C.

Për sistemin e ngrohjes, uji që shkarkohet nga pompa e nxehtësisë ka temperaturë rreth 3,5° C më të vogël se uji në hyrje.

Përllogaritet diferenca e temperaturave ΔT:

Për këto parametra, këmbyesi vertikal i nxehtësisë, për të siguruar punën e pompës së nxehtësisë me fuqi 100 kW duhet të ketë gjatësi:

Mosha gjeologjike

Litologjia Përcjellshmëria termike,

në W/(oC.m)

Rezistenca termike,

në oC.m/W

Pliocen (Suita

Helmësi)

Argjila 1,3 0,769

Tortonian Ranorë 1,6 0,625

Argjila 1,5 0,666

51

Ai mund të ndërtohet me një bateri 15 pusesh me thellësi 100 m sejcili.

Llogaritjet po ashtu janë bërë përmes programit EES (Engineering Equations Solver) për të gjithë tipet e pompave Varta

të cilat munden të gjenden në treg.

"Përcaktoni gjatësinë e këmbyesit të nxehtësisë për Pompën VATRA me qëllim që, të mundësohet ngrohja dhe freskimi i një godine në Qytetin e Studentëve "

Ttokes=18°C

Për freskimin

T1ngrohje=15 "°C" "temperatura e hyrjes së ujit" T2ngrohje=18 "°C" "temperatura e daljes së ujit"

Për ngrohjen

T1freskim=13 "°C" "temperatura e hyrjes së ujit" T2freskim=10 "°C" "temperatura e daljes së ujit"

Q_t=100 "kW" "Llogaritjet për freskimin; "Përcakto ΔTfreskim "

ΔTfreskim=((T1freskim+T2freskim)/2-Ttokes)

"Përcakto gjatësinë e këmbyesit të nxehtësisë"

Lfreskim=((Q_t/Pfreskim)*10^3)/(U*ΔTfreskim) Lfreskim1 =((Q_t/ Pfreskim)*10^3)/(U_1* ΔTfreskim)

Lfreskim2 =((Q_t/ Pfreskim)*10^3)/(U_2* ΔTfreskim ) Lfreskim3 =((Q_t/ Pfreskim)*10^3)/(U_3* ΔTfreskim) Lfreskim4 =((Q_t/ Pfreskim)*10^3)/(U_4* ΔTfreskim)

Lfreskim5 =((Q_t/ Pfreskim)*10^3)/(U_5* ΔTfreskim)

52

Lfreskim6 =((Q_t/ Pfreskim)*10^3)/(U_6* ΔTfreskim )

Lfreskim7 =((Q_t/ Pfreskim)*10^3)/(U_7* ΔTfreskim) Lfreskim8 =((Q_t/ Pfreskim)*10^3)/(U_8* ΔTfreskim)

"Llogaritjet për ngrohjen; "Përcakto DELTAT_h"

ΔTngrohje=Ttokes-(T1ngrohje+T2ngrohje)/2

"Përcakto gjatësinë e këmbyesit të nxehtësisë" Lngrohje=((Q_t/Pngrohje)*10^3)/(U* ΔTngrohje)

Lngrohje1=((Q_t/ Pngrohje)*10^3)/(U_1* ΔTngrohje) Lngrohje2=((Q_t/ Pngrohje)*10^3)/(U_2* ΔTngrohje) Lngrohje3=((Q_t/ Pngrohje)*10^3)/(U_3* ΔTngrohje)

Lngrohje4=((Q_t/ Pngrohje)*10^3)/(U_4* ΔTngrohje) Lngrohje5=((Q_t/ Pngrohje)*10^3)/(U_5* ΔTngrohje)

Lngrohje6=((Q_t/ Pngrohje)*10^3)/(U_6* ΔTngrohje) Lngrohje7=((Q_t/ Pngrohje)*10^3)/(U_7* ΔTngrohje ) Lngrohje8=((Q_t/ Pngrohje)*10^3)/(U_8* ΔTngrohje)

Ku: U1÷U8-vlerat e koefiçentit të përcjellshmërisë dhënë në tabelat

3.2 & 3.3 & 3.4.

B 0°C – W 35° C P_c P_h U U_1 U_2 U_3 U_4 U_5 U_6 U_74,65 5,7 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,715,85 7,14 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,717,9 9,56 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,719,15 11,09 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,7111,4 13,78 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,7113,5 16,29 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,7115,83 20,71 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,7118,49 24,12 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,7124,48 31,8 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,7128,44 36,88 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,7136,44 47,71 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,7145,54 58,27 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,7148,24 62,82 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,7156,01 72,92 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71

53

U_8 L_c L_c_1 L_c_2 L_c_3 L_c_4 L_c_5 L_c_6 L_c_7 L_c_811,6 1593 1031 651,7 2163 1596 1215 2238 1644 667,411,6 1266 819,4 518 1719 1269 966,1 1779 1307 530,511,6 937,6 606,8 383,6 1273 939,6 715,4 1317 967,5 392,811,6 809,6 523,9 331,2 1099 811,2 617,6 1137 835,3 339,211,6 649,8 420,5 265,8 882,1 651,1 495,7 912,7 670,5 272,211,6 548,7 355,1 224,5 744,9 549,8 418,6 770,7 566,2 229,911,6 467,9 302,8 191,4 635,2 468,9 357 657,3 482,8 19611,6 400,6 259,3 163,9 543,9 401,4 305,7 562,7 413,4 167,811,6 302,6 195,8 123,8 410,8 303,2 230,9 425 312,2 126,811,6 260,5 168,6 106,6 353,6 261 198,7 365,8 268,8 109,111,6 203,3 131,5 83,16 276 203,7 155,1 285,5 209,8 85,1711,6 162,7 105,3 66,54 220,8 163 124,1 228,5 167,8 68,1511,6 153,6 99,37 62,82 208,5 153,9 117,2 215,7 158,4 64,3311,6 132,3 85,58 54,1 179,5 132,5 100,9 185,8 136,5 55,41

L_h L_h_1 L_h_2 L_h_3 L_h_4 L_h_5 L_h_6 L_h_7 L_h_81300 841 531,6 1764 1302 991,5 1825 1341 544,51037 671,4 424,4 1408 1040 791,5 1457 1070 434,7774,8 501,4 317 1052 776,4 591,2 1088 799,5 324,6667,9 432,2 273,2 906,8 669,3 509,6 938,2 689,2 279,8537,5 347,9 219,9 729,7 538,7 410,1 755,1 554,7 225,2454,7 294,3 186 617,3 455,7 346,9 638,7 469,2 190,5357,7 231,5 146,3 485,6 358,4 272,9 502,4 369,1 149,9307,1 198,7 125,6 416,9 307,7 234,3 431,4 316,9 128,7232,9 150,7 95,29 316,2 233,4 177,7 327,2 240,4 97,59200,9 130 82,17 272,7 201,3 153,2 282,1 207,2 84,15155,3 100,5 63,52 210,8 155,6 118,5 218,1 160,2 65,05127,1 82,27 52 172,6 127,4 96,99 178,6 131,2 53,26117,9 76,31 48,24 160,1 118,2 89,96 165,6 121,7 49,4101,6 65,74 41,56 137,9 101,8 77,5 142,7 104,8 42,56

B 2°C – W 50° C

P_c P_h U U_1 U_2 U_3 U_4 U_5 U_6 U_7 U_84,65 6,09 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71 11,65,75 7,48 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71 11,67,85 10,17 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71 11,69,25 12,05 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71 11,611,45 14,82 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71 11,613,4 17,28 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71 11,613,93 21,1 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71 11,616,26 24,61 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71 11,621,64 32,1 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71 11,624,93 37,25 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71 11,632,03 48,74 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71 11,639,24 58,59 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71 11,642,64 63,55 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71 11,649,2 73,84 4,86 7,51 11,88 3,58 4,85 6,37 3,46 4,71 11,6

54

L_c L_c_1 L_c_2 L_c_3 L_c_4 L_c_5 L_c_6 L_c_7 L_c_8 L_h51,72 33,47 21,16 70,21 51,83 39,46 72,64 53,37 21,67 89,8363,95 41,39 26,16 86,82 64,08 48,79 89,83 65,99 26,79 110,387,31 56,5 35,72 118,5 87,49 66,61 122,6 90,09 36,58 150102,9 66,58 42,09 139,7 103,1 78,49 144,5 106,2 43,1 177,7127,3 82,41 52,1 172,9 127,6 97,16 178,9 131,4 53,36 218,6149 96,45 60,97 202,3 149,3 113,7 209,3 153,8 62,44 254,9154,9 100,3 63,38 210,3 155,3 118,2 217,6 159,9 64,91 311,2180,8 117 73,98 245,5 181,2 138 254 186,6 75,77 363240,7 155,8 98,46 326,7 241,2 183,6 338,1 248,4 100,8 473,5277,3 179,4 113,4 376,4 277,8 211,5 389,5 286,1 116,2 549,4356,2 230,5 145,7 483,6 357 271,8 500,4 367,6 149,3 718,9436,4 282,4 178,5 592,5 437,3 333 613 450,3 182,9 864,2474,3 306,9 194 643,8 475,2 361,8 666,1 489,4 198,7 937,4547,2 354,1 223,9 742,9 548,3 417,5 768,6 564,6 229,3 1089

L_h_1 L_h_2 L_h_3 L_h_4 L_h_5 L_h_6 L_h_7 L_h_858,13 36,75 121,9 90,01 68,53 126,2 92,69 37,6371,4 45,13 149,8 110,6 84,18 155 113,8 46,2297,07 61,37 203,6 150,3 114,4 210,7 154,8 62,85115 72,71 241,3 178,1 135,6 249,7 183,4 74,47141,5 89,42 296,8 219 166,8 307 225,6 91,58164,9 104,3 346 255,4 194,5 358 263 106,8201,4 127,3 422,5 311,9 237,4 437,2 321,1 130,4234,9 148,5 492,8 363,7 276,9 509,9 374,6 152,1306,4 193,7 642,8 474,4 361,2 665,1 488,6 198,4355,6 224,8 745,9 550,6 419,2 771,7 566,9 230,2465,2 294,1 976 720,4 548,5 1010 741,8 301,2559,3 353,5 1173 866 659,3 1214 891,7 362,1606,6 383,5 1273 939,3 715,2 1317 967,2 392,7704,8 445,6 1479 1091 831 1530 1124 456,3

Literatura

1. Buffon, G. L. (1778): Histoire naturelle, générale et particulière.-651 S., De l’imprimerie royale, Paris.

Commented edition: Roger, J. (1962): Buffon, Les epoque de la Nature. – 495 S., Mémorires du Muséum National d’Histoire Naturelle, Série C, Tome X, Éditions du Muséum ,

Paris. 2. Crandall, A. C. (1946): House Heating with Earth Heat

Pump. – Electrical World 126/19, pp. 94-95, New York. 3. Dalenbäck, J. O. (ed). (1990): Central Solar Heating plants

with seasonal storage, status report. – 105 p., SCBR

D14:1990, Stockholm.

55

4. Harlow, J. H. & Klapper, G. E. (1952): Residential Heat Pump

Experiments In Philadelphia-Installation and Operating Experience. – AIEE Trans 71/II, pp. 366-375, New York.

5. Humboldt, A. von (1979): Ueber die unterirdischen Gasarten und die Mittel ihren Nachteil zu veremeiden. – Vieweg, Braunschweig.

6. Ingersoll, L. R. & Plass, H. J. (1948): Theory of the ground pipe heat source for the heat pump. – Heating, Piping &a Air

Conditioning 20/7, pp.110-122, Chicago. 7. Kazmann, R.G. (1971): Exotic Uses of Acquifers. – J. Irrig.

Drain. Div., ASCE, 97/IR3, pp. 515-522, New York.

8. Kemler, E. N. (1947): Methods of Earth Heat Recovery for the Heat Pump. – Heting and Ventilating, Sept, 1947, pp. 69-72, New York.

9. Kley, W. & Nieskens, H. G. (1975): Möglichkeiten der Wärmespeicherung in einem Porengrundwasserleiter und

technische Problemebei der Rückgewinnung der Energie. – Z. Dtsch. Geol. Ges. 126, pp. 397-409, Hannover.

10. Engvall, L. (1986): Energilgaring i lera, ny metod för

installation av värmeväxlarrör. – 17 p., SCBR R92:1986, Stockholm.

11. Schulz, R. & Jobman, M. (1989): Hydrogeothermische Energiebilanz und Gundwasserhaushalt der Malmkartes im süddeutschen Molassebecken. – 56 p., Ber. 105 040, NLFB,

Hannover. 12. Sanner, B. (1993): Verwendung aufgelassener

Kohegruben zur Nutzung geothermischer Energie in

Springphill, Kanada. – Geotehremische Energie 6/93, p. 3-5. 13. VDI (2001): Thermal use of the underground – Ground

Source Heat Pumps. – Guideline VDI 4640, part 2, Beuth Verlag, Berlin.

14. Allen, J. R. (1920): Theory of Heat Loss from Pipe

Buried in the Ground. – Journal ASHVE 26, 455-469 and 588-596.

15. Claesson, J. & Eskilson, P. (1988): PC Design Model for Heat Extraction Boreholes. – Proc. 4-th Int. Conf. Energy Storage JIGASTOCK 88, 135-137.

56

16. Claesson, J. & Eskilson, P. & Hellström, G. (1990): PC

Design Model for Heat Extraction Boreholes. – Proc. 3-d WS on SAPHGCS Göteborg, CITη 1990:3, 99-102.

17. Claesson, J. (1991): PC Design Model for Thermally Interacting Deep Ground Heat Exchangers. – IEA Heat Pump Centre report HPC-WR-8, 95-104.

18. Ingersoll, L. R. & Plass, H. J. (1948): Theory of Ground Pipe Source for the Heat Pump. – ASHVE Trans. 54, 339-

348. 19. Ingersoll, L. R., Adler, F. T., Plass, H. J. &Ingersoll, A.

C. (1950): Theory of Earth Heat Exchangers for the Heat

Pump. – ASHVE Trans. 56, 167-188. 20. Bose, J. E. et al., (1980): Earth Coupled and Solar

Assisted Heat Pump Systems. 5-th Annual Heat Pump

Technology Conference, Oklahoma State University, Stillwater, OK.

21. Braud, H. J., Oliver, J. and Klomkowski, H., (1988): Earth Source Heat Exchangers for Heat Pumps. Geo-Heat Center Quarterly Bulletin, 5-1, 12-15.

22. Carrierr Corp., 1981: Application Data- The Heat Machine. Carrier Corp., Syracuse, NY.

57

Kreu 4

SISTEMET E PUSEVE MARRËS DHE INJEKTUES LIDHUR ME HORIZONTET E CEKTA TË UJËRAVE NËNTOKËSORE

58

Fig. 4.1. Konstruksioni i një pusi për marrjen e ujit nga horizonti i cekët i

ujërave nëntokësore në një zonë të Tiranës.

59

Kreu 5

KUSHTET KLIMATIKE DHE HIDROGJEOLOGJIKE PËR ZONËN E PROJEKTIMIT TE SISTEMEVE KLIMATIZUES

7.1. Parametrat klimatikë të projektimit

Qyteti i Tiranës përfshihet në zonën me klimë mesdhetare kodrinore

qëndrore (“Klima e Shqipërisë”). Indikatorët kryesorë të regjimit klimatik për ciklin shumëvjeçar për qytetin e Tiranës janë:

Rrezatimi i përgjithsëm vjetor , i barabartë me 132.3 kkal/cm2,

Shuma e orëve me diell,e barabartë më 2561 orë/vit,

Shuma mesatare shmëvjeçare e rreshjeve vjetore, e barabartë me 1247 mm,

Numri mesatar i ditëve me rreshje, i barabartë me 126 ditë/vit,

Rreshjet më të mëdha 24 orësh, të barabarta me 237 mm,

Shtresa maksimale e borës, me trashësi 17 cm etj.

Në fig. 5.1 jepen variogramat e temperaturë mesatare vjetore dhe mujore për vitin me temperaturë mesatare vjetore më të lartë (1990) dhe më të vogël (1986), si edhe variograma e sasisë mesatare vjetore e rrëshjeve, për

periudhën 1930-2000.

a) Treguesit kryesorë të regjimit të temperaturës së ajrit për qytetin e Tiranës gjatë këtij cikli shumë vjeçar janë:

Temperatura mesatare vjetore ta = 15.5oC

Temperatura maksimale absolute tmax = 40.3oC

Temperatura minimale absolute tmin = -10.50C

Amplituda ekstreme vjetore e temperaturës së ajrit A1= [40.3 – (- 10.5)= =

50.2oC

Temperatura mesatare e maksimumeve ditore Ct oditore 9.30max

Temperatura mesatare e minimumeve ditore Ct oditore 6.1min

Amplituda ekstreme ditore e temperaturës së ajrit: A2=[30.9 - (- 1.6)] =

41.5oC

b) Numri i ditëve sipas rastisjeve të temperaturave të ajrit:

= 0.1 ditë/vit

Nga – 4.9oC deri 0.0oC = 1.2 ditë/vit

Nga – 0.1oC deri 5.0oC = 14.7 ditë/vit

60

Nga – 5.1oC deri 10.0oC = 75.4 ditë/vit

Nga – 10.1oC deri 15.0oC = 25.1 ditë/vit

Nga – 15.1oC deri 20.0oC = 72.4 ditë/vit

Nga – 20.1oC deri 25.0oC = 1.4 ditë/vit

Nga – 25.1oC deri 3.0oC = 24.3 ditë/vit

Nga – 4.9oC deri 0.0oC = 1.2 ditë/vit

= 0.5 ditë/vit

Gjithësej 365 ditë/vit

7.2) Kushtet hidrogjeologjike

Shqipëria dallon për kushte të veçanta fiziko-gjeografike të territorit të saj: relievi i theksuar malor, klima tipike mesdhetare me rreshje të shumta atmosferike e avullim intensiv, ndërtim specifik gjeologjik me prezencën e

formacioneve të ndryshme gjeologjike, etj. Tërësia e përgjithëshme e këtyre kushteve ne bashkëveprim të ngushtë e të ndërsjelltë me njëri tjetrin, bëjnë të mundur që territori i vendit tonë të dallojë për një regjim të posaçëm e të

kompletuat hidrogjeologjik. Ky veprim shpreh shpërndarjen gjeografike të të ujërave nëntokësorë në Shqipëri.

Në pellgun ujëmbledhës të rrjetit të përgjithshëm hidrografik të Shqipërisë, me një sipërfaqe totale prej F = 43 305 km2

. Shtresa mesatare shumëvjeçare e rreshjeve atmosferike gjatë shpërndarjes së saj gjeografike në

territor, ndryshon përkatësisht nga 700 mm në zonat e ulta deri në 3700 mm në rajonet e lartë malorë.

Nga sipërfaqja e përgjithëshme e territorit të vendit tonë nëpërmjet procesit të evaporacionit largohet një shtresë ujore vjetore e cila varion nga Zo = 300 mm në rajonet malorë.

Potenciali i përgjithshëm ujor i Shqipërisë apo resurset ujore, përfaqëson volumin total të ujërave (Yo) që rezulton si diferencë ndërmjet rreshjeve atmosferike (Xo) dhe evaporacionit (Zo), në formën:

Yo = (Xo – Zo)

Në Shqpëri, potenciali i përgjithsmë ujor karakterizohet nga këta indikatorë:

Volumi i përgjithshëm vjetor Wo = 41,249 km2.

Shtresa e rrjedhjes ujore Yo = 957 mm.

Moduli i rrjedhjes ujore qo = 30.2 l/sek.km2.

Indikatorët e mësipërm tregojnë, se Shqipëria përsa i përket potencialit specifik të saj ujor renditet ndër vendet e para në Europë.

61

Nga potenciali i përgjithshëm ujor i Shqipërisë rreth 31 % e tij, janë ujërat nëntokësore nga pasuria ujore nëntokësore.

Potenciali ujor nëntokësor i Shqipërisë dallon nga këto karakteristika kryesore:

Volumi i përgjithshëm i potencialit ujor nëntokësor është WN = 12.8 km3.

Shtresa ujore e rrjedhjes nëntokësore si mesatare për të gjithë territorin

YN = 295 mm.

Moduli i rrjedhjes ujore nëntokësore si mesatare për të gjithë territorin qN

= 9,5 l/sek.km2.

Rrjedhja ujore gjatë shpërndarjes së saj gjeografike në territorin e vendit tonë përfaqëson përkatësisht 10 – 60 % të rrjedhjes totale. Natyra e kësaj shpërndarje përcaktohet kryesisht nga kushtet fiziko-gjeografke të

territorit dhe përkatësisht nga sasitë e rreshjeve atmosferike të rëna, nga evatraspiracioni si dhe nga struktura lithologjike e territorit.

Baseni hidrologjik i Tiranës përbëhet nga disa komplekse hidrogjeologjike (Harta Hidrogjeologjike e Shqipërisë, në shkallë 1:200.000):

1. Kompleksi argjilor me përshkueshmëri mjaft të ulët 2. Komplesi zhavorror, i karakterizuar nga pëshkueshmëri e lartë, i cili

përfaqëson edhe horizontin ujëmbajtës, i cili ka këto karakteristika (Ciabati P., Hoxha I. 2002):

Tashësi 5-8 m,

Përshkueshmëri 100 – 400 m/d

Transmisivitet 500 – 2000 m2/d

Prurje specifike 3 – 20 l/(sek.m)

3. Komplesi ranorik i plio-pleistocenit, që karakterizohet nga përshkueshmëri të ulët sipas porozitetit, vende vende ka çarje mesatare

dhe ka prezencë të discordances stratigrafike, që përbën pengesat e përshkueshmërisë relative bazale dhe anësore për komplesin zhavorror.

4. Ranorë e konglomeratë, shpesh të shkrifët dhe ndërthurje argjilash të Tortonianit. Shkëmbinjtë janë të çarë dhe porozë me ujëmbajtje lokale dhe rezerva të kufizuara.

Në fig. 5.2 jepet kolona hidrogjeologjike e një shpimi në afrësi të

godinës ku propozohet të ndërtohet imopianti 61emonstrative i ngrohjes dhe freskimit.

Kësisoj, nga ky basen mund te merren sasi uji të duhura për të realizuar furnizimin me ujë të pompës gjeotermale të nxehtësisë.

62

TEMPERATURA MESATARE VJETORE, TIRANE

SASIA MESATARE VJETORE E RRESHJEVE NE TIRANE

Fig. 5.1. Kushtet klimatike të qytetit të Tiranës

14

14,5

15

15,5

16

16,5

17

1930 1950 1970 1990

TE

MP

ER

AT

UR

E (

oC

)

VITE

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15

TE

MP

ER

AT

UR

A (

oC

)

MUAJI

TEMPERATURA MESATARE MUJORE E TIRANES

1980

1996

0200400600800

100012001400160018002000

1920 1940 1960 1980 2000 2020

Sa

sia

me

sa

tare

vje

tore

e

rre

sh

jeve

(m

m/v

it)

Vitet

63

64

Fig. 5.2. Kolona hidrogjeologjike e një zone në Tiranën e Re.

65

Kreu 6

SISTEMET NGROHËS/FRESKUES QË PËRDORIN POMPAT E NXEHTËSISË UJË-UJË OSE UJË-AJËR

66

Kreu 7

EFEKTIVITETI EKONOMIK I SISTEMEVE NGROHËSE/FRESKUESE GJEOERMALE

67

Kreu 8

SHEMBUJ NGA PËRDORIMET E SISTEMEVE NGROHËSE/FRESKUESE GEOTERMALE NË SHQIPËRI DHE NË VENDE TË NDRYSHME

SHQIPËRI:

Zbatimi i parë është ngrohja e shkollës profesionale në Ersekë, e ndërtuar mga misionari amerikan Marku (Foto 8-1, 8-2). Sistemi ngrohës ësht realizza

nga një kompani austriake.

Figura 8-1. Shkolla Profesionale në Ersekë ku Fig. 8-2. Pamje nga sistemi

është ndërtuar sistemi i parë ngrohës gjeotermal gjeotermal i ngrohjes në Shqipëri i shkollës së Ersekës

Zbatimi i dytë dhe më madhor aktual është sistemi ngrohës/freskues

me pompa nxehtësie ujë-ujë i kullave binjake në Bulevardin Dëshmorët e Kombit, Tiranë (Foto 8-3).

Sipërfaqja e të dy kullave: 18.000 m2

- Fuqia e përgjithëshmete sistemit ngrohës: 1.200 kW

- Sistemi ngrohës i tyre përbëhet nga rreth një qind pompa nxehtësie ujë-ujë me fuqi 12 dhe 24 Kw

Projektuar nga Dr. Inxh. Ramadan Alushaj dhe firma Profesion-KLIMA, Tiranë.

Vlerësimi ekonomik i sistemit:

Konsumi energjisë elektrike ose karburantit për vënien në punë të sistemit ngrohes/freskues:

- Energji elektrike (COP=3,5) 343 kW/h 40 E/h

- Nafte 120 l/h 146 E/h

68

Foto 8-3. Pamja e kullave binjake në Tiranë ku është zbatuar sistemi

ngrohës/freskues me pompa nxehtësie ujë-ujë.

69

GREQI:

1. Godina THENAMARIS SHIPS MANAGEMENT Inc. në Athinë: Ngrohet dhe freskohet me sistemin Pus-Këmbyes Nxehtësie-Pompë Gjeotermale Nxehtësie

(Foto 8-4):

Sipërfaqe 4 500 m2

Instaluar dy njësi të Pompave gjeotermale të nxehtësise (Foto 8-4):

Kapaciteti ngrohës 250 kW

Kapaciteti i freskimit 278 kW

Debiti ujor për të dy pompat 13.9 l/sek nga një pus i cekët.

Koeficienti i Performancës: Për ngrohje 4.37 , 1.76 për freskim

Foto 8-4. Godina e Thenamaris Ships Management Inc që ngrohet dhe freskohet me sistemin gjeotermal të energjisë.

Sistemi ka karakteristika ekonomike që paraqiten në pasqyrën e më poshtme:

70

Procesi

M uajt

karakteristikë

Energjia

termale e

dhënë nga

sistemi gjatë

një muaji,

në kW

Energjia

elektrike e

konsumuar

gjatë muajit

për të vënë në

punë

sistemin,

në kW

Koeficienti i

Performances

i sistemit

Energjia

elektrike

specifike e

konsumuar

për

sistemin,

në Wh/m2

Ngrohje Janar, 2003 186 000 42 560 4.37 12.7

Freskim Qershor, 2003 200 160 112 600 1.76 34.7

2. Godina e Bashkisë së Pylays, Selanik.

Tre godina me sipërfaqe të përgjithëshme 2500 m2, volumi 7500 m3 (Foto 8-5).

Burimi i nxehtësisë: 21 puse, të vendosur sipas një matrice 4.5x4.5 m, me thellësi 80m, sasia totale e metrazhit të shpimit 1680 m, diametri i puseve

160 mm.

Këmbyesi vertikal i nxehtësisë: Gjatësia specifike 6.34 m/kW, tub

plastmasi, tip PE-MD.

Sistemi ngrohës me 11 pompa gjeotermale nxehtësie ujë-ujë,me fuqi të

përgjithëshme 265.4 kW për ngrohje dhe 280.1 kW për freskim.

Koha e punës së sistemit: 5 ditë në javë, 7 orë në ditë.

Vlerësime ekonomike. Sistemi gjeotermal është më efektiv sesa sistemet e tjera në masën:

- Për ngrohje: 74% ndaj kaldajës me naftë

24% ndaj kondicionerëve ajër/ajër

- Për freskim: 46% ndaj kaldajës me naftë

18% ndaj kondicionerëve ajër/ajër

71

Foto 8-5. Godinat e Bashkisë Pylays, Selanik dhe salla e pompave

Gjeotermale të nxehtësisë.

Mali i ZI.

Sistemi ngrohës është ndërtuar në qytetin Budva në Malin e Zi. Sistemi është kompleks: pompa geotermale nxehtësie-panele diellore (Foto 8-6) . Burim

nxehtësie është uji i detit. Për të shmangur korrozionin, uji i kripur i detit dërgohet në një këmbyes nxehtësie për shëllirat; pas tij rikthehet në det. Uji i

detit ka temperaturë mesatare 12 oC në dimër. Uji i nxehtë pas pompës së nxehtësisë përzjehet me ujin e nxehtë nga panelet diellore dhe depozitohet në rezervuarë. Ai shërben për një pishinë dhe si ujë sanitar dhe për ngrohje të

vilave për rreth.

Foto 8-6. Sistemi ngrohes i intergruar- energji gjeotermale dhe energji

diellore ne Sllovenska Plaza, Budva

FRANCË:

72

Godinë puiblike në Lion (Foto 8-7):

Sipërfaqja e godinës 16.633 m2.

Energjia vjetore e përftuar 2 108 114 kWh/vit.

Energjia vjetore e konsumuar 490 259 kWh/vit.

Koeficienti i performancës COP = 4.75

Kosto vjetore e energjisë 33 365 Euro/vit për gjithe sipërfaqen e ngrohur.

Kosto e energjisë 2 E/(vit.m2).

Vetë shlyerja e investimit 3 vjet.

Foto 8-7. Godinë publike në Lion, Francë, e ngrohur me sistemin

gjeotermal.

HOLLANDE:

Bllok banesash banimi në qytetitn Swfterband (Foto 8-8):

Sipërfaqja e ngrohur 79 apartamente x 100 m2 = 7 900 m2

Energjia vjetore e përftuar 33 000 kWh/vit,

Energjia vjetore e konsumuar 15 000 kWh/vit,

Koeficienti i performancës COP = 2.

Foto 8-8. Bllok banesash banimi në qytetitn Swfterband, Hollandë

GJERMANI:

73

1. Godinat e German Air Traffic Control headquarters, Langen,

Frankfurt Krahas rezidencave private, godinave industriale ose të bisnesit, në

Gjermani janë ndërtuar sisteme gjeotermale ngrohëse dhe freskuese shumë të mëdha, si ato në qendër të Frankfurtit etj. Tipike midis tyre është ansambli i godinave të German Air Traffic Control headquarters në Langen,

disa kilometra në jug të aeroportit të Frankfurtit (Foto 8-9). Kjo qendër është ndërtuar si Zyrë e Energjisë së Ulët.

Volumi total i godinave 230.000 m3; Sipërfaqja e godinave 57.800 m2

Sistemi ngrohës: shtresat parnësipërfaqsore të tokës

Këmbyesit verikal të nxehtësisë janë vendosur në dy fusha baterish

pusesh (Foto 8-9). Gjithësej 154 puse, sejcili 70 m i thellë, të vendosur sipas një matrice 5 x 5 m.

Kapaciteti total ngrohës dhe freskues i të dy fushave, përkatësisht 330 kW

dhe 340 kW.

Sistemi gjeotermal redukton në masën 35% konsumin e energjisë

krahasur me sistemet konvencionalë të ngrohjes dhe freskimit.

Reduktimi i kostos: 300.000 DM/vit.

Sistemi gjeotermal i ngrohjes dhe freskimit, me kërbyes vertical të nxehtësisë në puse, megjithë koston e madhe fillestare per shpimin e puseve

dhe ndërtimin e këmbyesve vertikalë të nxehtësisë, lejon të arrihet një kursim të shpenzimeve vjetore të sistemeve konvencionalë të ngrohjes dhe freskimit me kaldajë ose kondicionerë ujë-ujë. Krahasimi i kostove për

energjinë, mirëmbajtjen dhe koston kapitale për gjenerimin e nxehtësisë dhe të freskimit, tregon se sistemi ngrohës i German Air Traffic Control është

zgjidhja më ekonomike, në lidhje me koston e ulët të energjisë (Fig. 8-10).

Foto 8-9. Pamje e ansamblit të godinave të German Air Traffic Control, Frankfurt dhe vendosja e dy fushave të baterive puseve.

74

Foto 8-10. Krahasimi i kostos vjetore për ngrohjen dhe freskimin e Godinës German Air Traffic Control.

- Sistemi 1: Këmbyes vertikal nxehtësie, pompë nxehtësie,

rrjet lokal ngrohje, çiller, 4.5 milion DM. - Sistemi 2: Rrjet lokal ngrohje, çiller, 3.5 milion DM.

- Sistemi 3: Rrjet lokal ngrohje, çiller, 3.5 milion DM.

Në pasqyrën e mëposhtme tregohen disa instalime të fuqishme me ngrohjen

gjeotermale të ndërtuara kohët e fundit në Gjermani:

Emri i projektit Kapaciteti ngrohës/freskues,

në kW

Numri i puseve me këmbyes

vertikalë nxehtësie

Thellësia e puseve, në metra

WAGO Minden 100/120 44 100

Gladbeck-

Wiesenbusch

280/180 32 60

Germain Air Trafic

Control

330/340 154 70

MPI Golm 1000/1000 160 100

2) FAAG Godina “Living and Working at Baseler Platz” ne Franksfurt-

Main (Foto 8-11). Sistemi ngrohes: pus-pompe gjeotermale nxehtesie.

Foto 8-11. Godina “Living and Working at Baseler

Platz” në Frankfurt- Main.

75

ZVICËR:

Rezidence private:

Ngrohja: Me sistemin Pus-Këmbyes vertikal nxehtësie-pompë gjeotermale nxehtësie, me kapacitet ngrohës 7 kW.

Kosto e instalimit dhe krahasimi i sistemit gjeotermal dhe atij me kaldajë:

Zëri (P-KVN-PGjN),

në FrS

Boiler

N

a

f

t

e

në FrS

KN-P, 135 m i thellë: shpimi, tubimi, instalimi, prova 11 500

Pompa Gjeotermale e Nxehtësisë, përfshirë instalimin

dhe provën

10 500

Sistemi rregullues i ngrohjes 2 300 Përfshirë

Materiale dhe instalime 4 200

Boiler kompakt, djegesi, Perfshire regullimin 8 000

Serbatori plastik (2 x 1500 l), rakorderitë dhe perfshire

të gjitha materialet e tjera për instalimin e

sistemit

6 000

Oxhaku dhe punët e tjera të ndërtimit, izolimi 7 000

GJITHESEJ 28 500 21 000

2) Shtëpi-vile-private me dy kate:

Sipërfaqe 460 m2.

Burimi nxehtësisë: Uji nëntokësor

Sistemi ngrohës: Pompë gjeotermale nxehtësie, me kapacitet ngrohes 42 kW, kapaciteti freskues 38 kW,

1. Paisjet e ngrohjes dhe freskimit (Fan-Coil, tubat etj) dhe instalimi i tyre:

- Kosto njësi (dhoma me vëllim 1380 m3) kosto 16.7 E/m3, -

Kosto për të gjithë godinën 23 046 Euro 2. Pompa gjeotermale e nxehtësisë: 5 000 Euro 3. Pusi i marrjes së ujit dhe ai i injektimit,

pompa qarkulluese e ujit, tubacionet 7 500 Euro 4. Kosto e instalimi të sistemit të pompës gjeotermale 1 800 Euro

Gjithesej 37

846 Euro

76

SHBA:

1. Galt House, East Hotel, Waterfront Office Building, Luisvile, Kentucky.

Sipërfaqja e ngrohur 161 650 m2.

Sistemi prodhon 15.8 MW për ngrohje dhe 19.6 MW për freskim.

Kursimi i energjisë 53% në krahasim me sistemet e tjera, në masën

25 000 USD/muaj.

2. Godinat Steve Garrett, Oklahoma.

Ansambi ka dy godina (Foto 8-12):

Godina 1: Sipërfaqe 1.390 m2,

Sistemi ngrohës: Konvencional, volum variabël i ajrit.

Godina 2: Sipërfaqe 1.860 m2,

Sistemi ngrohës: Gjeotermal, me këmbyes vertikal nxehtësie

në puse, të shpuar në parkingun e godinës.

Kosto të instalimit: Godina 1: 100.000 USD Godina 2: 128.700 USD

Kosto e punës: Godina 1: 14.20 USD/m2 Godina 2: 5.92 USD/m2

Foto 8-12. Godinat Steve Garrett,

Oklahoma.

Përfundime:

1. Nëntëqind mijë instalime ngrohëse dhe freskuese që shfrytëzojnë energjinë gjeotermale në 26 shtete të Europës, Amerikës, Azisë janë agrumenti më i mirë tekniko-ekonomik për efektivitetin e lartë të

sistemeve moderne ngrohëse dhe freskuese Pus – Këmbyes vertikal nxehtësie-Pompë gjeotermale nxehtësie.

2. Në shembullin e vendeve ballkanike që kemi fqinjë: Greqisë, Maqedonisë dhe Malit të Zi, pa folur për shtetet e tjerë të Europës, le të fillojmë edhe në Shqipëri ndërtimin e sistemeve gjeotermale të

ngrohjes dhe freskimit. Le të jenë Shkolla Profesionale në Ersekë dhe

77

kullat binjake në Tiranë shembujt më të mire për të demosntruar mundësitë e ndërtimit të sistemeve ngrohës/freskues gjeotermale,

efektivitetin e tyre të lartë ekonomik dhe qenien miqësore me mjedisin.

Referencat

Lund J. W. 1996: Lectures on Direct Utilization of Geothermal Energy.

United Nation University Geothermal Training Programme. Geo-Heat

Center, Oregon Institute of Technology, Klamath Falls, Oregon, USA. Lund J. W. 2004. Direct Application of Geothermal Energy Resources and

Eastern European Countries. International Geothermal Days, Poland

2004. Lund J.W. 2005. World-wide Direct Uses of geothermal Energy 2005. World

Geothermal Congress, Antalya 2005.

Rybach L., Brunner M., Gorhan H., 2000: Present situation and further needs for the promotion of geothermal energy in European Countries:

Switzerland. Geothermal Energy in Europe. IGA&EGEC Questionnaire 2000. Editors: Kiril Popovski, Peter Seibt, Ioan Cohut.

Rybach L. and Derek H. Fresston, 2000: Worldwide direct use of

Geothermal Energy 2000. Proceedings of the World Geothermal Congress, 2000. Kyushu-Tohoku, Japan May 28-June 10, 2000.

Rybach L., 2004. Use and management of shallow geothermal resources in Switzerland. International Geothermal Days, Poland 2004.

Rubach L., 2005. Ground Source Heat Pumps-Geothermal Energy for

Anyone, Anywhere: Current Worldwide Activity. World Geothermal Congress, Antalya 2005.

Sanner B. 2004. Case studies and lessons learned in shallow resources in

Germany. International Geothermal Days, Poland 2004.