Exemple de planification de projet :

Bâtiment scolaire avec profondeur de forage limitée

Dans les systèmes géothermiques à faible profondeur de forage, la profondeur de forage disponible n'est pas le seul facteur déterminant la rentabilité et la fiabilité d'exploitation. Les propriétés hydrauliques des sondes géothermiques utilisées, le diamètre du forage et la conception thermique de l'ensemble du champ de sondes sont tout aussi importants.

Nous avons été chargés de concevoir un système géothermique pour un bâtiment scolaire, la profondeur de forage maximale autorisée étant de 105 mètres. La comparaison comprenait des sondes U 32 doubles conventionnelles et des sondes géothermiques séparées.

Ce résultat démontre le potentiel d'optimisation d'une conception adaptée à un projet. Grâce à la méthode Separatus, la fiabilité de conception requise pourrait être atteinte avec un forage de moins.

exigences en matière de construction scolaire

Le système géothermique prévu doit pouvoir répondre simultanément à une forte demande de chauffage et à une demande saisonnière de refroidissement.

Données clés du bâtiment :

• puissance de chauffage maximale de 71 kW
• Demande annuelle de chaleur de 120,5 MWh
• capacité de refroidissement maximale de 27,3 kW
• Besoins annuels en refroidissement de 6,5 MWh

La profondeur de forage maximale était limitée à 105 mètres. Par conséquent, les sondages au sol ont été simulés à une profondeur de 100 mètres chacun.

Les mêmes paramètres de sol ont été utilisés pour les deux variantes. La conductivité thermique du sous-sol a été fixée à 2,4 W/mK. Une conductivité thermique de 2,0 W/mK a été retenue pour le matériau d'injection.

L'influence des sondes géothermiques voisines a également été prise en compte sur l'ensemble de la période de simulation de 50 ans.

Comparaison des deux systèmes de sondes

La variante avec sondes doubles U 32 conventionnelles nécessitait 17 forages de 100 mètres chacun. Avec des sondes séparées, 16 forages de 100 mètres chacun suffisaient.

La température minimale du fluide après 50 ans était presque identique pour les deux variantes :

• séparé -1,47 °C
• Double U 32 -1,44 °C

Les deux systèmes répondent aux exigences thermiques. Cependant, le système Separatus atteint ce résultat avec un forage de moins.

De plus, le diamètre de forage requis est réduit de 135 millimètres pour la sonde double U 32 à 100 millimètres avec separatus.

Cela signifie :

• 100 mètres de longueur de forage totale en moins
• diamètre de forage inférieur de 35 millimètres
• moins de matériau de forage et de volume d'injection
• Moins d'efforts requis pour la connexion et la distribution
• fiabilité de conception à long terme comparable

Pourquoi l'hydraulique est importante pour les sondes terrestres courtes

Avec les pompes à chaleur géothermiques profondes, la longueur de canalisation disponible est souvent suffisante pour obtenir des conditions d'écoulement optimales, même avec les systèmes conventionnels. En revanche, avec les champs de pompes à chaleur géothermiques de faible hauteur, l'hydraulique peut devenir le facteur limitant.

Für das Schulhaus wurde ein Gesamtvolumenstrom von 16.5 Kubikmetern pro Stunde angesetzt. Das Wärmeträgermedium besteht aus einer Mischung mit 20 Prozent Monoethylenglykol.

Unter diesen Bedingungen erreicht die Doppel U 32 Sonde eine Reynolds Zahl von 1905. Die Strömung bleibt damit laminar. Bei laminarer Strömung ist der Wärmeübergang zwischen der Sole und der Rohrwand geringer.

separatus erreicht beim gleichen Gesamtvolumenstrom eine Reynolds Zahl von 2987 und damit turbulente Strömungsverhältnisse. Die Durchmischung des Fluids verbessert den Wärmeübergang und erhöht die thermische Effizienz der Sonde.

Dieser hydraulische Vorteil ermöglicht es, die gleiche langfristige Fluidtemperatur mit weniger Gesamtbohrmetern zu erreichen.

Volume de saumure réduit et distribution facilitée

Neben der Bohrlänge und dem Bohrdurchmesser unterscheidet sich auch das erforderliche Flüssigkeitsvolumen. Für die Mischung mit 20 Prozent Monoethylenglykol werden bei der separatus Variante rund 448 Liter Konzentrat benötigt. Bei der Doppel U 32 Variante sind es rund 734 Liter.

Das geringere Systemvolumen reduziert den Materialbedarf und vereinfacht die Befüllung der Anlage. Gleichzeitig sinkt durch die geringere Anzahl an Sonden der Aufwand für die Anschlussleitungen und das Verteilersystem.

Diese Faktoren wirken sich direkt auf die Investitionskosten und die praktische Umsetzung aus.

même fiabilité de conception avec un forage en moins

Das Projektbeispiel zeigt, dass die Anzahl der Bohrungen nicht allein über die Leistungsfähigkeit eines Erdwärmesystems entscheidet.

Eine optimierte Kombination aus Sonde, Hydraulik, Bohrlochdurchmesser, Injektionsmaterial und Sondenanordnung kann die Wirtschaftlichkeit deutlich verbessern.

Gerade bei Schulhäusern, Mehrfamilienhäusern und grösseren Erdsondenfeldern wirken sich diese Unterschiede deutlich auf die Gesamtkosten aus.

Unterstützung bei Dimensionierung und Variantenvergleich

Kurze Erdsondenfelder müssen projektspezifisch ausgelegt werden. Standardannahmen reichen nicht aus, um das vorhandene Optimierungspotenzial vollständig zu nutzen.

Wir unterstützen Planungsbüros, Installateure, Bohrunternehmen und Bauherrschaften bei:

• Dimensionierung von Erdsondenfeldern gemäss SIA 384/6 & VDI 4640/2
• thermischer Langzeitsimulation
• hydraulischer Auslegung
• calcul de perte de pression
• Auswahl geeigneter Sondensysteme
• Vergleich von separatus und Standardsystemen
• Optimierung von Bohrtiefe, Bohrdurchmesser und Sondenanordnung

Ob separatus oder Standardsonde, entscheidend ist die technisch und wirtschaftlich beste Lösung für das jeweilige Projekt.

Planen Sie ein Erdsondenfeld mit begrenzter Bohrtiefe, einem engen Grundstück oder anspruchsvollen hydraulischen Randbedingungen?

Senden Sie uns das Lastprofil, die Grundstückssituation und die maximale Bohrtiefe. Wir prüfen die möglichen Varianten.