De eerste gerealiseerde testinstallatie is al sinds 6 december 2023 in bedrijf. De vrijstaande woning uit de jaren negentig werd voorheen verwarmd met een verouderde gasketel. Precies op het moment waarop de eigenaren van de woning in Altach, Oostenrijk, besloten de verwarming te moderniseren, zocht separatus een geschikt project in de buurt om een eerste testboring te realiseren.
Tijdens het voorafgaande ontwerp is met behulp van een beschikbaar energieprestatiecertificaat een nominaal verwarmingsvermogen van 7.5 kW bepaald. Het gezin koos voor een modulerende warmtepomp van het type IDM iPump T 3-13. Deze is rechtstreeks, zonder buffervat, geïntegreerd in het bestaande warmteafgiftesysteem met radiatoren en vloerverwarming. De warmtepomp bereidt ook warm water in het geïntegreerde drinkwaterreservoir.
De bovenste bodemlagen zijn veenachtig. Op diepten tussen 9 en 30 meter overheersen grind en zand. Daarna wisselen siltlagen en grindhoudende zandlagen elkaar af. In de laatste 10 meter werd een kleilaag aangetroffen. In totaal is tot een diepte van 70 meter geboord. Vanaf 4 meter kwam grondwater voor; door de hydrogeologische situatie in de hele omgeving moet rekening worden gehouden met veel stromend grondwater.
De vergelijkingsboring is uitgerust met een dubbele U-bodemwarmtewisselaar met een buisdiameter van 32 mm. Met afsluiters kan deze dubbele U-bodemwarmtewisselaar op elk moment worden omgeschakeld naar een enkele U-bodemwarmtewisselaar. Beide verticale bodemwarmtewisselaars zijn bovendien toegankelijk gemaakt via putten, zodat temperatuurmetingen en vergelijkbare metingen kunnen worden uitgevoerd. In een door Geser Erdwärme vervaardigde verdeelkast zijn de aansluitleidingen van de bodemwarmtewisselaars voorzien van warmtemeters. Ook gemotoriseerde regelkleppen kunnen worden aangestuurd, zodat naar behoefte op debiet of vermogen kan worden geregeld. De gegevens worden continu geregistreerd, waardoor alle mogelijke vergelijkingen en analyses tussen de typen bodemwarmtewisselaars mogelijk zijn.
Deze uitvoering maakt een directe vergelijking van deze twee typen bodemwarmtewisselaars mogelijk en toont de indrukwekkende prestaties van de separatus-bodemwarmtewisselaar.
Prestatiegegevens
separatus bij afzonderlijk bedrijf:
Volgens de ontwerprichtlijnen is het niet de bedoeling de bodemenergie-installatie met slechts één verticale bodemwarmtewisselaar te gebruiken. Voor testdoeleinden is het echter interessant om te zien hoe goed de separatus-bodemwarmtewisselaar afzonderlijk presteert. Ook wanneer de warmtepomp zeer hoge onttrekkingsvermogens van bijna 100 watt per meter vraagt, levert separatus relatief hoge temperaturen. Wanneer de warmtepomp vervolgens terugregelt naar ongeveer 50 watt per meter, vertoont separatus een enorme stabiliteit. De temperaturen herstellen steeds opnieuw en dalen ook na een langere bedrijfsduur niet verder, wat uiteraard eveneens wijst op goede geologische omstandigheden.
separatus in vergelijking:
Bij de warmteoverdracht bevindt separatus zich in dit testsysteem tussen een enkele U- en een dubbele U-bodemwarmtewisselaar.
Bij de vergelijking tussen separatus en de dubbele U zijn verschillende scenario's doorgerekend, waaronder verschillende temperatuurverschillen (‘delta T’) tussen aanvoer en retour. Kortdurende schommelingen van de delta T bij de bodemwarmtewisselaar zijn niet zichtbaar in de vermogensverhouding. Dit wijst erop dat de interne warmteoverdracht tussen aanvoer en retour via de scheidingswand in de praktijk een ondergeschikte rol speelt. Factoren zoals de geometrie van het boorgat, het opvulmateriaal en de bedrijfsduur maken een veel groter verschil.
Inzichten:
In deze testinstallatie is voor beide vergeleken bodemwarmtewisselaars, separatus en dubbele U, dezelfde boordiameter gebruikt. Bovendien is bij de separatus-bodemwarmtewisselaar opvulmateriaal met een slechter warmtegeleidingsvermogen toegepast, waardoor de bodemwarmtewisselaar als het ware ‘geïsoleerd’ is.Van alle denkbare randvoorwaarden is dit het ‘worstcasescenario’ voor separatus.Ook onder deze niet geheel ideale toepassingsomstandigheden levert separatus dus zeer hoge prestaties en toont het systeem zijn potentieel.
Uit de meetresultaten van de installatie ‘Pernter’ zijn uiteindelijk ontwerpaanbevelingen afgeleid voor simulaties met tools zoals EED of GHEtool. Op basis van het rekenmodel van een enkele U-bodemwarmtewisselaar is bepaald welke parameters moeten worden gebruikt om dezelfde effectieve thermische weerstand in het boorgat te verkrijgen als voor separatus is gemeten. Er is een correctiefactor ingevoerd om rekening te houden met de extra, zij het geringe, thermische overgang tussen de warme en koude zijde binnenin de buis. Meer informatie over dit onderwerp vindt u op de pagina ‘Ontwerp’ te vinden.
Kerngegevens van de installatie:
