Inplanting en diepte
De geul (en vervolgens de aardwarmtewisselaar) zal zich op minstens 2 m afstand van alle beplanting en bebouwing moeten bevinden.
Om de invloed van de omgeving op de bodemtemperatuur en dus op de temperatuur van de aardwarmtewisselaar te beperken, moeten de buizen zo diep mogelijk gelegd worden. In dit opzicht zal men naar een diepte van 1 à 4 m streven.
Luchtinlaat
De luchtinlaat zal zich op een hoogte van minimum 100 cm of in een steunmuur bevinden.
Uitzetting van het tracé
Drukverliezen
Drukverliezen zijn te wijten aan de wrijvingen bij de beweging van de lucht. Ze hangen af van de lengte, de kromming (aantal kniestukken, ...), de bekleding, het materiaal en de diameter van de buis alsook van de snelheid van de lucht. De ventilator moet deze drukverliezen overwinnen om de lucht door de aardwarmtewisselaar heen te bewegen. Het spreekt daarbij voor zich dat een aardwarmtewisselaar, om performant te zijn, niet tot een buitensporig verbruik van de ventilator mag leiden.
De berekening van de drukverliezen is relatief ingewikkeld (zie voorziening Ventilatiebuizen).
Bij wijze van eerste raming kunnen wel de volgende waarden gebruikt worden :
Drukverliezen in een aardwarmtewisselaar in functie van de diameter en het debiet [Pa/m]
| Debiet | Diameter 150 mm | Diameter 200 mm | Diameter 250 mm | Diameter 300 mm |
|---|---|---|---|---|
| 200 m³/u | 1,1 | 0,25 | - | - |
| 400 m³/u | 3,5 | 0,9 | 0,3 | 0,1 |
| 600 m³/u | 8 | 1,9 | 0,6 | 0,25 |
| 800 m³/u | 15 | 3 | 1 | 0,55 |
| 1000 m³/u | 20 | 5 | 1,6 | 0,7 |
Doorgaans, ook voor grotere grondbuizen, zal men proberen om voor het geheel van de aardwarmtewisselaar het drukverlies te beperken tot minder dan 100 Pa. Als de thermische efficiëntie van de aardwarmtewisselaar 80% bedraagt (de lucht aan de uitgang van de aardwarmtewisselaar haalt 80% van het verschil tussen de temperatuur aan de ingang van de aardwarmtewisselaar en de temperatuur van de bodem), kan het meerverbruik van de ventilatoren beperkt blijven tot ongeveer de helft van de thermische opbrengst van de aardwarmtewisselaar (uitgedrukt in primaire energie).
Verder is het belangrijk dat de aardwarmtewisselaar zodanig gedimensioneerd wordt dat de luchtsnelheid in de aardwarmtewisselaar volstaat (> +/-2 m/sec.) om een turbulente luchtstroming te verkrijgen, die de thermische uitwisseling tussen lucht en bodem bevordert. Aangezien de drukverliezen echter verband houden met de snelheid, zal er getracht worden om de drukverliezen aanvaardbaar te houden (zie tabel hierboven).
Men mag uitgaan van het principe dat een goed gedimensioneerde aardwarmtewisselaar op warme zomerdagen voor een koeling van 7 à 8 °C zorgt en op extreem warme zomerdagen voor een koeling tot 10 °C.
Hoe drukverlies beperken ?
Om de drukverliezen te beperken, moet men:
- Het aantal bochten in de aardwarmtewisselaar beperken,
- Bij eenzelfde diameter doet u er beter aan om meer leidingen met een beperkte lengte te gebruiken dan minder maar langere leidingen. Als er meerdere ondergrondse buizen voorzien zijn, dienen deze op een afstand van minstens 5 keer hun diameter van elkaar geplaatst te worden.
- Geef de voorkeur aan brede leidingen.
In het ontwerp van de mechanische ventilatie installatie moet rekening worden gehouden met de door de aardwarmtewisselaar veroorzaakte indirecte drukverliezen die tot een meerverbruik aan stroom door de ventilator leiden.
Onderstaande figuren illustreren de verschillende tracés die overwogen kunnen worden om het aantal kniestukken en de drukverliezen van een aardwarmtewisselaar te beperken.
Diameters van de leidingen
Om een thermisch uitwisselingsrendement van 80% te halen, kan de ontwerper zich op de volgende tabel baseren.
Benodigde buislengte (in meter) voor een thermische uitwisseling van 80%
| Debiet per buis [m³/u] | Diameter 100 mm | Diameter 150 mm | Diameter 200 | Diameter 250 | Diameter 300 |
|---|---|---|---|---|---|
| 100 | 10,6 | 11,7 | 13,3 | ||
| 200 | 11,3 | 12,7 | 14,3 | 15,9 | 17,2 |
| 300 | 13,1 | 15,1 | 17,2 | 19 | |
| 400 | 13,7 | 15,9 | 17,7 | 20,4 | |
| 500 | 14,1 | 16,4 | 19 | 21,6 | |
| 600 | 14,7 | 16,9 | 19,8 | 22,5 | |
| 700 | 17,7 | 20,2 | 23,6 | ||
| 800 | 18,3 | 21 | 24,6 | ||
| 900 | 18,5 | 21,5 | 25,1 | ||
| 1000 | 18,6 | 21,8 | 25,8 |
Om bv. een kantoor van 1000 m³/u van verse lucht te voorzien, zal er voor een buis van 22 m lang met een diameter van 250 mm gekozen worden.
Als de omgeving dergelijke lengtes niet toelaat, zullen de buizen ook boven elkaar geplaatst kunnen worden. Een dergelijke positionering van de buizen heeft echter ook invloed op het rendement. Dit effect dient geëvalueerd te worden. Als we uitgaan van het vorige voorbeeld, dan zouden we ook twee buizen van 16,5 m met een diameter van 200 mm kunnen gebruiken, die elk 500 m³/u zouden vervoeren, wat in feite te verkiezen valt om een rendement van 80% te halen. Het aantal buizen hangt dus niet alleen af van de beschikbare ruimte, maar ook van het voor koeling benodigde debiet aan verse lucht. Zodoende kan het soms nodig blijken om een indeling in thermische zones van het gebouw te bepalen en, in plaats van het gebouw in zijn geheel te willen koelen, ervoor te opteren om de te koelen zones te groeperen (cafetaria, vergaderzalen, servers, bibliotheken, ) in een ventilatiegroep die door de aardwarmtewisselaar van de nodige behandelde lucht voorzien wordt.
