Warmtepompen

De warmtepompoptie in ThermoGIS maakt een lagere injectie temperatuur dan aangegeven door de retourtemperatuur van het warmtenet (d.w.z. de inlaattemperatuur van de warmtewisselaar / warmtepomp T_{dh_in}. warmtepomp T_{dh_in}. Aangenomen wordt dat de injectietemperatuur T_inj zo laag mogelijk wordt gekozen om het geothermisch vermogen te maximaliseren, echter beperkt tot een maximale afwijking:

T_inj = T_aq - ΔT

met:

T_inj = injectietemperatuur
T_aq = temperatuur van de aquifer
ΔT = temperatuurverschil tussen geproduceerd en geïnjecteerd water.

ΔT is ingesteld op 40°C overeenkomstig de aanbevelingen van SodM. Bovendien is T_inj ingesteld op minimaal 5°C.

In de huidige online versie van ThermoGIS is de COP (Coëfficient Of Performance) ingesteld op een constante waarde van 5, en de verlaagde koeltemperatuur op 20°C (extra ΔT = 10). In een nieuwe implementatie voor stadsverwarming (DH), die nog niet online beschikbaar is, wordt de COP van de warmtepomp berekend op basis van de variabele inlaattemperatuur van het warmtenet (d.w.z. de uitlaattemperatuur van de warmtewisselaar/warmtepomp die de invoertemperatuur van het stadsverwarmingsnet T_{dh_in} en de injectietemperatuur van de brijn is). De COP van de warmtepomp als volgt berekend:

COP_hp = η_rel (T_{dh_out} + 273,1 + 3) / (T_{dh_out} - T_inj + 6)

met:

COP_hp = Coëfficiënt of Performance van de warmtepomp
η_rel = relatieve efficiëntie van de warmtepomp (0,6)
T_{dh_in} = invoertemperatuur van het warmtenetwerk / uitvoertemperatuur van de warmtepomp

De bovenstaande figuur is een schematische voorstelling van het systeem. Links is het primaire circuit van het geothermische productiewater met temperatuur T_prod, verondersteld gelijk aan de aquifer-temperatuur T_aq. De temperatuur wordt eerst met ΔT1 verlaagd in de warmtewisselaar. Vervolgens wordt de temperatuur in de warmtepomp met ΔT2 verlaagd tot de injectietemperatuur T_inj. De rechterzijde is het secondaire circuit met het stadsverwarmingsnet. Het koude water dat met een temperatuur van T_{dh_out} uit het netwerk terugkeert, wordt eerst in de warmtewisselaar verwarmd tot T_{dh_out} + ΔT1, en vervolgens door de warmtepomp tot de invoertemperatuur van de stadsverwarming T_{dh_in}. Aangenomen wordt dat de condensor- en verdampertemperatuur van de warmtepomp respectievelijk 3°C lager en hoger zijn dan de bron- en uitlaattemperatuur van de warmtepomp.

Het in ThermoGIS vermelde vermogen komt overeen met het "zuivere" geothermische vermogen, dat op zijn beurt overeenkomt met het product van het debiet, ΔT, en de volumetrische warmtecapaciteit van het productiewater. De in ThermoGIS gerapporteerde COP is de verhouding tussen het geproduceerde thermische vermogen (dat gelijk is aan het geothermische vermogen plus het additioneel geproduceerde vermogen van de warmtepomp) en de som van het energieverbruik in de warmtepomp en de ESP. De COP_hp houdt alleen rekening met de in de warmtepomp geproduceerde warmte. Als T_aq > T_{dh_in} dan wordt een deel van de verwarming door een warmtewisselaar geleverd, en alleen het resterende deel door de warmtepomp. Hierdoor kan de COP in het warmtepompscenario aanzienlijk hoger zijn dan de COP_hp.