Ein Erdsondenfeld dimensionieren
Das Tool Erdsondenfeld dimensionieren berechnet die Bohrtiefe oder Anzahl der Sonden, die nötig sind, um die Wärmeentzugslast über die Lebensdauer des Systems zu decken und dabei akzeptable Untergrundtemperaturen einzuhalten. Es verwendet die simulierte Lastkurve des Netzes und die thermischen Eigenschaften des Schweizer Untergrunds.
Voraussetzungen
- Ein Erdsondenfeld mit erzeugtem Layout (siehe Ein Erdsondenfeld erstellen)
- Eine abgeschlossene Netzsimulation, die eine Wärmeentzugs-Lastkurve geliefert hat
Das Tool ausführen
- Öffnen Sie Erdsondenfeld dimensionieren im Tools-Bereich.
- Wählen Sie das Bohrlochfeld.
- Wählen Sie eine Dimensionierungsmethode:
| Methode | Feste Eingabe | Berechnetes Ergebnis |
|---|---|---|
| Sondenlänge dimensionieren | Anzahl und Anordnung der Sonden | Tiefe pro Sonde (m) |
| Sondenanzahl dimensionieren | Sondentiefe | Erforderliche Anzahl Sonden |
| Layout optimieren | Bereiche für Abstand und Tiefe | Optimale Kombination aus Abstand und Tiefe |
- Legen Sie Temperaturgrenzen fest:
| Grenzwert | Beschreibung | Typischer Wert |
|---|---|---|
| Minimale Sonden-Eintrittstemperatur | Tiefste Fluidtemperatur beim Eintritt in die Sonde (verhindert das Gefrieren des Untergrunds) | −2 bis 0 °C |
| Maximale Sonden-Austrittstemperatur | Höchste Fluidtemperatur beim Austritt aus der Sonde | 20–25 °C |
| Temperaturdifferenz (ΔT) | Geforderte Differenz zwischen Ein- und Austritt | 3–5 °C |
- Für Layout optimieren: Legen Sie die Suchbereiche für den Sondenabstand (Standard 6–20 m) und die Tiefe (Standard 50–300 m) fest.
- Klicken Sie auf Ausführen.
Was das Tool berechnet
Das Tool simuliert das thermische Verhalten des Erdsondenfelds über die gesamte Betriebsdauer des Systems (typischerweise 40 Jahre, entsprechend der Netzlebensdauer):
- Liest die jährliche Wärmeentzugs-Lastkurve aus der Netzsimulation.
- Wiederholt die Lastkurve über die Lebensdauer.
- Wendet ein thermisches Untergrundmodell an (standardmässig mit Schweizer ZHAW-Untergrunddaten), um die Veränderung der Untergrundtemperatur über die Zeit zu verfolgen.
- Findet die Tiefe oder Anzahl, bei der die Temperaturgrenzen im Jahr 40 nicht verletzt werden.
Das thermische Untergrundmodell berücksichtigt die thermische Beeinflussung zwischen den Sonden – enger angeordnete Felder führen zu einem schnelleren Absinken der Untergrundtemperatur und benötigen tiefere oder zahlreichere Sonden.
Ergebnisse
Nach der Ausführung zeigt das Erdsondenfeld:
- Gesamtzahl der Sonden und Tiefe pro Sonde (m)
- Gesamte Bohrlänge (m) = Anzahl × Tiefe
- Verwendete Untergrundeigenschaften (Wärmeleitfähigkeit, volumetrische Wärmekapazität, ungestörte Untergrundtemperatur)
Diese Werte fliessen als Teil der Investitionskostenschätzung für das Geothermiesystem in das Finanzmodell ein.
Ergebnisse der Layout-Optimierung
Bei der Methode Layout optimieren testet das Tool Kombinationen aus Abstand und Tiefe innerhalb der festgelegten Bereiche und wählt die Konfiguration, die die gesamte Bohrlänge (und damit die Kosten) minimiert. Die Ergebnistabelle zeigt den Zielkonflikt zwischen Abstand und Tiefe.
Nach der Dimensionierung
- Prüfen Sie, ob das berechnete Feld in Ihr Bohrgebiet-Polygon passt.
- Wenn das Gesamtlayout nicht passt (zu viele Sonden, oder die erforderliche Tiefe überschreitet lokale Bewilligungsgrenzen), verringern Sie entweder die Nennleistung der Wärmepumpe oder prüfen Sie die Regeneration – siehe Regeneration von Erdwärmesonden optimieren.
- Simulieren Sie das Netz erneut, um zu bestätigen, dass die thermische Quelle mit dem dimensionierten Feld den Bedarf decken kann.
Siehe auch: Geothermische Erdsondenfelder.
Erdsondenfeld erstellen
Ein Bohrlochfeld ist eine geothermische Wärmequelle — eine Anordnung von Erdwärmesonden, die dem Erdreich thermische Energie für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe entziehen. In TESSA ist das Erdsondenfeld ein Unterobjekt der Energiezentrale, die die Wärmepumpe enthält.
Sondenregeneration optimieren
Erdsondenfelder entziehen im Winter mehr Wärme, als sie über den Sommer auf natürliche Weise zurückgewinnen können, was über die Lebensdauer des Systems zu einer fortschreitenden Abkühlung des Erdreichs führt. Die thermische Regeneration wirkt dem entgegen, indem sie Wärme in das Erdreich einspeist (typischerweise über solarthermische Kollektoren oder Abwärme), um die thermische Bilanz wiederherzustellen. Ein gut ausgeglichenes Feld benötigt weniger Bohrlänge und behält eine stabile Effizienz.