Thermal-Response-Test TRT
Die Leistung einer Erdwärmesonde, das ist die Energie, die ihr pro Zeiteinheit entzogen werden kann, hängt von der wirksamen Wärmeleitfähigkeit des Gebirges sowie dem thermischen Bohrlochwiderstand ab.
Die Wärmeleitfähigkeit des Gebirges bestimmen die erbohrte Gesteinsart und Grundwasservorkommen.
Unter thermischen Bohrlochwiderstand wird der Temperaturverlust beim Wärmeübergang von Gebirge auf das Wärmeträgermedium in der Erdwärmesonde verstanden. Dieser Temperaturverlust in Folge von Übergangswiderständen wird vom Bohrlochdurchmesser, der Wärmeleitfähigkeit des eingesetzten Verpressmaterials, der Verpressgüte der Hinterfüllung und dem Rohr-Materialwiderstand der Sonden bestimmt.
Um eine Erdwärmesondenanlage entsprechend dem erforderlichen Energiebedarf optimal auszulegen, sind die Kenntnisse zur Wärmeleitfähigkeit des erbohrten Untergrundes und zum thermischen Bohrlochwiderstand entscheidend. An Hand diesen Werten wird die Zahl der notwendigen Bohrmeter ermittelt, die erforderlich sind, um eine Erdwärmesondenanlage entsprechend den Energieerfordernissen optimal zu betreiben.
Die Aufgabenstellung eines Thermal-Response-Tests (TRT) ist, die Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes und den thermischen Bohrlochwiderstand an einer vollständig ausgebauten Erdwäremsonde zu ermitteln sowie die mittlere ungestörte Untergrundtemperatur vor der Inbetriebnahme zu dokumentieren.
Der TRT wird an einer vollständig ausgebauten Erdwärmesonde in Form eines in-situ-Tests durchgeführt. In der Regel wird über 3 Tage mit konstanter Energie erwärmtes Wasser in den U-Rohren der Erdwärmesonde zirkuliert. Die in die Erdwärmesonde eingebrachte Wärmemenge und der sich während der Zirkulation entwickelnde Verlauf der Vor- und Rücklauftemperatur werden aufgezeichnet (Temperaturantwort: "Response"). Die Energiedifferenz ist das Maß für die Energie, die von der Bohrung in das umgebende Gebirge abfließt, an Hand der die thermische Wärmeleitfähigkeit der Erdwärmesonde ermittelt wird.
Aus diesen Messkurven werden über entsprechende Auswerteverfahren folgende für die Sondenlänge repräsentative Untergrundparameter bzw. Eigenschaften der Erdwärmesonde bestimmt:
- Effektive Wärmeleitfähigkeit
- Thermischer Bohrlochwiderstand
- Mittlere ungestörte Untergrundtemperatur
- Sondenlänge
Das bei der Standardauswertung von TRTs angewandte Kelvin´sche Linienquellenverfahren setzt folgende vereinfachende Randbedingungen voraus:
- Einheitliche thermische Untergrundeigenschaften, das heißt keine Grundwasserströmung
- konstante Zirkulationsrate
- konstante Bodentemperatur