Geothermie in öffentlichen Gebäuden - WFBB

von

Geothermie in öffentlichen Gebäuden- ein positiver Beitrag zur Wärmewende

Dipl.-Ing. Christian Lumm 18.11.2019

Grundlagen zu Geothermie

2Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Wärmepumpen-Prinzip


Prinzipschema


Übersicht Wärmequellensysteme

Erdwärmesonden


Flächenkollektoren Brunnenanlagen

Heizen und Kühlen

• Heizen mit WP im Winter

• Abkühlen des Untergrundes

• Freie Kühlung im Sommer

• Eintrag bzw. Regeneration des Untergrundes

• Amortisationszeit sinkt

• Hocheffizientes System

• Kühlung als „Extra“ dazu

• „Untergrundspeicher“

• Muss nicht extra gebaut werden


Rechtliche Grundlagen


Rechtliche Grundlagen

• Lagerstättengesetz

• alle Bohrungen sind 2 Wochen vor Beginn anzuzeigen

• Mitteilung der Bohrergebnisse

• Bundesberggesetz

• Erdwärme ist ein „bergfreier Bodenschatz“

• Nutzung von Erdwärme in einem Grundstück

• Anzeige von Bohrungen >100m

• Wasserhaushaltsgesetz

• Erdwärmesonden bedürfen grundsätzlich einer wasserrechtlichen Erlaubnis

• Standortaufsuchungsgesetz

• gilt für alle Bohrungen >100m


LagerstG BBergG

WHG StandAG

Planungsphasen


Planungsphasen orientieren sich an der HOAI


7 Schritte zur Erdwärme


möglicher Abbruch, da nicht

machbar

möglicher Abbruch, da ungünstige

Untergrundbedingungen

7 Anlage überwachen

2 Untergrund bewerten

5 Testarbeiten

3 Machbarkeit betrachten

1 Energiebedarf ermitteln

4 Anlage planen

6 Anlage errichten

Praxisbeispiel INeubau Verwaltungsgebäude Königs Wusterhausen


Neubau Verwaltungsgebäude Königs Wusterhausen

• Neubaugebäude und z.T. Sanierung

• Jahresheizbedarf: 155 MWh/a

• Jahreskühlbedarf: 41 MWh/a

• Heizleistung der WP: 44 kW

• 20 Erdwärmesonden á 100m

• Aufgrund einer benachbarten

Geothermieanlage war die Erstellung eines 3D-

Modells notwendig, um die gegenseitige

nachbarschaftliche Beeinflussung zu prüfen


Geothermische Testarbeiten zur Bestimmung der standortabhängigen Untergrundeigenschaften


Ergebnisse des TRT

ungestörte Untergrundtemperatur Tmittel 10,7 °C

effektive Wärmeleitfähigkeit λ* 2,4 W/m,K

thermischer Bohrlochwiderstand Rb 0,08 K/W/m

Sondenlänge (berechnet aus TRT) lTRT 101 m

Dimensionierung der Anlagen mittels Fachsoftware


Unterschiedlicher Anlagenbetrieb Heizen vs. Heizen/Kühlen

• unterschiedlicher Betrieb von

Geothermieanlagen möglich

• ausschließlich Heizen vs.

Heizen/Kühlen


Herstellung der Erdwärmesonden


Praxisbeispiel IINeu- und Erweiterungsbauten Berliner Schulen


Zahlreiche Projekte in den letzten Jahren

20

Grundschule am Buntzelberg, Berlin




• Fläche komplett mit überbaut


Planung und Durchführung des Bauablaufs

• Durchführung der Bohrungen und horizontalen Anbindung

nach Außenfertigstellung Schule


Praxisbeispiel IIISeniorenzentrum Mittenwalde


Seniorenzentrum Mittenwalde



• Jahreskühlbedarf: 75 MWh/a

• Kühlleistung (passiv): 90 kW


• Bivalentes System bestehend aus Nahwärme,

Gasbrennwertgerät, Wärmepumpe


Bivalente Wärmeerzeugung


• Einbindung von Geothermie in komplexe Wärmeerzeugeranlagen möglich

• gezielte Steuerung der Anlagen notwendig

• Monitoring im laufenden Betrieb zum Abgleich von Soll- und Ist-Zustand

Monitoring

• Nachweis über den

korrekten Anlagenbetrieb

über Messung der

Untergrundtemperaturen

im An- und

Abstrombereich des

Geothermiefeldes


Monitoring als wichtiges Messinstrument für den Anlagenbetrieb


Positives Fazit


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