Das übergeordnete Ziel von GeoTabs ist es, die Planungsgrundlagen und die Betriebskontrolle von Systemen mit Geothermie, Wärmepumpen und Betonkernaktivierung in Bürogebäuden mit Hilfe von Monitoring- und Simulationsdaten sowie von Komfort-Umfragen zu verbessern.
GeoTabs - Optimierte Planung, Ausführung und Steuerung von erdgekoppelten Wärmepumpen in Kombination mit thermisch aktivierten Bauteilen in energieeffizienten Bürogebäuden
In modernen Bürogebäuden kommt es durch den Wunsch nach einem hohen Raumkomfort (insbesondere im Kühlfall) und der Minderung des Energieverbrauchs zur Umsetzung und Weiterentwicklung von eco-innovativen Gebäuden und einer entsprechenden Anlagentechnologie. Eine mögliche Umsetzung besteht in der Kombination von erdgekoppelten Wärmepumpen (GCHP) mit thermisch aktivierten Bauteilen (TABS).
Die Umsetzung von GCHP und TABS unterscheidet sich vollkommen von den bisherigen herkömmlichen flinken Heiz- und Kühlsystemen. Eine effiziente Kontrolle der Systeme ist meist durch ihr träges Verhalten äußerst schwierig umzusetzen. Eine sorgfältige Planung und eine anschließende Kontrolle des Temperaturniveaus im Erdreich sind für einen dauerhaft effizienten Betrieb unumgänglich.
Die Erfahrungen aus abgeschlossenen Projekten (z.B. IEA Annex 48, WKSP) zeigen, dass ein fehlerfreies und optimiertes Zusammenspiel von Hydraulik und Regelung für den Betrieb der technischen Systeme - auf der Gebäudeseite: thermisch aktivierte Bauteilsysteme (TABS) und auf der Anlagenseite: erdgekoppelte Wärmepumpe - selbst nach einem mehrjährigen Einregulierungsverfahren nicht immer befriedigend erreicht wird. Jedoch ist diese zwingend erforderlich um einerseits die Energieeffizienz des Gesamtsystems (Gebäude und Anlage) und andererseits die geforderte Behaglichkeit im Gebäude zu gewährleisten. Des Weiteren fehlen in den installierten Regelungen Diagnoseroutinen und Schnittstellen zur Parameterkontrolle.
Aus dieser Problematik abgeleitete Teilinhalte und Ziele des Forschungsprojektes sind:
eine umfassende Literaturstudie auf dem Gebiet der Bemessungs- und Auslegungsmethoden sowie neuester Forschungsergebnisse von TABS, Erdwärmetauschern und Erdreichspeichern, erdgekoppelten Wärmepumpen, thermischer Komfort in Bürogebäuden, Kontrollstrategien sowie Betrieb dieser Anlagen, etc. Die Literaturrecherche soll auf einen "state-of-the-art-Bericht" hinauslaufen, der zukünftig eine wertvolle Informationsquelle für alle auf diesem Feld arbeitende Planer, Firmen und Forscher darstellen soll.
ein Arbeitspaket, dass sich mit den verschiedenen Fällen von Bürogebäuden beschäftigt, die mit thermisch aktivierten Bauteilen in Verbindung mit erdgekoppelten Wärmepumpen ausgestattet sind und derzeit gemonitort werden oder wurden, und nun in Bezug auf ihre Bemessung, Planung und Ausführung analysiert werden. In der Analyse aufgenommen werden Bemessungs- und Planungsverfahren sowie Gebäudedaten, als auch die Energieverbräuche, Performance und Zielwerte der Gebäude sowie Art und Umfang des Betriebs und ggf. bereits durchgeführte Optimierungen, etc..
Ziel des Monitorings ist es, gesicherte Kenntnisse und Informationen über das dynamische Verhalten der Systeme (Anlauf, Stilllegung, Reaktion auf Kontrolleingaben, …) zu sammeln und eine ausführliche Einschätzung der Kontrollstrategien (Kontrollparameter, Sollwerte, …) durchzuführen. Die Analyse soll schlecht und gut laufende Bestandteile und Systeme aufdecken und der Bedeutung der sorgfältigen Integration aller Systeme ins Gesamtkonzept gewidmet werden.
Ein optimaler Gebäude- und Anlagenbetrieb kann nur durch einen Vergleich zwischen realen Daten und Planungszielwerten erreicht werden. Eine Regelung muss Abweichungen im realen Betrieb erkennen, neue Regelparameter identifizieren und diese in die Regelfunktionen implementieren, um den Idealbetrieb zu gewährleisten. Teilziel des Forschungsvorhabens ist daher, einen Regelalgorithmus für das System erdgekoppelte Wärmepumpe in Verbindung mit Bauteilaktivierung zu entwickeln. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen Regelalgorithmen als Grundlage für zukünftige Regelungen definiert werden. Somit kann ein neuartiges Konzept eines sich selbst überwachenden und optimierenden Reglers vorgestellt werden, der in Gebäuden mit erdgekoppelten Wärmepumpen in Verbindung mit TABS, die das Gebäude gleichzeitig Heizen und Kühlen, eingesetzt werden kann.
Ein weiteres Teilziel ist es, unter Verwendung der gesammelten Monitoring- und Simulationsergebnissen, wissenschaftlich fundierte Leitlinien für verbesserte und geeignete Bemessungsverfahren und Regelstrategien sowie der Kontrolle im Betrieb für GCHP-TABS-Kombinationen zu erarbeiten und zu entwickeln. Die allgemeinen Richtlinien sollen für zukünftige Planungen, Inbetriebnahmen und Optimierungen eine Verbesserung der Energieeffizienz, Reduzierung von CO2-Ausstoss und Performance bei gleichbleibendem oder besseren thermischen Komfort ermöglichen.
VGH - Regionaldirektion Lüneburg
Standort: Lüneburg, Deutschland
Geothermisches System: Energiepfähle
Arcadis Building Hasselt
Standort: Hasselt, Belgien
Geothermisches System: Erdwärmesonden
TransPort
Standort: Schiphol Oost/ Amsterdam, Niederlande
Geothermisches System: Brunnen
Infrax West
Standort: Torhout, Belgien
Geothermisches System: Erdwärmesonden
Arenberg ICT 3&4
Standort: Leuven,Belgien
Geothermisches System: Erdwärmesonden
Hollandsch Huys
Standort: Hasselt, Belgien
Geothermisches System: Erdwärmesonden
EnergieForum Berlin
Standort: Berlin-Friedrichshein, Deutschland
Geothermisches System: Energiepfähle
DTU1
Standort: Dänemark
Geothermisches System: Erdwärmesonden
Bayer
Standort: Diegem, Belgien
Geothermisches System: Erdwärmesonden
Rickmers Reederei
Standort: Hamburg, Deutschland
Geothermisches System: Erdwärmesonden
Juridisch kantoor Wellen
Standort: Wellen, Belgien
Geothermisches System: Erdwärmesonden
infrax Dilbeek
Standort: Dilbeek, Belgien
Geothermisches System: Erdwärmesonden
Museum Lothar Fischer
Standort: Neumarkt i.d.OPf, Deutschland
Geothermisches System: Energiepfähle
Viessmann
Standort: Welkenraedt, Belgien
Geothermisches System: Erdwärmesonden
Technologie Center Festpo
Standort: Esslingen, Deutschland
Geothermisches System: Energiepfähle
Viborg City Hall
Standort: Viborg, Dänemark
Geothermisches System: Brunnen
Grontmij
Standort: -
Geothermisches System: Erdwärmesonden