Boorgatweerstand

Achtergrond en aanleiding

Bij een warmtewisselaar is altijd een temperatuurverschil tussen primaire en secundaire zijde nodig om de warmte van de primaire naar de secundaire zijde over te dragen. Hoe groter het temperatuurverschil, hoe meer warmte over de warmtewisselaar kan worden overgedragen. Andersom geldt dat een warmtewisselaar met een goede warmteoverdracht een kleiner temperatuurverschil nodig heeft om dezelfde hoeveelheid energie over te dragen.

Er is bij een warmtewisselaar een relatie tussen het overgedragen vermogen, het noodzakelijke temperatuurverschil en de warmteoverdrachtscoëfficiënt. Bij een plaatwarmtewisselaar wordt de efficiëntie vaak uitgedrukt als de LMTD (Log Mean Temperature Difference).

Bij een bodemwarmtewisselaar wordt de efficiëntie bepaald door de thermische boorgatweerstand. Dit is een complexe term die afhangt van een groot aantal parameters en processen die de warmteoverdracht beïnvloedden, de belangrijkste zijn:

Bww configuratie.png

De thermische boorgatweerstand Rb vangt alle verschillende parameters samen in een term:

Rb.png

Hier is Rb de boorgatweerstand (K/(W/m)), DT het temperatuurverschil (K) en Qth de specifieke warmtestroom (W/m). Stel de specifieke warmtestroom is 25 W/m en de boorgatweerstand 0,2 – dan is er een temperatuurverschil tussen vloeistof en boorgatwand van 0,2 * 25 = 5K. Voor verschillende specifieke warmtestroom en boorgatweerstanden zijn de temperatuurverschillen en effect op rendement samen te vatten:

Rb voorbeeldtabel.png

Veel van de eigenschappen zijn door de ontwerper te kiezen of optimaliseren. Voor speciale condities (bijvoorbeeld zeer laminaire stroming in ondiepe warmtewisselaars) zijn diverse aangepaste ontwerpen op de markt, waaronder bijvoorbeeld de Geothex of Muovitech warmtewisselaar. Men moet er dan wel op letten dat voldoende gegevens over thermische weerstand en opvoerhoogteverliezen worden aangeleverd aangezien deze dan niet met standaard methoden kunnen worden berekend.

Keuzemogelijkheden

De thermische boorgatweerstand kan als volgt worden ingedeeld:

A B C
Rb K/(W/m) ≥ 0,15 0,10 – 0,15 ≤ 0,10

Tabel 1: Mogelijke ontwerpdoelen thermische boorgatweerstand

Sidebar