Voor een appartementencomplex met behoefte aan verwarming, warm water en koeling vergelijkt een simulatie van separatus twee velden met verticale bodemwarmtewisselaars over 50 jaar: 13 dubbele U-32-bodemwarmtewisselaars van elk 150 meter en 15 separatus-bodemwarmtewisselaars van elk 120 meter. De separatus-variant vereist in vergelijking 150 meter minder totale boorlengte en 30 meter minder diepte per bodemwarmtewisselaar. Volgens het projectverslag voldoen beide varianten aan de gestelde eisen voor de vloeistoftemperaturen op lange termijn.
Voor de beslissing over de geothermische boring zijn hier de totale boorlengte, diepte, boordiameter en gesimuleerde temperaturen gezamenlijk relevant. De resultaten gelden voor de gedocumenteerde projectomstandigheden.
In welke behoefte moet het veld met verticale bodemwarmtewisselaars voorzien?
- Jaarlijkse verwarmingsbehoefte · Projectwaarde: 80 MWh
- Jaarlijkse warmwaterbehoefte · Projectwaarde: 85 MWh
- Jaarlijkse koelenergiebehoefte · Projectwaarde: 28 MWh
- Maximaal verwarmingsvermogen · Projectwaarde: 60 kW
- Meegenomen piekkoelvermogen · Projectwaarde: 35 kW
- Simulatieperiode · Projectwaarde: 50 jaar
De simulatie houdt rekening met verwarmings- en koelbedrijf, bestaande aangrenzende bodemwarmtewisselaars en mogelijke toekomstige installaties. Volgens het projectverslag van separatus is hiervoor de uitgangstemperatuur van de ondergrond verlaagd. Het verslag noemt bovendien stromend grondwater en warmte-inbreng in de zomer als bijdragen aan de thermische regeneratie van de ondergrond.
Waarom de boordiepte belangrijk is
Voor de beschreven locatie vermeldt het projectverslag een voorschrift voor spoelboren vanaf 100 meter diepte en risico's op instabiliteit door fijnkorrelig los gesteente. Er worden geen locatie en bijbehorende vergunningbron genoemd; de vermelding van 100 meter is daarom uitsluitend een gedocumenteerde projectvoorwaarde.
De separatus-variant vermindert de maximale diepte van 150 naar 120 meter. Ook 120 meter ligt boven de genoemde grens van 100 meter. Uit de kortere boring volgt daarom geen vrijstelling van het in het project beschreven voorschrift voor spoelboren. De vergelijking toont geen gemeten risicoreductie of concrete kostenbesparing aan.
Twee velden met verticale bodemwarmtewisselaars rechtstreeks vergeleken
Alle volgende gegevens zijn afkomstig uit het projectverslag ‘Geothermie correct gedimensioneerd’ van separatus. De temperatuur- en weerstandswaarden zijn simulatieresultaten.
- Aantal bodemwarmtewisselaars · dubbele U 32: 13 · separatus: 15
- Diepte per bodemwarmtewisselaar · dubbele U 32: 150 m · separatus: 120 m
- Totale boorlengte · dubbele U 32: 1.950 m · separatus: 1.800 m
- Boorgatdiameter · dubbele U 32: 132 mm · separatus: 100 mm
- Reynoldsgetal bij warmteonttrekking · dubbele U 32: 1.851 · separatus: 2.384
- Reynoldsgetal bij koeling · dubbele U 32: niet vermeld · separatus: 4.076
- Effectieve thermische boorgatweerstand bij warmteonttrekking · dubbele U 32: 0,18 mK/W · separatus: 0,12 mK/W
- Effectieve thermische boorgatweerstand bij warmte-inbreng · dubbele U 32: niet vermeld · separatus: 0,11 mK/W
- Minimale gemiddelde vloeistoftemperatuur na 50 jaar · dubbele U 32: −1,3 °C · separatus: −1,47 °C
- Maximale vloeistoftemperatuur in koelbedrijf volgens het verslag* · dubbele U 32: 15,1 °C · separatus: 14,6 °C
*Het oorspronkelijke verslag noemt de DU-32-waarde uitdrukkelijk een gemiddelde vloeistoftemperatuur; bij de separatus-koelwaarde ontbreekt deze nadere aanduiding. Deze verschillen in benaming beperken de interpretatie.
Voor de DU-32-variant noemt het verslag een totaal debiet van 12,2 m³/h en een warmteoverdrachtsmedium met 20 procent mono-ethyleenglycol. Overeenkomstige gegevens worden voor de separatus-variant niet uitdrukkelijk herhaald.
Rekenkundig leidt dit tot twee extra separatus-boringen, 150 meter minder totale boorlengte, 30 meter minder diepte per bodemwarmtewisselaar en een 32 millimeter kleinere boorgatdiameter.
Wat uit de hydraulische resultaten kan worden afgeleid
Het projectverslag beschrijft het verwarmingsbedrijf van de DU 32 als laminair en noemt voor separatus lagere effectieve thermische boorgatweerstanden. Voor het verwarmingsbedrijf van separatus vermeldt het een Reynoldsgetal van 2.384. De eveneens opgenomen algemene kwalificatie van beide bedrijfsgevallen van separatus als turbulent wordt in het verslag niet nader onderbouwd. Op basis van deze vermelding alleen wordt hier geen bewezen turbulente stroming tijdens verwarmingsbedrijf afgeleid.
De gesimuleerde minimale gemiddelde vloeistoftemperatuur is bij separatus met −1,47 °C lager dan bij DU 32 met −1,3 °C. Voor koelbedrijf vermeldt het verslag 14,6 °C voor separatus en 15,1 °C voor DU 32. De vergelijking bewijst daarmee geen algemeen temperatuurvoordeel in beide bedrijfsmodi. Het verslag bevat geen gemeten efficiëntiewaarden of seizoensprestatiefactor.
Welke beslissing de vergelijking ondersteunt
Bij dit project staat tegenover een groter aantal boringen een kleinere totale boorlengte en een geringere diepte per boring. Het projectverslag beoordeelt beide varianten als toereikend wat betreft de vloeistoftemperaturen op lange termijn. De keuze kan daardoor op concrete varianten worden gebaseerd, in plaats van uitsluitend op het aantal bodemwarmtewisselaars.
De product- en ontwerpgegevens van separatus koppelen de bewering van vrijwel gelijkwaardige thermische prestaties aan kleine boordiameters, thermisch verbeterd opvulmateriaal en geplande turbulente stroming. Deze algemene uitspraak vervangt geen bewijs van de betreffende omstandigheden in het project. Het beschikbare verslag vermeldt geen warmtegeleidingsvermogen van het gebruikte opvulmateriaal.
Ondersteuning bij dimensionering en simulatie
Volgens het projectverslag biedt separatus thermische langetermijnsimulaties, hydraulisch ontwerp, drukverliesberekeningen en vergelijkingen van verschillende bodemwarmtewisselaarsystemen. Daarbij wordt rekening gehouden met aangrenzende bodemwarmtewisselaars, worden verwarmings- en koelbedrijf beoordeeld en worden boordiepte en boordiameter geoptimaliseerd.
Ontwerpt u een veld met verticale bodemwarmtewisselaars in moeilijke geologie of met een gecombineerde verwarmings- en koelbehoefte? Stuur separatus het belastingsprofiel, de perceelsituatie en de geologische randvoorwaarden voor een vergelijking van varianten.
Meer foto's en video's
