Ontwerpsoftware voor boorvelden

Ontwerpsoftware voor boorvelden biedt nauwkeurige oplossingen voor het optimaliseren van geothermische systemen. In tegenstelling tot vuistregels leveren softwaretools op maat gemaakte simulaties, waardoor optimale prestaties, kostenefficiëntie en risicobeheersing worden gegarandeerd. Lees het artikel voor meer informatie over waarom je boorveld ontwerpsoftware zou moeten gebruiken in plaats van vuistregels voor je volgende boorveldproject.

Vuistregels

Net als in elk ander HVAC-domein zijn er verschillende manieren om een systeem te ontwerpen, en de geothermische sector is daarop geen uitzondering. In de literatuur worden vier verschillende niveaus van nauwkeurigheid bij boorvelddimensionering genoemd, variërend van eenvoudige vuistregels tot gedetailleerde uurlijkse simulaties. Hoewel de laatste methode uiteraard de meest nauwkeurige is, worden in de praktijk vaak vuistregels gebruikt voor het dimensioneren van boorvelden. Deze vuistregels geven een specifieke vermogenswaarde per meter boorput (bijvoorbeeld 30 W/m boring) en bieden ontwerpers een snelle manier om een systeem te dimensioneren door de vereiste piekbelasting simpelweg door deze factor te delen.

Maar wat zijn de belangrijke criteria die hebben geleid tot deze constante waarde? Is deze waarde gebaseerd op een ondiep of een dieper boorveld? Is het voor ontwerp op piekvermogen verwarming of ook voor het vermogen in koeling? Wordt er uitgegaan van een laminaire of turbulente stroming? Over- of onderdimensioneer ik mijn boorveld?

Ontwerpsoftware voor boorvelden

Bij het ontwerpen van een geothermisch boorveld moeten tal van beslissingen worden genomen. Niet alleen de totale benodigde boorgatlengte moet worden bepaald, maar ook de configuratie van het boorveld, de diepte en de interne eigenschappen van de boringen. Parameters zoals het stromingsregime van de vloeistof (laminair of turbulent) spelen een cruciale rol in het uiteindelijke ontwerp. Met gespecialiseerde ontwerpsoftware zoals GHEtool Cloud kun je al deze project-specifieke parameters invoeren en exact berekenen hoeveel boorgaten nodig zijn. Dit garandeert dat je boorveld altijd correct en economisch geoptimaliseerd wordt gedimensioneerd. De verschillen tussen een ontwerp gebaseerd op een vuistregel en een berekening met boorveldontwerpsoftware kunnen aanzienlijk zijn.

Vergelijking tussen ontwerptools en vuistregels

Om de verschillen in ontwerpresultaten tussen dimensionering met vuistregels en GHEtool Cloud te illustreren, werd een uitgebreide analyse uitgevoerd. Drie verschillende gebouwen—een auditorium, een kantoorgebouw en een meergezinswoning—werden dynamisch gesimuleerd met een uurlijkse resolutie om hun uiteenlopende thermische vraag nauwkeurig vast te leggen. Vervolgens werden deze uurlijkse warmte- en koudevraagprofielen ingevoerd in GHEtool Cloud om het boorveld te dimensioneren binnen verschillende scenario’s. Deze scenario’s omvatten factoren zoals laminaire of turbulente stroming, variërende thermische geleidbaarheid van vulling en diepe of ondiepe boringen. Elke simulatie wordt weergegeven als een unieke rode stip in de onderstaande figuren, die het brede scala aan ontwerpmogelijkheden tonen en het aanzienlijke effect benadrukken van het gebruik van GHEtool Cloud voor nauwkeurige boorvelddimensionering.

Alle rode stippen in de bovenstaande figuren vertegenwoordigen correct gedimensioneerde boorvelden, waarbij de variaties voortkomen uit verschillen in ontwerpinputs. Wanneer we het brede scala aan mogelijke boorveldgrootten, berekend met GHEtool Cloud, vergelijken met de enkele waarde die voortkomt uit een vuistregel, wordt duidelijk dat de vuistregel weinig inzicht biedt in de nauwkeurigheid en robuustheid van het boorveldontwerp.

Wanneer wordt teruggerekend naar de onderliggende vuistregel, wordt de reden duidelijk: de specifieke warmte-extractie varieert van 30 tot 230 W/m. Deze brede range onderschrijft het tekortschieten van vuistregels om inzicht te krijgen in het ontwerp van boorvelden.

Conclusie

De totale benodigde boorlengte is een zeer gevoelige parameter die afhangt van factoren zoals de gebouwstructuur, de grondeigenschappen en verschillende parameters m.b.t. de interne opbouw van de boringen. Het is onmogelijk om op voorhand te weten welke vuistregel nu net gaat resulteren in een over- of onderdimensionering. Voor een meer robuust en economische haalbaarder ontwerp, zelfs in een vroege fase, is het aan te randen om ontwerpsoftware te gebruiken zoals GHEtool Cloud.

Referenties

• Dit artikel is gebaseerd op een publicatie in het IEA HPT magazine. Lees het originele artikel hier.