Modulare
Bauteile Erdwärmenutzung
aus erdberührenden flächigen Bauteilen:
Energiepotentiale
thermo-aktiver Abdichtungselemente
Ein
Verbundprojekt zwischen der Geophysica
Beratungsgesellschaft mbH und dem Institut Geotechnik im
Bauwesen, RWTH Aachen befasst sich mit der Optimierungsmöglichkeiten
bei der Verwendung von thermo-aktiven Bauteilen zur
energetischen Nutzung des Untergrunds. Am Lehrstuhl für
Geotechnik im Bauwesen (GiB) der RWTH Aachen University
wurden in Zusammenarbeit mit der NAUE GmbH & Co. KG
thermo-aktive Abdichtungselemente entwickelt und großmaßstäblichen
Laborversuchen erprobt. Die erreichten Entzugsleistungen
und Wärmeübergangswiderstände sind dabei sehr
vielversprechend. Das bevorzugte Einsatzgebiet der
Elemente liegt bei Bauteilen im (strömenden) Grundwasser,
da diese ohnehin einer Abdichtung bedürfen.
Für
eine effiziente Auslegung der Anlage ist daher die
Beschreibung des Einflusses der Grundwasserströmung auf
den Wärmeertrag von entscheidender Bedeutung. Derzeit
findet eine Anlagenauslegung unter Einbeziehung des
Grundwassers jedoch nur in den wenigstens Fällen statt.
Vorhandene Studien beziehen sich darüber hinaus ausschließlich
auf Erdwärmesonden oder Energiepfähle. Dies ist unter
anderem darauf zurückzuführen, dass die Beschreibung des
Wärmeübergangs bei flächigen Bauteilen deutlich
komplexer als bei rotationssymmetrischen Systemen ist.
Neben der fehlenden Rotationssymmetrie ergibt sich das aus
der räumlichen Trennung von Vor- und Rücklauf.
In
dem Projekt wurde von der Geophysica Beratungsgesellschaft
mbH ein Berechnungsmodul für die Beschreibung des Wärmeübergangs
bei thermo-aktiven Bauteilen entwickelt, welches in das
Pro-grammsystem SHEMAT-Suite implementiert wurde. Parallel
hierzu führte das GiB Laborversuche zur Entzugsleistung
der Abdichtungselemente durch, mit denen das Modul
getestet und kalibriert wurde.
Die
entwickelte Software erlaubt nun eine vollständige
quantitative Einbeziehung flächiger thermo-aktiver
Bauteile in die gebäudetechnische Planung von
Heiz- und Kühlanlagen in Gebäuden.
Schema
zur Energiegewinnung mit thermo-aktiven
Abdichtungselementen.
(Quelle:
GiB, RWTH Aachen)
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