Sensordaten erfassen und auswerten - Tracto-Technik

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Energy 2.0 | Ausgabe 04.2010 Erdwärme erschließen: Das neig- und drehbare Bohrsystem erlaubt beim Geothermal Radial Drilling (GRD) die Nutzung der Erdwärme auch auf kleinen bebauten Grundstücken. Bohrungen und Erdwärmesonden lassen sich von einem rund einen Meter breiten Schacht aus strahlenförmig in beliebige Richtungen und mit unterschiedlichen Neigungen auch unter Gebäude einbringen. Die Sonden liegen in 11 bis 36 m Tiefe weitgehend in der von den Jahreszeiten und Sonneneinstrahlung unbeeinflussten Bodenzone, was konstanten Wärmeentzug ermöglicht. Druck- und Temperaturmessungen Ein gut wärmegedämmtes Einfamilienhaus mit rund 120 m 2 Wohnfläche hat einen Wärmebedarf von 8 bis 11 kW. Die nötige Länge der Sonden hängt von der pro Meter erreichbaren Entzugsleistung und damit von der Beschaffenheit des Bodens ab. Außer der mineralogischen Prüfung der Gesteine (Lithologie) ist die Bestimmung der physikalischen Gesteinsparameter SENSOREN | MESSTECHNIK nötig, beispielsweise Festigkeit und Elastizität, Bergfeuchte und trockene Dichte. Dazu werden – sofern keine verlässlichen Geoatlas-Daten zur Verfügung stehen – durch Analyse der Bohrkerne die Eigenschaften der Sedimentgesteine, das Sedimentgefüge sowie Schichtung und andere Charakteristika untersucht. Oft wird als durchschnittliche Entzugsleistung 40 bis 50 Watt je Meter Sondenlänge ermittelt. Die Dichtheit der Koaxialsonden wird gemäß Druckprüfung nach VDI 4640 geprüft und eventuell mit zusätzlichen Prüfungen nach Vorgabe der Sondenhersteller. Zum Beispiel wird ein bestimmtes Sondensystem mit einem Druck von 3,5 bar für eine Minute beaufschlagt, dann auf 1 bar entspannt und beobachtet, ob der Druck ansteigt. Das Außenrohr der Sonde zieht sich nach der Druckabsenkung zusammen und der Druck steigt an. Würde dies nicht geschehen, dann wäre die Sonde undicht. Um stichprobenartig zu überprüfen, ob die vor der Bohrung errechnete Wärmeleistung tatsächlich erreicht wird, kommen Temperatursensoren zum Einsatz. An einem 50 m langen Kabel kann beispielsweise ein PT 100 in das Bohrloch abgesenkt werden, um die Temperaturen in den Leitungsabschnitten Meter für Meter zu messen. Dieser Sensor ist speziell auf den Temperaturbereich von 0 bis 20 Grad Celsius abgeglichen und in diesem Messbereich besser als 0,25 °C vom Messwert. Die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur an der Oberfläche und am Sondenende definiert das Energiepotenzial. Sie ermöglicht dem Bohrunternehmen, die Auslegung der Bohrungen beziehungsweise die künftige Leistung der Wärmepumpe im Vorfeld zu prüfen. Sind alle Bohrungen eingebracht und die Sonden an den Verteiler angeschlossen, kann der hydraulische Abgleich des gesamten Systems erfolgen. Dichtheitsprüfung und Temperaturwerte (ungestörtes Temperaturprofil) werden im Datenlogger aufgezeichnet und dienen dem Qualitätsnachweis der Bohrung. Schon nach der ersten Bohrung kann damit überprüft werden, ob die Annahmen für die Auslegung der Bohrmeter stimmen oder kurzer- Drehzahl erfassen und zuverlässig überwachen Vom Geber bis zu jeder Auswertung: Lösungen aus einer Hand! BRAUN GMBH DREHZAHL UND FREQUENZ D-71301 Waiblingen · Tel: 07151 / 9562- 30 Fax: 07151 / 9562-50 · info@braun-tacho.de www.braun-tacho.de 57
MESSTECHNIK | SENSOREN hand das Bohrprofil der weiter folgenden Bohrungen oder der neuen Situation angepasst werden muss. Die Auslegung orientiert sich meist an der mittleren Bodentemperatur der Region und folgt zum Beispiel der SIA-Norm (Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein). Mobile (Wasser-)Hydrauliküberwachung Zur Messung und Überwachung von Sensoren für Druck, Temperatur und Durchfluss oder der Drehzahl mit Hilfe der SCRPM-Sensoren sowie zur Analyse setzt Tracto-Technik „The Parker Service Master Easy“ von Parker Hannifin ein, das die angeschlossenen Sensoren automatisch erkennt. Der Funktionsumfang geht weit über das Messen der aktuellen Messdaten oder der Minimal- und Maximalwerte hinaus. Auch automatische Prüfabläufe zum Beispiel für wiederkehrende Messaufgaben oder der Aufruf vordefinierter Tests sind möglich. Bei Standardanwendungen hilft das Gerät Hydraulikanwendern bei der Erkennung von • Leckagen fehlerhafter Ventile oder Lasthalteventilen beziehungsweise entsperrbaren Rückschlagventilen mit nicht geeigneter Öffnungscharakteristik, 58 VIER SCHRITTE ZUR ERDWÄRMENUTZUNG • Wärmebedarf auslegen, verbunden mit geologischer Prüfung und der behördlich erlaubten Bohrbarkeit. • Detailliertes Angebot erstellen. • Bohrung bei der unteren Wasserbehörde beantragen mit zwei bis vier Wochen Zeitbedarf für die Erteilung des Bescheids. • Bohrungen ausführen und Sonden samt Sondenanschlüssen einbringen, was je nach geforderter Wärme- und Kälteleistung und damit je nach Sondenlänge 2,5 bis 5 Arbeitstage dauert. Druck- und Temperaturmessung: Die Kontrolle der Planung durch Messdaten sichert die Qualität der Erdwärmegewinnung. • Leitungsverstopfungen, • verschmutzen Filtern, • ungenügender Pumpenleistung, • Druckspitzen und Druckschwankungen und • Pulsationen von Pumpen oder rotatorischen Verbrauchern. Nicht nur für Messaufgaben Die geothermische Wärmegewinnung kann selbst in äußeren Wasserschutzzonen erfolgen. Dann wird zum Schutz des Grundwassers als Wärmeträgermedium nicht Monoethylenglykol eingesetzt, sondern Wasser. Einbußen im Wirkungsgrad lassen sich durch eine größere Sondenlänge ausgleichen. Zum Schutz des Grundwassers wird ebenfalls der größtmögliche Abstand zu gefährdeten Bodenschichten eingeplant. Diese Vorgehensweise ist nur durch die große Flexibilität des GRD- Verfahrens bezüglich Bohrachsen und Bohrrichtungen mög- lich. ☐ Dipl. Betriebswirt (FH) Reinhold Kuchenmeister > MORE@CLICK E20410800 Geothermal Radial Drilling: Bohrungen und Erdwärmesonden lassen sich von einem Schacht aus strahlenförmig auch unter Gebäude einbringen. Energy 2.0 | Ausgabe 04.2010
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