Hoe kan een veld met verticale bodemwarmtewisselaars worden ontworpen bij een beperkte boordiepte?
Een ontwerpvergelijking voor een schoolgebouw toont een mogelijke oplossing: de gesimuleerde separatus-variant vereist 16 in plaats van 17 boringen van elk 100 m diep. De berekende minimale vloeistoftemperaturen na 50 jaar liggen dicht bij elkaar. Het resultaat geldt voor de beschreven projectaannamen; het is geen algemene garantie dat met separatus één boring kan worden bespaard.
Voor opdrachtgevers en gespecialiseerde ontwerpers verbindt het voorbeeld de vraag naar de benodigde inspanning voor een bodemenergie-installatie met het thermische en hydraulische ontwerp van het veld met verticale bodemwarmtewisselaars. Het betreft een ontwerpsimulatie, geen gemeten bedrijfsresultaten.
Welke eisen stelde het schoolgebouw?
- Maximaal verwarmingsvermogen · Aanname: 71 kW
- Jaarlijkse warmtebehoefte · Aanname: 120,5 MWh
- Maximaal koelvermogen · Aanname: 27,3 kW
- Jaarlijkse koelbehoefte · Aanname: 6,5 MWh
- Maximaal toegestane boordiepte · Aanname: 105 m
- Gesimuleerde diepte per bodemwarmtewisselaar · Aanname: 100 m
- Warmtegeleidingsvermogen ondergrond · Aanname: 2,4 W/mK
- Warmtegeleidingsvermogen injectiemateriaal · Aanname: 2,0 W/mK
- Simulatieduur · Aanname: 50 jaar
Voor beide varianten zijn identieke bodemparameters gebruikt. Volgens het oorspronkelijke projectverslag is ook rekening gehouden met de invloed van aangrenzende bodemwarmtewisselaars over de simulatieperiode. Het verslag vermeldt geen locatie of naam van het schoolgebouw.
Wat onderscheidt de twee ontwerpvarianten?
- Boringen · separatus: 16 × 100 m · dubbele U 32: 17 × 100 m
- Totale boorlengte · separatus: 1.600 m · dubbele U 32: 1.700 m
- Boorgatdiameter · separatus: 100 mm · dubbele U 32: 135 mm
- Minimale vloeistoftemperatuur na 50 jaar · separatus: −1,47 °C · dubbele U 32: −1,44 °C
- Reynoldsgetal in de ontwerpvergelijking · separatus: 2.987 · dubbele U 32: 1.905
- Concentraat voor een mengsel met 20% mono-ethyleenglycol · separatus: circa 448 l · dubbele U 32: circa 734 l
Het totale debiet is vastgesteld op 16,5 m³/h. De Reynoldsgetallen worden hier weergegeven als waarden uit de ontwerpvergelijking; deze weergave biedt geen zekere classificatie van de stroming en geen afzonderlijk prestatiebewijs.
De separatus-variant heeft in het voorbeeld 100 m minder totale boorlengte en een 35 mm kleinere boorgatdiameter. De projectvergelijking gebruikt 135 mm voor dubbele U 32 en moet daarom worden onderscheiden van de algemene separatus-productvergelijking met 132 mm. De literwaarden betreffen het concentraat voor het mengsel, niet het totale brinevolume.
Wat betekent dit voor de beslissing over een bodemenergie-installatie?
Het oorspronkelijke projectverslag beoordeelt beide varianten als thermisch toereikend. De vrijwel gelijke berekende minimumtemperaturen documenteren het resultaat van het betreffende integrale ontwerp. Ze bewijzen niet dat uitsluitend het type bodemwarmtewisselaar of de stroming hiervoor bepalend is.
Het projectverslag bevat geen gekwantificeerde kostenberekening. Hoe de verschillende boorlengten, diameters en materiaalhoeveelheden de investering beïnvloeden, moet daarom voor het concrete project worden bepaald.
De product- en ontwerpgegevens van separatus koppelen de bewering van vrijwel gelijkwaardige thermische prestaties aan een kleine boordiameter, thermisch verbeterd opvulmateriaal en geplande turbulente stroming. Voor het opvulmateriaal wordt meer dan 2 W/mK geadviseerd. In de ontwerpvergelijking voor het schoolgebouw wordt daarentegen gerekend met 2,0 W/mK; deze gedocumenteerde projectaanname wordt daardoor achteraf niet gewijzigd.
Welke gegevens zijn nodig voor een vergelijking van varianten?
Stuur separatus het belastingsprofiel, de perceelsituatie en de maximale boordiepte. Op basis daarvan kunnen mogelijke varianten worden onderzocht. De in het projectverslag genoemde ontwerpdiensten omvatten thermische langetermijnsimulatie, hydraulisch ontwerp, drukverliesberekening en vergelijking van bodemwarmtewisselaarsystemen en opstellingen.
Meer foto's en video's
