WKSP I IEA

Ziele
Die Reduzierung von Bewirtschaftungskosten sowie die Steigerung von Energieeffizienz und Nutzerkomfort sind selbstverständliche Ziele im Planungsprozess von Bürogebäuden. Aus diesem Grundsatz heraus werden seit Mitte der neunziger Jahre in Deutschland immer mehr Bürogebäude mit Energiepfahl-, Erdwärmesonden- oder Fundamentabsorber-Anlagen zur Wärme- und Kälteversorgung realisiert. An das Erdreich gekoppelte Wärmepumpen entziehen dem Untergrund im Winter Wärme und stellen diese dem Gebäude zu Heizzwecken zur Verfügung. Das Erdreich kühlt sich ab und kann während des Sommerhalbjahres als Wärmesenke für die Gebäudekühlung genutzt werden.
Die Entwicklung der Systemkonzepte erfolgt jeweils angepasst an die geologischen Verhältnisse, die Baukonstruktion sowie den Wärme- und Kältebedarf des Gebäudes. Bis heute kommt in der Planung hochkomplexe Simulationssoftware zum Einsatz. Einfache Planungsbausteine stehen für eine breite Nutzung derzeit nicht zur Verfügung. Hierzu fehlen systematische Untersuchungen von ausgeführten Anlagen.

Das vom BMWi geförderte Forschungs- und Entwicklungsprojekt "WKSP - Wärme- und Kältespeicherung im Gründungsbereich energieeffizienter Bürogebäude" versucht diese Lücke mit Hilfe eines großen Feldversuchs zu schließen.
Erste Ergebnisse der wissenschaftlichen Analyse des Betriebsverhaltens und der Energieeffizienz sowie Erkenntnisse und Erfahrungen von Planern, Bauherren und Betreibern zeigen, dass die generelle Funktionsfähigkeit dieser Anlagen gege-ben ist. Geringe Erfahrungen bei Planung, Ausführung und Betrieb führen in der Praxis jedoch häufig zu Problemen.
Entscheidend für den erfolgreichen Betrieb ist in der Regel nicht die Anlage zur Wärme- und Kältespeicherung an sich, sondern die sinnvolle technische und betriebliche Einbindung der Anlage in das komplexe Gesamtsystem aus Untergrund, technischen Anlagen, Gebäude und Nutzer. Entsprechend der Temperaturen im Erdreich bietet sich die Kombination mit Flächensysteme als Niedertemperaturheiz- und Hochtemperaturkühlsysteme an. Betriebsfehler haben bei Erdwärmesystemen aufgrund der im Vergleich zu konventionellen Systemen recht kleinen Temperaturspanne der Erdwärmeanlagen und der thermischen Systemträgheit häufig erhebliche und langfristige Folgen. Grundvoraussetzung für eine ausgeglichene saisonale Energiebilanz im Erdreich und somit einen dauerhaften Betrieb der Anlagen ist eine messtechnische Dokumentation der tatsächlichen Funktion von Gebäude und Anlagen zur Wärme- und Kältespeiche-rung im Gründungsbereich. Nur so können Abweichungen zu Planungsannahmen sowie Fehler Schritt für Schritt aufgedeckt, der Betrieb optimiert und die Einregulierungsphase verkürzt werden.

Ziel ist es, die Erfahrungen des Projekts WKSP für zukünftige Projekte zu bündeln, Planungswerkzeuge zu optimieren sowie Betriebsregeln zu entwickeln. Zur Erlangung einer vollen Nutzerakzeptanz und besseren Kosteneffektivität von Erdsondenspeichern, Energiepfahlanlagen und Fundamentabsorbern besteht weiterhin Optimierungs- und Entwicklungsbedarf. Im Rahmen einer WKSP Projektfortsetzung sollen weitere Objekte hinsichtlich der Temperaturen im Untergrund sowie die Verschleppung von Wärme aus dem Erdwärmesondenfeld durch den Grundwasserfluss genauer messtechnisch erfasst und Abweichungen zwischen simulierten und in der Realität gemessenen Werten untersucht werden.

• Institut für Grundbau und Bodenmechanik, TU Braunschweig Meteocontrol GmbH, Augsburg Internationale Kooperationspartner: WKSP ist Teil des Annex 20 Projektes der International Energy Agency (IEA).

• Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)