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Praxiserfahrungen

Planung

Durch eine entsprechende architektonische Gestaltung, gut gedämmte Fassaden, Sonnenschutzmaßnahmen und Lüftungskonzepte lassen sich die Heiz- und Kühllasten minimieren. Erst dann eignen sich solche Systeme zum Heizen bzw. Kühlen gut, die mit einer geringen Temperaturdifferenz zum Erdreich arbeiten. Damit die Wärme bzw. Kälte aus dem Erdreich im Gebäude noch ankommt, müssen die Systemkomponenten zur Erdwärmenutzung, wie Wärmetauscher, Pumpen, hydraulische Weichen etc., exakt ausgelegt werden. Sowohl die Wärmepumpe als auch, wenn vorhanden, die Brunnenpumpe sollten teillastfähig sein, um sich dem Bedarf flexibel anpassen zu können, beispielweise über eine Stufenschaltung oder einen Frequenzumrichter. Zur Auslegung größerer Anlagen lohnt sich eine thermische Simulation.

Messtechnik

Eine messtechnische Mindestausstattung ist die Grundlage, um den Betrieb optimal einzuregulieren und auf Dauer zu überwachen: neben Temperatursensoren umfasst dies Wärme- / Kältemengenzähler, Stromverbrauchsmessung an Wärmepumpen sowie an Brunnen- bzw. Erdsondenpumpen. Bei komplexeren Anlagen sollte im Vorfeld die relevante Bilanzgrenze für die Bestimmung der Arbeitszahlen genau bedacht werden, um Wärmemengen und Stromverbraucher richtig zu erfassen.

Die Temperatursensoren müssen bei den vorhandenen, kleinen Temperaturdifferenzen (Wärmequellenseite 3–5 K) für eine exakte Wärmeertragsbilanz sehr genau kalibriert sein. Frühzeitig eingeplant lassen sich die für eine Wärmeertragsbilanz und die behördlich geforderte Überwachung notwendigen Messpunkte in die meist ohnehin vorhandene Gebäudeleittechnik einbinden. Diese sollte generell alle relevanten Messdaten archivieren.

Regelung

Sind die baulichen und anlagentechnischen Voraussetzungen erfüllt, steht und fällt die Effizienz und Funktionsfähigkeit der Erdwärmenutzung mit einer geeigneten Regelstrategie. Generell muss diese alle zum Heizen und Kühlen vorhandenen Anlagen mit einbeziehen und aufeinander abstimmen. Das Konzept sollte umfassend überprüft und der Betrieb bis zum Erreichen des Regelbetriebs messtechnisch begleitet und optimiert werden.

Weitere Folgerungen der Wissenschaftler in Bezug auf die Regelung:

  • Anlageninbetriebnahme von Speichersystemen in der Heizperiode, um eine größere Wärmesenke für den freien Kühlbetrieb im Sommer zu schaffen.
  • Kältemaschinenbetrieb möglichst erst zum Ende der Saison, wenn das Kältepotenzial für freien Kühlbetrieb erschöpft ist – sonst Rückkühlung des Erdspeichers auf erforderliches Temperaturniveau für freien Kühlbetrieb häufig nicht mehr möglich.
  • Vermeidung eines ineffizienten Betriebs von Betonkernaktivierung in den Übergangszeiten Frühling und Herbst, z. B. durch „Totband“ (weder Heizen noch Kühlen) in Abhängigkeit einer gemittelten Außentemperatur.
  • Optimale Abstimmung der Regelstrategien bei Kombination von trägen und flinken Übergabesystemen – Wärmeentzug aus dem Erdreich sonst durch die träge Bauteilaktivierung deutlich geringer als erforderlich und in der Planung angenommen.

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