Vorwort

1 Einleitung

2 Grundlagen der geothermischen Energienutzung

2.1 Energiehaushalt der Erde und Geothermie

2.2 Thermische und hydraulische Eigenschaften des Untergrundes

2.3 Tiefe Geothermie

2.4 Oberflächennahe Geothermie

3 Wärmepumpen und Kältemaschinen

3.1 Physikalisches Funktionsprinzip

3.2 Wärmepumpensysteme und Bauarten

3.2.1 Kompressionswärmepumpen

3.2.2 Absorptionswärmepumpen

3.2.3 Weitere Typen von Wärmepumpen

3.3 Bezeichnung, Kenngrößen und Einsatzbereiche von Wärmepumpen

3.3.1 Bezeichnung von Wärmepumpen

3.3.2 Energetische Kenngrößen

3.3.3 Einssatzbereiche und -grenzen

4 Oberflächennahe geothermische Quellensysteme

4.1 Genehmigungsfragen

4.2 Brunnenanlagen

4.2.1 Systembeschreibung und Funktionsweise

4.2.2 Planung und Bemessung

4.2.3 Ausführung und Inbetriebnahme

4.2.4 Betrieb

4.3 Erdwärmesonden

4.3.1 Systembeschreibung und Funktionsweise

4.3.2 Planung und Bemessung

4.3.3 Ausführung und Inbetriebnahme

4.3.4 Thermal Response Test (TRT)

4.3.5 Betrieb

4.4 Erdwärmekollektoren

4.4.1 Systembeschreibung und Funktionsweise

4.4.2 Planung und Bemessung

4.4.3 Ausführung, Inbetriebnahme und Betrieb

4.5 Energiepfähle und sonstige erdberührte Bauteile

4.5.1 Systembeschreibung und Funktionsweise

4.5.2 Planung und Bemessung

4.5.3 Ausführung, Inbetriebnahme und Betrieb

4.6 Luft-Erdwärmetauscher

4.6.1 Systembeschreibung und Funktionsweise

4.6.2 Planung und Bemessung

4.6.3 Ausführung, Inbetriebnahme und Betrieb

4.6.4 Alternative Systeme zur geothermischen Luft-Vorkonditionierung

4.7 Sondersysteme

5 Gebäude- und Systemtechnik f die Nutzung oberflächennaher Geothermie

5.1 Aspekte der Systemplanung

5.2 Betriebsweisen von Wärmepumpen

5.3 Geothermie- und wärmepumpengerechte Wärme- und Kälteverbraucher

5.3.1 Raumheiz- und -kühlflächen

5.3.2 Raumlufttechnische Anlagen

5.3.3 Trinkwassererwärmung

5.4 Systemtechnik

5.4.1 Wärmepumpenheizung

5.4.2 Direkte geothermische Kühlung und integrierte Wärme- und Kältenutzung

5.4.3 Einbindung thermischer Solaranlagen

5.4.4 Einsatz in Bestandsgebäuden

5.5 Betrieb, Regelung und Automatisierung, Überwachung und Monitoring

6 Berechnungs- und Simulationsverfahren f Erdwärmesonden

6.1 Numerische Simulation geothermischer Quellensysteme

6.2 Simulation auf Basis analytischer Lösungen (»g-functions«)

6.3 Handrechenverfahren und Software GEO-HANDlight

6.4 Auslegung von Erdwärmesonden mit GEO-HANDlight

6.4.1 Ermittlung der Basisdaten: geothermisches Lastprofil eines Einfamilienhauses

6.4.2 Auslegung einer Einzelsonde für reinen Heizbetrieb (Basisfall)

6.4.3 Sensitivitätsanalyse: Einfluss verschiedener Randbedingungen

6.4.4 Sondenauslegung auf verschiedene Temperaturgrenzen und Frostfreiheit

6.4.5 Gegenseitige Beeinflussung von Erdwärmesonden: Sondenfeld

6.4.6 Sommerliche Regeneration und direkte geothermische Kühlung

6.4.7 Bivalenter Anlagenbetrieb

6.4.8 Sonden mit geringem Bohrlochwiderstand

6.4.9 Berechnungen mit EED und Vergleich mit GEO-HANDlight

6.5 Berechnung und Simulation von Gesamtsystemen

7 Projektbeispiele

7.1 Gebhard-Müller-Schule in Biberach adRiß

7.2 Bürogebäude der Drees & Sommer-Gruppe in Stuttgart-Vaihingen

7.3 EnBW Zentrum Oberschwaben in Biberach adRiß

7.4 Wohnhaus mit Erdwärmesonden in Untersiggenthal (CH)

7.5 Gebäude mit Erdwärmekörben in Bad Schussenried

7.6 Passivhausschule Günzburg

7.7 Power Tower in Linz

7.8 Jordanbad in Biberach adRiß

8 Ökonomische und ologische Bewertung

8.1 Energieeffizienz oberflächennaher Geothermie- und Wärmepumpenanlagen

8.2 Wirtschaftlichkeit der Nutzung oberflächennaher Geothermie

8.3 Ökologische Aspekte von Wärmepumpen und Anlagen zur Nutzung oberflächennaher Geothermie

8.3.1 Grundwasser und Untergrund

8.3.2 Luftschadstoffe und Treibhausgase

8.3.3 Primärenergie und Exergie

8.4 Zusammenfassende Bewertung und Empfehlungen

Literatur- und Quellenverzeichnis

Stichwortverzeichnis