Vor kurzem war ich vor Ort, um den Durchfluss und den Druckabfall eines installierten Erdwärmetauschers (auch Erdwärmesonde oder GHX genannt) zu prüfen. Als der Auftragnehmer sich auf die anstehenden Arbeiten vorbereitete, bemerkte er mir gegenüber, dass er diese Tests noch nie durchgeführt hatte. Obwohl dieser Auftragnehmer schon viele GHX-Installationen durchgeführt hat und Qualitätsarbeit leistet, war ich von dieser Aussage nicht überrascht. Diesen Test auszulassen ist nicht ungewöhnlich, aber es ist ein Fehler, der zu einem System führen kann, das nicht die gewünschte Leistung erbringt oder sogar irgendwann ausfällt.

Übliche Praxis?

Die Durchführung eines Durchfluss- und Druckabfalltests sollte bei jeder GHX-Installation automatisch erfolgen, und diese Tests sollten auf jeden Fall durchgeführt werden. Wenn sie nicht angegeben oder vorgesehen sind, sollten die Installateure selbst darauf bestehen, sie zu installieren. Der Test ist einfach und gibt Ihnen die Gewissheit, dass Ihr gesamter Kreislauf vollständig und ungehindert durchströmt wird. Es ist auch ein erforderlicher Installationsschritt, der in den Normen der Internationalen Vereinigung für Erdwärmepumpen (IGSHPA) und in den meisten Projektspezifikationen enthalten ist.

Tests Prozess

So funktioniert ein Test von Durchfluss und Druckabfall. Nach der Fertigstellung eines vertikalen GHX-Kreislaufs mit mehreren Bohrungen wird der Kreislauf mit Wasser gefüllt und von der gesamten Luft befreit. Das Wasser im Kreislauf wird dann mit einer bestimmten Durchflussmenge umgewälzt, und die Differenz zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsdruck wird gemessen. Dies ist der Druckabfall im Kreislauf. Der gemessene Druckabfall wird mit einem Wert verglichen, der auf der Grundlage der Details des gebauten Kreislaufs berechnet wurde. Liegt der Wert nicht innerhalb von 10 %, dann ist etwas falsch und muss korrigiert werden.

Mögliche Probleme

Das häufigste Problem, das bei diesem Test festgestellt wird, ist, dass eine oder mehrere vertikale Bohrungen nicht durchströmt werden. Dies ist relativ leicht zu erkennen, da die Durchflussmenge in den verbleibenden Kreisläufen ansteigt und zu einem vorhersehbaren Anstieg des Differenzdrucks im Kreislauf führt. Häufig liegt die Ursache darin, dass im GHX noch Luft eingeschlossen ist. Ein bisschen mehr Entrümpelung wird dieses Problem lösen. Manchmal ist es jedoch etwas anderes, das den Durchfluss blockiert, wie z. B. eine nicht ordnungsgemäß installierte Armatur oder Verschmutzungen, die beseitigt werden müssen. Wenn sie nicht behoben werden, können diese Probleme zu langfristigen Leistungsproblemen Ihres Systems führen.

Potenzielle Auswirkungen

Was ist also, wenn Sie diesen Test auslassen? Mehr als ein Installateur hat zu mir gesagt: „Wenn ich die erforderliche Durchflussmenge (gpm) durch mein GHX erhalte, dann nehme ich an, dass es gut ist. Diese Annahme lässt zwei wichtige Punkte außer Acht. Erstens können Sie in den meisten Fällen die angegebene Durchflussmenge erreichen, wenn Ihre Pumpe eine ausreichende Förderhöhe hat, auch wenn der Durchfluss irgendwo im GHX eingeschränkt ist. Wenn Sie den Druckabfall nicht überprüfen, wissen Sie nicht, ob der angestrebte Durchfluss bei dem erwarteten Druckabfall im System erreicht wird. Wenn dieser Druckabfall höher ist als der Auslegungswert, bedeutet dies, dass Ihr System eine höhere Pumpenenergie benötigt, um mit dem Auslegungsdurchsatz zu arbeiten. Über die gesamte Lebensdauer Ihres Systems kann sich das zu einer Menge zusätzlicher Pumpenenergie summieren.

Zweitens, wenn der Durchfluss zu einem oder mehreren Ihrer Bohrlöcher blockiert ist, dann haben Sie die Kapazität Ihres Systems reduziert. Selbst wenn zusätzliche Kapazität vorhanden ist, werden die Kreislauftemperaturen Ihres Systems wärmer oder kälter als nötig sein, was zu einem weniger effizienten Betrieb führt, als dies der Fall wäre, wenn Ihr gesamtes GHX-System wie vorgesehen arbeiten würde. Außerdem bedeutet dies, dass das Geld, das für das Bohren und die Installation des durchflussgesperrten Bohrlochs ausgegeben wurde, verschwendet wurde.

Vor einigen Jahren erhielten wir einen Anruf über ein System, bei dem sich die Wärmepumpen aufgrund der hohen Wassertemperaturen aus dem GHX abschalteten. Wir empfahlen ihnen, sich an einen qualifizierten Installateur zu wenden, damit dieser die Schleife anhand unserer Testskripte überprüft. Dieser Installateur führte Durchfluss- und Druckabfalltests durch und stellte schnell fest, dass der Durchfluss zu mehreren Bohrlöchern des Systems blockiert war. Die Probleme wurden behoben, indem das Bohrfeld ausgehoben und mehrere unsachgemäß installierte Armaturen ausgetauscht wurden. Seitdem funktioniert das System einwandfrei. Diese Situation hätte jedoch vermieden werden können, wenn das ursprüngliche Installationsteam die Durchfluss- und Druckverlusttests bei der Installation des GHX durchgeführt hätte.

Schlussfolgerung
Unabhängig davon, ob Sie ein Installateur, ein Inspektor, ein Generalunternehmer, ein Inbetriebnehmer und insbesondere ein Projekteigentümer sind, sollten Sie darauf bestehen, dass eine Durchfluss- und Druckabfallprüfung durchgeführt wird. Das bisschen zusätzliche Zeit, das Sie dafür brauchen, könnte Ihnen später große Probleme ersparen.