RAUGEO - GEOTHERMISCHE SYSTEMEN TECHNISCHE INFORMATIE. Bouw Automobiel Industrie

RAUGEO - GEOTHERMISCHE SYSTEMEN TECHNISCHE INFORMATIE

www.rehau.be

Bouw Automobiel Industrie

INHOUD

1. Geothermie ...........................................................................5 1.1 Algemeen .............................................................................5 1.2 Toepassingsgebieden ............................................................5 1.3 Voordelen .............................................................................6 1.4 RAUGEO-assortiment ............................................................6 2. Eigenschappen van PE-Xa en PE 100 ...................................7 3. Productbeschrijving - Verticale geothermie .........................9 3.1 Algemeen .............................................................................9 3.2 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 .........................................10 3.3 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 ...................12 4.1 Algemeen ...........................................................................12 4.2 Horizontale PE-Xa-collectoren ..............................................12 4.2.1 Beschrijving...............................................................12 4.2.2 Eigenschappen ..........................................................12 4.2.3 Afmetingen en verpakking ..........................................13 4.3 Horizontale collectoren PE100 .............................................13 4.3.1 Beschrijving...............................................................13 4.3.2 Eigenschappen ..........................................................14 4.3.3 Afmetingen en verpakking ..........................................14 5. Productbeschrijving - Energiepalen ...................................15 5.1 Algemeen ...........................................................................15 5.2. Onderdelen ........................................................................15 6. Productbeschrijving - Helix-sondes....................................16 6.1. Beschrijving .......................................................................16 6.2 Eigenschappen ...................................................................16 6.3 Voordelen van de RAUGEO HELIX-sonde ...............................16 7. Productbeschrijving - Toebehoren ......................................17 8. Ontwerp van een geothermisch systeem Algemeen............................................................................20 8.1 Een configuratie kiezen .......................................................20 8.2 Milieueffecten .....................................................................21

8.3 Warmtepomp (WP) ..............................................................21 8.4 Druktests............................................................................21 8.4.1 Algemeen ..................................................................21 8.4.2 Test...........................................................................21 9. Ontwerp van een geothermisch systeem Horizontale collectoren .......................................................22 9.1 Algemeen ...........................................................................22 9.2 Plaatsingsdiepte .................................................................22 9.3 Plaatsingsafstand................................................................22 9.4 Dimensionering...................................................................22 9.5 Configuraties ......................................................................23 9.6 Plaatsing van horizontale collectoren ....................................24 10. Ontwerp van een geothermisch systeem Verticale sondes ...............................................................25 10.1 Algemeen .........................................................................25 10.2 De reglementering ............................................................25 10.2.1 Wanneer is er sprake van een vergunningsplicht? ...... 25 10.2.2 Wanneer is er sprake van een meldingsplicht?........... 25 10.3 Plaatsingsafstand..............................................................25 10.4 Dimensionering (één installatie met een vermogen van minder dan 30 kW ......................................................25 10.5 Dimensionering van een systeem voor de dienstensector ....27 10.6 Configuraties ....................................................................27 10.7 Installatie..........................................................................27 10.8 Aansluiting........................................................................28 10.9 Uitvoering van de geothermische sondes ............................29 11. Ontwerp van een geothermisch systeem Energiepalen.....................................................................30 11.1 Algemeen .........................................................................30 11.2 Plaatsingsafstand..............................................................30 11.3 Configuraties ....................................................................30 11.4 Dimensionering.................................................................31 11.5 Aansluiting........................................................................32 11.6 Bepaling van mogelijke ontwerpen .....................................32 11.7 Vereenvoudigde aanbevelingen (voor voorontwerp) ..............33 11.8 Installatie voor energiepalen ..............................................34 12. Ontwerp van een geothermisch systeem Helix-sonde.......................................................................35 12.1 Plaatsingsafstand..............................................................35 12.2 Configuraties ....................................................................35 12.3 Dimensionering.................................................................35 12.4 Plaatsing van de HELIX-sonde............................................36 3

13. Ontwerp van een geothermisch systeem Varia..................................................................................37 13.1 Warmtedragend medium ...................................................37 13.1.1 Glycolmengsel .........................................................37 13.1.2. Vulling ...................................................................37 13.2 Opslag .............................................................................37 13.3. Invoer in het gebouw ........................................................37 13.4. Berekening van de drukverliezen .......................................37 14. Normalisatie, reglementering, certificatie ........................38 14.1. Verwijzing naar de belangrijkste teksten.............................38 14.2. 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 a HDPE : hogedichtheidspolyethyleen WP : warmtepompr COP : winstfactor (coefficient of performance) 4

1

GEOTHERMIE

Opmerking : Deze technische informatie heeft tot doel de gebruiker te helpen bij de pre-dimensionering van geothermische installaties, gebruikmakend van de producten uit het RAUGEO-assortiment van REHAU en met toepassing van de uitvoeringsinstructies die moeten worden nageleefd voor de integriteit van de producten. Dit document vervangt de geldende normen of voorschriften niet. Deze moeten verplicht in acht worden genomen.

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).

1.1 Algemeen Het grootste gedeelte van de inwendige aardwarmte (87%) wordt geproduceerd door de radioactiviteit van de gesteenten die de mantel van de aardkorst vormen: deze natuurlijke radioactiviteit wordt veroorzaakt door het uiteenvallen van uranium, thorium en kalium. Reeds sinds zijn ontstaan, heeft de mens altijd voordeel weten te halen uit deze energie. Het gebruik van aardwarmte biedt vele mogelijkheden vanwege zijn onafhankelijkheid van de klimatologische omstandigheden, zijn lokale aanwezigheid en zijn milieuvriendelijkheid. Geothermie bestaat erin de energie die aanwezig is in de bodem of in de bovenste grondwaterlagen op te nemen en via een warmtepomp over te brengen naar een woning. Deze techniek combineert energetische, economische en ecologische voordelen voor de verwarming en de productie van warm tapwater.

Afb.1 : Kantoren Lu-teco - Ludwigshafen

1.2 Toepassingsgebieden Het RAUGEO-assortiment is speciaal ontwikkeld voor geothermie op lage temperatuur, door integratie van verschillende uitvoeringsprocédés of -technieken, hetzij horizontale, verticale of ondiepe verticale collectoren of funderingspalen. Geothermie op lage temperatuur houdt in dat er gebruik wordt gemaakt van een bron met een temperatuur van minder dan 30°C, waardoor het meestal niet mogelijk is de warmte direct te benutten door een eenvoudige warmtewisselaar. Dus moeten er warmtepompen worden ingezet die deze lagetemperatuurenergie opnemen en verhogen tot een temperatuur die hoog genoeg is voor de verwarming van woningen. In België bedraagt de gemiddelde jaartemperatuur van de bodem over het algemeen 7 tot 12°C, en naarmate men dieper doordringt in de 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 aangepast zijn aan de warmtebehoeften en het soort ondergrond.

©.LIN Jan-Oliver kunz Afb.2 : Cité de Design-Saint-Etienne

5

1.3 Voordelen Het concept geothermie op lage temperatuur is geschikt voor toepassingen die gaan van verwarming van individuele woningen tot stadsverwarmingsnetten. Dit soort geothermie blijkt buitengewoon geschikt voor de verwarming van collectieve woningen of gebouwen in 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

6

2

EIGENSCHAPPEN VAN PE-XA EN PE 100

REHAU biedt een assortiment buizen in vernet polyethyleen PE-Xa en hogedichtheidspolyethyleen 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 van eigenschappen:

PE-Xa

PE 100

Illustraties van de buizen

Materiaal Normen Buizenreeks 20°C 30°C 40°C 50°C 60°C 70°C 80°C 90°C Temperatuurbereik Min. verwerkingstemperatuur Minimale straal 20 °C 10 °C 0 °C Kerfgevoeligheid Scheurvoortplanting bij FNCT (Full Notch Creep Test)

Aanvulling Ruwheid van de buizen Gemiddelde uitzettingscoëfficiënt Chemische weerstand Dichtheid Slagsterkte

Geschikt voor systeem met warmteopslag Geschikt voor koelsysteem met groep voor ijswaterproductie Smeltindex MFR MFR groep (Melting Flow Ratio)

Onder hoge druk vernet polyethyleen type "a" Polyethyleen DIN 16892 DIN 8074/8075 SDR 11(20 x 1.9, 25 x 2.3, 32 x 2.9, 40 x 3.7) 100 jaar / 15 bar 100 jaar / 15,7 bar 100 jaar / 13,3 bar 50 jaar / 13,5 bar 100 jaar / 11,8 bar 50 jaar / 11,6 bar 100 jaar / 10,5 bar 15 jaar / 10,4 bar 50 jaar / 9,5 bar 5 jaar / 7,7 bar 50 jaar / 8,5 bar 2 jaar / 6,2 bar 25 jaar / 7,6 bar 15 jaar / 6,9 bar -40°C à 80°C -20°C tot 30°C - 30°C -10°C 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 3,7 20 cm 25 cm 30 cm 40 cm 50 cm 65 cm 80 cm 30 cm 40 cm 50 cm 65 cm 85 cm 110 cm 140 cm 40 cm 50 cm 65 cm 80 cm 125 cm 160 cm 200 cm Zeer laag Hoog Geen breuk Breuk voor het bereik van 200-2000h Aanwezige grond meestal herbruikbaar Zandaanvulling 0,007 mm 0,04 mm 0,15 mm/(m*K) 0,20 mm/(m*K) Zie bijlage 1 van de norm DIN8075 Zie bijlage 1 van de norm DIN8075 0,94 g/cm³ 0,95 g/cm³ Zeer hoog Hoog (geen voortplanting van scheuren tijdens het transport (bij scheur, langzame voortplanting tijdens het transport of tijdens de installatie) of tijdens de installatie) Ja Nee (Bedrijfstemperatuur tot 80°C) (Bedrijfstemperatuur tot 30°c) Ja Ja (Bedrijfstemperatuur tot 80°C) (Bedrijfstemperatuur tot 30°c) 0,2-0,5g/10min 003,005

Tabel 1

7

Tabel 2, de verschillende RAUGEO-oplossingen

8 96 mm et 118 mm

met water/glycolmengsel en koelbehoeften al dan niet

toepassingsgebied

verzekerd door de warmtepomp

Verwarmingsbehoeften verzekerd door de warmtepomp

Verwarming / koeling

110 mm et 134 mm

Aanbevolen

Gebruik

Afmetingen

Boren 32 x 2,9 et 40 x 3,7

Boren

Plaatsing

Nee

Zwart

sonde-ø respectievelijkt

Nee

Zuurstofbarrière

PE 100

Verticale geothermie

32 x 2,9 et 40 x 3,7

Grijs

Kleur

Verticale sonde PE100 RAUGEO

sonde-ø respectievelijk

PE-Xa

Verticale geothermie

Materiaal

Toepassingsgebied

Verticale sonde

PE-Xa RAUGEO

Omschrijving van het

assortiment

Toepassing

Verwarming / koeling

(SDR11)

20, 25, 32 et 40 mm

Ophakken of sleuf

Barrière volgens DIN 4726

PE-Xa met EVOH-barrière, PE-mante Oranje/Grijs

Horizontale geothermie

PE-Xa PLUS RAUGEO

Horizontale collectoren

(SDR11)

25, 32 et 40 mm

Ophakken of sleuf

Nee

Zwart

PE 100


PE100 RAUGEO


beperkte koelbehoeften al dan niet verzekerd door de warmtepomp

Verwarmingsbehoeften verzekerd door de warmtepomp met water/glycolmengsel en

(SDR11)

20, 25, 32 et 40 mm

Buis intrekken of sleuf

Nee

Grijs

PE-Xa


PE-Xa RAUGEO


verzekerd door de warmtepomp

met water/glycolmengsel en koelbehoeften al dan niet

Verwarmingsbehoeften verzekerd door de warmtepomp

Niet mogelijk bij renovatie

Voor de funderingspalen van nieuwe gebouwen

(SDR11)

20, 25, 32 et 40 mm

Funderingspalen

Nee

Grijs

PE-Xa

Energiepalen

PE-Xa RAUGEO

Collectoren voor energiepalen

3

PRODUCTBESCHRIJVING - VERTICALE GEOTHERMIE

3.1 Algemeen De verticale collectoren of geothermische sondes bestaan uit twee buizen in PE100 of PE-Xa die samen een dubbele U vormen. Deze buizen worden in een boorgat geplaatst en hierin vastgegoten met cement. In deze buizen laat men in een gesloten kring water stromen waaraan een antivriesmiddel is toegevoegd. Twee geothermische sondes van 50 m diep volstaan meestal voor de verwarming van een huis met 120 m2 woonoppervlakte. De ingenomen oppervlakte is minimaal in vergelijking met horizontale collectoren. Verticale sondes 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

Afb.4 : Verticale oplossingen

Afb.5 : PE-Xa-sondes

9

3.2 PE-Xa-sondes

3.2.3 Afmetingen en verpakking Beschikbare afmetingen: lengte van 50 tot 250 m.

3.2.1 Beschrijving De RAUGEO PE-Xa-sondes bestaan uit 2 buizen in vernet polyethyleen type “a” die U-vormig zijn voorgevormd overeenkomstig de norm DIN 16892/93, en die een doorschijnende kleur hebben met een grijze buitenlaag in PE. De intrinsieke eigenschappen van PE-Xa maken het mogelijk de voet van de sonde in de fabriek voor te vormen, zodat de volledige sonde uit één buis kan worden vervaardigd. Er is dus geen enkele las nodig, wat de betrouwbaarheid van de sonde alleen maar vergroot. De bocht van de buis zit beschermd in een sondevoet in glasvezelversterkt polyester. De levensduur van de sondes bedraagt minimaal 100 jaar bij een nominale druk van 15 bar 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)

3.2.4 Assemblage van de ballast De twee U’s van de sonde worden met behulp van een schroef op elkaar geplaatst voordat de sonde wordt ingebracht in het boorgat. Om de sonde makkelijker in het boorgat te laten zakken, kan er aan de sondevoet een ballast worden vastgemaakt via een stevige en eenvoudige verbinding. In geval van een ondergrondse waterhoudende laag wordt een modulaire assemblage van twee ballasts aanbevolen om de installatie van de sonde in het boorgat te vereenvoudigen.

Afb.7 : Afmetingen

Specificaties DN 32 x 2,9 mm DN 40 x 3,7 mm Buitendiameter de buis) d

(van

32 mm

40 mm

Wanddikte (van de buis) Diameter (van de sonde) D Gebruikstemperatuur Nominale druk bij 20°C

2,9 mm 110 mm

3,7 mm 134 mm

Warmteopamepaciteit* Beschikbare lengtes

Afb.6 : PE-Xa-sondes

10

-40°C tot +80°C 15 bar

ca-

50 W/m 50 tot 150m

50 tot 250m

Afb.8 : Installatie

3.3 PE 100-sondes 3.3.1 Beschrijving De 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)

Afb.9 : PE-100-sondes

3.3.3 Afmetingen en verpakking Beschikbare afmetingen: lengte van 50 tot 250 m. 3.3.4 Assemblage van de ballast De twee U’s van de sonde worden met behulp van een schroef op elkaar geplaatst voordat de sonde wordt ingebracht in het boorgat. Om de sonde makkelijker in het boorgat te laten zakken, kan er aan de sondevoet een ballast worden vastgemaakt via een stevige en eenvoudige verbinding. In geval van een ondergrondse waterhoudende laag wordt een modulaire assemblage van twee ballasts aanbevolen om de installatie van de sonde in het boorgat te vereenvoudigen.

D d

Specificaties DN 32 x 2,9 mm DN 40 x 3,7 mm Buitendiameter de buis) d

(van

32 mm

40 mm

Wanddikte (van de buis) Diameter (van de sonde) D Gebruikstemperatuur Nominale druk (PN)

2,9 mm 96 mm

3,7 mm 118 mm -20°C tot +30°C 16 bar

Warmteopname-capaciteit Beschikbare lengtes

Afb.10 : Afmetingen

50 W/m 50 tot 150m

60 tot 300m

(*) : Gemiddelde warmteopnamecapaciteit van een verticale collector Tabel 4, specificaties - PE 100-sondes

Afb.11 : Installatie 11

4

PRODUCTBESCHRIJVING - HORIZONTALE GEOTHERMIE

4.1 Algemeen De horizontale captatienetten bestaan uit PE- of PE-Xa-buizen. Ze worden geïnstalleerd in lussen die horizontaal worden ingegraven op geringe diepte (1,00 tot 1,50 m). In deze lussen stroomt in een gesloten kring water waaraan een antivriesmiddel is toegevoegd. De totale lengte van de buizen van een horizontale collector bedraagt verschillende honderden meter. De lussen worden op een onderlinge afstand van ten minste 40 cm geplaatst, om te vermijden dat er te veel warmte wordt onttrokken aan de bodem. Anders bestaat het risico dat de bodem permanent bevriest. De benodigde collectoroppervlakte wordt geschat op 1,5- tot 2-maal de te verwarmen woonoppervlakte. Voor een woning van 150 m² zal de collector zo’n 225 tot 300 m² van uw tuin innemen. Bij horizontale collectoren moeten bepaalde installatieprincipes worden in acht genomen. Gazon, bloemperken en struiken kunnen samengaan met de ingegraven horizontale collector. De oppervlakte boven de collector moet doorlatend zijn (geen terras of gebouw) en mag niet worden doorkruist door waterleidingen (bevriezingsgevaar). Het terrein mag niet al te hellend zijn, zodat er niet moet worden aangeaard. Een rotsachtige bodem is minder gunstig dan een losse bodem.

Afb.12 : Horizontale collectoren

4.2 Horizontale PE-Xa-collectoren 4.2.1 Beschrijving REHAU heeft speciaal een horizontale collector in vernet polyethyleen ontwikkeld, die voldoet aan de norm DIN 16892/93. De collectoren worden ingegraven in de bodem, in een sleuf of afgraving, om de in de bodem opgeslagen warmte op te nemen. Het assortiment wordt vervolledigd met toebehoren, elektrolasmoffen, schuifhulskoppelingen, muurdoorvoeren en collectoren. 4.2.2 Eigenschappen De collectoren zijn vervaardigd uit reticulair polyethyleen type “a”, voldoen aan de norm DIN 16892/93, zijn UV-bestendig en hebben een doorschijnende kleur met een grijze buitenlaag in PE. De levensduur van de sondes bedraagt minimaal 100 jaar bij een nominale druk van 15 bar bij 20°C. De intrinsieke eigenschappen van het vernet polyethyleen bieden bepaalde 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. 12

Afb.13 : Aanaarding van horizontale collectoren PE-Xa

4.2.3 Afmetingen en verpakking Beschikbare afmeting: standaardrol van 100 meter, andere lengtes mogelijk op aanvraag.

Afb.14 : Aanaarding van horizontale collectoren PE-Xa

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 Min. buigstraal bij 20°C

-30 °C 20 cm

Beschikbare lengtes*

25 cm

30 cm

40 cm

100 meter

(*) : andere lengtes op aanvraag Tabel 5, specificaties - horizontale collectoren PE-Xa

4.3 Horizontale collectoren PE100 4.3.1 Beschrijving REHAU heeft speciaal horizontale collectoren in zwart hogedichtheidspolyethyleen ontwikkeld, die voldoen aan de norm DIN 8074/75. De collectoren worden ingegraven in de bodem, in een sleuf of afgraving, om de in de bodem opgeslagen warmte op te nemen. Het assortiment wordt vervolledigd met toebehoren, muurdoorvoeren en collectoren.

Afb.15 : Aanaarding van horizontale collectoren PE100

13

4.3.2 Eigenschappen De collectoren zijn vervaardigd van hogedichtheidspolyethyleen PE100, beantwoorden aan de norm DIN 8074/75, zijn UV-bestendig en zwart van kleur. De levensduur van de sondes bedraagt minimaal 100 jaar bij een nominale druk van 16 bar bij 15°C. De volgende regels van goed vakmanschap moeten in acht worden genomen: - 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

Afb.16 : Aanaarding van horizontale collectoren PE100

4.3.3 Afmetingen en verpakking Beschikbare afmeting: standaardrol van 100 meter, andere lengtes Specificaties DN 25 x 2,3 mm

DN 32 x 2,9 mm

DN 40 x 3,7 mm


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 Beschikbare lengtes*

50 cm

65 cm

80 cm

100 mètres

100 tot 200 meter

100 meter

(*) : andere lengtes op aanvraag Tabel 6, specificaties - horizontale collectoren PE 100

14

5

PRODUCTBESCHRIJVING - ENERGIEPALEN

5.1. Algemeen Funderingspalen zijn oorspronkelijk bedoeld om de druk van een gebouw in de diepte te verplaatsen. Het is mogelijk in deze funderingen een netwerk van buisvormige collectoren te voorzien, waar men een warmtedragend medium door laat stromen om de warmte in de bodem op te nemen. De palen bevinden zich onder het gebouw, dit wil zeggen onder een afgesloten oppervlak waar de bodem niet kan worden opgewarmd door neerslag of zonnestraling. Om de duurzaamheid van het systeem te garanderen, voorzien geothermische systemen op funderingspalen meestal een bodemregeneratiesysteem. 5.2. Onderdelen

Afb 17 : Energiepaal

De funderingspalen worden meestal uitgerust met RAUGEO PE-Xa-buizen van 20 x 1,9 mm of 25 x 2,3 mm. Het assortiment wordt vervolledigd met toebehoren, elektrolasmoffen, schuifhulskoppelingen, muurdoorvoeren en collectoren.


15

6

PRODUCTBESCHRIJVING - HELIX-SONDES

6.1. Beschrijving De oplossing RAUGEO HELIX PE-Xa haalt de energie op enkele meter diepte uit de bodem, vermindert uw energiekosten, vermindert de CO2-uitstoot in de atmosfeer en verbetert uw leefcomfort. Deze nieuwe generatie geothermische sondes, het resultaat van de innovatie van REHAU, biedt een interessant economisch alternatief voor de standaard (verticale of horizontale) geothermische technieken. De RAUGEO PE-Xa Helix-sondes zijn zowel geschikt voor eengezinswoningen als voor kleine apartementsgebouwen, in nieuwbouw of renovatie. De aan de bodem onttrokken energie wordt via een warmtepomp opgewerkt, zodat deze geschikt is voor verwarming maar ook voor koeling in de zomer. Vanwege de geringe installatiediepte biedt deze techniek een interessant alternatief voor een verticale geothermische sonde, bijvoorbeeld wanneer er geen boorvergunning kan worden afgeleverd, of voor een horizontaal captatienet wanneer de beschikbare grondoppervlakte niet volstaat. HELIX : het optimale economische compromis tussen horizontale en verticale geothermie. 6.2 Eigenschappen Specificaties Hoogte (verpakt)

ca.1,1 m

Nuttige hoogte

ca. 3,0 m


ca.0,38 m

Lengte van de buis Afmetingen van de buis Materiaal

40 m 25 x 2,3 PE-Xa

Droog gewicht

ca.7,5 kg

Volume

ca.13 liter

Tabel 7, specificaties - HELIX-sondes

Deze technische handleiding beantwoordt aan de eisen van de richtlijn VDI 4640 met betrekking tot geothermische werkzaamheden.

16

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

7

PRODUCTBESCHRIJVING - TOEBEHOREN

Afb.20 : Ballast

Ballast van 12,5 of 25 kg om de plaatsing te vergemakkelijken bij het neerlaten van de sonde in het boorgat. Voor het aanbrengen van de ballasts 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)

Materiaal: Staal Diameter: 80 mm Lengte (12,5 kg): 340 mm Lengte (25 kg): 670 mm

Y-koppelstuk voor de vertrek- retourkringen van de sondes. Aansluiting aan de uiteinden door elektrolasmoffen of polyfusie.

Materiaal: PE100 Afmetingen: 32-32-40 en 40-40-50

Afstandhouder voor sondes om de juiste afstand te bewaren tussen de buizen en om het vullen van het boorgat te vergemakkelijken.

Materiaal: PE100 Afmetingen: voor sondes 32 x 2,9 mm en 40 x 3,7 mm

Kabelbinders om de buizen vast te maken in de funderingspalen.

Materiaal: PA Lengte: 178 mm Breedte: 4,8 mm Kleur: Naturel

Gemonteerde collector met: aansluitblok 1"1/2 met een uitgang 3/8", uitgerust met een manuele ontluchtingskraan, klemplaat met uitgang ½" + vul- / aftapkraan, rvs draadstangen + rvs moer. Retourelement met gele debietmeter (200 tot 1050 l/h), vertrekelementen, polymeerkoppelingen, bevestigingssteunen.

Materiaal: Glasvezelversterkt polymeer Aantal kringen: 2 tot 12. (andere mogelijkheden op aanvraag) Koppelingen: DN32 / DN25

Afb.21 : Y-koppelstuk

Afb.22 : Afstandhouder

Afb.23 : Kabelbinders

Afb.24 : Voorgemonteerde collectoren voor verticale sondes

17

Modulaire collector met afsluiter met borgmoer 3/4" F. De collectoren zijn bij levering niet gemonteerd en vereisen het gebruik van toebehoren (bijv.: montageset met: aansluitblokken uitgang 1"1/4F, vernikkelde klemplaten, 2 muur-beugels, vulkranen, stoppen ½, ontluchtingskranen, moeren M8 rvs).

Materiaal: Polymeer Aantal kringen: max. 12

Het geheel van schuifhulskoppelingen en -ringen is een aansluitmethode die door REHAU werd ontwikkeld voor het aansluiten van PE-Xa- of PE-Xa PLUS-buizen. Deze methode biedt onmiskenbare voordelen: - Snel en meteen bruikbaar - Veilig - Permanent dicht - Kan bij alle weersomstandigheden worden geplaatst

Materiaal: ontzinkingsvrij messing (CR: Corrosion Resistant) of staal of rood bronz. Assortiment: Zie commerciële documentatie

Bepaalde stoffen in de bodem kunnen corrosie veroorzaken aan de koppelingen, daarom wordt aanbevolen bij twijfel een krimpkous te gebruiken.

Materiaal: VPE Lengte: 1200 mm Krimpbereik 20-55mm Kleur: Zwart

Muurflens om buizen door muren te voeren, te gebruiken als aanvulling op de muurdoorvoer.

Mat. zijplaten: Roestvrij staal V2A Mat. bouten: Roestvrij staal V4A Mat. behuizing: EPDM Binnendiameter: 20 tot 63 mm Buitendiameter: 100 mm

Afb.25 : Collectoren voor horizontale collectoren DN20 en DN 25

Afb.26 : Schuifhulskoppelingen en -ringen voor PE-Xa

Afb.27 : Krimpkous

Afb.28 : Muurflens

Elektrolasmoffen zijn koppelstukken waarin een weerstand is ingegoten. Deze weerstand wordt vervolgens verwarmd met een speciale machine om de las tot stand te brengen tussen de buis en de mof. Elke mof is voorzien van een identificatieweerstand die een automatische programmering van de lasparameters mogelijk maakt.

Materiaal: PE100 Assortiment: Zie commerciële documentatie

Afb.29 : Elektrolasmof voor PE 100

Elektrolasmoffen zijn koppelstukken waarin een weerstand is ingegoten. Deze weerstand wordt vervolgens verwarmd met een speciale machine om de las tot stand te brengen tussen de buis en de mof. Elke mof is voorzien van een identificatieweerstand die een automatische programmering van de lasparameters mogelijk maakt.

Afb.30 : Elektrolasmof voor PE-Xa 18

Materiaal: PE-Xa Assortiment: Zie commerciële documentatie

Om de stabilisatie van de buis in het boorgat te garanderen (vaste positionering), te gebruiken als aanvulling op de waterdichte muurflens.

Materiaal: PVC Binnendiameter: 100 mm Buitendiameter: 106 mm Lengte: 400 mm

De REHAU-isolatiematerialen maken het mogelijk de inwendige buizen met het glycolmengsel waterdampdicht te isoleren om de vorming van condenswater te voorkomen. De uiteinden moeten worden verzegeld met een waterdicht materiaal.

Dikte isolatie: 13 mm Lengte: 2 m Diameter: 20-63 mm

REHAU anticorrosieplakband in latex / butyl voor de bescherming van de ondergrondse koppelingen.

Lengte: 5 m Breedte: 50 mm

Afb.31 : Muurdoorvoer

Afb.32 : Isolatiemateriaal

Afb.33 : REHAU beschermtape

d

s

REHAU biedt een compleet assortiment verbindingsbuizen aan om de collectoren met de warmtepomp te verbinden. PE-Xa: 20-160 mm HDPE van 20 – 110 mm

Afb.34 : Verbindingsbuizen

19

8

ONTWERP VAN EEN GEOTHERMISCH SYSTEEM ALGEMEEN

8.1. Een configuratie kiezen Configuraties met horizontale collectoren komen momenteel het meest voor in België. Deze systemen zijn het goedkoopst maar vereisen een voldoende grote grondoppervlakte. Ze zijn dus vooral geschikt voor de verwarming van eengezinswoningen. Verticale configuraties zijn in het buitenland reeds zeer goed ingeburgerd, 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 de vereiste oppervlakte voor de collectoren kan worden geoptimaliseerd: - Energiepalen - Helix-sondes De voornaamste kenmerken voor het dimensioneren van een geothermisch 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 het belangrijk onderscheid te maken tussen het verwarmingsen het koelvermogen, de jaarlijks afneembare energie voor de verwarmingsen koelbehoeften. Afhankelijk van de intrinsieke eigenschappen van de bodem, met name de warmtegeleidbaarheid, is het mogelijk dat een geothermisch systeem niet continu kan werken bij een hoog onttrokken vermogen. Het is belangrijk het systeem te dimensioneren op basis van een jaarlijkse cyclus. In de winter wordt warmte onttrokken en de regeneratie van de bodem vindt plaats in de zomer. Het betreft hier hernieuwbare energie. Indien deze regeneratie niet mogelijk is, moet een regeneratiesysteem worden voorzien, bijvoorbeeld door middel van een omkeerbare warmtepomp of door koppeling met zonnecollectoren. Deze technische handleiding bevat de meeste ontwerpregels die vermeld staan in de richtlijn VDI 4640 voor systemen van minder dan 30 kW. Voor grotere systemen is het aanbevolen een meer gedetailleerde studie te laten uitvoeren op basis van een grondige studie van de bodemeigenschappen.

20

Afb.35 : De verschillende oplossingen

8.2. Milieu-effecten

8.4 Druktests

In geval van warmtepompen die gekoppeld zijn aan geothermische collectoren, met name horizontale collectoren, kan een onderdimensionering van de collectoren rechtstreeks gevolgen hebben 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 omvang van de energieonttrekking een overmatige bevriezing van de bodem veroorzaken. De uitzetting van het ijs veroorzaakt een aanzienlijke zwellingsdruk, bij ontdooiing kan de waterverplaatsing de bodem wegspoelen. Het is dus mogelijk dat de bodem rond de buizen verzakt.

8.4.1. Algemeen Tijdens de druktests wordt de dichtheid van het systeem gecontroleerd. De tests worden gedaan met water. Hierbij wordt het systeem onder een constante druk gebracht en wordt de druk in het systeem gemeten in functie van de tijd. Een scherpe drukdaling wijst op een storing. Met de debiettests wordt de goede doorstroming in de collectoren gecontroleerd.

Er moet dus bijzondere aandacht worden besteed aan de dimensionering. Deze moet zorgvuldig worden bepaald. Elke onderdimensionering kan een onomkeerbare verarming van de bodem en een verslechtering van de prestaties van het systeem veroorzaken. Omgekeerd kan een overdimensionering tot al te grote drukverliezen leiden en daardoor hoge energiekosten met zich meebrengen.

8.4.2. Tests De tests worden uitgevoerd volgens de voorschriften van de plaatsings- en gebruikshandleiding voor polypropyleenleidingen, conform DIN 4279-7 en VDI 4640. Test voor aanaarding Voor de aanaarding wordt een snelle en representatieve druktest uitgevoerd, zodat buizen of collectoren eventueel nog kunnen worden vervangen. Deze test wordt met name aanbevolen bij een harde ondergrond die de elementen van het systeem zou kunnen beschadigen.

8.3 Warmtepomp (WP) Een warmtepomp (WP) maakt het mogelijk energie op een laag temperatuurniveau naar een hoger temperatuurniveau te brengen. Hierbij wordt energie verbruikt, maar de totale energie die door de WP wordt afgegeven, is hoger dan de energie die aan het systeem wordt toegevoegd. Dit levert dus een totale besparing van primaire energie op, alsook een vermindering van de vervuilende uitstoot bij een gelijke hoeveelheid geproduceerde eindenergie. Een WP verlaagt dus de temperatuur van het medium dat de energie levert (koude bron) en verhoogt de temperatuur van het medium dat de energie ontvangt (warme bron). Aangezien beide bronnen kunnen worden benut, kan een WP-installatie dus gelijktijdig en/ of opeenvolgend de verwarmingsen/of de klimaatregelings- of koelbehoeften verzorgen.

Test na installatie van de collectoren Deze wordt uitgevoerd na cementering / aanaarding. De test wordt uitgevoerd volgens de voorschriften van de plaatsings- en gebruikshandleiding voor polypropyleenleidingen, volgens DIN 4279-7: - Druk: 6 bar - Duur: 30 min. Test voor levering intallatie Er wordt een debiet- en druktest uitgevoerd die representatief is voor het systeem, bij een druk die 1,5-maal hoger is dan de bedrijfsdruk, ten einde de installatie aan de bouwheer te kunnen leveren.

Afb.36 : Principe van de warmtepomp 21

9

ONTWERP VAN EEN GEOTHERMISCH SYSTEEM HORIZONTALE COLLECTOREN

9.1. Algemeen

9.4. Dimensionering

De regels van goed vakmanschap inzake het ontwerp van horizontale geothermische collectoren staan beschreven in de richtlijn VDI 4640. De belangrijkste aspecten worden beschreven in de onderstaande handleiding.

De noodzakelijke oppervlakte en de lengte van de horizontale collectoren 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

9.2 Plaatsingsdiepte De temperaturen in de bodem kunnen het vorstpunt bereiken op 1 m diepte, zelfs zonder exploitatie van de bodem. Hoe dieper men gaat, hoe meer de temperatuur toeneemt, maar de warmtestroom vanaf het aardoppervlakte neemt af. Om de bodem niet permanent te laten bevriezen, moeten de collectoren zich onder de vorstgrens bevinden. In België situeert de plaatsingsdiepte zich dus tussen 1,00 meter en 1,50 meter. Bovendien is de in de bodem opgeslagen energie voornamelijk afkomstig van neerslag en zonnestraling, de warmtestroom vanuit de diepere lagen bedraagt minder dan 0,1 W/m2, en is dus verwaarloosbaar. De collectoren worden dus best niet onder bebouwde of verzegelde oppervlakken geïnstalleerd. Er zijn weliswaar uitzonderingen, met name wanneer het geothermisch systeem in een regeneratie van de bodem voorziet. Dan is het mogelijk de collectoren onder gebouwen te plaatsen. Er moet dan bijzondere aandacht worden besteed aan de bedrijfstemperaturen, om de gebouwstructuur niet te beschadigen. Al te lage temperaturen zouden namelijk de funderingen 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.

1e stap : Bepalen van het thermisch vermogen van de WP 2e stap : Berekening van het koelvermogen Koelvermogen =

Thermisch vermogen x (COP-1) COP

3e stap : Bepalen van het aantal bedrijfsuren van de WP. Bij een monovalente werking van de WP voor de productie van warm water op lage temperatuur, bedraagt het aantal bedrijfsuren over het algemeen 1800 uren. Bij een mono-energetische of bivalente werking kan het aantal 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 10 W/m2 bodem (zand)

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.

Afb.37 : Plaatsingsinterval

22

5e stap : Berekening van de benodigde oppervlakte van de collectoren. Deze wordt verkregen op basis van de koelcapaciteit en het specifiek onttrokken vermogen. Koelvermogen (W)

Opp van de horizontale collectoren (m²) =

Specifiek onttrokken vermogen (W/m²)

6e stap : Berekening van de benodigde lengte van de collectoren. Lengte van de collector (m) =

Oppervlakte van de horizontale collectoren (m²)) Plaatsingsafstand (m)

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, samenhangende 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

Er zijn verschillende configuraties mogelijk: Configuratie in een sleuf : Doorgaans wordt er een afstand van 1 meter gelaten tussen twee sleuven. Met behulp van een minigraafmachine wordt een sleuf gegraven waarin de buizen worden aangelegd. Met het uitgegraven materiaal van de tweede sleuf wordt de eerste sleuf weer aangevuld. Configuratie in een afgraving : Bij dit soort configuratie wordt de volledige oppervlakte vrijgemaakt en afgegraven voordat de buizen worden geplaatst.

Afb.40 : Spiraalconfiguratie

Afb.41 : Zigzagconfiguratie

9.5 Configuraties Vóór de installatie moet een plan worden opgemaakt van de locatie waar de collectoren moeten worden geïnstalleerd. Dit plan moet de volgende 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 worden 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

Afb.42 : Tichelmann-configuratie

Opmerking : Meestal kan het ter plaatse aanwezige materiaal worden gebruikt voor buizen in PE-Xa. Voor de bedekking van buizen in PE100 daarentegen moet een aangepast vervangmateriaal worden gebruikt, zoals aanvulzand 0/4. De uitvoering moet bijzonder zorgvuldig gebeuren, aangezien holle ruimten het warmtegeleidingsvermogen en daardoor de prestaties van het systeem verminderen. Daarom moet op rotsig terrein en bij buizen in PE-Xa een vulmateriaal worden toegevoegd aan het ter plaatse aanwezige materiaal om een goed warmtegeleidingsvermogen te garanderen. Voor deze verschillende configuraties wordt aanbevolen identieke collectorlengtes te gebruiken om de kringen in evenwicht te houden.

Afb.39 : Uitvoering - aanaarding 23

9.6 Plaatsing van horizontale collectoren 1e stap : - De collectoren worden aangelegd vanaf het hoogste punt - De collectoren kunnen worden geïnstalleerd in ondergrondse inspectieputten die speciaal hiervoor voorzien zijn. - Sluit de buizen aan op de collectoren Opmerking : De collectoren moeten worden beschermd tegen zonnestraling.

Afb.44 : Installatie

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

Afb.45 : Plaatsing en bevestigin

3e stap : - Verwijder de bevestigingskrammen nadat de buizen gedeeltelijk zijn bedekt met hoopjes geschikt materiaal - Doe een druktest Opmerking : Buizen in PE100 moeten worden aangelegd met zand of teelaarde die vrij is van elementen D>20mm.

Afb.46 : Bedekking

4e stap : - Aanaarding van de buizen - 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 1,5-maal hoger is dan de bedrijfsdruk

Afb.47 : Aanaarding en test

24

10

ONTWERP VAN EEN GEOTHERMISCH SYSTEEM VERTICALE SONDES

10.1. Algemeen De regels van goed vakmanschap inzake het ontwerp van verticale geothermische collectoren staan beschreven in de richtlijn VDI 4640. De belangrijkste aspecten worden beschreven in de onderstaande handleiding.

Zo kan een afstand van meer dan 6 meter vereist zijn als de bodem van slechte kwaliteit is. Indien de werking van de sondes verwarming en koeling combineert, kan de afstand daarentegen worden verkleind. Het is mogelijk sondes onder gebouwen te plaatsen, maar dan moet bijzondere aandacht worden besteed aan de bedrijfstemperaturen, om de gebouwstructuur niet te beschadigen. Al te lage temperaturen zouden namelijk de funderingen kunnen beschadigen.

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).

10.4. Dimensionering (één installatie met een vermogen van minder dan 30 kW) De noodzakelijke oppervlakte en de lengte van de verticale sondes hangen 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 : Koelvermogen =

Thermisch vermogen x (COP - 1) COP

3e stap : Bepalen van het aantal bedrijfsuren van de WP. Bij een monovalente werking van de WP voor de productie van warm water op lage temperatuur, bedraagt het aantal bedrijfsuren over het algemeen 1800 uren. Bij een mono-energetische of bivalente werking kan het aantal bedrijfsuren oplopen tot 2400 uren.

10.3. Plaatsingsafstand De geothermische sondes worden in boorgaten geplaatst die meestal tot 100 meter diep gaan. De aanbevolen afstand tussen twee sondes bedraagt min. 5 m voor sondes < 50 m en min. 6 m voor sondes > 5 m. Bij het onttrekken van warmte door een verticale sonde ontstaat een thermische kegel. De kenmerken van deze kegel, namelijk zijn vorm en diameter, zijn afhankelijk van het gebruik van de sondes, maar ook van de eigenschappen van de bodem.

4e stap : Keuze van het specifiek thermisch vermogen op basis van de kenmerken van de bodem en het aantal bedrijfsuren. (Zie tabel 10)

25

5e stap : Berekening van de benodigde lengte van de sondes. Deze wordt verkregen op basis van de koelcapaciteit en het specifiek onttrokken vermogen. Koelvermogen (W)

Noodzakelijke lengte (m) =

Specifiek onttrokken vermogen (W/m)

Eigenschappen van de bodem

Specifiek onttrokken vermogen over 1800 bedrijfsuren

over 2400 bedrijfsuren

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

<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

Algemene richtwaarden

Respectieve mineralen Kiezel en zand, droog

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 toegelaten voor geothermische sondes in standaardinstallaties met beperkt vermogen (< 30 kW). 6e stap : Berekening van het benodigde aantal sondes Aantal sondes =

Noodzakelijke lengte (m) Basislengte van de sondes (m)

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

26

10.5. Dimensionering van een systeem voor de dienstensector

10.7. Installatie

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 een berekening worden gemaakt door een ingenieursbureau. Via een computersimulatie over verschillende jaren werking kunnen de effecten op lange termijn worden gevisualiseerd, zodat hier rekening mee kan worden gehouden tijdens de studie. Bovendien moet de dimensionering gebaseerd zijn op een studie van de jaarlijkse verwarmingsen koelbehoeften van het gebouw, en op een geologische en hydrologische studie van de bodem. Afbeelding 48 toont het profiel van de jaarlijkse verwarmingsen koelbehoeften voor een tertiair gebouw over één jaar. Er kan ter plaatse een thermische responstest worden uitgevoerd om de het onttrokken specifiek vermogen te bepalen en om de dimensionering te verfijnen.

Afhankelijk van de aard van de bodem of bij aanwezigheid van een grondwaterlaag, kan het neerlaten van de sonde moeilijk blijken. Voor een correcte plaatsing van de sondes zijn er speciale ballasts beschikbaar. Bovendien is het raadzaam de sondes te vullen met zuiver water om de installatie te vergemakkelijken in geval van een grondwaterlaag. Opmerking : Het gebruik van de afrolhaspel met horizontale as is sterk aanbevolen. Deze voorkomt knikken, wrijving en schrammen door de bodem.

Afb.48 : Profiel van de verwarmingsen koelbehoeften

10.6. Configuraties Vóór de installatie moet een plan worden opgemaakt van de locatie waar de sondes moeten worden geïnstalleerd. Dit plan moet de volgende 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 worden 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

Afb.49 : Horizontale afrolhaspel

Het correct vullen van het boorgat is een belangrijke handeling om een goede warmteuitwisseling tussen de bodem en de sonde te garanderen. De regels van goed vakmanschap moeten worden nageleefd om de kwaliteit van het grondwater en de duurzaamheid van de installatie veilig te stellen. Om de 2 meter moeten er afstandhouders worden geplaatst om de juiste afstand te bewaren tussen de buizen en om het vullen van het boorgat te vergemakkelijken. Er moet een vulbuis worden gebruikt om de vulspecie te injecteren. Deze pap wordt onder druk via de onderkant geïnjecteerd en stijgt naarmate de injectiebuis omhoog wordt gehaald. Het is aanbevolen het totale geïnjecteerde volume specie te controleren en te vergelijken met het theoretische volume.

27

Afb.50 : Vulbuis

Afb.52 : Broekstuk en gfen

Zodra de installatie klaar is, moet een druktest worden verricht onder een druk van 6 bar. Duur van de test: 30 min. Het is aanbevolen de sonde te spoelen voordat u ze aansluit, om alle elementen te verwijderen die tijdens de installatie in de sonde kunnen zijn terechtgekomen.

De kring, bestaande uit de geothermische sonde, de koppelingen en de leidingen tot aan de collectoren/verdelers/technische ruimte, mag geen enkel hoog punt bevatten. Bijzondere aandacht moet worden besteed aan de plaatsing van de aansluitleidingen naar de collectoren. De HDPE-buizen moeten worden aangelegd op een zandbed van 15 cm en vervolgens afgedekt met zand (tot 15 cm boven de bovenste generatrice van de buizen), alvorens de sleuven worden gevuld. Zorg ervoor dat de aansluitbuizen op een vorstvrije diepte worden geplaatst. De aanwezigheid van het buizenstelsel moet worden aangegeven door een waarschuwingslint dat wordt aangebracht op 30-40 cm boven de bovenzijde van de buis. Voor leidingen in PE-Xa kan de bestaande grond eventueel worden hergebruikt. Het verdient aanbeveling de vertrek- en retourbuizen ruim 20 cm van elkaar te scheiden.

10.8. Aansluiting Alle ter plaatse verrichte aansluitingen moeten worden uitgevoerd volgens de elektrolastechniek voor buizen in HDPE, en/of volgens de schuifhulstechniek voor buizen in vernet polyethyleen (PE-Xa), met genormaliseerd materiaal.

Afb.51 : Elektrolasmoffen

Bij de meeste installaties komen de sondebuizen uit het boorgat en worden ze via een verbindingssleuf naar het gebouw geleid. De boorder dient de cementen stop enigszins onder het niveau van de sleuf af te werken om de buizen in de sleuf te kunnen buigen. Het is ook mogelijk de afbuiging uit te voeren met behulp van koppelingen en/of de sondes aan te sluiten met broekstukken.

28

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

Afb. 53 : Installatie

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

Afb. 54 : Montage en neerlaten

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

Afb. 55 : Vulling

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 een zandbed Afb. 56 : Aansluiting

29

11

ONTWERP VAN EEN GEOTHERMISCH SYSTEEM ENERGIEPALEN

11.1. Ontwerp en uitvoering van energiepalen Het ontwerpen van energiepalen gebeurt op dezelfde manier als voor verticale collectoren. Economisch en thermisch rendabele palen zijn over het algemeen meer dan 6 meter diep. Bijzondere aandacht is vereist wat de bedrijfstemperaturen betreft. Een bedrijfstemperatuur lager dan 0° C is niet toegestaan. De thermische belasting van een paal veroorzaakt een extra last waarmee rekening moet worden gehouden voor de dimensionering van een paal die tot energiepaal wordt omgevormd.

Opmerking : Het vermogen van een geheel van geothermische funderingen om thermische energie op te slaan op lange termijn, is over het algemeen mogelijk als er een grondwaterlaag aanwezig is en als de snelheid hiervan (Darcy-snelheid) voldoende groot is (grootteorde van > 0,1 m/d). Bij een geringe snelheid moet het risico op thermische overexploitatie worden gecompenseerd door een systeem 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 dan 5 meter afstand van elkaar bevinden, om het risico op overexploitatie van de bodem te beperken. 11.3 Configuraties Opmerking : De minimale buigstraal van de buizen moet zorgvuldig in acht worden genomen om de duurzaamheid van het systeem te garanderen. Er moet een minimale afstand van 25 cm tussen de buizen worden aangehouden om de thermische interferentie te beperken.


Meandervormige installatie

U-vormige installatie met koppelstukken

U-vormige installatie

De buizen worden op het metalen roosterwerk geplaatst. Deze configuratie heeft als voordeel dat ze zeer eenvoudig is. De vertrek- en retourbuizen worden met de aansluitbuizen verbonden ter hoogte van de kop van de energiepaal.

De buizen worden U-vormig op het metalen roosterwerk geplaatst en verbonden met behulp van standaard REHAU schuifhulskoppelingen. Deze configuratie heeft geen hoog punt en heeft dus als voordeel dat het systeem makkelijk kan worden ontlucht.

De buizen worden U-vormig op het metalen roosterwerk geplaatst en op de kop van de paal verbonden met de aansluitbuizen met behulp van standaard REHAU schuifhulskoppelingen. Deze configuratie heeft geen hoog punt en heeft dus als voordeel dat het systeem makkelijk kan worden ontlucht.

30

11.4. Dimensionering De warmtewisselaarbuizen moeten een makkelijke warmteuitwisseling met de bodem mogelijk maken. Een verhoogde thermische weerstand van de paal zou namelijk leiden tot een daling van het thermisch rendement van het systeem. Het is dus aanbevolen een groot aantal buizen rond de omtrek van de palen aan te brengen, met inachtneming van de minimumafstand van 25 cm tussen de buizen en van 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 de warmteonttrekkings- en -injectiewaarden die men mag verwachten in het kader van een pre-dimensionering.

Ja

Ondergrondse waterstroming? Darcy-snelheid > 0,5 - 1m/dag

Warmteonttrekking losgekoppeld van de “koudeonttrekking” --> seizoengebonden opslag van warmte of “koude” niet mogelijk

Ja

Nee

Thermische regeneratie van de bodem? (rechtstreekse koeling via de palen of andere)

Thermische regeneratie: 70 - 90% onttrokken energie

Thermische regeneratie: > 90% onttrokken energie

Nee

Geleidelijke afkoeling van de bodem, mogelijke bevriezing van de palen --> systeem moet worden herbekeken

Rechtstreekse koeling op de palen wordt op lange termijn problematisch vanwege de geleidelijke opwarming van de bodem

Thermische geleidbaarheid van de bodem: 1,3 - 2,3 W/mK (geringe invloed wegens

Thermische geleidbaarheid van de bodem: 1,3 W/mK (klei, leem, enz.)

Thermische geleidbaarheid van de bodem: 2,3 W/mK (verzadigd zand, verzadigde kiezel, enz.)

Thermische geleidbaarheid van de bodem: 1,3 W/mK (klei, leem, enz.)

Thermische geleidbaarheid van de bodem: 2,3 W/mK (verzadigd zand, verzadigde kiezel)

Warmteonttrekking van de palen (verwarming): > 50 W/m > 100 kWh/m jaar

Warmteonttrekking van de palen (verwarming): 25 - 30 W/m 50 - 65 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 gemiddeld Ongeveer 20 tot 60 kWh/m jaar

Afb. 58 : Organigram voor de dimensionering van energiepalen (Bron: SIA) 31

11.5. Aansluiting De in- en uitgangen van de palen zijn via horizontale buizen verbonden met de collectoren, de horizontale buizen lopen onder de funderingsplaat door en kunnen deze doorboren ter hoogte van de locatie van de collectoren. Het wordt afgeraden de buizen in de plaat te gieten. Over het algemeen wordt een afstand van 1 m onder de plaat aangehouden. De palen kunnen ook in serie worden verbonden. Dit hangt af van het debiet van het warmtedragend medium, dat normaal wordt bepaald door de kenmerken van de warmtepomp, het aantal palen, de lengte en de diameter van de buizen (sondes en verbindingen). De aansluiting hangt eveneens af van de locatie van de technische ruimten.

11.6. Bepaling van mogelijke ontwerpen

Criterium dat de uitvoering van geostructuren beïnvloedt

Criteria die de uitrusting van geostructuren als warmtewisselaar beïnvloeden

Criteria die de realisatie van energetische geostructuren kunnen beperken

Criteria

Eerder gunstig voor de realisatie van energetische geostructuren

Eerder ongunstig voor de realisatie van energetische geostructuren

Inrichting van het grondgebied (soort constructie)

Groot huur- en administratief gebouw

Klein gebouw, villa

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

Mechanische eigenschappen van de bodem

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]

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

Tabel 12, overzicht van de methodologie voor de bepaling van mogelijke zones (Bron: J. Wilhelm) 32

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 energieagentschap van Zwitserland). Ze werden opgesteld op basis van de ervaring die werd opgedaan tijdens de validatie van de simulatie-instrumenten op bestaande installaties. Ze maken het mogelijk te weten welke problemen er kunnen optreden bij de dimensionering van dergelijke structuren, met name in verband met de ondergrondse stroming en de 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

33

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 en ter hoogte van de bocht van de buis.

Afb. 59 : Installatie

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

Afb. 60 : Installatie op de kop van de paal

3e stap : - Ontlucht het systeem - Verricht een druktest en doorstroomtest op de sonde

Afb. 61 : Test

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

Afb. 62 : Aansluiting

34

Opmerkingen : Het verdient aanbeveling de verbindingsleidingen 1 meter onder de vloerplaat van het gebouw te plaatsen.

12

ONTWERP VAN EEN GEOTHERMISCH SYSTEEM HELIX-SONDE

12.1. Plaatsingsafstand

Aard van de bodem

Tijdens de plaatsing moeten de minimumafstanden ten opzichte van de gebouwen in acht worden genomen. Een minimumafstand van 2 meter is aanbevolen om de stabiliteit van de gebouwen niet in gevaar te brengen. Voor de installatie van HELIX-sondes onder gebouwen moet een specifieke berekening van de mechanische weerstand worden gemaakt, zodat deze mogelijkheid geval per geval moet worden onderzocht. Om goede thermische prestaties te garanderen, wordt een minimale afstand van 4 meter aanbevolen tussen de sondes. De sondes moeten thermisch worden beschermd als zij zich op minder dan 1 meter van andere leidingen bevinden.

Zand (droog)

200 – 300 W

Zand (verzadigd)

400 – 700 W

Leem (droog)

250 – 350 W

Leem (verzadigd)

400 – 650 W

12.2. Configuraties De uitvoering van de sondes kan verschillen naargelang de beschikbare ruimte, de kwaliteit van de bodem en de specifieke kenmerken van uw ontwerp. Er zijn dus verschillende configuraties mogelijk: parallel of in serie. Er kunnen maximaal 3 sondes in serie worden aangesloten, maar met een parallelschakeling is het mogelijk de drukverliezen te verminderen. Een berekening van de drukverliezen is aanbevolen om de compatibiliteit van uw systeem met de overige elementen van uw installatie (bv.: WP...) te garanderen. Vervolgens worden de sondes via collectoren parallel aangesloten aan de warmtepomp. Deze collectoren moeten op het hoogste punt van uw installatie worden geplaatst. Vergeet de ontluchtingssystemen niet. Deze collectoren kunnen worden uitgerust met debietregelaars.

Specifiek onttrekkingsvermogen in W per sonde

Klei

250 – 350 W

Klei-zand (droog)

300 – 400 W

Klei-zand (verzadigd)

450 – 700 W

Tabel 13, specifiek energieonttrekkingsvermogen van HELIX-sondes

Het specifieke onttrekkingsvermogen van de sondes is een cruciale parameter voor de keuze van het noodzakelijke aantal sondes voor uw ontwerp. Een geotechnische en hydrologische studie is aanbevolen om nauwkeurig het soort bodem, de aanwezigheid van een grondwaterlaag en het regime hiervan vast te stellen, omdat deze kenmerken van grote invloed zijn op het specifieke onttrekkingsvermogen.

12.3. Dimensionering De dimensionering van de sondes is afhankelijk van verschillende factoren: De energiebehoeften van het gebouw, de aard van de bodem, de kenmerken van de grondwaterlaag, de geografische situatie van de locatie en de werkwijze van de WP, die ons iets vertelt over de equivalente werkingsduur bij vol vermogen hiervan. Hieronder vindt u de waarden van het specifieke onttrekbare vermogen door HELIX-sondes naargelang de aard van de bodem en voor een equivalente werkingsduur bij vol vermogen van 1800 uren.

35

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

Afb. 63 : Klaarmaken van de sonde

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

Afb. 64 : Installatie van de sondee

3e stap : - Manueel aanvullen met geschikt materiaal (bijvoorbeeld: zand 0/4) - Verricht een druktest op de sonde

Afb. 65 : Aanvullen

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

Afb. 66 : Aansluiting van de sondes

36

13

ONTWERP VAN EEN GEOTHERMISCH SYSTEEM VARIA

13.1 Warmtedragend medium

13.3 Invoer in het gebouw

13.1.1 Glycolmengsel

Vanwege de temperatuur van het glycolmengsel ten opzichte van de omgevingslucht in de technische ruimte van een gebouw, kan er condensatie optreden. Alle leidingen met glycolmengsel die door de muren van de woning gaan, moeten dampdicht worden geïsoleerd om condensatie te voorkomen. De oplossing van REHAU bestaat in een muurdoorvoer die in de muur wordt vastgemetseld met mortel, een flens waarvan het aanzetkoppel moet worden gerespecteerd om de best mogelijke afdichting tegen insijpeling van buitenaf te garanderen, en een waterdampdichte isolatie. Enkel het buisgedeelte dat zich in het gebouw bevindt, moet worden geïsoleerd. De uiteinden moeten worden verzegeld met een waterdicht materiaal.

Er moet een antivriesmiddel worden toegevoegd aan het water om te voorkomen dat het mengsel bevriest ter hoogte van de verdamper van de warmtepomp. De bedrijfstemperaturen van het systeem moeten worden geregeld voordat het systeem wordt ingeschakeld, en worden vastgesteld op basis van de aanbevelingen van de fabrikant van de warmtepomp. 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 dat rechtstreeks contact van de buizen met de grond wordt vermeden. De opslagzone moet vrij zijn van stenen of andere voorwerpen die de buis zouden kunnen beschadigen. Bij langdurige opslag moeten de buizen 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 dus rekening houden met de concentratie glycol in het water. Afhankelijk van de specifieke kenmerken van uw project, dient u voor de berekening van de drukverliezen contact op te nemen met onze technische dienst. 37

14

NORMALISATIE, REGLEMENTERING, CERTIFICATIE

14.1 Verwijzing naar de belangrijkste teksten Voor elke geothermische installatie kunnen een aantal administratieve stappen vereist zijn. Hieronder een overzicht van de belangrijkste geldende reglementaire bepalingen. Burgerlijk wetboek : Volgens het burgerlijk wetboek is de bouwmeester van een bouwwerk verantwoordelijk voor de eventuele schade die veroorzaakt wordt door het bouwwerk. Deze verantwoordelijkheid wordt aangegaan voor een periode van 10 jaar. Dit is wat algemeen de tienjarige garantie wordt genoemd. VLAREM I bepaalt de vergunningsplicht en het type ervan Vlarem 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 gesteld Het 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 warmtepompen Deel 1 : Basisvereisten, definities, classificaties en selectiecriteria Deel 2 : Ontwerp, constructie, beproeven, merken en documentatie Deel 3: Installatieplaats en persoonlijke bescherming Deel 4: Bediening, onderhoud, reparatie en hergebruik NBN EN 255 Luchtbehandelingsapparatuur, koeleenheden met vloeistof en warmtepompen met elektrisch aangedreven compressoren – Verwarmingsgebruik Deel 3: Tests en markeringseisen voor apparaten voor warm tapwater NBN EN 1861 Koelsystemen en warmtepompen - Stroomschema's van systemen en voor leidingen instrumentatieschema's Configuratie en symbolen.

38

NBN EN 14511 Luchtbehandelingsapparatuur, koeleenheden met vloeistof en warmtepompen met elektrisch aangedreven compressoren voor verwarming en -koeling. Deel 1: Termen en definities Deel 2: Testomstandigheden Deel 3: Testmethode Deel 4: Eisen NBN EN 12831 Verwarmingssystemen in gebouwen - Methode voor de berekening van de ontwerpwarmtebelasting. DIN 52-612 Verwarmingssystemen in gebouwen Berekeningsmethode voor warmteverliezen - Standaardwaarden voor de berekeningen van de artikelen 6 tot 9. NBN EN 832 Warmte-eigenschappen van gebouwen Berekening van het energiegebruik voor verwarming - Woningen en woongebouwen. NBN EN ISO 13790 Energieprestaties van gebouwen - Berekening van het energiegebruik voor verwarming en koeling. NF X10 - 970 Waterboringen en geothermische boringen - Verticale geothermische sonde - Uitvoering, plaatsing, onderhoud, overdracht. NBN EN 1610 Aanleg en testen van rioleringen en afvalwaterleidingen. Richtlijn VDI 4640, Thermisch gebruik van de ondergrond. Deel 1: Algemeen, milieuaspecten Deel 2: Geothermie en warmtepompsystemen Deel 3: Ondergrondse energieopslag Deel 4: Direct gebruik Documentatie SIA D0190 : Gebruik van de aardwarmte door betonnen 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 van warmtepompsystemen in de woning

AANTEKENING

REHAU OPLOSSINGEN VOOR EEN SCHONE EN DUURZAME ECOLOGISCHE WONING

De energieafgifte De meest geschikte oplossing bestaat erin deze technologie te combineren met een hydraulische vloerverwarming / -koeling van REHAU op lage temperatuur, die zomer en winter het hoogste comfort biedt.

Hoofdkantoor REHAU West-Europa: REHAU SA, Place Cissey, 57343 MORHANGE Cedex, FRANKRIJK Tel. +33 (0)3 87 05 51 00, Fax +33 (0)3 87 05 50 91, [email protected] Handelsvestigingen 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 Louis Leblanc, 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] België: 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] Nederland: 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] Zwitserland: 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] Vevey : 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] Zurich: 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]

www.rehau.be

827600 NL 03/2013

RAUGEO - GEOTHERMISCHE SYSTEMEN TECHNISCHE INFORMATIE. Bouw Automobiel Industrie

Recommend Documents