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1	Validierung der Simulationssoftware DELPHIN zur belastbaren Berechnung von geothermischen Großkollektoranlagen anhand der Messdaten realer Anlagen Zeh, Robin 22 January 2025 (has links) berflächennaheste Großkollektoranlagen (GKA) stellen eine vielversprechende und zukunftsweisende erneuerbare Wärmequelle zur Versorgung ganzer Stadtteile mithilfe der kalten Nahwärme dar. Obwohl erste Prototypen bereits 2012 entwickelt und seit 2019 im großen Maßstab erprobt werden, gab es deutliche technische und wissenschaftliche Lücken bei der Planung und Berechnung dieser Systeme, da es keine belastbare Planungsgrundlage gab. Es konnte der Nachweis erbracht werden, dass die für die GKA-Simulation mit DELPHIN verwendeten bodenphysikalischen Modelle zur Materialcharakterisierung in Verbindung mit den Klimamodellen als Simulationsrandbedingung valide für diese Planung anwendbar sind. Hierbei müssen die herausgearbeiteten Modellierungsprinzipien unter Berücksichtigung der Skalierungseffekte beachtet werden. Es konnten das Energieentzugsmodell, das Rohrmodell und die Co-Simulation in Master-Sim für die DELPHIN GKA-Simulation mit den Messdaten realer Anlagen validiert und kalibriert werden. Hierfür standen Messdaten unterschiedlicher Systeme zur Verfügung: Erdreich- und Klimamessdaten des Deutschen Wetterdienstes sowie Betriebsdaten von der damals größten GKA in Bad Nauheim und die des Agrothermiekollektors in Wüstenrot. Es zeigte sich, dass der kurzwellige Absorptionskoeffizient die zentrale Kalibrierungsgröße für die GKA-Simulation in DELPHIN darstellt und von der Vegetation abhängig ist. Es wurden Modellierungsgenauigkeiten für Erdreich- und Betriebsparameter von in der Regel über 90 % erzielt, wodurch die Belastbarkeit dieser Berechnung nachgewiesen wurde. Im Rahmen der Untersuchungen konnten auch Optimierungs- und Weiterentwicklungspotenziale der Software aufgezeigt werden, um die Simulationsgenauigkeit weiter zu erhöhen. Zusätzlich wurden Modellierungsprinzipien erarbeitet, um numerische Fehler bei der GKA-Simulation in DELPHIN zu vermeiden. Für die Skalierung von Kleinst- zu Großkollektoranlagen konnten abschließend Skalierungsfaktoren herausgearbeitet werden, die aufgrund gegenseitiger Beeinflussung im Erdreich entstehen. Dies bildet die Grundlage für eine mögliche Erweiterung der VDI 4640-2, um die Anwendung von Großkollektoranlagen. info:eu-repo/classification/ddc/536 ddc:536
2	Modelling of Fifth Generation District Heating and Cooling Networks Coupled to Ground Heat Exchangers Hirsch, Hauke 19 December 2024 (has links) Kalte Nahwärmenetze (engl. 5th generation district heating and cooling networks, abgekürzt 5GDHC) gewinnen in vielen europäischen Ländern zunehmend an Bedeutung. In der Regel versteht man darunter nicht-isolierte Wärmenetze, welche im Temperaturbereich zwischen -5 °C bis 20 °C betrieben werden. Sie nutzen oberflächennahe Geothermie, Gebäudekühlung oder andere Abwärmequellen und dienen so als Wärmequelle für dezentrale Wärmepumpen. Numerische Simulationen bieten die Möglichkeit, solche Systeme genauer zu planen und zu optimieren. Die vorliegende Arbeit entwickelt ein Simulationsmodell für kalte Nahwärmenetze mit oberflächennahen geothermischen Quellen. Für die thermo-hydraulische Netzsimulation wird der numerische Solver NANDRAD, Teil der Simulationssoftware SIM-VICUS, um notwendige Modelle erweitert. Die Netzumgebung und die geothermische Quelle werden mit 2D-Finite-Volumen Erdreichmodellen in der Simulationssoftware DELPHIN abgebildet und unter Nutzung des FMI-Standards gekoppelt mit dem Netzmodell simuliert. Als Demonstrationsbeispiel dient ein kaltes Nahwärmenetz mit 6,5 km Länge und einem 10.000 m² großen Erdwärmekollektor. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass jeweils etwa die Hälfte der Wärmegewinne aus dem Erdwärmekollektor und aus dem das Rohrnetz umgebenden Erdreich stammen. Sind alle vorgesehenen Gebäuden angeschlossen, erreichen die Wärmepumpeneintrittstemperaturen ein Minimum von -4 °C im Februar und die gemittelte Jahresarbeitszahl beträgt 4,4. Eine Parameterstudie zeigt, dass die mögliche Entzugsenergie eines Erdwärmekollektors bis zu 98 kWh/m²a für zwei Lagen und 69 kWh/m²a für eine Lage beträgt. Die Wärmegewinne aus den Netzleitungen können bis zu 131 kWh/m a betragen. Schließlich wird das Modell mit Messdaten aus dem laufenden Betrieb validiert. Bei den Erdeichtemperaturen und dem Energiebedarf der Pumpen zeigt sich eine gute Übereinstimmung. Weitere Auswertungen zeigen, dass die Umwälzpumpen in der realen Anlage nicht optimal betrieben werden, was zu einer Systemjahresarbeitszahl von nur 3,5 führt. Das Modell kann diesen Effekt gut abbilden und ermöglicht zudem die Bewertung von Optimierungsmaßnahmen, die den Strombedarf der Pumpen reduzieren und zu einer deutlich höheren Systemjahresarbeitszahl führen. info:eu-repo/classification/ddc/536 ddc:536
3	Optimierung der Nahwärmeversorgung mit Wärmepumpen-Speicher-Systemen Nefodov, Dimitri 15 June 2024 (has links) Diese Arbeit stellt die theoretischen Untersuchungen für ein ausgewähltes Wärmepumpen-Speicher-System zur emissionsneutralen Wärmeversorgung eines Quartiers vor. Dabei dient ein Fernwärme-Rücklauf als Wärmequelle für die Wärmepumpen. Die Stromversorgung (u. a. Antriebsenergie) kann sowohl durch erneuerbaren (PV, Wind) als auch konventionellen Strom erfolgen. Zur Abbildung des Systems kamen die Programme TRNSYS und MATLAB mit Solver CPLEX zum Einsatz. Von besonderem Interesse waren die optimale Dimensionierung und der optimale bzw. flexible Betrieb der Anlage. Das Anlagenkonzept mit dem Wärmespeicher ermöglicht eine signifikante Reduktion der CO2-Emissionen sowie eine Senkung der Wärmegestehungskosten bis zu 17,7 % gegenüber einer Referenzauslegung ohne einen Wärmespeicher. Zur Gewährleistung einer hohen Anlagenflexibilität im Betrieb inklusive der Versorgungssicherheit des Quartiers ist ein relativ großer Wärmespeicher mit einem Volumen größer als 30 m³ vorteilhaft und praktisch umsetzbar. Dieses System ermöglicht es kurzfristige (wenige Minuten) und langfristige (saisonale) Schwankungen seitens der erneuerbaren Stromversorgung aufzunehmen und in eine sichere/bedarfsgerechte Wärmeversorgung zu überführen.:1 Einleitung 2 Referenzquartier und -system 3 Transiente Simulation des Wärmepumpen-Speicher-Systems 4 Modell zur Erzeugereinsatzoptimierung 5 Untersuchungen zum praktischen Einsatz vom MATLAB/CPLEX-Modell 6 Flexibilitätspotential Anhang info:eu-repo/classification/ddc/620 ddc:620
4	Bautechnik-Forum Chemnitz 2004 Baradiy, Saad, Möckel, Wolfgang, Nitzsche, Gunhild, Urbaneck, Thorsten 10 June 2004 (has links) (PDF) Inhalt: Nachhaltiger Stadtumbau und Erneuerbare Energien - Ansatz und Konzepte einer ökologischen Stadtentwicklung Wohnprojekt Dresden Pillnitz - Innovatives Energiekonzept für zwei Mehrfamilienhäuser in Passivhausbauweise Tiefbautechnik in der Praxis - Die spektakuläre Gablenzbach-Sanierung Mauern für die Ewigkeit - Rekonstruktion, Sanierung und Neubau von Mauerwerksbauten Wärmebrückenbeheizung - Ein Widerspruch? Solares Heizen mit Großanlagen - Chancen und Perspektiven Bauphysikalische Wertung von belüfteten und nicht belüfteten Dächern Kritische Aspekte zum sommerlichen Wärmeschutz Vorbemessung Kollektoren Nahwärme Solarthermie Systeme Beheizung Technische Gebäudeausrüstung Trinkwasser-Erwärmung Dächer Erneuerbare Energie Feuchte ddc:620 Bauphysik Bautechnik Forschung Heizung Hinterlüftung Kosten Mauer Nachhaltigkeit Passivhaus Planung Bebauung Rekonstruktion Sanierung Solar Solartechnik Speicher Stadtplanung Stadtumbau Statik Tiefbau Tragwerk Wärmeschutz Belüftung Energie Energieeinsparung
5	Bautechnik-Forum Chemnitz 2004 Baradiy, Saad, Möckel, Wolfgang, Nitzsche, Gunhild, Urbaneck, Thorsten 10 June 2004 (has links) Inhalt: Nachhaltiger Stadtumbau und Erneuerbare Energien - Ansatz und Konzepte einer ökologischen Stadtentwicklung Wohnprojekt Dresden Pillnitz - Innovatives Energiekonzept für zwei Mehrfamilienhäuser in Passivhausbauweise Tiefbautechnik in der Praxis - Die spektakuläre Gablenzbach-Sanierung Mauern für die Ewigkeit - Rekonstruktion, Sanierung und Neubau von Mauerwerksbauten Wärmebrückenbeheizung - Ein Widerspruch? Solares Heizen mit Großanlagen - Chancen und Perspektiven Bauphysikalische Wertung von belüfteten und nicht belüfteten Dächern Kritische Aspekte zum sommerlichen Wärmeschutz Vorbemessung Kollektoren Nahwärme Solarthermie Systeme Beheizung Technische Gebäudeausrüstung Trinkwasser-Erwärmung Dächer Erneuerbare Energie Feuchte info:eu-repo/classification/ddc/620 ddc:620 Bauphysik Bautechnik Forschung Heizung Hinterlüftung Kosten Mauer Nachhaltigkeit Passivhaus Planung Bebauung Rekonstruktion Sanierung Solar Solartechnik Speicher Stadtplanung Stadtumbau Statik Tiefbau Tragwerk Wärmeschutz Belüftung Energie Energieeinsparung

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