Bodemenergieplan Het Nieuwe Dorp in Urk

In Urk wordt de nieuwbouwwijk Zeeheldenwijk ontwikkeld. In het deelgebied Het Nieuwe Dorp worden circa 300 woningen gerealiseerd (zie Figuur 1.1). De verwachting is dat de woningen voor verwarming en koeling voorzien worden van individuele elektrisch aangedreven combiwarmtepompen die bronwarmte aan de bodem onttrekken met behulp van individuele gesloten bodemenergie-systemen.

Figuur 1.1 | Zeeheldenwijk inclusief fase 1 – Het Nieuwe Dorp te Urk

Gesloten bodemenergiesystemen bestaan uit verticale boorgaten in de bodem die zijn voorzien van een kunststof bodemlus. Hiermee wordt warmte aan de bodem onttrokken of toegevoerd door middel van geleiding (zie Figuur 1.2). Het is een gesloten systeem, waardoor geen grondwater wordt onttrokken en wordt geïnfiltreerd. Door warmteonttrekking aan de bodem met warmtepompen, daalt de temperatuur van de bodem. Hiervan kan in de zomer weer gebruik worden gemaakt om de woning van koeling te voorzien. De jaarlijkse warmteonttrekking aan de bodem zal echter groter zijn dan de jaarlijkse warmtetoevoer in de zomer. Hierdoor daalt de temperatuur van de bodem in de gehele woonwijk en zullen de systemen invloed op elkaar hebben (interferentie).

Figuur 1.2 | Schematische weergave van een gesloten bodemenergiesysteem met enkele bodemlus.

Bij toepassing van gesloten bodemenergiesystemen in de woningbouw wordt netto warmte onttrokken aan de bodem. Dit leidt tot een daling in temperatuur van de bodem. Elk nieuw te realiseren gesloten bodemenergiesysteem voor elke woning, moet daarom rekening houden met de temperatuurdaling van de bodem ten gevolge van alle andere nabij gelegen gesloten bodemenergiesystemen.

Om de temperatuurdaling van de bodem ten gevolge van grootschalige warmteonttrekking aan de bodem te beperken, is in dit bodemenergieplan per kavel de maximale jaarlijkse netto warmte-onttrekking per meter bodemdiepte berekend en vastgesteld. Bij het ontwerp van elk gesloten bodemenergiesysteem dient rekening te worden gehouden met deze maximale warmteonttrekking en met de lagere temperatuur van de bodem. Hiermee worden thermisch gezien robuuste systemen verkregen en wordt doelmatig gebruik gemaakt van de ondergrond.

De gemeente Urk heeft de gehele Zeeheldenwijk, waarvan Het Nieuwe Dorp onderdeel uitmaakt, aangewezen als een interferentiegebied. Dit houdt in dat voor gesloten bodemenergiesystemen, naast de melding in het kader van Besluit lozen buiten inrichtingen (Blbi), de Omgevingsvergunning beperkte milieutoets (Obm) bij het bevoegd gezag moet worden aangevraagd. Bij de aanvraag dient rekening gehouden te worden met de hiervoor geldende proceduretermijn.

Voor het verkrijgen van de vergunning (Obm) dient te allen tijde te worden voldaan aan de regels die in dit bodemenergieplan zijn omschreven. Deze regels zijn zo opgesteld dat alle woningen in Het Nieuwe Dorp met nieuw te realiseren gesloten bodemenergiesystemen doelmatig gebruik kunnen maken van de ondergrond voor bodemenergie. Daarnaast zorgen de regels ervoor dat interferentie tussen de gesloten systemen en daarmee nadelige invloed op het systeemrendement zo veel mogelijk wordt beperkt.

In hoofdstuk 2 van dit bodemenergieplan is het geohydrologisch vooronderzoek voor het realiseren en het in werking hebben van gesloten bodemenergiesystemen in Het Nieuwe Dorp beschreven. In hoofdstuk 3 wordt ingegaan op de maximale netto energieonttrekking per woning en het bodem-energieplan voor Het Nieuwe Dorp. De algemene en de locatie specifieke regels voor het realiseren en het inwerking hebben van gesloten bodemenergiesystemen zijn opgenomen in hoofdstuk 4. Om inzicht te verkrijgen hoe dit bodemenergieplan moet worden gelezen en hoe de regels moeten worden geïnterpreteerd, zijn in hoofdstuk 5 twee voorbeelden uitgewerkt. In de bijlagen is de nodige achtergrondinformatie opgenomen.

De bodemopbouw op de locatie van De Zeeheldenwijk en in de directe omgeving is beschreven op basis van de volgende gegevens:

• -

  Grondwaterkaart van Nederland;

• -

  Regionaal Geohydrologisch Informatie Systeem (REGIS);

• -

  Boorbeschrijvingen uit het archief van TNO Bouw en Ondergrond via DINOloket;

• -

  Database bodemtemperatuurprofielmetingen TNO en IF Technology;

• -

  Handleiding VDI 4640 BLATT / PART 1.

De op de locatie te verwachte bodemopbouw en de thermische eigenschappen van de bodemlagen zijn weergegeven in Tabel 2.1. In Figuur 2.1 zijn gemeten temperaturen van de bodem binnen een straal van 20 km rondom Het Nieuwe Dorp weergegeven.

Tabel 2.1 | Bodemopbouw

Bodemgeschiktheid

Op basis van de verkregen gegevens en de huidige (boor)technieken wordt geconcludeerd dat de bodemopbouw op de locatie tot een diepte van 225 m-mv goed geschikt is voor het toepassen van verticale boorgaten met bodemlussen ten behoeve van gesloten bodemenergiesystemen.

Figuur 2.1 | Temperatuurmetingen bodem binnen 20 km van Het Nieuwe Dorp (bron: Database bodemtemperatuur profielmetingen TNO en IF Technology)

In Tabel 2.2 zijn de relevante technische en juridische aspecten opgenomen die van invloed zijn op de toepassing van gesloten bodemenergiesystemen tot 225 m-mv. In en onder de tabel zijn de aandachtspunten, risico’s of belemmeringen nader toegelicht.

Tabel 2.2 | Technische en juridische aspecten bodemenergiesysteem

1. Bodemenergieplan

Voor het bedrijventerrein Zwolsehoek, ten westen van Het Nieuwe Dorp, is een bodemenergieplan opgesteld. Toekomstige bronnen van open bodemenergiesystemen binnen Zwolsehoek zullen een positieve invloed hebben op de werking en het rendement van gesloten bodemenergiesystemen in Het Nieuwe Dorp (Bron: beslisboom figuur 2 in bijlage 10 van HUM BE Deel 2). De stijghoogteveranderingen die optreden als gevolg van open bodemenergiesystemen zorgen namelijk voor een lokale grondwaterstroming, wat een positief effect heeft op het rendement van de gesloten bodemenergiesystemen. De eventuele negatieve invloed als gevolg van de afkoeling van het grondwater door koude bronnen van open bodemenergiesystemen is naar verwachting nihil.

De toekomstige gesloten bodemenergiesystemen binnen de Zeeheldenwijk hebben mogelijk een negatieve invloed op het rendement van de warme bronnen binnen Zwolsehoek (Bron: beslisboom figuur 1 in bijlage 10 van HUM BE Deel 2). De berekeningen in Hoofdstuk 3 tonen aan dat de gesloten bodemenergiesystemen van Het Nieuwe Dorp geen invloed uitoefenen op de bodemtemperatuur binnen het plangebied van Zwolsehoek.

Figuur 2.2 | Ligging van het bodemenergieplan Bedrijventerrein Zwolsehoek ten opzichte van de Zeeheldenwijk

2. Open bodemenergiesystemen

Bij de Omgevingsdienst Flevoland & Gooi en Vechtstreek (OFGV) is een overzicht opgevraagd van open bodemenergiesystemen in de omgeving van de projectlocatie. Uit het overzicht van OFGV (e-mail, d.d. 5 juli 2022) blijkt dat binnen een straal van 1.000 m twee open bodemenergiesystemen aanwezig zijn (zie Figuur 2.3). Deze systemen zijn in Tabel 2.3 weergegeven.

Tabel 2.3 | Open bodemenergiesystemen binnen een straal van 1.000 m van de Zeeheldenwijk.

De gesloten bodemenergiesystemen binnen de Zeeheldenwijk mogen geen negatieve invloed uitoefenen op de aanwezige open bodemenergiesystemen. De berekeningen in Hoofdstuk 3 tonen aan dat er geen sprake is van thermische beïnvloeding van de nieuw te realiseren gesloten bodemenergiesystemen van Het Nieuwe Dorp op de bestaande open bodemenergiesystemen.

Gezien de beperkte omvang van de omliggende open bodemenergiesystemen, zullen deze geen invloed uitoefenen op de beoogde gesloten bodemenergiesystemen binnen Het Nieuwe Dorp.

Het meest actuele overzicht van open bodemenergiesystemen in de omgeving dient te allen tijde te worden opgevraagd bij de OFGV.

Figuur 2.3 | Aanwezige open en gesloten bodemenergiesystemen rond de Zeeheldenwijk

Het belangrijkste doel van het bodemenergieplan is om regels te hebben voor het installeren en het in werking hebben van gesloten bodemenergiesystemen, zodat in de toekomst voor alle woningen in Het Nieuwe Dorp doelmatig gebruik wordt gemaakt van bodemenergie en dat nadelige beïnvloeding van het systeemrendement door interferentie zo veel mogelijk wordt voorkomen.

De regels zijn in dit bodemenergieplan zodanig omschreven dat het voor de projectontwikkelaars, de toekomstige eigenaren van de woningen, de aannemers, de gemeente Urk en de Omgevings-dienst Flevoland & Gooi en Vechtstreek duidelijk is waaraan de gesloten bodemenergiesystemen moeten voldoen.

Voor het installeren en het in werking hebben van gesloten bodemenergiesystemen, zijn twee aspecten van belang: interferentie en het ontwerp.

Interferentie door gesloten bodemenergiesystemen in omgeving

In bijlage 2 (Methode toetsen interferentie tussen kleine gesloten bodemenergiesystemen) behorend bij de BUM en de HUM BE, deel 2 wordt als uitgangspunt gehanteerd dat géén sprake is van interferentie als de totaal veroorzaakte temperatuurverlaging bij alle andere systemen in de omgeving kleiner is dan 1,5°C. Deze temperatuurdaling (temperatuureffect) wordt ook wel gehanteerd als richtlijn in de melding Besluit lozen buiten inrichtingen.

In woonwijken waar op grote schaal gesloten bodemenergiesystemen worden toegepast, kan en mag de temperatuurdaling door interferentie groter zijn dan 1,5°C als met elk individueel ont-werp van de gesloten bodemenergiesystemen hiermee rekening wordt gehouden (zie kader). Het is dus van belang om vooraf, op basis van interferentieberekeningen, het temperatuureffect van grootschalige toepassing van gesloten bodemenergiesystemen te kwantificeren.

Ofwel: door vooraf bij het ontwerp van de gesloten bodemenergiesystemen rekening te houden met een groter temperatuureffect kan en mag het temperatuureffect ten gevolge van interferentie dus groter zijn dan de richtlijn van 1,5°C. Deze interferentieberekeningen zijn voor Het Nieuwe Dorp uitgevoerd met een maximale boordiepte van 225 m-mv. De resultaten hiervan zijn beschreven in paragraaf 3.4. De berekeningen resulteren per woning in twee grootheden waaraan het ontwerp van de gesloten bodemenergiesystemen moet voldoen.

Deze grootheden zijn:

• -

  De maximale jaarlijkse netto warmteonttrekking per meter bodemdiepte (in kWh/m).

• -

  De temperatuurdaling ten gevolge van interferentie door nabij gelegen bodemenergiesystemen (in °C).

Ontwerp van het gesloten bodemenergiesysteem

De minimaal toe te passen bodemdiepte wordt bepaald door de maximale jaarlijkse netto warm-teonttrekking per meter bodemdiepte. Bij het in werking hebben van een gesloten bodemenergie-systeem dient echter te allen tijde aan de algemene regel te worden voldaan, waarbij de temperatuur van de circulatievloeistof in de retourbuis van het gesloten bodemenergiesysteem (temperatuur uit de verdamper van de warmtepomp naar de bodemlus) niet lager mag zijn dan -3,0°C (Besluit lozen buiten inrichtingen).

De temperatuurdaling van de circulatievloeistof in het gesloten bodemenergiesysteem wordt enerzijds bepaald door de temperatuurdaling ten gevolge van beïnvloeding door gesloten bodemenergiesystemen in de omgeving (interferentie) en anderzijds door de warmteonttrekking van het desbetreffende bodemenergiesysteem van de woning zelf. Bij het ontwerp van het gesloten bodemenergiesysteem dient rekening te worden gehouden met deze extra temperatuurdaling door interferentie van systemen in de omgeving. In de ontwerpberekening voor een individueel gesloten bodemenergiesysteem (bijvoorbeeld met EED) dient de temperatuurdaling door interferentie in mindering te worden gebracht op de gemiddelde (natuurlijke) temperatuur van de bodem over de gehele aan te boren bodemdiepte.

Opgemerkt wordt dat hier allemaal nieuwe gesloten systemen komen. Door rekening te houden met alle systemen in de wijk en de bijbehorende temperatuurdaling van de bodem, kan het voorkomen dat grotere systemen (diepere boorgaten met bodemlussen) nodig zijn. Omdat hier rekening mee wordt gehouden in het ontwerp, is er dus geen sprake van een lager rendement.

De berekeningen ter bepaling van de maximale jaarlijkse netto warmteonttrekking aan de bodem, zijn uitgevoerd met het softwarepakket MLU (Multi Layer Unsteady state). Dit programma is gemaakt voor het modelleren van grondwaterstroming in watervoerende pakketten (zie voor meer informatie hierover www.microfem.com) en wordt ook gebruikt voor het berekenen van warmtetransport (door middel van geleiding) bij gesloten bodemenergiesystemen.

De uitgangspunten van de berekeningen zijn als volgt:

• -

  Situatietekening Ondergrond Deelgebied 1A (0513 Civiel-Deelgebied 1A-220304-d-Ondergrond deelgebied 1A.dwg, www.zeeheldenwijk-urk.nl, d.d. 4 maart 2022)

• -

  De bodemopbouw en thermische parameters zoals deze zijn omschreven in hoofdstuk 2.

• -

  De maximale diepte van de gesloten bodemenergiesystemen bedraagt 225 m-mv.

• -

  De periode waarvoor de thermische berekeningen zijn uitgevoerd bedraagt 25 jaar.

De grondwaterstroming bedraagt in het totale dieptetraject maximaal 5 m/jaar (0 – 225 m-mv). Hiermee ligt de grondwaterstroming onder de maximale grenswaarden uit Tabel 1 van Bijlage 2 BUM en HUM Bodemenergie deel 2 (Methode toetsen interferentie tussen kleine gesloten bodemenergiesystemen, versie 2.4, d.d. 26 maart 2020). In de berekeningen is daarom uitgegaan van een situatie waarbij warmtetransport alleen plaatsvindt door geleiding en niet door grondwaterstroming.

De resultaten van de berekeningen tot een diepte van 225 m-mv zijn weergegeven in Figuur 3.1 en in Bijlage 1. In deze figuren zijn de contouren van de berekende temperatuurdaling weergegeven na een periode van 25 jaar voor de situatie waarbij alle woningen in Het Nieuwe Dorp met warmtepompen warmte aan de bodem onttrekken.

De gesloten bodemenergiesystemen in Het Nieuwe Dorp hebben geen thermische interferentie met de aanwezige open en gesloten bodemenergiesystemen in de omgeving. In dit bodemenergieplan is dan ook geen rekening gehouden met deze bodemenergiesystemen.

In Bijlage 2 is per gesloten systeem opgegeven wat de maximale netto warmteonttrekking per meter bodemdiepte en de temperatuurdaling is.

Figuur 3.1 | Thermische beïnvloeding tussen 0 en 225 m-mv na 25 jaar (zie ook Bijlage 1 voor groot formaat)

Per woning is de maximale jaarlijkse netto warmteonttrekking tot een diepte van 225 m-mv en per meter aan te boren diepte berekend. De grootte van de maximale jaarlijkse netto warmteonttrekking is gerelateerd aan het type woning en een maximaal aan te boren diepte van 225 m.

De maximale jaarlijkse netto warmteonttrekking per meter bodemdiepte is per woning in de tabel in Bijlage 2 opgenomen.

Indien de daling in temperatuur van het eigen gesloten bodemenergiesysteem op het kavel niet wordt meegenomen, is de resulterende temperatuurdaling op het kavel uitsluitend het gevolg van de thermische invloed van de gesloten systemen in de omgeving van het desbetreffende kavel. Per kavel is in Figuur 3.1 met een gekleurde stip de berekende temperatuurdaling ten gevolge van omliggende gesloten systemen weergegeven.

Mogelijk worden in de toekomst meer bodemenergiesystemen gerealiseerd binnen de Zeehelden-wijk. Uit het bestemmingsplan blijkt dat in de gebieden aan de noordkant, de oostkant en de zuidkant van Het Nieuwe Dorp woningen beoogd zijn. Ten westen zijn enkele bedrijfskavels en voorzieningen beoogd. In dit bodemenergieplan is rekening gehouden met toekomstige ontwikkelingen door een extra temperatuurverlaging toe te passen op de kavels aan de rand van Het Nieuwe Dorp.

In Bijlage 2 is de tabel opgenomen waarin per kavel de temperatuurdaling door interferentie is gekwantificeerd (als gevolg van gesloten bodemenergiesystemen binnen Het Nieuwe Dorp en verwachte invloed van bodemenergiesystemen buiten Het Nieuwe Dorp). Deze temperatuurdaling dient als correctie van de bodemtemperatuur bij het ontwerp van het gesloten bodemenergiesysteem te worden meegenomen.

Voor het installeren en het in werking hebben van een gesloten bodemenergiesysteem binnen de grenzen van Het Nieuwe Dorp, gelden de volgende algemene regels:

• 1.

  Voor het gesloten bodemenergiesysteem dient de melding: "Aanleg gesloten bodemenergiesysteem buiten inrichtingen" bij het bevoegd gezag te worden ingediend. Hierbij dient aan alle indieningvereisten te worden voldaan, zoals deze zijn opgenomen in het Besluit lozen buiten inrichtingen (Blbi).

• 2.

  Voor het gesloten bodemenergiesysteem dient de Omgevingsvergunning beperkte milieutoets (Obm) bij het bevoegd gezag te worden aangevraagd.

• 3.

  Het gesloten bodemenergiesysteem dient te allen tijde te voldoen aan de “Algemene regels ten aanzien van bodemenergiesystemen”, zoals deze zijn omschreven in het Besluit lozen bui-ten inrichtingen (Blbi).

• 4.

  Indien aantoonbaar aan onderstaande regels 5 tot en met 10 wordt voldaan, is onderbouwing (waaruit blijkt dat het in werking hebben van het systeem niet leidt tot zodanige interferentie met eerder geïnstalleerde bodemenergiesystemen dat het doelmatig functioneren van de desbetreffende systemen kan worden geschaad) niet nodig.

Voor het installeren en het in werking hebben van een gesloten bodemenergiesysteem binnen de grenzen van Het Nieuwe Dorp, gelden de volgende locatie specifieke regels:

• 5.

  Het gesloten bodemenergiesysteem dient te worden uitgevoerd als een verticaal bodemenergiesysteem, bestaande uit één of meerdere verticaal in de bodem aan te brengen boorgaten met bodemlus(sen).

• 6.

  De boorgaten met bodemlus(sen) dienen op eigen kavel van de woning in de bodem te worden aangebracht. Indien dit niet mogelijk is dient de locatie in overleg met bevoegd gezag te worden afgestemd.

• 7.

  De afstand tussen twee boorgaten die voorzien zijn van bodemlus(sen) dient te allen tijde groter dan of gelijk te zijn aan 7,5 m.

• 8.

  De jaarlijkse netto warmteonttrekking per meter bodemdiepte (kWh/m) dient te allen tijde kleiner of gelijk te zijn aan de voor het kavel toegewezen maximale jaarlijkse netto warmte-onttrekking per meter bodemdiepte.

  Zie: "Maximale jaarlijkse netto warmtelevering per meter bodemdiepte" in Bijlage 2.

• 9.

  Bij het ontwerp dient voor het bepalen van de minimaal benodigde diepte van de boorgaten en het aantal boorgaten rekening te worden gehouden met de temperatuurdaling die optreedt op het kavel van de woning ten gevolge van interferentie.

  Zie: “Temperatuurcorrectie door interferentie” in Bijlage 2.

• 10.

  Ten behoeve van het ontwerp dient voor elk individueel gesloten bodemenergiesysteem een berekening voor een periode van minimaal 25 jaar te worden uitgevoerd. Bij deze berekening dient de temperatuurdaling door interferentie te worden meegenomen.

  Voor de berekening wordt gebruik gemaakt van het programma Earth Energy Designer (EED) (of met een gelijkwaardig gevalideerd model zoals in BRL 11001 weergegeven programma's Glhepro, DST en SBM). De resultaten van de berekening dienen als bijlage bij de indiening van de melding / vergunning te worden toegevoegd.

  Indien uit de ontwerpberekening blijkt dat twee of meer boorgaten per kavel nodig zijn, bedraagt de minimale bodemdiepte van elk boorgat de bij regel 8 berekende bodemdiepte.

Om inzicht te geven hoe dit bodemenergieplan moet worden gelezen en hoe de regels moeten worden geïnterpreteerd, zijn in dit hoofdstuk twee voorbeeldberekeningen uitgewerkt. Eén waarbij de interferentie leidend is en één waarbij het systeemontwerp leidend is.

In onderstaande tabel is de verklaring van de gebruikte symbolen in dit hoofdstuk opgenomen. Het voorbeeld is uitgewerkt in rekensheets en een EED berekening. Deze zijn in Bijlage 4 bij dit document opgenomen.

Tabel 5.1 | Verklaring van symbolen

Gegevens woning met warmtepomp en gesloten bodemenergiesysteem

Voor ruimte- en tapwaterverwarming en het koelen van een tussenwoning wordt een elektrische combiwarmtepomp met een gesloten bodemenergiesysteem toegepast.

Uit de SPF-berekening van de installateur blijkt dat de warmtevraag van de woning (het bouwwerk) voor ruimte- en tapwaterverwarming 5,3 respectievelijk 3,3 MWh per jaar bedraagt. De gemiddelde SPF van de warmtepomp bedraagt 4,3 voor ruimteverwarming en 2,7 voor tapwater-verwarming. De koudevraag (van het bouwwerk) bedraagt 1,9 MWh per jaar met een SPF van 20 voor de circulatiepomp.

Voor het voorbeeld kavel geldt in dit bodemenergieplan een maximale jaarlijkse netto warmteonttrekking per meter aangeboorde bodemdiepte van 23,0 kWh/m en een temperatuurcorrectie van 2,6°C.

Berekening jaarlijkse netto warmteonttrekking aan bodem

Met bovenstaande gegevens kan de hoeveelheid warmte worden berekend die met het gesloten bodemenergiesysteem aan de bodem wordt onttrokken en wordt toegevoerd. Het resultaat van de berekening is de jaarlijkse netto warmteonttrekking in MWh voor het gesloten bodemenergiesysteem, zie Tabel 5.2 en de rekensheet in Bijlage 4.

Tabel 5.2 | Berekening jaarlijkse netto warmteonttrekking aan bodem

Minimaal benodigde diepte van de boorgaten ten aanzien van interferentie (regel 8)

Voor dit voorbeeld blijkt dat voor het desbetreffende kavel een maximale jaarlijkse netto warmte-onttrekking per meter aangeboorde bodemdiepte geldt van 23,0 kWh/m.

Op basis van de maximale netto warmteonttrekking per meter, bedraagt de minimaal aan te boren bodemdiepte ter voorkoming van te grote interferentie naar de omgeving: 180 m-mv (4.200 kWh / 23,0 kWh/m).

Ontwerp gesloten bodemenergiesysteem (regels 9 en 10)

Zoals eerder is opgemerkt, is de aangeboorde diepte niet altijd gelijk aan de totaal benodigde boorgatlengte. Het in werking hebben van het gesloten bodemenergiesysteem dient te allen tijde te voldoen aan de algemeen geldende regels, zoals deze zijn omschreven in het Besluit lozen buiten inrichtingen (zie regel 3 in paragraaf 4.1). Eén van deze algemene regels is dat de minimale temperatuur van de circulatievloeistof in de retourbuis van het gesloten bodemenergiesysteem (temperatuur uit de verdamper van de warmtepomp naar de bodemlus) niet lager mag zijn dan 3,0°C.

Om aan deze regel te voldoen dient per individueel gesloten bodemenergiesysteem een ontwerp voor 25 jaar te worden vervaardigd. Voor de berekening wordt gebruik gemaakt van het programma Earth Energy Designer (EED) (of met een gelijkwaardig gevalideerd model zoals in BRL 11001 weergegeven programma's Glhepro, DST en SBM). Bij deze berekening dient rekening te worden gehouden met de “Temperatuurcorrectie door interferentie”, zoals deze voor het betreffende kavel is opgenomen in de tabel in Bijlage 2 in dit bodemenergieplan. Deze temperatuurdaling dient in mindering te worden gebracht op de natuurlijke gemiddelde bodemtemperatuur.

De resultaten van de berekeningen met Earth Energy Designer (EED) laten zien dat met één boorgat tot 180 m diepte kan worden volstaan.

De voor dit voorbeeld uitgevoerde Earth Energy Designer (EED) berekening laat zien dat de minimale gemiddelde temperatuur van de circulatievloeistof bij één boorgat tot 180 m mv na 25 jaar daalt tot 0,7°C. Met een temperatuurverschil over de verdamper van de warmtepomp van 4,0°C, resulteert dit in een minimale temperatuur van de circulatievloeistof van -1,4°C. Deze is als volgt berekend:

Tgem,circulatievloeistof– (∆Tverdamper / 2) = 0,7 – (4,0 / 2) = -1,4°C

De minimale temperatuur van de circulatievloeistof is hoger dan -3,0°C, waardoor wordt voldaan aan de algemene regel van de minimale temperatuur van de circulatievloeistof van 3,0°C.

De bodemtemperatuur (Tbodem natuurlijk) bedraagt 11,3°C. Deze is met de weergegeven formule bij Figuur 2.1 als volgt berekend:

Tbodem natuurlijk = 0,01 * 180 + 9,5°C = 11,3°C

De gemiddelde temperatuur van de bodem over de diepte van het boorgat, waarbij rekening wordt gehouden met temperatuurinvloed van naastgelegen systemen van 2,6°C, wordt als volgt berekend:

Tbodem met correctie = T input EED = 11,3 – 2,6 = 8,7°C

Conclusie

Het uiteindelijke resultaat is dat voor dit kavel een gesloten bodemenergiesysteem moet worden toegepast dat bestaat uit één boorgat met een aan te boren bodemdiepte van minimaal 180 m. In deze situatie is de regel met betrekking tot interferentie (regel 8) dus bepalend ten opzichte van de ontwerpregels (regels 9 en 10). Het gevolg is dat dit systeem een ongewijzigd thermisch effect heeft naar de systemen in de omgeving. De hogere temperatuur van circulatievloeistof in de winter heeft een positief effect op het rendement van het eigen systeem.

Gegevens woning met warmtepomp en gesloten bodemenergiesysteem

Voor ruimte- en tapwaterverwarming en het koelen van een vrijstaande woning wordt een elektrische combiwarmtepomp met een gesloten bodemenergiesysteem toegepast.

Uit de SPF-berekening van de installateur blijkt dat de warmtevraag van de woning (het bouwwerk) voor ruimte- en tapwaterverwarming 10,0 respectievelijk 5,8 MWh per jaar bedraagt. De gemiddelde SPF van de warmtepomp bedraagt 4,3 voor ruimteverwarming en 2,7 voor tapwater-verwarming. De koudevraag (van het bouwwerk) bedraagt 5,4 MWh per jaar met een SPF van 20 voor de circulatiepomp.

Voor het voorbeeldkavel geldt in dit bodemenergieplan een maximale jaarlijkse netto warmteonttrekking per meter aangeboorde bodemdiepte van 31,5 kWh/m en een temperatuurcorrectie van 2,1°C.

Berekening jaarlijkse netto warmteonttrekking aan bodem

Met bovenstaande gegevens kan de hoeveelheid warmte worden berekend die met het gesloten bodemenergiesysteem aan de bodem wordt onttrokken en wordt toegevoerd. Het resultaat van de berekening is de jaarlijkse netto warmteonttrekking in MWh voor het gesloten bodemenergiesysteem, zie Tabel 5.3 en de rekensheet in Bijlage 4.

Tabel 5.3 | Berekening jaarlijkse netto warmteonttrekking aan bodem

Minimaal benodigde diepte van de boorgaten ten aanzien van interferentie (regel 8)

Voor dit voorbeeld blijkt (uit Bijlage 2 van dit bodemenergieplan) dat voor het desbetreffende kavel een maximale jaarlijkse netto warmteonttrekking per meter aangeboorde bodemdiepte geldt van 31,5 kWh/m. Op basis van deze maximale netto warmteonttrekking per meter, bedraagt de minimaal aan te boren bodemdiepte ter voorkoming van te grote interferentie naar de omgeving: 180 m-mv (5.700 kWh/ 31,5 kWh/m).

Ontwerp gesloten bodemenergiesysteem (regels 9 en 10)

Zoals eerder is opgemerkt, is de aangeboorde diepte niet altijd gelijk aan de totaal benodigde boorgatlengte. Het in werking hebben van het gesloten bodemenergiesysteem dient te allen tijde te voldoen aan de algemeen geldende regels, zoals deze zijn omschreven in het Besluit lozen buiten inrichtingen (zie regel 3 in paragraaf 4.1). Eén van deze algemene regels is dat de minimale temperatuur van de circulatievloeistof in de retourbuis van het gesloten bodemenergiesysteem (temperatuur uit de verdamper van de warmtepomp naar de bodemlus) niet lager mag zijn dan 3,0°C.

Om aan deze regel te voldoen dient per individueel gesloten bodemenergiesysteem een ontwerp voor 25 jaar te worden vervaardigd. Voor de berekening wordt gebruik gemaakt van het programma Earth Energy Designer (EED) (of met een gelijkwaardig gevalideerd model zoals in BRL 11001 weergegeven programma's Glhepro, DST en SBM). Bij deze berekening dient rekening te worden gehouden met de temperatuurcorrectie, zoals deze voor het betreffende voorbeeldkavel is opgenomen in de tabel in Bijlage 2 in dit bodemenergieplan. Deze temperatuurdaling dient in mindering te worden gebracht op de natuurlijke gemiddelde bodemtemperatuur.

De resultaten van de berekeningen met Earth Energy Designer (EED) laten zien dat met één boorgat tot ongeveer 211 m diepte moet worden volstaan. De minimale aan te boren diepte op basis van interferentie bedraagt 180 m mv. De diepte met betrekking tot het ontwerp van 211 m mv is dus leidend boven de diepte met betrekking tot interferentie van 180 m mv. Het gesloten bodemenergiesysteem dient dus te worden uitgevoerd met een minimale boorgatdiepte van 211 m mv.

De voor dit voorbeeld uitgevoerde Earth Energy Designer (EED) berekening laat zien dat de minimale gemiddelde temperatuur van de circulatievloeistof bij een boorgat tot 211 m-mv na 25 jaar daalt tot -1,0°C. Met een temperatuurverschil over de verdamper van de warmtepomp van 4°C, resulteert dit in een minimale temperatuur van de circulatievloeistof van -3,0°C.

Deze is als volgt berekend:

Tgem,circulatievloeistof – (∆Tverdamper / 2) = -1,0°C – (4,0 / 2) = -3,0°C

De minimale temperatuur van de circulatievloeistof is gelijk aan -3,0°C, waardoor wordt voldaan aan de algemene regel van de minimale temperatuur van de circulatievloeistof van ‑3,0°C.

De in Earth Energy Designer (EED) te hanteren bodemtemperatuur (Tbodem met correctie) bedraagt 11,6°C. Deze is als volgt berekend:

Tbodem natuurlijk = 0,01 * 210 + 9,5°C = 11,6°C

De gemiddelde temperatuur van de bodem over de diepte van het boorgat, waarbij rekening wordt gehouden met temperatuurinvloed van naastgelegen systemen, wordt als volgt berekend:

Tbodem met correctie = T input EED = 11,6 – 2,1 = 9,5°C

Conclusie

Het uiteindelijke resultaat is dat voor dit kavel een gesloten bodemenergiesysteem moet worden toegepast dat bestaat uit een boorgat met een aan te boren bodemdiepte van minimaal 210 m-mv. In deze situatie zijn de regels met betrekking van ontwerp (regels 9 en 10) dus leidend boven die van interferentie (regel 8). Het gevolg is dat dit systeem tot 211 m mv een beperkt kleiner thermisch effect heeft naar de systemen in de omgeving. Dit is positief voor systemen in de omgeving van dit systeem.