geo:build

Systemoptimierung erdgekoppelter Wärme - und Kälteversorgung von Bürogebäuden - reversible Wärmepumpen und freie Kühlung
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Die oberflächennahe Geothermie sowie die Möglichkeit das Erdreich als saisonalen Speicher zu nutzen, tragen dazu bei, fossile Brennstoffe einzusparen. Damit dies auch zukünftig realisiert werden kann, benötigt es auch künftig Forschungsbedarf auf dem Gebiet des Zusammenwirkens von Wärmeeintrag und -entzug, der Einbindung in das Gesamtenergiekonzept der Gebäude sowie der hydraulischen und regelungstechnischen Umsetzung unter Berücksichtigung der örtlichen Randbedingungen.

Im Rahmen des Forschungsprojektes Geo:build sollen erdgekoppelte Systeme zur Wärme- und Kältebereitstellung in Theorie und Praxis analysiert werden. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist neben der Optimierung der Umsetzung geothermischer Wärme- und Kältespeicher, die Entwicklung und Erprobung einer effizienteren Nutzung dieser Speicher.

Das Forschungsprojekt wird in sechs Arbeitspakete geteilt. Zu Beginn der Bearbeitung werden die Abstimmung und der wechselnde Betrieb zwischen freier Kühlung und Kältemaschine im Kühlbetrieb betrachtet. Anschließend erfolgt die Erarbeitung von energetisch sowie wirtschaftlich sinnvollen Kombinationsmöglichkeiten dieser Technologie. Ein Schwerpunkt der Arbeitspakete liegt u.a. auf der messtechnischen Erfassung von fünf Bürogebäuden mit reversibler Wärmepumpe und freier Kühlung sowie der Analyse hinsichtlich ihrer Betriebsstrategien und Anlagenfunktionen. Ergänzend erfolgen Gebäude- und anlagentechnische Simulationen sowie Simulationen zum Wärmeeintrag und -entzug in das Erdreich und dessen thermisches Verhalten. Die erworbenen Erkenntnisse aus den Simulationen sollen dann, anhand von Testläufen innerhalb eines Feldversuchs umgesetzt und erprobt werden.

Forschungsziele:
optimierte Betriebsstrategien und anwendungsorientierte Speicherkonzepte für den Ausbau des Speichernutzungsgrades, insbesondere mit erdgekoppelten Kältemaschinen und dem Betriebswechsel zwischen Kältemaschine und freier Kühlung weiterentwickeln und evaluieren
Lösungsansätze zur Regelung und Auslegung der Anlagen in Hinblick auf:

Betriebs- und Regelungskonzepten, die ein unmittelbares Umschalten zwischen Betrieb der Kältemaschine und freiem Kühlbetrieb ermöglichen
Auswirkungen und Möglichkeiten der Sondenfeldteilung,
die Regenerationsphase zwischen Kältemaschinenbetrieb und freier Kühlung,
ein gleich bleibendes Temperaturniveau im Erdreich sowie des umsetzbaren Wärmeentzug und -eintrags, der verfügbaren Leistung an das Gebäude sowie dem Verhältnis zwischen Wärmeeintrag und -entzug
Des Weiteren soll geklärt werden, ob in einem frühen Planungsstadium erste sichere Abschätzungen zur Auslegung auf Basis von Gebäudeentwürfen (A/V-Verhältnis, Orientierung, Wärmeschutzstandard, …) sowie der geplanten Nutzung oder dem Betrieb erdgekoppelter Anlagen zur Heizung und Kühlung erreicht werden können.

Gelsenwasser AG
Gelsenwasser
Standort: Gelsenkirchen, Deutschland

Eigentümer: Gelsenwasser AG

Thermisch genutzte Gründungsform:
36 Erdwärmesonden jeweils 150 m Länge
326 kW Heizleistung (WP), 200 kW Freie Kühlung,
320 kW Kühlleistung (KM)

VGH Regionaldirektion Lüneburg
VGH
Standort: Lüneburg, Deutschland

Eigentümer: VGH Versicherungen Hannover

Thermisch genutzte Gründungsform:
101 Energiepfähle mit jeweils 20 m Länge
82 kW Heizleistung (WP), 80kW Freie Kühlung,
89 kW Kühlleistung (KM)
Bürogebäude Freundlieb am See
Freundlieb am See
Standort: Dortmund, Deutschland

Eigentümer: Fa. Freundlieb Bauunternehmung GmbH&Co.KG

Thermisch genutzte Gründungsform:
12 Erdwärmesonden jeweils 144 m Länge
87,6 kW Heizleistung (WP), 60 kW Freie Kühlung,
68,4 kW Kühlleistung (KM)

Hörsaal- und Seminargebäude
Hörsaalgebäude
Standort: Salzgitter, Deutschland

Eigentümer: Fachhochschule Braunschweig/Wolfenbüttel

Termisch genutzte Gründungsform:
12 Erdwärmesonden jeweils 95 m Länge
60 kW Heizleistung (WP), 60 kW Freie Kühlung,
45 kW Kühlleistung (KM)

• Kooperationspartner Ostfalia Hochschule - Fakultät Versorgungstechnik, Wolfenbüttel UBeG GbR, Wetzlar Zent-Frenger GmbH, Heppenheim

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) FKZ:O3ET1024A