Uni-Bayreuth

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Anwendung numerischer Simulationen bei der Planung von Erdwärmeanlagen am Beispiel von Infrastrukturprojekten in Österreich

Andreas Darsow1, Johann Hofinger1
1 iC consulenten ZT GmbH

O 8.3 in Geothermal energy und geocooling

29.05.2014, 10:40-11:00, H18, NW II

Im Zuge des Neubaues des Projektes „Wien Hauptbahnhof“ sollte ein innovatives und regeneratives Energiekonzept zum Heizen und Kühlen des gesamten Bauwerks zum Einsatz kommen. Zur Abdeckung des Heiz- (ca. 3500 MWh) und Kühlbedarfes (ca. 500 MWh) wird Erdwärme aus erdberührten Bauteilen der Verkehrsstation genutzt. Dazu wurden im Rahmen der Machbarkeitsstudie numerische Simulationen durchgeführt, um sowohl auf Basis der im Vorfeld durchgeführten Thermal Response Tests die thermischen Ansätze für die Anlagendimensionierung zu überprüfen, als auch auf Basis der Simulationsergebnisse Empfehlungen für die Ausführungsplanung aufzuzeigen sowie die Einflüsse der geplanten Anlage auf den Untergrund sowie benachbarte Grundwassernutzungen im eng bebauten innerstädtischen Raum abzuschätzen.

 

Eine wesentliche Grundlage bildet die Gebäudesimulation, durchgeführt von arsenalresearch- Nachhaltige Energiesysteme. Diese Gebäudesimulation lieferte die mit den Jahreszeiten variierenden Ausgangsdaten für die erforderlichen Heiz- und Kühlenergiemengen sowie die variablen Temperaturverhältnisse in der Garage, unter welcher die Absorberelemente angeordnet sind.

 

Für den Entzug der Erdwärme wird die so genannte Massivabsorbertechnologie eingesetzt, bei der erdberührte Bauteile, welche ohnehin aus statischen Gründen hergestellt werden müssen, thermisch aktiviert werden. Im gegenständlichen Fall werden Bohrpfähle, Schlitzwände sowie ein Großteil der Bodenplatte als Absorberbauteile genutzt.

 

In diesen Bauteilen wurden Absorberleitungen verlegt, in denen im Betrieb ein Wärmeträger zirkuliert und die Erdwärme bzw. Erdkühle zu den Wärmepumpen bzw. Kältemaschinen transportiert

 

Für die Simulationsberechnungen wurde das auf der Finite-Elemente-Methode basierende Programm Comsol Multiphysics© verwendet. Mit diesem Programm ist es möglich, an zwei- und dreidimensionalen Modellen, gekoppelte physikalische Vorgänge transient zu simulieren.

 

Durch die Ergebnisse der Simulation wird der Einflussbereich des Wärmentzuges durch die Absorberelemente auf den umgebenden Erdkörper deutlich.

 

In Bereichen des relativ dichten Wiener Tegels, in dem nur sehr lokal Grundwasser vorhanden ist, sind die thermischen Einflusszonen relativ gering. Für die Bereiche des quartären Kieses konnten jedoch großräumigere Beeinflussungen dargestellt werden. Dies ist im Bereich des neuen Hauptbahnhofes Wien von besonderem Interesse, da bei benachbarten Bauwerken ebenfalls eine Erdwärmenutzung ausgeführt werden sollte.

 

In ähnlicher Weise wie am Hauptbahnhof Wien wurden unter anderem auch am Hauptbahnhof Salzburg sowie am Bahnhof Attnang-Puchheim Erdwärmeanlagen über die vorhandenen Gründungselemente eingebaut, wobei zusätzlich Erdwärmesonden verwendet wurden.



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last modified 2013-10-30