Die verlässliche Vorhersage der Wärmeentzugsleistungen als auch der Soletemperaturen in den Sonden sind wichtig für deren Auslegung und Betriebsoptimierung. Es ist ebenso wichtig für die Auslegung und Optimierung der Anlagen im versorgten Gebäude. In der vorliegenden Dissertation wurde versucht, durch eine mathematische Weiterentwicklung von Greenschen Funktionen (g-Funktionen) eine präzisere Lösung für Temperaturverteilung im Erdreich infolge des von einer oder mehreren Sonden verursachten Wärmeentzuges mit verschiedenen Randbedingungen im geologischen Untergrund zu erreichen. Hierzu wurden sechs „neue“ g-Funktionen entwickelt, die vertikal variable Wärmeentzüge einzelner Sonden und Sondenfelder, eine Asymmetrie des Wärmeentzuges der Sonde, den Einfluss einer zusätzlichen Grundwasserströmung und den realen, geschichteten Untergrund berücksichtigen. Die mathematischen Modelle des Erdreichs wurden mit Modellen für die Soleströmung und Wärmeübergabe in der Hinterfüllung der Sonde gekoppelt und anschließend auf ein praktisches Betriebsbeispiel angewendet. Die Arbeit enthält ebenfalls umfangreiche Sichtung existierender Modelle sowie deren Anwendung und vergleichende Bewertung der teilweise komplexen Modellansätze.:Formelzeichen und Abkürzungen
1 Einführung
2 Energiequellen und Aufbau der Erdwärmeübertrager
2.1 Quellen der geothermalen Energie
2.2 Aufbau der Erdwärmeübertrager
2.3 Betriebsverhalten von Erdwärmesonden
2.4 Auslegung der Sonden
3 Vorhandene Modelle
3.1 Soleströmung
3.2 Wärmeübergang in den Rohren der Sonde
3.3 Wärmeleitung in der Hinterfüllung
3.4 Erdreichmodellierung – numerisch
3.5 Erdreichmodellierung mit g-Funktionen
4 Weiterentwicklung der analytischen Modelle
5 Anwendungsbeispiele 185
5.1 Ein praktisches Beispiel
5.2 Auswirkung auf die Jahresarbeitszahl
6 Zusammenfassung
Literatur
A Ableitung der Bohrlochwiderstände
B Ableitung der Funktionen für Randbedingungen
C Eidesstattliche Erklärung / The design of the ground heat exchangers (GHE) systems demands the precise prediction of their heat output and the brine temperature. The same information is needed for design and optimization of the HVAC systems coupled to GHEs. In the thesis at hand the Green’s functions (g-Functions) have been used to develop the more accurate solutions for the temperature distribution in soil resulting from the heat extraction from one GHE or a field of GHEs. These solutions consist of six novel g-functions that take account of the vertical variation of the extracted heat flux in one GHE or field of GHEs, of the horizontal ground water flow and of the horizontal variation of the soil properties. The models for prediction of the soil temperature have been coupled with models for brine flow and heat transfer in the GHE’s grout and eventually applied to the simulation of the real world object. Additionally, the thesis contains broad review of the known models and their applications as well as the comparative analysis of the complex modelling assumptions.:Formelzeichen und Abkürzungen
1 Einführung
2 Energiequellen und Aufbau der Erdwärmeübertrager
2.1 Quellen der geothermalen Energie
2.2 Aufbau der Erdwärmeübertrager
2.3 Betriebsverhalten von Erdwärmesonden
2.4 Auslegung der Sonden
3 Vorhandene Modelle
3.1 Soleströmung
3.2 Wärmeübergang in den Rohren der Sonde
3.3 Wärmeleitung in der Hinterfüllung
3.4 Erdreichmodellierung – numerisch
3.5 Erdreichmodellierung mit g-Funktionen
4 Weiterentwicklung der analytischen Modelle
5 Anwendungsbeispiele 185
5.1 Ein praktisches Beispiel
5.2 Auswirkung auf die Jahresarbeitszahl
6 Zusammenfassung
Literatur
A Ableitung der Bohrlochwiderstände
B Ableitung der Funktionen für Randbedingungen
C Eidesstattliche Erklärung
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:30733 |
| Date | 13 January 2018 |
| Creators | Kozak, Wojciech |
| Contributors | Felsmann, Clemens, Wagner, Steffen, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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