Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis
Transcript of Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 1
Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis
• Definitionen / Geogene Grundlagen
• Geothermische Systeme: Quellen/Wärmepumpen
• Baustellenansichten
• Schlecht gelaufen – was schiefgehen kann
• Fallbeispiel Gerichtsgutachten
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 2
Oberflächennahe Geothermie
• Bis 400 m Tiefe ca. 390.000 Anlagen mit ca. 4.290 MW (2018)
• Beheizung von Gebäuden (aber auch Brücken, Weichen etc.)
• Meist in Verbindung mit einer Wärmepumpe
• Gebäudetemperierung (passive Kühlung)
Tiefe Geothermie
• Ab 400 m Tiefe
• 33 Heizwerke, 9 Kraftwerke, 5 Heizkraftwerke
• Installierte Wärmeleistung 336,51 MW
• Installierte elektr. Leistung 37,13 MW (2018)
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 3
Geogene Grundlagen:
• Solarenergie
• Restwärme ErdentstehungGravitationsenergie verdichtete und erwärmte Staub und Gas (ca. 1/3)
• Radioaktiver Zerfall Insbesondere in der oberen Erdkruste der Kontinente (bis 12 - 15 km in Europa)Granit mit radiogener Wärmeleistung von etwa 2,5 μW/m3
(ca. 2/3)
Geothermischer Wärmestrom 0,065 W/m2, das sind etwa 40 Mio. TW – das 2,5-fache des Weltenergiebedarfs
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 4
Geogene Grundlagen:Wärmefluss im Untergrund
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 5
Geothermische Systeme: Die Wärmepumpe
Große Wärmetauscherflächen(Fußbodenheizung!) sichern hohe Effektivität
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 6
Geothermische Kühlung
Passive (direkte) Kühlung• Die Sohle zirkuliert mit 8 bis 16°C z.B. in einer Kühldecke• Energieverbrauch nur etwa 35 - 50 W / kWh Kühlleistung
Keine Entfeuchtung möglich!
Aktive (indirekte) Kühlung• Wärmepumpe als Kältemaschine• Wie bei üblichen Klimaanlagen (6 / 12°C) sind alle Betriebs-• zustände möglich
Vorteil: Regeneration des Erdwärmesondenfeldes für denHeizbetrieb im Winter!
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 7
Geothermische Kühlung
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 8
Geothermische Quellensysteme (offen/geschlossen)
• Brunnendoubletten (offen / ohne thermische Rückwirkung) Probleme: Verockerung des Schluckbrunnens, Pumpenenergie
• Flächenkollektoren (geschlossen / mit thermischer Rückwirkung) Probleme: Flächenbedarf
• Betonteilaktivierung (geschlossen / mit thermischer Rückwirkung) Probleme: Einbautiefe, Beschädigungen
• ErdwärmesondenProbleme: Es werden Bohrungen notwendig, Platzbedarf
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 9
Geothermische Quellensysteme: Flächenkollektor
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 10
Geothermische Quellensysteme: Betonteilaktivierung
Quelle: Koenigsdorff, R.: Oberflächennahe Geothermie für Gebäude
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 11
Geothermische Quellensysteme: Erdwärmesonde
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 12
Geothermische Quellensysteme: Erdwärmesondenbohrung
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 13
Geothermische Quellensysteme: Erdwärmesondenbohrung
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 14
Geothermische Quellensysteme: Erdwärmesondenbohrung
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 15
Geothermische Quellensysteme: Erdwärmesondenbohrung
Quelle: BauGrund Süd
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 16
Geothermische Quellensysteme:Sondeneinbau
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 17
Geothermische Quellensysteme: Sondeneinbau
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 18
Geothermische Quellensysteme: Sondenhinterfüllung
Chargenmischer
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 19
Geothermische Quellensysteme: Sondenhinterfüllung
Dichtekontrolle
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 20
Geothermische Quellensysteme: Sondenhinterfüllung
Durchlaufmischer
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 21
Geothermische Quellensysteme: Sondenhinterfüllung
Suspensionsausfluss
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 22
Geothermische Quellensysteme: Anschlussarbeiten
Hosenstücke
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 23
Geothermische Quellensysteme: Anschlussarbeiten
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 24
Geothermische Quellensysteme: Anschlussarbeiten
Verteilerschacht
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 25
Geothermische Quellensysteme: Anschlussarbeiten
Verteilerschacht
Quelle: Frank GmbH
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 26
Geothermische Quellensysteme: Anschlussarbeiten
Verteilerschacht
Quelle: BauGrund Süd
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 27
Beispielhaft: Schloss Landestrost in Neustadt a. Rbge.
Nutzung: Ausstellungen, Konzerte, Hochzeiten,
RA-Kanzlei, Weinboutique, Archiv der
Region Hannover
Heizlast : 43 kW
Auslegung: 8 EWS mittlere Länge 110 m
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 28
Blick in den Technikraum
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 29
Beispielhaft: Rechenzentrum der Feuerwache Stadt Fulda
Nutzung: Serverkühlung in den Sommermonaten
als Ergänzung zur Freikühlung
Kühllast : 100 kW
Auslegung: 17 EWS max Länge 115 m
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 30
Schlecht gelaufen: artesisch gespanntes Grundwasser
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 31
Schlecht gelaufen: artesisch gespanntes Grundwasser
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 32
Schlecht gelaufen: artesisch gespanntes Grundwasser
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 33
Schlecht gelaufen: artesisch gespanntes Grundwasser
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 34
Schlecht gelaufen: Anhydrit
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 35
Schlecht gelaufen: Anhydrit
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 36
Schlecht gelaufen: Anhydrit
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 37
Gerichtsgutachten: Spiralkollektoren
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 38
Gerichtsgutachten: Spiralkollektoren
• Einbau von 90 Spiralkollektoren mit Abständen von 2 m zueinander• Nach Errichtung des Kollektorenfeldes wurden weitere Verbraucher (Rampenheizung)
aufgeschaltet
Ergebnis: Mangelhafter Wärmeertrag, ganzjährig vereiste Verteilerbalken, jahrelanger Rechtsstreit
❖ In der Planung wurden die theoretisch max. erreichbaren Leistungen der Kollektoren angenommen
❖ Wegen Platzmangel wurden die empfohlenen Abstände von 4 m (Minimalabstand in NS) auf 2 m reduziert
❖ Die Rampenheizung blieb unberücksichtigt
Sachverständigentag 18. September 2019: Heizen und Kühlen von Gebäuden: Geothermie in der Praxis Folie 39
Also:
❖ Umfassende Planungen insbesondere bei größeren EW-Anlagen sind absolut notwendig❖ Die unterschiedlichen Komponenten und Varianzen beeinflussen sich gegenseitig❖ Der Untergrund ist von zentraler Bedeutung❖ Meist läuft auch eine schlecht geplante Anlage (nur nicht effektiv) der Übergang von
„geht“ zu „geht nicht“ ist fließend!
Sachverständigentag 18. September 2019: Geothermie in der Praxis Folie 40
Geothermie –
eine ganz
heiße Sache
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit