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Sanftes Heizen und sanftes Kühlen - Sinnvolle Nutzung erneuerbarer Energiequellen
Autor: Meierhans, Robert
Quelle: Energie aus dem Untergrund. Erdreichspeicher für moderne Gebäudetechnik; SIA Dokumentation
Seiten: 85-90
2003
Publikationslisten zum Thema:
Klimatechnik, Erdspeicher, Kunstmuseum, Stahlbetonbau, Holzbau, Leichtbau, air-conditioning engineering, earth storage, art museum, reinforced concrete construction, timber construction, lightweight construction, Gebäude, Heizung, Kühlung, Speichermedium, Anwendungsbeispiel, Fallbeispiel, Festspielhaus, heating, storage medium, example of application, case study,
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Energie aus dem Untergrund. Erdreichspeicher für moderne Gebäudetechnik
Gültig ab: 01.09.2003. Ersatz für: D 0136:1996
SIA Dokumentation, Band D 0179
Hrsg.: Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein -SIA-, Zürich
2003, 115 S., Softcover
ISBN 978-3-908483-52-6
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Inhalt
Wärme und Kälte zum richtigen Zeitpunkt verfügbar zu machen, ist eine grosse Herausforderung der modernen Gebäudetechnik. Kein anderer Speicher als das Erdreich kann dies so kostengünstig und beinahe unbegrenzt gewährleisten. Die Nutzung des Erdreichs als saisonaler Energiespeicher und zur Deckung von Spitzenlasten hat in den vergangenen Jahren stark zugenommen. Erdwärme ermöglicht den ganzjährigen effizienten Einsatz von Wärmepumpen. Sie dient im Winter zur Vorwärmung der von aussen zugeführten Luft. Im Sommer kann derselbe Speicher, das Erdreich, direkt als natürliche Kältesenke für die Gebäudekühlung genutzt werden. Wärme und Kälte aus dem Erdreich stellen eine erneuerbare, einheimische Energiequelle dar, deren Nutzung praktisch keine schädigenden Auswirkungen auf die Umwelt hat. An der Erdoberfläche ist davon kaum etwas sichtbar. Die vorliegende Dokumentation des SIA vermittelt einen Überblick über die aktuellen Möglichkeiten der untiefen Geothermie. Sie zeigt dem Planer und dem Bauherrn, wie sich diese Technik in Bauprojekten mit Erfolg einsetzen lässt.
Verfügbare Formate
Publikationslisten zum Thema:
Klimatechnik, Erdspeicher, Kunstmuseum, Stahlbetonbau, Holzbau, Leichtbau, air-conditioning engineering, earth storage, art museum, reinforced concrete construction, timber construction, lightweight construction, Gebäude, Heizung, Kühlung, Speichermedium, Anwendungsbeispiel, Fallbeispiel, Festspielhaus, heating, storage medium, example of application, case study, Untergrund, Energiespeicher, Geothermie, Erdwärme, Sonde, Kollektor, Absorber, Pfahlgründung, Energiepfahl, Heizen, Kühlen, Klimatisierung, Anwendung, Industriebau, Verwaltungsgebäude, Gebäudetechnik, Planung, Ausführung,
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Quelle: Energie aus dem Untergrund. Erdreichspeicher für moderne Gebäudetechnik; SIA Dokumentation
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Die Empfehlungen fassen den Stand der Technik zusammen. Das Ziel ist die fachgerechte Erschließung des Untergrunds für geothermische Zwecke sowie die Vermeidung von Schäden für den Boden und das Grundwasser einerseits und für den Betrieb der Anlage sowie der Bebauung andererseits. Die Empfehlungen sollen als Arbeitshilfe die optimale und nachhaltige geothermische Nutzung des Untergrunds am konkreten Standort in Beratung, Planung, Bauausführung und Betrieb begleiten. Die Fach- und Genehmigungsbehörden erhalten die Möglichkeit, sich bei ihren Entscheidungen und Vorgaben an den Empfehlungen zu orientieren.; The aim of the Recommendations is the technically correct exploitation of the subsoil for geothermal purposes. It should be of assistance in avoiding impairment of soil and groundwater during the operation of the plant and buildings.
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Erarbeitung von Bewertungsverfahren zur Berücksichtigung der Eigenschaften von PCM-Produkten im Rahmen der DIN V 18599 und DIN 4108 Teil 2. Abschlussbericht
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Für den Einsatz von Phasenwechselmaterialien (Phase Change Materials, PCM) werden heute in der Baupraxis bereits verschiedene Systeme umgesetzt. Die Einsatzbereiche umfassen dabei passive Systeme (Bauplatten) sowie aktive bzw. hybride Systeme (Kühldecken und -wände, Lüftungsanlagen und Speicher). Eine rechnerische Bewertung der energetischen Effekte von PCM sowie die Auswirkungen auf den thermischen Komfort kann mittels thermischen Simulationsrechnungen auf Stundenbasis erfolgen. Im Rahmen der rechtlich erforderlichen Nachweisverfahren finden thermische Simulationsrechnungen nur in Ausnahmefällen (EnEV) bzw. nicht als Regelverfahren (DIN 4108-2) Anwendung. Wünschenswert wäre die Möglichkeit, den Einsatz von PCM in die normativen Berechnungsverfahren zu implementieren, um so eine energetische Bewertung dieser Systeme auch im Rahmen der Nachweisführung - d.h. für eine weiter verbreitete Anwendung - zu ermöglichen. Dabei geht es vor allem darum, geeignete Schnittstellen und Algorithmen (Ansätze) zu identifizieren und zu verifizieren.
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Die zentrale Problematik bei der Wärmerückgewinnung aus Abwasser ist der gehemmte Wärmeübertrag. Grund dafür ist der Biofilm auf den Wärmeüberträgern, der sich im Abwasser bildet. Dieses Biofilmwachstum wurde bisher nur unzureichend untersucht und daher zum Gegenstand dieses Forschungsprojektes gemacht. Dazu wurde ein Versuchsstand konzipiert, der es ermöglicht das Biofilmwachstum auf Wärmeübertragern ausreichend genau zu ermitteln. Es wurden verlässliche Angaben über die Biofilmentwicklung auf Wärmeübertragern sowie die Höhe der Wärmeübertragsreduktion ermittelt. Außerdem wurden verschiedene Arten der Anströmung auf den Wärmeübertrager durchgeführt und dadurch eine Reduktion des Biofilms erreicht.
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Heutige Nahwärmenetze arbeiten auf einem Temperaturniveau, das deutlich über dem der Umgebung liegt. Folge der Temperaturdifferenz zur Umgebung sind Verteil- sowie Exergieverluste und eine erschwerte Einbindung von erneuerbaren Energiequellen. Niedrigtemperaturnetze sind ein innovativer Ansatz um die Einbindung erneuerbarer Energien zu erleichtern. In städtischen Quartieren können durch eine thermische Vernetzung auf niedrigem Temperaturniveau erneuerbare Energiequellen sowie Umgebungs- und Restwärmepotenziale genutzt werden, die bisher nicht erschließbar waren. Niedrigtemperaturnetze bieten darüber hinaus große Potenziale durch die Minimierung der Netzverluste zur Umgebung und durch die räumliche und zeitliche Verschiebung der Wärme innerhalb des Quartieres.
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Im BIQ Das Algenhaus werden in einer Bioenergiefassade mit Sonnenlicht Mikroalgen und Wärme produziert. Allerdings war die Nutzung der Wärme aus der Fassade für die Versorgung des Gebäudes nicht optimal, da ein Großteil über lange Zeiträume im Erdreich zwischengespeichert werden musste. Um das System zu optimieren war es Ziel des vorliegenden Projektes, ein neues Energiekonzept zu entwickeln, mit dem die Speicherung der Wärme minimiert und die direkte Nutzung maximiert wird, ohne dass die Produktion an Mikroalgen gestört wird. Der Forschungsansatz bestand darin, für die am BIQ Das Algenhaus vorhandene Bioreaktorfassade eine Anlagen- und Steuerungstechnik zu entwickeln und umzusetzen, mit der die Wärme, die in der Bioreaktorfassade produziert wird, optimal zur Deckung des Bedarfs im Wohnhaus genutzt werden kann.
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Der Forschungsbericht beschäftigt sich mit der energetischen Bewertung von Wärmepumpen und Mikro-KWK-Systemen. Hierzu wurde ein neuartiges Bewertungsverfahren auf Basis der Hardware-in-the-Loop-Untersuchungsmethodik entwickelt, welches es ermöglicht, dynamische Betriebsbedingungen in den Untersuchungen zu integrieren. Die Erzeugungseinheit wird hierbei nicht mehr als einzelnes Gerät betrachtet, sondern vielmehr innerhalb eines virtuellen Systems. Dies ermögliche es, sehr realitätsnahe Ergebnisse zu erreichen, die im Vergleich zu Feldtestmessungen dennoch reproduzierbar sind. Im Detail wird eine Kopplung des Versuchsstandes mit einer numerischen Gebäude- und Anlagensimulation beschrieben, welche die Möglichkeit besitzt, verschiedene Gebäudemodelle zu integrieren. Hierbei wurden mit den Partnern RWTH Aachen und Universität Stuttgart unterschiedliche numerische Simulationsprogramme getestet, die prinzipiell alle für derartige Analysen geeignet sind. Die Untersuchungsmethodik beinhaltet weiterhin die Berücksichtigung von Referenztagen, die repräsentativ für eine Periode stehen. Durch diesen Ansatz ist im Verfahren gewährleistet, dass die Bewertung des Versorgungssystems an regionale Gegebenheiten angepasst werden kann und somit höchst flexibel ist. Durch den gewählten methodischen Aufbau des entwickelten Bewertungsverfahrens ist es prinzipiell technikneutral, wodurch die Möglichkeit besteht, zukünftig auch neu entwickelte Erzeugungssysteme (Wärme/Kälte/Elektro) mit dieser Systematik zu vergleichen und neutral zu bewerten.
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