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geo:build - Optimierung der Betriebsstrategien von erdgekoppelter Kälteversorgung in Bürogebäuden

In der Theorie und Planung von erdgekoppelten Kühlsystemen für Bürogebäude wird für die Kältebereitstellung vorrangig die effiziente freie Kühlung angesetzt. In der Praxis hingegen ist oft ein Dauerbetrieb der mechanischen Kälte festzustellen. Im Bereich der effizienten Umschaltung der Betriebsmodi im Kühlbetrieb sowie der allgemeinen Regelkonzepte liegen meist noch keine fundierten Erkenntnisse vor. Hier setzt das Forschungsprojekt geo:build an. Der Beitrag zeigt dabei die Bearbeitung, Vorgehensweise sowie die ersten Ergebnisse.

Die Nutzung von Erdwärme zum Heizen und Kühlen von Bürogebäuden ist generell sinnvoll, wird heutzutage soweit umsetzbar in ressourcenschonenden und energieeffizienten Energiekonzepten eingebunden und sollte auch zukünftig für Nichtwohngebäude in Betracht gezogen werden. Die Erfahrungen und Erkenntnisse aus bisherigen Forschungsprojekten und umgesetzten Nichtwohngebäuden haben jedoch gezeigt, dass viele Gebäude bzw. Anlagen nicht optimal bzw. nicht nach den Planvorgaben funktionieren und meist Missstände im Betrieb aufweisen. Selbst nach einer Einregulierungsphase und Optimierungen ist festzustellen, dass der freie Kühlbetrieb nicht oder nur sehr eingeschränkt umgesetzt werden konnte. Im Bereich der effizienten Umschaltung zwischen Heiz- und Kühlbetrieb sowie der allgemeinen Regelkonzepte bei reversiblen Wärmepumpen in Bürogebäuden liegen meist noch keine fundierten Erkenntnisse vor.

Hier setzt nun das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi, FKZ 03ET1024A) geförderte Forschungsvorhaben 'geo:build - Systemoptimierung erdgekoppelter Wärme- und Kälteversorgung von Bürogebäuden - reversible Wärmepumpen und freie Kühlung' an. In Zusammenarbeit mit der Ostfalia Hochschule - Fakultät Versorgungstechnik, UBeG GbR und Zent-Frenger GmbH wird speziell der Kühlfall bei erdgekoppelten Systemen zur Wärme- und Kältebereitstellung in Bürogebäuden in Theorie und Praxis analysiert.

Geothermie im Spezialtiefbau: Praxis mit BIM
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (7/2017)
Ab 2020 werden öffentliche Großprojekte in Deutschland nur noch mit Building Information Modeling (BIM) neu geplant, gebaut und betrieben. So sieht es der Stufenplan Digitales Planen des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur vor.

Depothermie - Geothermale Nutzung von Deponien und Altablagerungen zur Wärmegewinnung und -speicherung
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2017)
Dem Ausbau der Geothermie, insbesondere der oberflächennahen Geothermie zur Heizung und Kühlung von Wohn- und Industriegebäuden, wird zukünftig eine steigende Bedeutung zukommen, da durch die Energiewende und den beschlossenen Klimaschutzplan 2050 die Umstellung von einer kohlenstoffbasierten auf eine regenerative Energieerzeugung forciert werden wird.

Europäische Normung für den Brunnenbau nimmt Fahrt auf
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2017)
Die umfangreichen Vorbereitungen für eine gute Ausgangsposition der deutschen Expertise bei der Normung des Brunnenbaus tragen nun erste Früchte. Die strikte Trennung der Themenkomplexe 'oberflächennahe Geothermie' und 'Brunnenbau' wurde auf der konstituierenden Sitzung des CEN TC 451 'Water wells and borehole heat exchangers' durchgesetzt.

Anlagendimensionierung zur Unterschreitung des in Hessen für EWS geforderten Mindestabstandes zur Grundstücksgrenze
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2017)
Die hessischen Anforderungen des Gewässerschutzes an Erdwärmesonden (EWS) vom 21. März 2014 geben einen im Regelfall einzuhaltenden Mindestabstand zwischen EWS und Grundstücksgrenze von 5 m vor. Bei Einhaltung dieses Abstandes wird für EWS-Anlagen mit einer Heizleistung bis 30 kW davon ausgegangen, dass es in der Regel zu keiner thermischen Beeinflussung außerhalb des Grundstücks kommt und somit keine Gewinnung von Erdwärme im Sinne des Bundesberggesetzes (BBergG) erfolgt.

Leistungsvergleich von Erdwärmesonden verschiedener Bauart
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2017)
Ein praktischer Leistungsvergleich von Erdwärmesonden verschiedener Bauart am gleichen Standort unter gleichen Beanspruchungsbedingungen ist bisher nicht bekannt.