Met de eerste bodemenergie-installatie in Trimmis vieren wij twee primeurs. Het is ons eerste project op de Zwitserse markt en de eerste installatie die wij met GHEtool hebben ontworpen.
De software is net zo intuïtief te bedienen als onze bodemwarmtewisselaar. Wij laten zien hoe eenvoudig een installatie met separatus kan worden ontworpen en uitgevoerd.
Projectomgeving en geologische randvoorwaarden
Het project betreft een nieuw te bouwen vrijstaande woning in het Churer Rijndal, die volgens de Minergie-standaard wordt gerealiseerd. Het gebouw heeft daardoor een hoge energie-efficiëntie en stelt hoge eisen aan een duurzame en passende warmtevoorziening.
Het gebouw heeft een benodigd verwarmingsvermogen van 10.6 kW en een jaarlijkse warmtebehoefte van 14 MWh. In de zomer kan het gebouw worden gekoeld, met een maximaal koelvermogen van 7.6 kW en een jaarlijkse koelbehoefte van 3.4 MWh. De SCOP van de warmtepomp bedraagt 4.5.
Vooral de geologische ligging maakt het gebruik van geothermie uitdagend. Het gebouw staat op een puinwaaier van vochtig grind, stenen en aarde. Op ongeveer 80 meter diepte begint een laag van compact morenemateriaal.
De geologische omstandigheden zijn ingeschat aan de hand van boorprofielen van het Amt für Natur und Umwelt Graubünden en vervolgens samen met het uitvoerende boorbedrijf MR Erdwärme gevalideerd. Het bedrijf maakt deel uit van het separatus-netwerk en kent de geologie van de regio uitstekend.
Op basis van deze geologische beoordeling is in GHEtool het warmtegeleidingsvermogen van de ondergrond vastgesteld. Daarbij zijn twee bodemlagen gebruikt: een bovenlaag van 80 meter vochtig grind (λ = 1 W/mK) en op diepte 20 meter molassegesteente (λ = 1.8 W/mK). De invoer is uitgevoerd volgens de voorschriften van SIA 384/6.
Configuratie van het boorveld en hydraulisch ontwerp
Het geplande boorveld omvat drie separatus-bodemwarmtewisselaars van elk 100 m lang. Ze worden in een driehoekige opstelling met een onderlinge afstand van 10 m geplaatst en parallel aangesloten. De boringen hebben een diameter van 132 mm en worden opgevuld met thermisch verbeterd opvulmateriaal (λ = 2 W/mK).
Voor de simulatie in GHEtool is een brine met 25% glycol en een debiet van 1 m³/h gebruikt. Dit levert een Reynoldsgetal van 2936 op, waarmee de stroming zich in het overgangsgebied dicht bij het turbulente bereik bevindt.
Resultaten
De simulatie is uitgevoerd over een periode van 50 jaar. Daarbij is een effectieve boorgatweerstand van 0.13 mK/W berekend. De berekende maximale gemiddelde vloeistoftemperatuur bedraagt 20.27 °C en de minimale gemiddelde vloeistoftemperatuur -1.45 °C.
Het temperatuurverloop over de volledige simulatieperiode laat een stabiele ontwikkeling zien en is weergegeven in het onderstaande diagram. De resultaten bevestigen dat het project onder de gegeven omstandigheden goed met separatus kan worden gerealiseerd.
Inzichten:
GHEtool heeft zich in dit project bewezen als gebruiksvriendelijke en krachtige software voor de dimensionering van separatus-bodemwarmtewisselaars. Voor een gedegen ontwerp in de uitdagende plaatselijke geologie is de kennis van lokale deskundigen echter onmisbaar. In ons geval was boorbedrijf MR Erdwärme een centrale partner: ervaren, regionaal verankerd en uitstekend bekend met de geologische omstandigheden. Wij zijn er trots op en dankbaar dat MR Erdwärme als sterke installatiepartner van separatus voor de kantons Graubünden en Ticino aan onze zijde staat
De simulatie met GHEtool heeft de haalbaarheid van de separatus-installatie onder de gegeven omstandigheden duidelijk bevestigd. Dankzij de nauwe samenwerking met onze twee in dit artikel voorgestelde netwerkpartners kijken wij vol verwachting uit naar de aanstaande installatie van de eerste separatus-installatie in Zwitserland.
Oorspronkelijk waren enkele U-bodemwarmtewisselaars met een diameter van 40 mm gepland. Met behulp van een scenariovergelijking kon deze configuratie eenvoudig worden omgezet naar separatus en worden vergeleken. De duidelijke grafische presentatie van de simulatieresultaten van meerdere scenario's helpt om het technische ontwerp transparant te communiceren en projectverantwoordelijken vroegtijdig mee te nemen.
Uitvoering met MR Erdwärme
Op de oude puinwaaier van Trimmis zijn drie separatus-bodemwarmtewisselaars van elk 100 meter geïnstalleerd. De geologische omstandigheden vereisten een hamerboring met doorlopende verbuizing tot de einddiepte. Dit is geen eenvoudig terrein en vereist veel boorexpertise.
Des te opmerkelijker was de soepele uitvoering: de eerste bodemwarmtewisselaar was binnen vijf minuten geïnstalleerd. Een nieuwe beste tijd, mogelijk dankzij de goed ingespeelde samenwerking met onze boorpartner MR Erdwärme. De afbeeldingen en video's laten zien hoe intuïtief onze bodemwarmtewisselaar wordt geïnstalleerd en hoe het benodigde gereedschap wordt gebruikt.
Kunnen wij dit record nog overtreffen?Wij zijn klaar voor nieuwe uitdagingen. Wie samen met ons nieuwe wegen in de geothermie wil inslaan, is van harte welkom. Wij kijken uit naar nog meer interessante projecten.
