raugeo - geothermische systemen
TRANSCRIPT
RAUGEO - GEOTHERMISCHE SYSTEMENTECHNISCHE INFORMATIE
www.rehau.be BouwAutomobiel
Industrie
3
INHOUD
1. Geothermie ...........................................................................51.1 Algemeen .............................................................................51.2 Toepassingsgebieden ............................................................51.3 Voordelen .............................................................................61.4 RAUGEO-assortiment ............................................................6
2. Eigenschappen van PE-Xa en PE 100 ...................................7
3. Productbeschrijving - Verticale geothermie .........................93.1 Algemeen .............................................................................93.2 PE-Xa-sondes .....................................................................10 3.2.1 Beschrijving ...............................................................10 3.2.2 Eigenschappen ..........................................................10 3.2.3 Afmetingen en verpakking ..........................................10 3.2.4 Assemblage van de ballast .........................................103.3 PE 100-sondes ...................................................................11 3.3.1 Beschrijving ...............................................................11 3.3.2 Eigenschappen ..........................................................11 3.3.3 Afmetingen en verpakking ..........................................11 3.3.4 Assemblage van de ballast .........................................11
4. Productbeschrijving - Horizontale geothermie ...................124.1 Algemeen ...........................................................................124.2 Horizontale PE-Xa-collectoren ..............................................12 4.2.1 Beschrijving ...............................................................12 4.2.2 Eigenschappen ..........................................................12 4.2.3 Afmetingen en verpakking ..........................................134.3 Horizontale collectoren PE100 .............................................13 4.3.1 Beschrijving ...............................................................13 4.3.2 Eigenschappen ..........................................................14 4.3.3 Afmetingen en verpakking ..........................................14
5. Productbeschrijving - Energiepalen ...................................155.1 Algemeen ...........................................................................155.2. Onderdelen ........................................................................15
6. Productbeschrijving - Helix-sondes ....................................166.1. Beschrijving .......................................................................166.2 Eigenschappen ...................................................................166.3 Voordelen van de RAUGEO HELIX-sonde ...............................16
7. Productbeschrijving - Toebehoren ......................................17
8. Ontwerp van een geothermisch systeem - Algemeen ............................................................................20
8.1 Een configuratie kiezen .......................................................208.2 Milieueffecten .....................................................................21
8.3 Warmtepomp (WP) ..............................................................218.4 Druktests ............................................................................21 8.4.1 Algemeen ..................................................................21 8.4.2 Test...........................................................................21
9. Ontwerp van een geothermisch systeem - Horizontale collectoren .......................................................22
9.1 Algemeen ...........................................................................229.2 Plaatsingsdiepte .................................................................229.3 Plaatsingsafstand ................................................................229.4 Dimensionering ...................................................................229.5 Configuraties ......................................................................239.6 Plaatsing van horizontale collectoren ....................................24
10. Ontwerp van een geothermisch systeem - Verticale sondes ...............................................................25
10.1 Algemeen .........................................................................2510.2 De reglementering ............................................................25 10.2.1 Wanneer is er sprake van een vergunningsplicht? ......25 10.2.2 Wanneer is er sprake van een meldingsplicht?...........2510.3 Plaatsingsafstand ..............................................................2510.4 Dimensionering (één installatie met een vermogen
van minder dan 30 kW ......................................................2510.5 Dimensionering van een systeem voor de dienstensector ....2710.6 Configuraties ....................................................................2710.7 Installatie ..........................................................................2710.8 Aansluiting........................................................................2810.9 Uitvoering van de geothermische sondes ............................29
11. Ontwerp van een geothermisch systeem - Energiepalen .....................................................................30
11.1 Algemeen .........................................................................3011.2 Plaatsingsafstand ..............................................................3011.3 Configuraties ....................................................................3011.4 Dimensionering .................................................................3111.5 Aansluiting........................................................................3211.6 Bepaling van mogelijke ontwerpen .....................................3211.7 Vereenvoudigde aanbevelingen (voor voorontwerp) ..............3311.8 Installatie voor energiepalen ..............................................34
12. Ontwerp van een geothermisch systeem - Helix-sonde .......................................................................35
12.1 Plaatsingsafstand ..............................................................3512.2 Configuraties ....................................................................3512.3 Dimensionering .................................................................3512.4 Plaatsing van de HELIX-sonde ............................................36
4
13. Ontwerp van een geothermisch systeem - Varia..................................................................................37
13.1 Warmtedragend medium ...................................................37 13.1.1 Glycolmengsel .........................................................37 13.1.2. Vulling ...................................................................3713.2 Opslag .............................................................................3713.3. Invoer in het gebouw ........................................................3713.4. Berekening van de drukverliezen .......................................37
14. Normalisatie, reglementering, certificatie ........................3814.1. Verwijzing naar de belangrijkste teksten .............................3814.2. Niet-limitatieve lijst van normen, richtlijnen, standaards die van toepassing zijn op installaties bestemd voor geothermie .....38
Verklaring van enkele afkortingen :PE-Xa : reticulair polyethyleen van type aHDPE : hogedichtheidspolyethyleenWP : warmtepomprCOP : winstfactor (coefficient of performance)
5
1 GEOTHERMIE
Opmerking :Deze technische informatie heeft tot doel de gebruiker te helpen bij depre-dimensionering van geothermische installaties, gebruikmakendvan de producten uit het RAUGEO-assortiment van REHAU en mettoepassing van de uitvoeringsinstructies die moeten worden nageleefdvoor de integriteit van de producten. Dit document vervangt degeldende normen of voorschriften niet. Deze moeten verplicht in achtworden genomen.
1.1 Algemeen
Het grootste gedeelte van de inwendige aardwarmte (87%) wordtgeproduceerd door de radioactiviteit van de gesteenten die de mantelvan de aardkorst vormen: deze natuurlijke radioactiviteit wordtveroorzaakt door het uiteenvallen van uranium, thorium en kalium.Reeds sinds zijn ontstaan, heeft de mens altijd voordeel wetente halen uit deze energie. Het gebruik van aardwarmte biedt velemogelijkheden vanwege zijn onafhankelijkheid van de klimatologischeomstandigheden, zijn lokale aanwezigheid en zijn milieuvriendelijkheid.Geothermie bestaat erin de energie die aanwezig is in de bodem of inde bovenste grondwaterlagen op te nemen en via een warmtepompover te brengen naar een woning. Deze techniek combineertenergetische, economische en ecologische voordelen voor deverwarming en de productie van warm tapwater.
1.2 Toepassingsgebieden
Het RAUGEO-assortiment is speciaal ontwikkeld voor geothermieop lage temperatuur, door integratie van verschillendeuitvoeringsprocédés of -technieken, hetzij horizontale, verticale ofondiepe verticale collectoren of funderingspalen. Geothermie op lagetemperatuur houdt in dat er gebruik wordt gemaakt van een bronmet een temperatuur van minder dan 30°C, waardoor het meestalniet mogelijk is de warmte direct te benutten door een eenvoudigewarmtewisselaar. Dus moeten er warmtepompen worden ingezetdie deze lagetemperatuurenergie opnemen en verhogen tot eentemperatuur die hoog genoeg is voor de verwarming van woningen.In België bedraagt de gemiddelde jaartemperatuur van de bodemover het algemeen 7 tot 12°C, en naarmate men dieper doordringt inde bodem, stijgt de temperatuur gemiddeld met 3 à 4 °C per 100 m(geothermische gradiënt).De in de bodem opgeslagen warmte is overal toegankelijk.De technieken om deze energie op te vangen, moeten aangepastzijn aan de warmtebehoeften en het soort ondergrond.
Afb.1 : Kantoren Lu-teco - Ludwigshafen
Afb.2 : Cité de Design-Saint-Etienne
Over het algemeen zijn de volgende toepassingen mogelijk:- Lagetemperatuurverwarming (vloerverwarming, radiatoren, muurverwarming),- Omkeerbare vloer (vloerverwarming en -koeling, muurverwarming en -koeling),- Verwarming of koeling van de lucht (met name voor systemen met gecontroleerde ventilatie).
©.LIN Jan-Oliver kunz
6
1.3 Voordelen
Het concept geothermie op lage temperatuur is geschikt voortoepassingen die gaan van verwarming van individuele woningen totstadsverwarmingsnetten. Dit soort geothermie blijkt buitengewoongeschikt voor de verwarming van collectieve woningen of gebouwenin de dienstensector (ziekenhuizen, administratie, handelscentra...)- Gebruik van een bron met vrijwel constante temperaturen,- Aanzienlijke vermindering van de uitstoot van broeikasgassen,- Energiebesparingen tot meer dan 75 % voor verwarming en koeling
1.4 Samenstelling van het RAUGEO-assortiment
Vaakst gebruikte systemen:- Horizontale geothermie- Verticale geothermie
Innovatieve systemen:- Energiepalen- Compacte sondes
Afb.3 : De verschillende oplossingen
7
2 EIGENSCHAPPEN VAN PE-XA EN PE 100
REHAU biedt een assortiment buizen in vernet polyethyleen PE-Xa enhogedichtheidspolyethyleen PE100 aan.
De voornaamste voordelen van PE-Xa zijn:- Slagsterkte, niet gevoelig aan scheurvorming,- Kleine buigstraal, zelfs bij lage temperaturen,- Aanvulling met zand niet nodig,
- Temperatuurbereik tot boven 40°C, zodat het ontwerp mogelijk is van een systeem met energieopslag,- Geschikt voor aansluiting met schuifhulskoppelingen.
In de onderstaande tabel vindt u de gedetailleerde lijst vaneigenschappen:
Tabel 1
PE-Xa PE 100
Illustraties van de buizen
Materiaal Onder hoge druk vernet polyethyleen type "a" PolyethyleenNormen DIN 16892 DIN 8074/8075Buizenreeks SDR 11(20 x 1.9, 25 x 2.3, 32 x 2.9, 40 x 3.7)20°C 100 jaar / 15 bar 100 jaar / 15,7 bar30°C 100 jaar / 13,3 bar 50 jaar / 13,5 bar40°C 100 jaar / 11,8 bar 50 jaar / 11,6 bar50°C 100 jaar / 10,5 bar 15 jaar / 10,4 bar60°C 50 jaar / 9,5 bar 5 jaar / 7,7 bar70°C 50 jaar / 8,5 bar 2 jaar / 6,2 bar80°C 25 jaar / 7,6 bar -90°C 15 jaar / 6,9 bar -Temperatuurbereik -40°C à 80°C -20°C tot 30°CMin. verwerkingstemperatuur - 30°C -10°CMinimale straal 20 x 1,9 25 x 2,3 32 x 2,9 40 x 3,7 25 x 2,3 32 x 2,9 40 x 3,720 °C 20 cm 25 cm 30 cm 40 cm 50 cm 65 cm 80 cm10 °C 30 cm 40 cm 50 cm 65 cm 85 cm 110 cm 140 cm 0 °C 40 cm 50 cm 65 cm 80 cm 125 cm 160 cm 200 cmKerfgevoeligheid Zeer laag HoogScheurvoortplanting bij FNCT (Full Notch Creep Test) Geen breuk Breuk voor het bereik van 200-2000hAanvulling Aanwezige grond meestal herbruikbaar ZandaanvullingRuwheid van de buizen 0,007 mm 0,04 mmGemiddelde uitzettingscoëfficiënt 0,15 mm/(m*K) 0,20 mm/(m*K)Chemische weerstand Zie bijlage 1 van de norm DIN8075 Zie bijlage 1 van de norm DIN8075Dichtheid 0,94 g/cm³ 0,95 g/cm³Slagsterkte Zeer hoog Hoog
(geen voortplanting van scheuren tijdens het transport (bij scheur, langzame voortplanting tijdens het transportof tijdens de installatie) of tijdens de installatie)
Geschikt voor systeem Ja Neemet warmteopslag (Bedrijfstemperatuur tot 80°C) (Bedrijfstemperatuur tot 30°c)Geschikt voor koelsysteem Ja Jamet groep voor ijswaterproductie (Bedrijfstemperatuur tot 80°C) (Bedrijfstemperatuur tot 30°c)Smeltindex MFR - 0,2-0,5g/10minMFR groep (Melting Flow Ratio) - 003,005
8
Toep
assi
ng
Omsc
hrijv
ing
van
het
Verti
cale
son
deVe
rtica
le s
onde
Horiz
onta
le c
olle
ctor
enHo
rizon
tale
col
lect
oren
Ho
rizon
tale
col
lect
oren
Colle
ctor
en v
oor e
nerg
iepa
len
asso
rtim
ent
PE-X
a RA
UGEO
PE10
0 RA
UGEO
PE-X
a RA
UGEO
PE-X
a PL
US R
AUGE
OPE
100
RAUG
EOPE
-Xa
RAUG
EO
Toep
assi
ngsg
ebie
dVe
rtica
le g
eoth
erm
ieVe
rtica
le g
eoth
erm
ieHo
rizon
tale
geo
ther
mie
Horiz
onta
le g
eoth
erm
ieHo
rizon
tale
geo
ther
mie
Ener
giep
alen
Mat
eria
alPE
-Xa
PE 1
00PE
-Xa
PE-X
a
PE 1
00PE
-Xa
met
EVO
H-ba
rrièr
e,
PE-m
ante
Kleu
rGr
ijsZw
art
Grijs
Oran
je/G
rijs
Zwar
tGr
ijs
Zuur
stof
barr
ière
Nee
Nee
Nee
Barri
ère
volg
ens
DIN
4726
Nee
Nee
Plaa
tsin
gBo
ren
Bore
nBu
is in
trekk
en o
f sle
ufOp
hakk
en o
f sle
ufOp
hakk
en o
f sle
ufFu
nder
ings
pale
n
Afm
etin
gen
32 x
2,9
et 4
0 x
3,7
32 x
2,9
et 4
0 x
3,7
20, 2
5, 3
2 et
40
mm
20, 2
5, 3
2 et
40
mm
25, 3
2 et
40
mm
20, 2
5, 3
2 et
40
mm
sond
e-ø
resp
ectie
velijk
sond
e-ø
resp
ectie
velijk
t(S
DR11
)(S
DR11
)(S
DR11
)(S
DR11
)
110
mm
et 1
34 m
m96
mm
et 1
18 m
m
Gebr
uik
Verw
arm
ing
/ koe
ling
Verw
arm
ing
/ koe
ling
Voor
de
fund
erin
gspa
len
van
nieu
we
gebo
uwen
Niet
mog
elijk
bij
reno
vatie
Aanb
evol
en
Verw
arm
ings
beho
efte
n ve
rzek
erd
door
de
war
mte
pom
pVe
rwar
min
gsbe
hoef
ten
verz
eker
d do
or d
e w
arm
tepo
mp
met
wat
er/g
lycol
men
gsel
en
Verw
arm
ings
beho
efte
n ve
rzek
erd
door
de
war
mte
pom
p
toep
assi
ngsg
ebie
dm
et w
ater
/glyc
olm
engs
el e
n ko
elbe
hoef
ten
al d
an n
iet
bepe
rkte
koe
lbeh
oefte
n al
dan
nie
t ver
zeke
rd d
oor d
e w
arm
tepo
mp
met
wat
er/g
lycol
men
gsel
en
koel
beho
efte
n al
dan
nie
t
verz
eker
d do
or d
e w
arm
tepo
mp
verz
eker
d do
or d
e w
arm
tepo
mp
Tabel 2, de verschillende RAUGEO-oplossingen
9
Afb.5 : PE-Xa-sondes
3.1 Algemeen
De verticale collectoren of geothermische sondes bestaan uit tweebuizen in PE100 of PE-Xa die samen een dubbele U vormen. Dezebuizen worden in een boorgat geplaatst en hierin vastgegoten metcement. In deze buizen laat men in een gesloten kring water stromenwaaraan een antivriesmiddel is toegevoegd. Twee geothermischesondes van 50 m diep volstaan meestal voor de verwarming van eenhuis met 120 m2 woonoppervlakte. De ingenomen oppervlakte isminimaal in vergelijking met horizontale collectoren. Verticalesondes zijn moeilijker te plaatsen dan horizontale collectoren.
Voor verticale sondes moet beroep gedaan worden op een erkende booronderneming en moet voldaan worden aan de administratieve procedures inzake de bescherming van de bodem
3 PRODUCTBESCHRIJVING - VERTICALE GEOTHERMIE
Afb.4 : Verticale oplossingen
10
Afb.7 : Afmetingen
Afb.8 : Installatie
3.2 PE-Xa-sondes
3.2.1 BeschrijvingDe RAUGEO PE-Xa-sondes bestaan uit 2 buizen in vernet polyethyleentype “a” die U-vormig zijn voorgevormd overeenkomstig de norm DIN16892/93, en die een doorschijnende kleur hebben met een grijzebuitenlaag in PE. De intrinsieke eigenschappen van PE-Xa makenhet mogelijk de voet van de sonde in de fabriek voor te vormen,zodat de volledige sonde uit één buis kan worden vervaardigd. Er isdus geen enkele las nodig, wat de betrouwbaarheid van de sondealleen maar vergroot. De bocht van de buis zit beschermd in eensondevoet in glasvezelversterkt polyester. De levensduur van desondes bedraagt minimaal 100 jaar bij een nominale druk van 15bar bij 20°C. Het assortiment wordt vervolledigd met toebehoren,schuifhulskoppelingen, muurdoorvoeren en collectoren.
3.2.2 Eigenschappen- De sondevoet is voorgevormd, geen gevaar voor lekkage- Aangepast aan de omstandigheden op de bouwplaats aangezien PE-Xa een zeer hoge weerstand tegen voortplanting van scheuren en tegen puntlasten bezit.- De voet van de sonde is beschermd met een glasvezelversterkte polyesterhars- Modulaire assemblage van ballasts mogelijk (elementen van 12,5 of 25 kg)
SpecificatiesDN 32 x 2,9 mm DN 40 x 3,7 mm
Buitendiameter (van de buis) d 32 mm 40 mm
Wanddikte (van de buis) 2,9 mm 3,7 mmDiameter (van de sonde) D 110 mm 134 mmGebruikstemperatuur -40°C tot +80°CNominale druk bij 20°C 15 bar
Warmteopame- ca-paciteit* 50 W/m
Beschikbare lengtes 50 tot 150m 50 tot 250m
Afb.6 : PE-Xa-sondes
3.2.3 Afmetingen en verpakkingBeschikbare afmetingen: lengte van 50 tot 250 m.
3.2.4 Assemblage van de ballastDe twee U’s van de sonde worden met behulp van een schroef opelkaar geplaatst voordat de sonde wordt ingebracht in het boorgat.Om de sonde makkelijker in het boorgat te laten zakken, kan er aande sondevoet een ballast worden vastgemaakt via een stevige eneenvoudige verbinding. In geval van een ondergrondse waterhoudendelaag wordt een modulaire assemblage van twee ballasts aanbevolenom de installatie van de sonde in het boorgat te vereenvoudigen.
11
3.3 PE 100-sondes
3.3.1 BeschrijvingDe RAUGEO PE 100-sondes bestaan uit 4 buizen in hogedichtheidspolyethyleen die 2 aan 2 tot een U-vorm zijn gelast, overeenkomstig de norm DIN 8074/75, UV-bestendig en zwart van kleur. REHAU ziet er zorgvuldig op toe dat een gebruiksklare sonde wordt geleverd: de 4 buizen worden in de fabriek gelast en ondergaan elk afzonderlijk een druktest. De sonde beantwoordt aan de kwaliteitseisen van de Duitse richtlijn HR3.26 "buizen en leidingelementen in PE 100 voor geothermische collectorsystemen", en draagt het keuringscertificaat afgeleverd door het Zuid-Duitse centrum voor kunststoffen (SKZ).De levensduur van de sondes bedraagt minimaal 100 jaar bij een nominale druk van 16 bar bij 15°C. Het assortiment wordt vervolledigd met toebehoren, elektrolasmoffen, muurdoorvoeren en collectoren.
3.3.2 Eigenschappen- Verticale groeven garanderen de sterkte en bescherming van de buis- Geen rechtstreeks contact van de U met de wanden van het boorgat, doordat ze volledig is ingewerkt in het gegroefde gedeelte van de sondevoet- Eenvoudig in te brengen dankzij het 'pijlvormige' profiel van de sondevoet- Sondevoet uit één stuk zonder materiaalverandering- In de fabriek automatisch gelaste sondevoet om te voldoen aan de eisen van de richtlijn VDI 4640- Beperkt drukverlies- Modulaire assemblage van ballasts mogelijk (elementen van 12,5 of 25 kg)
SpecificatiesDN 32 x 2,9 mm DN 40 x 3,7 mm
Buitendiameter (van de buis) d 32 mm 40 mm
Wanddikte (van de buis) 2,9 mm 3,7 mmDiameter (van de sonde) D 96 mm 118 mmGebruikstemperatuur -20°C tot +30°CNominale druk (PN) 16 bar
Warmteopname-capaciteit 50 W/m
Beschikbare lengtes 50 tot 150m 60 tot 300m
(*) : Gemiddelde warmteopnamecapaciteit van een verticale collector
Tabel 4, specificaties - PE 100-sondes
Afb.9 : PE-100-sondes
3.3.3 Afmetingen en verpakkingBeschikbare afmetingen: lengte van 50 tot 250 m.
3.3.4 Assemblage van de ballastDe twee U’s van de sonde worden met behulp van een schroef opelkaar geplaatst voordat de sonde wordt ingebracht in het boorgat.Om de sonde makkelijker in het boorgat te laten zakken, kan er aande sondevoet een ballast worden vastgemaakt via een stevige eneenvoudige verbinding. In geval van een ondergrondse waterhoudendelaag wordt een modulaire assemblage van twee ballasts aanbevolenom de installatie van de sonde in het boorgat te vereenvoudigen.
d
D
Afb.10 : Afmetingen
Afb.11 : Installatie
12
Afb.12 : Horizontale collectoren
4.1 Algemeen
De horizontale captatienetten bestaan uit PE- of PE-Xa-buizen. Zeworden geïnstalleerd in lussen die horizontaal worden ingegravenop geringe diepte (1,00 tot 1,50 m). In deze lussen stroomt in eengesloten kring water waaraan een antivriesmiddel is toegevoegd.De totale lengte van de buizen van een horizontale collectorbedraagt verschillende honderden meter. De lussen worden opeen onderlinge afstand van ten minste 40 cm geplaatst, om tevermijden dat er te veel warmte wordt onttrokken aan de bodem.Anders bestaat het risico dat de bodem permanent bevriest. Debenodigde collectoroppervlakte wordt geschat op 1,5- tot 2-maal dete verwarmen woonoppervlakte. Voor een woning van 150 m² zal decollector zo’n 225 tot 300 m² van uw tuin innemen. Bij horizontalecollectoren moeten bepaalde installatieprincipes worden in achtgenomen. Gazon, bloemperken en struiken kunnen samengaanmet de ingegraven horizontale collector. De oppervlakte boven decollector moet doorlatend zijn (geen terras of gebouw) en mag nietworden doorkruist door waterleidingen (bevriezingsgevaar). Het terreinmag niet al te hellend zijn, zodat er niet moet worden aangeaard.Een rotsachtige bodem is minder gunstig dan een losse bodem.
4.2 Horizontale PE-Xa-collectoren
4.2.1 BeschrijvingREHAU heeft speciaal een horizontale collector in vernet polyethyleenontwikkeld, die voldoet aan de norm DIN 16892/93. De collectorenworden ingegraven in de bodem, in een sleuf of afgraving, om de inde bodem opgeslagen warmte op te nemen. Het assortiment wordtvervolledigd met toebehoren, elektrolasmoffen, schuifhulskoppelingen,muurdoorvoeren en collectoren.
4.2.2 EigenschappenDe collectoren zijn vervaardigd uit reticulair polyethyleen type“a”, voldoen aan de norm DIN 16892/93, zijn UV-bestendig enhebben een doorschijnende kleur met een grijze buitenlaag in PE.De levensduur van de sondes bedraagt minimaal 100 jaar bij eennominale druk van 15 bar bij 20°C.
De intrinsieke eigenschappen van het vernet polyethyleen biedenbepaalde voordelen:- Aanaarding is niet nodig vanwege de uitstekende weerstand tegen puntlasten- De soepele buizen laten een kleine buigstraal toe- Aangepast aan de omstandigheden op de bouwplaats aangezien PE-Xa een uitstekende scheurweerstand bezit.
4 PRODUCTBESCHRIJVING - HORIZONTALE GEOTHERMIE
Afb.13 : Aanaarding van horizontale collectoren PE-Xa
13
Specificaties
DN 20 x 1,9 mm DN 25 x 2,3 mm DN 32 x 2,9 mm DN 40 x 3,7 mm
Buitendiameter (van de buis) 20 mm 25 mm 32 mm 40 mm
Wanddikte (van de buis) 1,9 mm 2,3 mm 2,9 mm 3,7 mm
Klasse SDR 11
Gebruikstemperatuur -40°C tot +80°C
Nominale druk bij 20°C 15 bar
Minimale plaatsingstemperatuur -30 °C
Min. buigstraal bij 20°C 20 cm 25 cm 30 cm 40 cm
Beschikbare lengtes* 100 meter
4.2.3 Afmetingen en verpakkingBeschikbare afmeting: standaardrol van 100 meter, andere lengtesmogelijk op aanvraag.
4.3 Horizontale collectoren PE100
4.3.1 BeschrijvingREHAU heeft speciaal horizontale collectoren in zwarthogedichtheidspolyethyleen ontwikkeld, die voldoen aan de normDIN 8074/75.De collectoren worden ingegraven in de bodem, in een sleuf ofafgraving, om de in de bodem opgeslagen warmte op te nemen.Het assortiment wordt vervolledigd met toebehoren, muurdoorvoerenen collectoren.
Afb.14 : Aanaarding van horizontale collectoren PE-Xa
(*) : andere lengtes op aanvraag
Tabel 5, specificaties - horizontale collectoren PE-Xa
Afb.15 : Aanaarding van horizontale collectoren PE100
14
Specificaties
DN 25 x 2,3 mm DN 32 x 2,9 mm DN 40 x 3,7 mm
Buitendiameter (van de buis) 25 mm 32 mm 40 mm
Wanddikte (van de buis) 2,3 mm 2,9 mm 3,7 mm
Klasse SDR 11
Gebruikstemperatuur -20°C tot +30°C
Nominale druk PN16
Minimale plaatsingstemperatuur -10 °C
Min. buigstraal bij 20°C 50 cm 65 cm 80 cm
Beschikbare lengtes* 100 mètres 100 tot 200 meter 100 meter
4.3.2 EigenschappenDe collectoren zijn vervaardigd van hogedichtheidspolyethyleenPE100, beantwoorden aan de norm DIN 8074/75, zijn UV-bestendigen zwart van kleur. De levensduur van de sondes bedraagt minimaal100 jaar bij een nominale druk van 16 bar bij 15°C.De volgende regels van goed vakmanschap moeten in acht wordengenomen:- Aanaarding met zand of teelaarde die ontdaan is van elementen D>20mm- De maximumtemperaturen van het warmtedragende medium mogen niet hoger zijn dan 30°C- Bijzondere aandacht is vereist tijdens de plaatsing, aangezien de minimale buigstraal in grote mate afhankelijk is van de verwerkingstemperatuur
4.3.3 Afmetingen en verpakkingBeschikbare afmeting: standaardrol van 100 meter, andere lengtes
Afb.16 : Aanaarding van horizontale collectoren PE100
(*) : andere lengtes op aanvraag
Tabel 6, specificaties - horizontale collectoren PE 100
15
5.1. Algemeen
Funderingspalen zijn oorspronkelijk bedoeld om de druk vaneen gebouw in de diepte te verplaatsen. Het is mogelijk in dezefunderingen een netwerk van buisvormige collectoren te voorzien,waar men een warmtedragend medium door laat stromen om dewarmte in de bodem op te nemen.De palen bevinden zich onder het gebouw, dit wil zeggen onder eenafgesloten oppervlak waar de bodem niet kan worden opgewarmddoor neerslag of zonnestraling. Om de duurzaamheid van het systeemte garanderen, voorzien geothermische systemen op funderingspalenmeestal een bodemregeneratiesysteem.
5.2. Onderdelen
De funderingspalen worden meestal uitgerust met RAUGEOPE-Xa-buizen van 20 x 1,9 mm of 25 x 2,3 mm. Hetassortiment wordt vervolledigd met toebehoren, elektrolasmoffen,schuifhulskoppelingen, muurdoorvoeren en collectoren.
Afb 17 : Energiepaal
Afb 18 : Energiepaal
5 PRODUCTBESCHRIJVING - ENERGIEPALEN
16
6 PRODUCTBESCHRIJVING - HELIX-SONDES
6.1. Beschrijving
De oplossing RAUGEO HELIX PE-Xa haalt de energie op enkele meterdiepte uit de bodem, vermindert uw energiekosten, vermindert deCO2-uitstoot in de atmosfeer en verbetert uw leefcomfort.Deze nieuwe generatie geothermische sondes, het resultaat van deinnovatie van REHAU, biedt een interessant economisch alternatiefvoor de standaard (verticale of horizontale) geothermische technieken.De RAUGEO PE-Xa Helix-sondes zijn zowel geschikt vooreengezinswoningen als voor kleine apartementsgebouwen, innieuwbouw of renovatie. De aan de bodem onttrokken energiewordt via een warmtepomp opgewerkt, zodat deze geschikt is voorverwarming maar ook voor koeling in de zomer.Vanwege de geringe installatiediepte biedt deze techniek eeninteressant alternatief voor een verticale geothermische sonde,bijvoorbeeld wanneer er geen boorvergunning kan worden afgeleverd,of voor een horizontaal captatienet wanneer de beschikbaregrondoppervlakte niet volstaat.
HELIX : het optimale economische compromis tussen horizontale en verticale geothermie.
6.2 Eigenschappen
Tabel 7, specificaties - HELIX-sondes
Deze technische handleiding beantwoordt aan de eisen van de richtlijnVDI 4640 met betrekking tot geothermische werkzaamheden.
Specificaties
Hoogte (verpakt) ca.1,1 m
Nuttige hoogte ca. 3,0 m
Buitendiameter (van de buis) ca.0,38 m
Lengte van de buis 40 m
Afmetingen van de buis 25 x 2,3
Materiaal PE-Xa
Droog gewicht ca.7,5 kg
Volume ca.13 liter
Afb 19 : HELIX-sondes
6.3 Voordelen van de RAUGEO HELIX-sonde - PE-Xa
- Geothermie voor eengezinswoningen en kleine appartementsgebouwen- Geschikt voor nieuwbouw maar ook voor renovatie- Thermisch vermogen per sonde tot 700 W- Geen diepe boring of grote installatieoppervlakte vereist- Eenvoudig uit te voeren door aannemingsbedrijf- Buis in PE-Xa, bestand tegen de belastingen op een bouwplaats, garandeert de duurzaamheid en betrouwbaarheid van uw installatie- Rekbare sonde, bestand tegen de transport- en gebruiksbelastingen
17
Afb.20 : Ballast
Ballast van 12,5 of 25 kg om de plaatsing te vergemakkelijken bij hetneerlaten van de sonde in het boorgat. Voor het aanbrengen van deballasts kunnen de volgende elementen nodig zijn:- Montagekit voor ballasts van 12,5 of 25 kg voor PE 100-sonde. (Wordt apart verkocht)- Montagekit voor ballasts van 12,5 of 25 kg voor PE-Xa-sonde. (Wordt apart verkocht)- Montagekit om verschillende ballasts samen te voegen. (Wordt apart verkocht)
Afb.21 : Y-koppelstuk
Y-koppelstuk voor de vertrek- retourkringen van de sondes.Aansluiting aan de uiteinden door elektrolasmoffen of polyfusie.
Afstandhouder voor sondes om de juiste afstand te bewaren tussende buizen en om het vullen van het boorgat te vergemakkelijken.
Materiaal: StaalDiameter: 80 mmLengte (12,5 kg): 340 mmLengte (25 kg): 670 mm
Materiaal: PE100Afmetingen: 32-32-40en 40-40-50
Materiaal: PE100Afmetingen: voor sondes32 x 2,9 mm en40 x 3,7 mm
Afb.22 : Afstandhouder
Kabelbinders om de buizen vast te maken in de funderingspalen. Materiaal: PALengte: 178 mmBreedte: 4,8 mmKleur: Naturel
Afb.23 : Kabelbinders
Afb.24 : Voorgemonteerde collectoren
voor verticale sondes
Gemonteerde collector met: aansluitblok 1"1/2 met een uitgang 3/8",uitgerust met een manuele ontluchtingskraan, klemplaat met uitgang½" + vul- / aftapkraan, rvs draadstangen + rvs moer. Retourelementmet gele debietmeter (200 tot 1050 l/h), vertrekelementen,polymeerkoppelingen, bevestigingssteunen.
Materiaal: GlasvezelversterktpolymeerAantal kringen: 2 tot 12.(andere mogelijkheden opaanvraag)Koppelingen: DN32 / DN25
7 PRODUCTBESCHRIJVING - TOEBEHOREN
18
Afb.25 : Collectoren voor horizontale
collectoren DN20 en DN 25
Modulaire collector met afsluiter met borgmoer 3/4" F. De collectorenzijn bij levering niet gemonteerd en vereisen het gebruik vantoebehoren (bijv.: montageset met: aansluitblokken uitgang 1"1/4F,vernikkelde klemplaten, 2 muur-beugels, vulkranen, stoppen ½,ontluchtingskranen, moeren M8 rvs).
Materiaal: PolymeerAantal kringen: max. 12
Afb.26 : Schuifhulskoppelingen en
-ringen voor PE-Xa
Het geheel van schuifhulskoppelingen en -ringen is eenaansluitmethode die door REHAU werd ontwikkeld voor het aansluitenvan PE-Xa- of PE-Xa PLUS-buizen. Deze methode biedt onmiskenbarevoordelen:- Snel en meteen bruikbaar- Veilig- Permanent dicht- Kan bij alle weersomstandigheden worden geplaatst
Materiaal: ontzinkingsvrijmessing (CR: CorrosionResistant) of staal of rood bronz.Assortiment: Zie commerciëledocumentatie
Afb.27 : Krimpkous
Bepaalde stoffen in de bodem kunnen corrosie veroorzaken aande koppelingen, daarom wordt aanbevolen bij twijfel een krimpkouste gebruiken.
Materiaal: VPELengte: 1200 mmKrimpbereik 20-55mmKleur: Zwart
Afb.28 : Muurflens
Muurflens om buizen door muren te voeren, te gebruiken alsaanvulling op de muurdoorvoer.
Mat. zijplaten: Roestvrij staal V2AMat. bouten: Roestvrij staal V4AMat. behuizing: EPDMBinnendiameter: 20 tot 63 mmBuitendiameter: 100 mm
Afb.29 : Elektrolasmof voor PE 100
Elektrolasmoffen zijn koppelstukken waarin een weerstand is ingegoten.
Deze weerstand wordt vervolgens verwarmd met een specialemachine om de las tot stand te brengen tussen de buis en demof. Elke mof is voorzien van een identificatieweerstand die eenautomatische programmering van de lasparameters mogelijk maakt.
Materiaal: PE100Assortiment: Zie commerciëledocumentatie
Afb.30 : Elektrolasmof voor PE-Xa
Elektrolasmoffen zijn koppelstukken waarin een weerstand is ingegoten.
Deze weerstand wordt vervolgens verwarmd met een specialemachine om de las tot stand te brengen tussen de buis en demof. Elke mof is voorzien van een identificatieweerstand die eenautomatische programmering van de lasparameters mogelijk maakt.
Materiaal: PE-XaAssortiment: Zie commerciëledocumentatie
19
Afb.31 : Muurdoorvoer
Om de stabilisatie van de buis in het boorgat te garanderen(vaste positionering), te gebruiken als aanvulling op de waterdichtemuurflens.
Materiaal: PVCBinnendiameter: 100 mmBuitendiameter: 106 mmLengte: 400 mm
Afb.32 : Isolatiemateriaal
De REHAU-isolatiematerialen maken het mogelijk de inwendige buizenmet het glycolmengsel waterdampdicht te isoleren om de vorming vancondenswater te voorkomen. De uiteinden moeten worden verzegeldmet een waterdicht materiaal.
Dikte isolatie: 13 mmLengte: 2 mDiameter: 20-63 mm
Afb.33 : REHAU beschermtape
REHAU anticorrosieplakband in latex / butyl voor de beschermingvan de ondergrondse koppelingen.
Lengte: 5 mBreedte: 50 mm
Afb.34 : Verbindingsbuizen
REHAU biedt een compleet assortiment verbindingsbuizen aan om decollectoren met de warmtepomp te verbinden.PE-Xa: 20-160 mmHDPE van 20 – 110 mmsd
20
Afb.35 : De verschillende oplossingen
8 ONTWERP VAN EEN GEOTHERMISCH SYSTEEM - ALGEMEEN
8.1. Een configuratie kiezen
Configuraties met horizontale collectoren komen momenteel hetmeest voor in België. Deze systemen zijn het goedkoopst maarvereisen een voldoende grote grondoppervlakte. Ze zijn dus vooralgeschikt voor de verwarming van eengezinswoningen.Verticale configuraties zijn in het buitenland reeds zeer goedingeburgerd, en ook in België zijn deze systemen in opmars. Deze systemen vragen een hogere investering maar zijn krachtiger. Ze nemen ook veel minder grondoppervlakte in. Ze zijn dus geschikt voor de verwarming van eengezinswoningen, maar vooral ook van collectieve woongebouwen en kantoorgebouwen die beperkt zijn wat hun omliggende grondoppervlakte betreft.REHAU heeft ook nog andere technieken ontwikkeld waarmee devereiste oppervlakte voor de collectoren kan worden geoptimaliseerd:- Energiepalen- Helix-sondes
De voornaamste kenmerken voor het dimensioneren van eengeothermisch systeem zijn:- Het thermisch vermogen van de warmtepomp- De COP (= coefficient of performance) van de warmtepomp (bijvoorbeeld: B0/W35*)- Aantal bedrijfsuren van de pomp- Aard van de bodem, geologische en hydrologische kenmerken- De jaarlijkse/maandelijkse energiebehoeften- De piek-energiebehoeften* B0/W35 = retour koude bron: 0°C; vertrek warme bron 35°C
Opmerking : Voor het ontwerp van een geothermisch systeem is hetbelangrijk onderscheid te maken tussen het verwarmings- en hetkoelvermogen, de jaarlijks afneembare energie voor de verwarmings- en koelbehoeften. Afhankelijk van de intrinsieke eigenschappen vande bodem, met name de warmtegeleidbaarheid, is het mogelijk dateen geothermisch systeem niet continu kan werken bij een hoogonttrokken vermogen. Het is belangrijk het systeem te dimensionerenop basis van een jaarlijkse cyclus. In de winter wordt warmteonttrokken en de regeneratie van de bodem vindt plaats in de zomer.Het betreft hier hernieuwbare energie. Indien deze regeneratieniet mogelijk is, moet een regeneratiesysteem worden voorzien,bijvoorbeeld door middel van een omkeerbare warmtepomp of doorkoppeling met zonnecollectoren.Deze technische handleiding bevat de meeste ontwerpregels dievermeld staan in de richtlijn VDI 4640 voor systemen van minder dan30 kW. Voor grotere systemen is het aanbevolen een meergedetailleerde studie te laten uitvoeren op basis van een grondigestudie van de bodemeigenschappen.
21
8.2. Milieu-effecten
In geval van warmtepompen die gekoppeld zijn aan geothermischecollectoren, met name horizontale collectoren, kan eenonderdimensionering van de collectoren rechtstreeks gevolgenhebben voor de bodemgesteldheid en de omgevende vegetatie.Een matige afkoeling van de bodem beïnvloedt zijn structuur niet,maar als het systeem ondergedimensioneerd is, kan de omvangvan de energieonttrekking een overmatige bevriezing van de bodemveroorzaken. De uitzetting van het ijs veroorzaakt een aanzienlijkezwellingsdruk, bij ontdooiing kan de waterverplaatsing de bodemwegspoelen. Het is dus mogelijk dat de bodem rond de buizenverzakt.
Er moet dus bijzondere aandacht worden besteed aan dedimensionering. Deze moet zorgvuldig worden bepaald. Elkeonderdimensionering kan een onomkeerbare verarming van de bodemen een verslechtering van de prestaties van het systeem veroorzaken.Omgekeerd kan een overdimensionering tot al te grote drukverliezenleiden en daardoor hoge energiekosten met zich meebrengen.
8.3 Warmtepomp (WP)
Een warmtepomp (WP) maakt het mogelijk energie op een laagtemperatuurniveau naar een hoger temperatuurniveau te brengen.Hierbij wordt energie verbruikt, maar de totale energie die door de WPwordt afgegeven, is hoger dan de energie die aan het systeem wordttoegevoegd. Dit levert dus een totale besparing van primaire energieop, alsook een vermindering van de vervuilende uitstoot bij een gelijkehoeveelheid geproduceerde eindenergie.Een WP verlaagt dus de temperatuur van het medium dat de energielevert (koude bron) en verhoogt de temperatuur van het mediumdat de energie ontvangt (warme bron). Aangezien beide bronnenkunnen worden benut, kan een WP-installatie dus gelijktijdig en/of opeenvolgend de verwarmings- en/of de klimaatregelings- ofkoelbehoeften verzorgen.
Afb.36 : Principe van de warmtepomp
8.4 Druktests
8.4.1. AlgemeenTijdens de druktests wordt de dichtheid van het systeemgecontroleerd. De tests worden gedaan met water. Hierbij wordt hetsysteem onder een constante druk gebracht en wordt de druk in hetsysteem gemeten in functie van de tijd. Een scherpe drukdaling wijstop een storing. Met de debiettests wordt de goede doorstroming in decollectoren gecontroleerd.
8.4.2. TestsDe tests worden uitgevoerd volgens de voorschriften van deplaatsings- en gebruikshandleiding voor polypropyleenleidingen,conform DIN 4279-7 en VDI 4640.
Test voor aanaardingVoor de aanaarding wordt een snelle en representatieve druktestuitgevoerd, zodat buizen of collectoren eventueel nog kunnenworden vervangen. Deze test wordt met name aanbevolen bij eenharde ondergrond die de elementen van het systeem zou kunnenbeschadigen.
Test na installatie van de collectorenDeze wordt uitgevoerd na cementering / aanaarding. De testwordt uitgevoerd volgens de voorschriften van de plaatsings- engebruikshandleiding voor polypropyleenleidingen, volgens DIN 4279-7:- Druk: 6 bar- Duur: 30 min.
Test voor levering intallatieEr wordt een debiet- en druktest uitgevoerd die representatief is voorhet systeem, bij een druk die 1,5-maal hoger is dan de bedrijfsdruk,ten einde de installatie aan de bouwheer te kunnen leveren.
22
Afb.37 : Plaatsingsinterval
9 ONTWERP VAN EEN GEOTHERMISCH SYSTEEM - HORIZONTALE COLLECTOREN
9.1. Algemeen
De regels van goed vakmanschap inzake het ontwerp van horizontalegeothermische collectoren staan beschreven in de richtlijn VDI 4640.De belangrijkste aspecten worden beschreven in de onderstaandehandleiding.
9.2 Plaatsingsdiepte
De temperaturen in de bodem kunnen het vorstpunt bereiken op 1 mdiepte, zelfs zonder exploitatie van de bodem. Hoe dieper men gaat,hoe meer de temperatuur toeneemt, maar de warmtestroom vanafhet aardoppervlakte neemt af. Om de bodem niet permanent te latenbevriezen, moeten de collectoren zich onder de vorstgrens bevinden.In België situeert de plaatsingsdiepte zich dus tussen 1,00 meter en1,50 meter.Bovendien is de in de bodem opgeslagen energie voornamelijkafkomstig van neerslag en zonnestraling, de warmtestroomvanuit de diepere lagen bedraagt minder dan 0,1 W/m2, en isdus verwaarloosbaar. De collectoren worden dus best niet onderbebouwde of verzegelde oppervlakken geïnstalleerd. Er zijn weliswaaruitzonderingen, met name wanneer het geothermisch systeem in eenregeneratie van de bodem voorziet. Dan is het mogelijk de collectorenonder gebouwen te plaatsen. Er moet dan bijzondere aandachtworden besteed aan de bedrijfstemperaturen, om de gebouwstructuurniet te beschadigen. Al te lage temperaturen zouden namelijk defunderingen kunnen beschadigen.
9.3 Plaatsingsafstand
De aanbevolen plaatsingsafstand varieert van 0,5 meter tot 0,8 meter.Hoe langer de vorstperiode duurt, hoe groter de afstand moet zijn.
9.4. Dimensionering
De noodzakelijke oppervlakte en de lengte van de horizontalecollectoren hangen hoofdzakelijk af van de volgende factoren:- Het thermisch vermogen van de warmtepomp- De COP van de warmtepomp (bijvoorbeeld B0/W35)- Aantal bedrijfsuren van de pomp- Aard van de bodem, geologische en hydrologische kenmerken
1e stap :Bepalen van het thermisch vermogen van de WP
2e stap :Berekening van het koelvermogen
3e stap :Bepalen van het aantal bedrijfsuren van de WP. Bij een monovalentewerking van de WP voor de productie van warm water op lagetemperatuur, bedraagt het aantal bedrijfsuren over het algemeen1800 uren. Bij een mono-energetische of bivalente werking kan hetaantal bedrijfsuren oplopen tot 2400 uren.
4e stap :Choix de la puissance thermique spécifique en fonction des caractéristiques du sol et du nombre d’heures de fonctionnement.
Aard van de bodem Specifiek onttrokken vermogen
1800 bedrijfsuren
2400 bedrijfsuren
Droge, niet samenhangende bodem (zand)
10 W/m2 8 W/m2
Vochtige, samenhangde bodel
25 W/m2 20 W/m2
Met water verzadigde bodem
40 W/m2 32 W/m2
Tabel 8, specifiek onttrokken vermogen bij een plaatsingsafstand van 0,8 meter
volgens VDI4640
Opmerking : Het verdient aanbeveling niet meer energie te onttrekken dan 50 tot 70 kWh/m²/jaar.
Koelvermogen =Thermisch vermogen x (COP-1)
COP
23
Afb.40 : Spiraalconfiguratie Afb.41 : Zigzagconfiguratie
Opmerking : Meestal kan het ter plaatse aanwezige materiaal wordengebruikt voor buizen in PE-Xa. Voor de bedekking van buizen in PE100daarentegen moet een aangepast vervangmateriaal worden gebruikt,zoals aanvulzand 0/4. De uitvoering moet bijzonder zorgvuldiggebeuren, aangezien holle ruimten het warmtegeleidingsvermogenen daardoor de prestaties van het systeem verminderen. Daarommoet op rotsig terrein en bij buizen in PE-Xa een vulmateriaal wordentoegevoegd aan het ter plaatse aanwezige materiaal om een goedwarmtegeleidingsvermogen te garanderen.Voor deze verschillende configuraties wordt aanbevolen identiekecollectorlengtes te gebruiken om de kringen in evenwicht te houden.
5e stap :Berekening van de benodigde oppervlakte van de collectoren.Deze wordt verkregen op basis van de koelcapaciteit en het specifiekonttrokken vermogen.
6e stap :Berekening van de benodigde lengte van de collectoren.
Voorbeeld :
Thermisch vermogen vand e warmtepomp: 10 kW (10000 W)
COP (bijvoorbeeld B0/W35) : 4
Koelvermogen : 7,5 kW (7500 W)
Aantal bedrijfsuren : 1800 h/j
Soort bodem : Vochtige, samen-hangende bodem
Specifiek thermisch vermogen : 25 W/m2
Onttrekkingsoppervlakte : 300 m2
Plaatsingsafstand : 0,8 meter
Totale benodigde lengte : 375 meter
Noodzakelijk aantal collectoren * : 4 collectoren van 100 meter
(*) De lengte van de horizontale collectoren bedraagt meestal 100 m om de
drukverliezen te beperken
Tabel 9, berekeningsvoorbeeld
9.5 Configuraties
Vóór de installatie moet een plan worden opgemaakt van de locatiewaar de collectoren moeten worden geïnstalleerd. Dit plan moet devolgende elementen bevatten:- De afmetingen van het beschikbare terrein- De structuurelementen, zoals de gebouwen- De toekomstige structuurelementen, zoals een zwembad- De ondergrondse netwerken, zoals het rioolwaterstelsel- De aanwezigheid van een aardwarmtewisselaar (of Canadese put)- De bomen en vegetatie- De voorziene locatie voor de collectoren
Opmerking : De volgende minimumafstanden moeten in acht wordengenomen:- 5 meter ten opzichte van bomen- 1,5 meter ten opzichte van niet-hydraulische ondergrondse netwerken- 3 meter ten opzichte van funderingen, putten, septische putten, afvoeren
Er zijn verschillende configuraties mogelijk:
Configuratie in een sleuf :Doorgaans wordt er een afstand van 1 meter gelaten tussen tweesleuven. Met behulp van een minigraafmachine wordt een sleufgegraven waarin de buizen worden aangelegd. Met het uitgegravenmateriaal van de tweede sleuf wordt de eerste sleuf weer aangevuld.
Configuratie in een afgraving :Bij dit soort configuratie wordt de volledige oppervlakte vrijgemaakt enafgegraven voordat de buizen worden geplaatst.
Afb.42 : Tichelmann-configuratie
Afb.39 : Uitvoering - aanaarding
Opp van de horizontale collectoren (m²) = Koelvermogen (W)
Specifiek onttrokken vermogen (W/m²)
Lengte van de collector (m) =Oppervlakte van de horizontale collectoren (m²))
Plaatsingsafstand (m)
24
9.6 Plaatsing van horizontale collectoren
1e stap :- De collectoren worden aangelegd vanaf het hoogste punt- De collectoren kunnen worden geïnstalleerd in ondergrondseinspectieputten die speciaal hiervoor voorzien zijn.- Sluit de buizen aan op de collectoren
Opmerking : De collectoren moeten worden beschermd tegenzonnestraling.
2e stap :- Plaats de buizen zorgvuldig in rechte lijnen- Houd de buizen op hun plaats met behulp van bevestigingskrammen- Zorg ervoor dat de minimale buigstraal niet wordt overschreden
3e stap :- Verwijder de bevestigingskrammen nadat de buizen gedeeltelijk zijnbedekt met hoopjes geschikt materiaal- Doe een druktest
Opmerking : Buizen in PE100 moeten worden aangelegd met zand ofteelaarde die vrij is van elementen D>20mm.
4e stap :- Aanaarding van de buizen- Vul het systeem met het glycolmengsel (de concentratieantivriesmiddel in het water wordt opgegeven door de fabrikantvan de warmtepomp)- Ontlucht het systeem- Verricht een druktest op de installatie (buizen, collectoren, …)bij een druk die 1,5-maal hoger is dan de bedrijfsdruk
Afb.44 : Installatie
Afb.45 : Plaatsing en bevestigin
Afb.46 : Bedekking
Afb.47 : Aanaarding en test
25
10 ONTWERP VAN EEN GEOTHERMISCH SYSTEEM - VERTICALE SONDES
10.1. Algemeen
De regels van goed vakmanschap inzake het ontwerp van verticalegeothermische collectoren staan beschreven in de richtlijn VDI 4640. De belangrijkste aspecten worden beschreven in de onderstaande handleiding.
10.2. De reglementering
10.2.1 Wanneer is er sprake van een vergunningsplicht?• Indien een voor huishoudelijke doeleinden zeer grote warmtepomp wordt toegepast (met een totale geïnstalleerde drijfkracht van de warmtepomp van meer dan 200 kW;• indien grondwater (met pomp- en retourput) als warmtebron wordt toegepast;• indien een verticale bodemwarmtewisselaar als bron wordt toegepast waarbij tot op een diepte van meer dan 50 meter onder het maaiveld wordt geboord;• indien een horizontale of verticale bodemwarmtewisselaar wordt toegepast met daarin een warmtedragend medium met gevaarlijke stoffen zoals bedoeld in bijlage 2B van Vlarem I. 10.2.2 Wanneer is er sprake van een meldingsplicht? Als er geen sprake is van een vergunningsplicht, zal vaak wel een melding moeten worden gedaan. Dit is het geval indien sprake is van één of meer van de volgende situaties:• De warmtepomp heeft een totale geïnstalleerde drijfkracht van meer dan 5 kW;• er wordt gebruik gemaakt van een verticale bodemwarmtewisselaar waarbij tot een diepte van maximaal 50 meter onder het maaiveld wordt geboord (bij een diepte van meer dan 50 meter geldt een vergunningsplicht).
10.3. Plaatsingsafstand
De geothermische sondes worden in boorgaten geplaatst die meestaltot 100 meter diep gaan. De aanbevolen afstand tussen twee sondesbedraagt min. 5 m voor sondes < 50 m en min. 6 m voor sondes >5 m. Bij het onttrekken van warmte door een verticale sonde ontstaateen thermische kegel. De kenmerken van deze kegel, namelijk zijnvorm en diameter, zijn afhankelijk van het gebruik van de sondes,maar ook van de eigenschappen van de bodem.
Zo kan een afstand van meer dan 6 meter vereist zijn als de bodemvan slechte kwaliteit is. Indien de werking van de sondes verwarmingen koeling combineert, kan de afstand daarentegen worden verkleind.Het is mogelijk sondes onder gebouwen te plaatsen, maar dan moetbijzondere aandacht worden besteed aan de bedrijfstemperaturen,om de gebouwstructuur niet te beschadigen. Al te lage temperaturenzouden namelijk de funderingen kunnen beschadigen.
10.4. Dimensionering (één installatie met een vermogen van minder dan 30 kW)
De noodzakelijke oppervlakte en de lengte van de verticale sondeshangen hoofdzakelijk af van de volgende factoren:- Het thermisch vermogen van de warmtepomp,- De COP van de warmtepomp (bijvoorbeeld B0/W35),- Het aantal bedrijfsuren van de pomp,- De aard van de bodem, de geologische en hydrologische kenmerken.
1e stap :Bepalen van het thermisch vermogen van de WP
2e stap :Berekening van het koelvermogen :
3e stap :Bepalen van het aantal bedrijfsuren van de WP. Bij een monovalentewerking van de WP voor de productie van warm water op lagetemperatuur, bedraagt het aantal bedrijfsuren over het algemeen1800 uren. Bij een mono-energetische of bivalente werking kan hetaantal bedrijfsuren oplopen tot 2400 uren.
4e stap :Keuze van het specifiek thermisch vermogen op basis van dekenmerken van de bodem en het aantal bedrijfsuren.(Zie tabel 10)
Koelvermogen =Thermisch vermogen x (COP - 1)
COP
26
5e stap :Berekening van de benodigde lengte van de sondes. Deze wordtverkregen op basis van de koelcapaciteit en het specifiek onttrokkenvermogen.
Eigenschappen van de bodem Specifiek onttrokken vermogen
over 1800 bedrijfsuren
over 2400 bedrijfsuren
Algemene richtwaarden
Ondergrond van slechte kwaliteit (droog sediment) ( λ < 1,5W/m* K) 25 W/m 20W/m
Normale rotsige ondergrond en met water verzadigd sediment ( λ = 1,5 - 3,0 W/m* K) 60 W/m 50W/m
Compacte rots met hoog warmtegeleidingsvermogen (λ > 3,0W/m* K) 84W/m 70W/m
Respectieve mineralen
Kiezel en zand, droog <25 W/m <20 W/m
Kiezel en zand, waterbehoudend 65 - 80 W/m 55 - 65 W/m
In geval van sterke stroming van het grondwater in de kiezel of het zand, en bij één enkele installatie
80 - 100 W/m 80 - 100 W/m
Klei en leem, vochtig 35 - 50 W/m 30 - 40 W/m
Kalksteen (massief) 55 - 70 W/m 45 - 60 W/m
Zandsteen 65 - 80 W/m 55 - 65 W/m
Zuur stollingsgesteente (bv. graniet) 65 - 85 W/m 55 - 70 W/m
Alkalisch stollingsgesteente (bv. basalt) 40 - 65 W/m 35 - 55 W/m
Gneiss 70 - 85 W/m 60 - 70 W/m
Tabel 10, bodemeigenschappen volgens richtlijn VDI4640
Opmerking : Deze specifieke ontrokken vermogens zijn toegelatenvoor geothermische sondes in standaardinstallaties met beperktvermogen (< 30 kW).
6e stap :Berekening van het benodigde aantal sondes
Thermisch vermogen van de warmtepomp :
10 kW (10000 W)
Winstfactor (bijvoorbeeld B0/W35) : 4
Koelvermogen : 7,5 kW (7500 W)
Aantal bedrijfsuren : 1800 h/j
Soort bodem: Vochtige klei en leem
Specifiek thermisch vermogen : 50 W/m
Totale benodigde lengte : 150 m
Noodzakelijk aantal sondes : 2 sondes van 75 meter*
(*) De lengte van de verticale sondes is identiek om de installatie makkelijker
in evenwicht te brengen
Tabel 11, berekeningsvoorbeeld
Noodzakelijke lengte (m) =Koelvermogen (W)
Specifiek onttrokken vermogen (W/m)
Aantal sondes =Noodzakelijke lengte (m)
Basislengte van de sondes (m)
27
10.5. Dimensionering van een systeem voor de dienstensector
Voor installaties:- waarvan het totale thermische vermogen van de warmtepompen hoger is dan 30 kW,- die gebruikt worden voor verwarming en koeling,- waarvan het jaarlijks aantal bedrijfsuren hoger is dan 2400 uren,- die bestaan uit verschillende losse installaties.Voor de correcte dimensionering van het systeem moet er eenberekening worden gemaakt door een ingenieursbureau. Via eencomputersimulatie over verschillende jaren werking kunnen deeffecten op lange termijn worden gevisualiseerd, zodat hier rekeningmee kan worden gehouden tijdens de studie. Bovendien moetde dimensionering gebaseerd zijn op een studie van de jaarlijkseverwarmings- en koelbehoeften van het gebouw, en op eengeologische en hydrologische studie van de bodem. Afbeelding 48toont het profiel van de jaarlijkse verwarmings- en koelbehoeften vooreen tertiair gebouw over één jaar. Er kan ter plaatse een thermischeresponstest worden uitgevoerd om de het onttrokken specifiekvermogen te bepalen en om de dimensionering te verfijnen.
Afb.48 : Profiel van de verwarmings- en koelbehoeften
10.6. Configuraties
Vóór de installatie moet een plan worden opgemaakt van de locatiewaar de sondes moeten worden geïnstalleerd. Dit plan moet devolgende elementen bevatten:- De afmetingen van het beschikbare terrein- De structuurelementen, zoals de gebouwen- De toekomstige structuurelementen, zoals een zwembad- De ondergrondse netwerken, zoals het rioolwaterstelsel- De aanwezigheid van een aardwarmtewisselaar (of Canadese put)- De bomen en vegetatie- De voorziene locatie voor de collectoren
Opmerking : De volgende minimumafstanden moeten in achtworden genomen:- 5 meter ten opzichte van bomen- 1,5 meter ten opzichte van niet-hydraulische ondergrondse netwerken- 3 meter ten opzichte van funderingen, putten, septische putten, afvoeren- 6 meter tussen de lussen
10.7. Installatie
Afhankelijk van de aard van de bodem of bij aanwezigheid van eengrondwaterlaag, kan het neerlaten van de sonde moeilijk blijken.Voor een correcte plaatsing van de sondes zijn er speciale ballastsbeschikbaar. Bovendien is het raadzaam de sondes te vullen metzuiver water om de installatie te vergemakkelijken in geval van eengrondwaterlaag.
Opmerking : Het gebruik van de afrolhaspel met horizontale as is sterkaanbevolen. Deze voorkomt knikken, wrijving en schrammen door debodem.
Afb.49 : Horizontale afrolhaspel
Het correct vullen van het boorgat is een belangrijke handelingom een goede warmteuitwisseling tussen de bodem en de sondete garanderen. De regels van goed vakmanschap moeten wordennageleefd om de kwaliteit van het grondwater en de duurzaamheidvan de installatie veilig te stellen.Om de 2 meter moeten er afstandhouders worden geplaatst om dejuiste afstand te bewaren tussen de buizen en om het vullen van hetboorgat te vergemakkelijken. Er moet een vulbuis worden gebruiktom de vulspecie te injecteren. Deze pap wordt onder druk via deonderkant geïnjecteerd en stijgt naarmate de injectiebuis omhoogwordt gehaald. Het is aanbevolen het totale geïnjecteerde volumespecie te controleren en te vergelijken met het theoretische volume.
28
Afb.50 : Vulbuis
Zodra de installatie klaar is, moet een druktest worden verricht ondereen druk van 6 bar. Duur van de test: 30 min. Het is aanbevolende sonde te spoelen voordat u ze aansluit, om alle elementente verwijderen die tijdens de installatie in de sonde kunnen zijnterechtgekomen.
10.8. Aansluiting
Alle ter plaatse verrichte aansluitingen moeten worden uitgevoerdvolgens de elektrolastechniek voor buizen in HDPE, en/of volgens deschuifhulstechniek voor buizen in vernet polyethyleen (PE-Xa), metgenormaliseerd materiaal.
Afb.51 : Elektrolasmoffen
Bij de meeste installaties komen de sondebuizen uit het boorgaten worden ze via een verbindingssleuf naar het gebouw geleid.De boorder dient de cementen stop enigszins onder het niveau van desleuf af te werken om de buizen in de sleuf te kunnen buigen. Het isook mogelijk de afbuiging uit te voeren met behulp van koppelingenen/of de sondes aan te sluiten met broekstukken.
Afb.52 : Broekstuk en gfen
De kring, bestaande uit de geothermische sonde, de koppelingen ende leidingen tot aan de collectoren/verdelers/technische ruimte, maggeen enkel hoog punt bevatten. Bijzondere aandacht moet wordenbesteed aan de plaatsing van de aansluitleidingen naar de collectoren.De HDPE-buizen moeten worden aangelegd op een zandbed van15 cm en vervolgens afgedekt met zand (tot 15 cm boven de bovenstegeneratrice van de buizen), alvorens de sleuven worden gevuld.Zorg ervoor dat de aansluitbuizen op een vorstvrije diepte wordengeplaatst. De aanwezigheid van het buizenstelsel moet wordenaangegeven door een waarschuwingslint dat wordt aangebracht op30-40 cm boven de bovenzijde van de buis. Voor leidingen in PE-Xakan de bestaande grond eventueel worden hergebruikt. Het verdientaanbeveling de vertrek- en retourbuizen ruim 20 cm van elkaar tescheiden.
29
Afb. 55 : Vulling
Afb. 54 : Montage en neerlaten
Afb. 53 : Installatie
Afb. 56 : Aansluiting
10.9. Uitvoering van de geothermische sondes
1e stap :- Controleer de geothermische sonde voordat u ze installeert- Plaats de sonde op een horizontale afrolhaspel- Vul de sonde met water om de plaatsing te vergemakkelijken in geval van een grondwaterlaag
2e stap :- Monteer de twee halve sondevoeten en breng de ballast aan- Rol de sonde van de haspel af naarmate ze wordt neergelaten- Beveilig het uiteinde van de sonde met behulp van plakband
Opmerking : Installeer de vulbuis met de sonde
3e stap :- Spoel de sonde voordat u ze aansluit, om alle elementen te verwijderen die tijdens de installatie in de sonde kunnen zijn terechtgekomen- Vul het boorgat met behulp van de vulbuis- Ontlucht het systeem- Druktest voor levering van de sonde
4e stap :- Spoel de sonde voordat u ze aansluit, om alle elementen te verwijderen die tijdens de installatie in de sonde kunnen zijn terechtgekomen- Vul het boorgat met behulp van de vulbuis- Ontlucht het systeem- Druktest voor levering van de sonde
Opmerking : De PE100-buizen moeten worden geplaatst in eenzandbed
30
Afb 57 : Energiepaal
11 ONTWERP VAN EEN GEOTHERMISCH SYSTEEM - ENERGIEPALEN
11.1. Ontwerp en uitvoering van energiepalen
Het ontwerpen van energiepalen gebeurt op dezelfde manier als voorverticale collectoren. Economisch en thermisch rendabele palen zijnover het algemeen meer dan 6 meter diep. Bijzondere aandacht isvereist wat de bedrijfstemperaturen betreft. Een bedrijfstemperatuurlager dan 0° C is niet toegestaan.De thermische belasting van een paal veroorzaakt een extra lastwaarmee rekening moet worden gehouden voor de dimensioneringvan een paal die tot energiepaal wordt omgevormd.
Opmerking : Het vermogen van een geheel van geothermischefunderingen om thermische energie op te slaan op lange termijn,is over het algemeen mogelijk als er een grondwaterlaag aanwezigis en als de snelheid hiervan (Darcy-snelheid) voldoende groot is(grootteorde van > 0,1 m/d). Bij een geringe snelheid moet het risicoop thermische overexploitatie worden gecompenseerd door eensysteem dat voorziet in een regeneratie van de bodem.
11.2 Plaatsingsafstand
IHet is aan te bevelen enkel de palen uit te rusten die zich op meer dan5 meter afstand van elkaar bevinden, om het risico op overexploitatievan de bodem te beperken.
11.3 Configuraties
Opmerking : De minimale buigstraal van de buizen moet zorgvuldigin acht worden genomen om de duurzaamheid van het systeem tegaranderen. Er moet een minimale afstand van 25 cm tussen de buizenworden aangehouden om de thermische interferentie te beperken.
Meandervormige installatie U-vormige installatie met koppelstukken U-vormige installatie
De buizen worden op het metalenroosterwerk geplaatst. Deze configuratieheeft als voordeel dat ze zeer eenvoudig is.De vertrek- en retourbuizen worden met deaansluitbuizen verbonden ter hoogte van dekop van de energiepaal.
De buizen worden U-vormig op het metalenroosterwerk geplaatst en verbondenmet behulp van standaard REHAUschuifhulskoppelingen. Deze configuratieheeft geen hoog punt en heeft dus alsvoordeel dat het systeem makkelijk kanworden ontlucht.
De buizen worden U-vormig op het metalenroosterwerk geplaatst en op de kop vande paal verbonden met de aansluitbuizenmet behulp van standaard REHAU schuifhuls-koppelingen. Deze configuratie heeft geenhoog punt en heeft dus als voordeel dat hetsysteem makkelijk kan worden ontlucht.
31
Afb. 58 : Organigram voor de dimensionering van energiepalen (Bron: SIA)
11.4. Dimensionering
De warmtewisselaarbuizen moeten een makkelijke warmteuitwisselingmet de bodem mogelijk maken. Een verhoogde thermische weerstandvan de paal zou namelijk leiden tot een daling van het thermischrendement van het systeem. Het is dus aanbevolen een grootaantal buizen rond de omtrek van de palen aan te brengen, metinachtneming van de minimumafstand van 25 cm tussen de buizen envan de minimale buigstraal van de buizen.Voor een U-vormige plaatsing van PE-Xa-buizen DN20, adviseren wij:- 2 U-vormige buizen voor palen van 40 tot 60 cm- 3 U-vormige buizen voor palen van 60 tot 80 cm- 4 U-vormige buizen voor palen > 80 cm
Zo geeft de onderstaande afbeelding voor 3 buizen dewarmteonttrekkings- en -injectiewaarden die men mag verwachten inhet kader van een pre-dimensionering.
Ondergrondse waterstroming? Darcy-snelheid > 0,5 - 1m/dag
Warmteonttrekking losgekoppeld van de“koudeonttrekking” --> seizoengebonden opslag vanwarmte of “koude” niet mogelijk
Thermische regeneratie van de bodem?(rechtstreekse koeling via de palen of andere)
Thermische regeneratie:70 - 90% onttrokken energie
Thermische regeneratie:> 90% onttrokken energie
Geleidelijke afkoeling van debodem, mogelijke bevriezingvan de palen --> systeemmoet worden herbekeken
Rechtstreekse koeling op depalen wordt op lange termijnproblematisch vanwege degeleidelijke opwarming vande bodem
Thermische geleidbaarheidvan de bodem: 1,3 - 2,3W/mK (geringe invloed wegens
Thermische geleidbaarheidvan de bodem: 1,3 W/mK(klei, leem, enz.)
Thermische geleidbaarheidvan de bodem: 2,3 W/mK(verzadigd zand, verzadigdekiezel, enz.)
Thermische geleidbaarheidvan de bodem: 1,3 W/mK(klei, leem, enz.)
Thermische geleidbaarheidvan de bodem: 2,3 W/mK(verzadigd zand, verzadigdekiezel)
Warmteonttrekking van depalen (verwarming):> 50 W/m> 100 kWh/m jaar
Warmteonttrekking van depalen (verwarming):25 - 30 W/m50 - 65 kWh/m jaar
Warmteonttrekking van depalen (verwarming):30 - 35 W/m65 - 80 kWh/m jaar
Warmteonttrekking van depalen (verwarming):25 - 30 W/m50 - 65 kWh/m jaar
Warmteonttrekking van depalen (verwarming):30 - 35 W/m65 - 80 kWh/m jaar
Warmte-injectie in de palen(koeling) :> 30 W/m> 80 kWh/m jaar
Warmte-injectie in de palen (koeling):Max. 30W/m gemiddeldOngeveer 20 tot 60 kWh/m jaar
Ja
Ja
Nee
Nee
32
Tabel 12, overzicht van de methodologie voor de bepaling van mogelijke zones (Bron: J. Wilhelm)
11.5. Aansluiting
De in- en uitgangen van de palen zijn via horizontale buizenverbonden met de collectoren, de horizontale buizen lopen onder defunderingsplaat door en kunnen deze doorboren ter hoogte van delocatie van de collectoren. Het wordt afgeraden de buizen in de plaatte gieten. Over het algemeen wordt een afstand van 1 m onder deplaat aangehouden. De palen kunnen ook in serie worden verbonden.Dit hangt af van het debiet van het warmtedragend medium, datnormaal wordt bepaald door de kenmerken van de warmtepomp,het aantal palen, de lengte en de diameter van de buizen (sondes enverbindingen). De aansluiting hangt eveneens af van de locatie van detechnische ruimten.
Criteria Eerder gunstig voor de realisatie van energetische geostructuren
Eerder ongunstig voor de realisatie van energetische geostructuren
Criterium dat de uitvoering van geostructuren beïnvloedt
Inrichting van het grondgebied (soort constructie) Groot huur- en administratief gebouw Klein gebouw, villa
Mechanische eigenschappen van de bodem
Toelaatbare belasting door de bodem Iets hoger of lager dan de belasting van het gebouw
Veel hoger dan de belasting van het gebouw
Vastheid van de bodem bij uitgraving Laat geen uitgraving toe zonder ondersteuning
Laat uitgraving toe zonder ondersteuning
Criteria die de uitrusting van geostructuren als warmtewisselaarbeïnvloeden
Thermische geleidbaarheid Hoger dan ongeveer 1,3 [W/mK] Lager dan ongeveer 1,3 [W/mK]
Ondergronds water Aanwezigheid van water Afwezigheid van water
Stromingssnelheid van het ondergrondse water voor een situatie zonder thermische regeneratie
Hoger dan 0,5-1 [m/dag] Lager dan 0,5-1 [m/dag]
Stromingssnelheid van het ondergronds water voor een situatie met thermische regeneratie
Lager dan 0,5-1 [m/dag] Hoger dan 0,5-1 [m/dag]
Criteria die de realisatie van energetische geostructuren kunnen beperken
Bescherming van grondwaterlagen Toegelaten in grondwaterbeschermingszones S3 en waterbeschermingsgebieden
Niet toegelaten in grondwaterbeschermingszones S1 en S2 en in grondwaterbeschermingsperimeters
Thermische effecten Gemiddelijkde jaarlijkse verstoring van de bodemtemperatuur lager dan 1°C
Gemiddelde jaarlijkse verstoring van de bodemtemperatuur hoger dan 1°C
Waterstuwdammen Geringe wijziging van de ondergrondse stroming
Sterke wijziging van de ondergrondse stroming
Uitvoering van de werkzaamheden Weinig trillingen, weinig geluid Veel trillingen en geluid
11.6. Bepaling van mogelijke ontwerpen
33
11.7. Vereenvoudigde aanbevelingen (voor voorontwerp)
Deze aanbevelingen zijn opgesteld in het kader van een studie(Documentatie SIA D0190) die gefinancierd werd door OFEN(Office fédéral de l’énergie en Suisse - federaal energieagentschapvan Zwitserland). Ze werden opgesteld op basis van de ervaring diewerd opgedaan tijdens de validatie van de simulatie-instrumentenop bestaande installaties. Ze maken het mogelijk te weten welkeproblemen er kunnen optreden bij de dimensionering van dergelijkestructuren, met name in verband met de ondergrondse stroming ende thermische regeneratie van de bodem.
- In verband met de statica en de vroegtijdige veroudering van de palen, mag de temperatuur van het medium dat door de palen stroomt, nooit lager zijn dan nul graden- Een thermische regeneratie van de bodem is absoluut noodzakelijk als het ondergrondse water niet stroomt- De thermische regeneratie van de bodem zou in de zomer moeten worden gecombineerd met koudeproductie- Zonder stroming van het ondergrondse water, moet de thermische regeneratie ongeveer 80 % bedragen van de jaarlijks aan de palen onttrokken energie,- Thermische regeneratie van de bodem is niet nodig indien het ondergrondse water een aanzienlijk stroming vertoont (in de orde van 1 m/dag)- met 1 m energiepaal kan ongeveer 2 m2 vloeroppervlakte worden verwarmd- Voor de verwarmingsbehoeften en zonder stroming van het ondergrondse water, kan 25 tot 40 W per lineaire meter energiepaal worden onttrokken aan de bodem. De jaarlijks onttrokken energie bedraagt 60 tot 80 kWh/m/jaar. Voor de koelbehoeften bij direct gebruik (zonder koelmachine), mag men uitgaan van een maximaal koelvermogen van ongeveer 30 W/m, en een koelenergie van 50 tot 60 kWh/m/jaar.- Bij aanwezigheid van een ondergrondse waterstroming (> 1 m dag) mogen bovenstaande waarden worden verhoogd met ongeveer 50 %- De basis van het gebouw moet worden geïsoleerd om problemen te voorkomen door condensatie van de luchtvochtigheid in de kelders of de ruimten die in contact staan met de bodem
34
Afb. 61 : Test
Afb. 60 : Installatie op de kop van de paal
Afb. 59 : Installatie
Afb. 62 : Aansluiting
11.8. Installatie voor energiepalen
1e stap : - Installeer de sondes op de wapeningskorven met behulp van kunststof bandjes
De buizen worden in de lengterichting in de palen geplaatst.De bandjes worden ten minste om de 0,5 meter aangebracht enter hoogte van de bocht van de buis.
2e stap : - Maak de buizen vast ter hoogte van de kop van de paal- Steek de buizen in een beschermmantel- Snijd de buizen af en markeer ze om de palen te herkennen
3e stap :- Ontlucht het systeem- Verricht een druktest en doorstroomtest op de sonde
4e stap :- Installeer de palen en giet het beton- Sluit de buizen aan op de collectoren- Sluit de collectoren aan op de WP- Vul het systeem met het glycolmengsel (de concentratie antivriesmiddel in het water wordt opgegeven door de fabrikant van de warmtepomp)- Ontlucht het systeem- Verricht een druktest op de installatie (buizen, collectoren, …) bij een druk die min. 1,5-maal hoger is dan de bedrijfsdruk
Opmerkingen : Het verdient aanbeveling de verbindingsleidingen 1meter onder de vloerplaat van het gebouw te plaatsen.
35
12 ONTWERP VAN EEN GEOTHERMISCH SYSTEEM - HELIX-SONDE
12.1. Plaatsingsafstand
Tijdens de plaatsing moeten de minimumafstanden ten opzichtevan de gebouwen in acht worden genomen. Een minimumafstandvan 2 meter is aanbevolen om de stabiliteit van de gebouwen niet ingevaar te brengen.Voor de installatie van HELIX-sondes onder gebouwen moet eenspecifieke berekening van de mechanische weerstand wordengemaakt, zodat deze mogelijkheid geval per geval moet wordenonderzocht.Om goede thermische prestaties te garanderen, wordt eenminimale afstand van 4 meter aanbevolen tussen de sondes.De sondes moeten thermisch worden beschermd als zij zich opminder dan 1 meter van andere leidingen bevinden.
12.2. Configuraties
De uitvoering van de sondes kan verschillen naargelang debeschikbare ruimte, de kwaliteit van de bodem en de specifiekekenmerken van uw ontwerp. Er zijn dus verschillende configuratiesmogelijk: parallel of in serie. Er kunnen maximaal 3 sondes in serieworden aangesloten, maar met een parallelschakeling is het mogelijkde drukverliezen te verminderen. Een berekening van de drukverliezenis aanbevolen om de compatibiliteit van uw systeem met de overigeelementen van uw installatie (bv.: WP...) te garanderen.Vervolgens worden de sondes via collectoren parallel aangesloten aande warmtepomp. Deze collectoren moeten op het hoogste punt vanuw installatie worden geplaatst. Vergeet de ontluchtingssystemen niet.Deze collectoren kunnen worden uitgerust met debietregelaars.
12.3. Dimensionering
De dimensionering van de sondes is afhankelijk van verschillendefactoren: De energiebehoeften van het gebouw, de aard van debodem, de kenmerken van de grondwaterlaag, de geografischesituatie van de locatie en de werkwijze van de WP, die ons iets verteltover de equivalente werkingsduur bij vol vermogen hiervan.Hieronder vindt u de waarden van het specifieke onttrekbarevermogen door HELIX-sondes naargelang de aard van de bodem envoor een equivalente werkingsduur bij vol vermogen van 1800 uren.
Het specifieke onttrekkingsvermogen van de sondes is een crucialeparameter voor de keuze van het noodzakelijke aantal sondesvoor uw ontwerp. Een geotechnische en hydrologische studie isaanbevolen om nauwkeurig het soort bodem, de aanwezigheidvan een grondwaterlaag en het regime hiervan vast te stellen,omdat deze kenmerken van grote invloed zijn op het specifiekeonttrekkingsvermogen.
Aard van de bodem Specifiek onttrekkingsvermogen in W per sonde
Zand (droog) 200 – 300 W
Zand (verzadigd) 400 – 700 W
Leem (droog) 250 – 350 W
Leem (verzadigd) 400 – 650 W
Klei 250 – 350 W
Klei-zand (droog) 300 – 400 W
Klei-zand (verzadigd) 450 – 700 W
Tabel 13, specifiek energieonttrekkingsvermogen van HELIX-sondes
36
Afb. 65 : Aanvullen
Afb. 64 : Installatie van de sondee
Afb. 63 : Klaarmaken van de sonde
Afb. 66 : Aansluiting van de sondes
12.4. Plaatsing van de HELIX-sonde
1e stap :- Controleer de goede staat van de sonde voordat deze wordt geplaatst- Leg de sonde plat. Verwijder de verpakking (bevestiging voor transport)- Bevestig een houten lat in de sonde om de installatie van de sonde te vergemakkelijken en om de optimale nuttige bedrijfslengte te verkrijgen
2e stap :- Plaats de sonde in het boorgat.- Plaats de sonde op de bodem van het boorgat: geen holle ruimte! (probleem met thermisch rendement)- In geval van een grondwaterlaag dient u de sonde te verzwaren door ze te vullen met water
3e stap :- Manueel aanvullen met geschikt materiaal (bijvoorbeeld: zand 0/4)- Verricht een druktest op de sonde
4e stap :- Sluit de sondes aan op de verbindingsleidingen- Sluit de leidingen aan op de collectoren- Sluit de collectoren aan op de WP- Vul de installatie met glycolmengsel- Ontlucht het systeem- Verricht een druktest op de installatie (buizen, collectoren, …) bij een druk die 1,5-maal hoger is dan de bedrijfsdruk
37
13 ONTWERP VAN EEN GEOTHERMISCH SYSTEEM - VARIA
13.1 Warmtedragend medium
13.1.1 Glycolmengsel
Er moet een antivriesmiddel worden toegevoegd aan het water om tevoorkomen dat het mengsel bevriest ter hoogte van de verdamper vande warmtepomp. De bedrijfstemperaturen van het systeem moetenworden geregeld voordat het systeem wordt ingeschakeld, en wordenvastgesteld op basis van de aanbevelingen van de fabrikant van dewarmtepomp.
Opmerkingen :- Bijzondere aandacht moet worden besteed aan de juiste samenstelling van het mengsel om de verdamper van de warmtepomp niet te beschadigen- Het water dat gebruikt wordt voor het mengsel mag niet meer dan 100 mg/l chloor bevatten volgens de norm DIN2000- De concentratie van het antivriesmiddel in het mengsel moet jaarlijks worden gecontroleerd- De pH van het glycolmengsel moet 7 bedragen
13.1.2 Vulling
De vulling van de installatie moet in deze volgorde gebeuren:- Meng het antivriesmiddel en het water in een speciaal recipiënt- Controleer de concentratie van het antivriesmiddel met behulp van een geschikte tester- Vul de kring met glycolmengsel- Ontlucht de installatie
13.2 Opslag
De RAUGEO-buizen moeten zodanig worden opgeslagen datrechtstreeks contact van de buizen met de grond wordt vermeden.De opslagzone moet vrij zijn van stenen of andere voorwerpen die debuis zouden kunnen beschadigen. Bij langdurige opslag moeten debuizen worden beschermd tegen zonnestralen. Afb. 72 : Muurdoorvoer
13.4 Berekening vand de drukverliezen
Het glycolmengsel heeft een hogere viscositeit dan water.De berekeningen van de drukverliezen in de installatie moeten dusrekening houden met de concentratie glycol in het water. Afhankelijkvan de specifieke kenmerken van uw project, dient u voor deberekening van de drukverliezen contact op te nemen met onzetechnische dienst.
13.3 Invoer in het gebouw
Vanwege de temperatuur van het glycolmengsel ten opzichte vande omgevingslucht in de technische ruimte van een gebouw, kan ercondensatie optreden. Alle leidingen met glycolmengsel die door demuren van de woning gaan, moeten dampdicht worden geïsoleerd omcondensatie te voorkomen.De oplossing van REHAU bestaat in een muurdoorvoer die in de muurwordt vastgemetseld met mortel, een flens waarvan het aanzetkoppelmoet worden gerespecteerd om de best mogelijke afdichting tegeninsijpeling van buitenaf te garanderen, en een waterdampdichteisolatie. Enkel het buisgedeelte dat zich in het gebouw bevindt, moetworden geïsoleerd. De uiteinden moeten worden verzegeld met eenwaterdicht materiaal.
38
14 NORMALISATIE, REGLEMENTERING, CERTIFICATIE
14.1 Verwijzing naar de belangrijkste teksten
Voor elke geothermische installatie kunnen een aantal administratievestappen vereist zijn. Hieronder een overzicht van de belangrijkstegeldende reglementaire bepalingen.
Burgerlijk wetboek :Volgens het burgerlijk wetboek is de bouwmeester van een bouwwerkverantwoordelijk voor de eventuele schade die veroorzaakt wordt doorhet bouwwerk. Deze verantwoordelijkheid wordt aangegaan voor eenperiode van 10 jaar. Dit is wat algemeen de tienjarige garantie wordtgenoemd.
VLAREM I bepaalt de vergunningsplicht en het type ervanVlarem I, opgedeeld in rubrieken, bepaalt wanneer een melding gedaan moet worden dan wel een milieuvergunning aangevraagd moet worden. Ook de wijze waarop dit dient te gebeuren, staat in Vlarem I beschreven.
VLAREM II bepaalt welke milieuvoorwaarden worden gesteldHet Vlarem I geeft aan wanneer een vergunning dient aangevraagd te worden of wanneer er een vermelding dient te gebeuren, en bij welke instantie dit dient te gebeuren. Het Vlarem I zegt echter niet aan welke milieuvoorwaarden dient te worden voldaan om deze vergunning ook te kunnen krijgen / behouden. Deze milieuvoorwaarden worden gedetailleerd weergegeven in het Vlarem II.
14.2 Niet-limitatieve lijst van normen, richtlijnen, standaards die van toepassing zijn op installaties bestemd voor geothermie
NBN EN 378 Koelsystemen en warmtepompenDeel 1 : Basisvereisten, definities, classificaties en selectiecriteriaDeel 2 : Ontwerp, constructie, beproeven, merken en documentatieDeel 3: Installatieplaats en persoonlijke beschermingDeel 4: Bediening, onderhoud, reparatie en hergebruik
NBN EN 255 Luchtbehandelingsapparatuur, koeleenhedenmet vloeistof en warmtepompen met elektrisch aangedrevencompressoren – VerwarmingsgebruikDeel 3: Tests en markeringseisen voor apparaten voor warm tapwater
NBN EN 1861 Koelsystemen en warmtepompen - Stroomschema'svan systemen en voor leiding- en instrumentatieschema's -Configuratie en symbolen.
NBN EN 14511 Luchtbehandelingsapparatuur, koeleenhedenmet vloeistof en warmtepompen met elektrisch aangedrevencompressoren voor verwarming en -koeling.Deel 1: Termen en definitiesDeel 2: TestomstandighedenDeel 3: TestmethodeDeel 4: Eisen
NBN EN 12831 Verwarmingssystemen in gebouwen - Methode voorde berekening van de ontwerpwarmtebelasting.
DIN 52-612 Verwarmingssystemen in gebouwen -Berekeningsmethode voor warmteverliezen - Standaardwaarden voorde berekeningen van de artikelen 6 tot 9.
NBN EN 832 Warmte-eigenschappen van gebouwen -Berekening van het energiegebruik voor verwarming - Woningen enwoongebouwen.
NBN EN ISO 13790 Energieprestaties van gebouwen - Berekeningvan het energiegebruik voor verwarming en koeling.
NF X10 - 970 Waterboringen en geothermische boringen - Verticalegeothermische sonde - Uitvoering, plaatsing, onderhoud, overdracht.
NBN EN 1610 Aanleg en testen van rioleringen enafvalwaterleidingen.
Richtlijn VDI 4640, Thermisch gebruik van de ondergrond.Deel 1: Algemeen, milieuaspectenDeel 2: Geothermie en warmtepompsystemenDeel 3: Ondergrondse energieopslagDeel 4: Direct gebruik
Documentatie SIA D0190 : Gebruik van de aardwarmte doorbetonnen funderingen en ondersteuningen, 2005.
Wilhelm.J. (2001): 10 jaar energetische geostructuren in Zwitserland;Inleiding tot de l2e technische dag van de Zwitserse vereniging voor geothermie, 20 april 2001, Bern.
BECO Groep - Code van goede praktijk voor de toepassing vanwarmtepompsystemen in de woning
AANTEKENING
REHAUOPLOSSINGEN VOOR EEN SCHONE EN DUURZAME ECOLOGISCHE WONING
De energieafgifteDe meest geschikte oplossing bestaat erin deze technologie te combineren met een hydraulische vloerverwarming / -koeling van REHAU op lagetemperatuur, die zomer en winter het hoogste comfort biedt.
www.rehau.be 827600 NL 03/2013
Hoofdkantoor REHAU West-Europa:REHAU SA, Place Cissey, 57343 MORHANGE Cedex, FRANKRIJKTel. +33 (0)3 87 05 51 00, Fax +33 (0)3 87 05 50 91, [email protected] REHAU:Frankrijk: Regio Zuid-West, Agen: ZI Le Treil, 47520 LE PASSAGE, Tel. +33 (0)5 53 69 58 76, Fax +33 (0)5 53 66 97 00, [email protected] Regio Zuid-Oost, Lyon:22 rue Marius Grosso, 69120 VAULX-EN-VELIN, Tel. +33 (0)4 72 02 63 39, Fax +33 (0)4 72 02 63 04, [email protected] Regio Centrum, Noord en IDF, Parijs: 54 rue LouisLeblanc, BP 70, 78512 RAMBOUILLET Cedex Tel. +33 (0)1 34 83 69 92, Fax +33 (0)1 34 83 64 60, [email protected] Regio West, Rennes: 15 rue Erbonnière,35510 CESSON-SÉVIGNÉ, Tel. +33 (0)2 99 65 21 70, Fax +33 (0)2 99 65 21 60, [email protected] Regio Oost, Metz: ZAC de Morhange, 57340 MORHANGE,Tel. +33 (0)3 87 05 85 00, Fax +33 (0)3 87 05 75 07, [email protected]ë: Brussel: N.V. REHAU S.A. Ambachtenlaan 22, Ambachtszone Haasrode, 3001 HEVERLEE, Tel. +32 (0)16/ 39 99-11, Fax +31 (0)16/ 39 99-13,[email protected]: Nijkerk: REHAU N.V., Watergoorweg 79, 3861 MA NIJKERK, Tel. +31 (0)33 247 99-11, Fax +31 (0)33/ 247 99-53, [email protected]: Bern: REHAU Vertriebs AG, Postfach, Aeschistrasse 17, 3110 MÜNSINGEN, Tel. +41 (0)31/ 72 02-120, Fax +41 (0)31/ 72 02-121, [email protected] : REHAU Distribution SA, Route de Vevey 105, 1618 CHÂTEL-ST-DENIS, Tel. +41 (0)21/ 9 48 26-36, Fax +41 (0)21/ 9 48 26-45, [email protected]: REHAU Vertriebs AG, Postfach 2 26, Neugutstr. 16, 8304 WALLISELLEN, Tel. +41 (0)44/ 8 39 79-79, Fax +41 (0)44/ 8 39 79-89, [email protected]