Thermal Response Test

Geothermal Response Test (GeRT, TRT)

Für die Auslegung (Dimensionierung) von Erdwärmesonden ist die Kenntnis der thermischen Eigenschaften des Untergrunds eine Grundvoraussetzung. Während bei kleinen Anlagen die Werte meist geschätzt werden und bei der Auslegung entsprechend Sicherheiten berücksichtigt werden müssen oder die Auslegung gleich nach Erfahrungswerten vorgenommen wird, sind für größere Anlagen Untergrunduntersuchungen bis hin zu Probebohrungen erforderlich. Über solche Probebohrungen bzw. Testerdwärmesonden, die Teil der Gesamtanlage werden, lassen sich die zur Anlagenauslegung benötigten Untergrundparameter Wärmeleitfähigkeit, ungestörte Erdreichtemperatur und thermischer Bohrlochwiderstand mittels Geothermal Response Test (international auch Thermal Response Test, TRT bezeichnet) bestimmen.

Die Test-EWS sollte in ihrer Ausführung identisch mit den EWS des geplanten späteren Feldes sein.

Die Dauer einer Messung beträgt 48 bis 72h, bei größeren Bohrlochdurchmessern auch länger.

Mit dem Response Test werden keine spezifischen Entzugsleistungen bestimmt.

Zur Testdurchführung wird das Testgerät mit der Erdwärmesonde verbunden. In dem geschlossenen Kreislauf wird Wasser zirkuliert. Nachdem sich die Temperatur des Fluids stabilisiert hat (bei einer 100m tiefen EWS i.d.R. nach 30-60min) wird eine definierte Wärmelast angelegt und die Temperaturentwicklung des Wärmeträgermediums bei Sondenein- und -austritt über die Zeit aufgezeichnet. Aus der Höhe und Geschwindigkeit der Temperaturänderung sowie den weiteren aufgezeichneten Parametern Durchflussrate bzw. Heizleistung können die Parameter Untergrundwärmeleitfähigkeit und thermischer Bohrlochwiderstand berechnet werden, wobei vorwiegend konduktiver Wärmetransport im Untergrund vorausgesetzt wird. Bei Untergrundverhältnissen, die nach vorliegenden Informationen oder als Ergebnis einer Bohrung einen deutlichen Grundwasserfluss erwarten lassen, kann ein GeRT keine aussagekräftigen Ergebnisse liefern. Ob ein GeRT bei Vorhandensein von Grundwasser oder anderen Störungen (schwankende elektrische Leistung, Umwelteinflüsse etc.) noch gültig ist, kann z.B. durch eine stufenweise Auswertung geprüft werden.

Die ungestörte Erdreichtemperatur kann entweder aus den Temperaturaufzeichnungen vor Beginn der Aufheizphase ermittelt werden, oder aus der Aufnahme von Temperaturprofilen vor dem Test. Aus den Temperaturprofilen die nach der Testausführung zur Bestimmung des Abkühlverhaltens der EWS aufgenommen werden, können Rückschlüsse auf eine eventuelle Zonierung der Wärmeleitfähigkeit und Grundwasserführung gezogen werden. Unter bestimmten Randbedingungen können die Temperaturprofile auch zur Beurteilung der Hinterfüllungsqualität genutzt werden.

Voraussetzungen für eine einwandfreie Testdurchführung:

  • Zwischen Fertigstellung der Test-EWS und der Versuchsdurchführung sollten mindestens 3 Tage (besser 4-7) liegen, damit die Hinterfüllung weitgehend abgebunden und sich das ungestörte Temperaturfeld wieder weitgehend regeneriert hat.
  • Die Testerdwärmesonde muss mehrere Tage vor der Testdurchführung (bzw. am Tag ihrer Fertigstellung) vollständig mit Wasser gefüllt sein. Wird die Test-EWS erst kurz vor der Testausführung befüllt, kommt es zu einer Störung des Temperaturfeldes im Untergrund und damit ggf. zu Messfehlern.
  • In der näheren Umgebung sollten während der Testausführung keine weiteren Aktivitäten (Bohrarbeiten, Wasserversickerung oder –förderung etc.) ausgeführt werden, da hierdurch die Messung beeinträchtig werden kann.
  • Für die Versuchsplanung und Testauswertung werden mindestens die folgenden Unterlagen / Angaben zur Testerdwärmesonde benötigt:
    • Tag der Fertigstellung
    • Bohrprofil und/oder Schichtenverzeichnis
    • Ausbauzeichnung
  • Über den Testzeitraum von 48 - 72 h ist eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (i.d.R. 400 V, 16 A) sicher zu stellen. Der Einsatz von Stromgeneratoren ist prinzipiell möglich, jedoch ist hier auf ein ausreichend großes Tankvolumen zu achten. In Wohngegenden ist ggf. eine Ausnahmegenehmigung des Ordnungsamtes erforderlich, da der Generator auch nachts laufen muss (Lärmschutz).

 

 

 

 

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