Optimierung der Regelstrategien für rev. Wärmepumpen Wechsel von passiver zu mechanischer Kühlung

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1 Beitrag Der Geothermiekongress DGK 2014 Essen, November 2014 Optimierung der Regelstrategien für rev. Wärmepumpen Wechsel von passiver zu mechanischer Kühlung Franziska Bockelmann, M. Norbert Fisch Technische Universität Braunschweig IGS Institut für Gebäude- und Solartechnik Tim Petruszek, Lars Kühl Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften - Fakultät Versorgungstechnik, Wolfenbüttel Fritz Nüßle, Sebastian Albert Zent-Frenger GmbH, Heppenheim Burkhard Sanner UBeG GbR, Wetzlar Keywords: Optimierung, Monitoring, energieeffizienter Betrieb, geothermische Systeme, Bürogebäude, Kühlfall, passive und mechanische Kühlung Zusammenfassung In modernen Bürogebäuden werden zunehmend geothermische Heiz- und Kühlsysteme eingesetzt, die die klassische Anlagentechnik durch den Einsatz von reversiblen Wärmepumpen und passiver Kühlung ergänzen oder ersetzen und damit regenerative Energiequellen nutzen. In bisherigen Forschungsprojekten hat sich gezeigt, dass erdgekoppelte Systeme, im Hinblick auf ihre Effizienz nicht selten eine Diskrepanz zwischen geplanter und realer Betriebsweise aufzeigen. Auf der Basis von Simulationen, Monitoring und Bestandsdokumentationen werden fundierte Regelungs- und Planungsstrategien für den Wechsel von passiver und mechanischer Kühlung bei erdgekoppelten Wärmepumpen entwickelt, die eine optimale Ausnutzung des Erdreiches als saisonalen Speicher als auch energetisch sowie wirtschaftlich sinnvolle Kombinationen ermöglichen. 1. Einleitung In modernen Bürogebäuden spielen geothermische Heiz- und Kühlsysteme zunehmend eine tragende Rolle und ersetzen die klassische Kühlanlagentechnik durch reversible Wärmepumpe und passive Kühlung. In bisherigen Forschungsprojekten hat sich gezeigt, dass erdgekoppelte Systeme, im Hinblick auf ihre Effizienz nicht selten Missstände zwischen geplanter und realer Betriebsweise aufweisen. In der Planung wird vorausgesetzt und angenommen, dass im Sommer vorrangig die effizientere passive Kühlung zur Kältebereitstellung in den Bürogebäuden herangezogen werden sollte. In der Praxis ist bei Systemen mit integrierter Kältemaschine jedoch häufig ein Dauerbetrieb der mechanischen Kälte festzustellen. Dies liegt häufig an der ungenügend aufeinander abgestimmten Regelung des passiven und des mechanischen Kühlbetriebes sowie einem zu warmen Erdreich. Eine ausgewogene Bilanz zwischen Wärmeentzug und -eintrag kann sich so nicht einstellen und die Möglichkeit einer passiven Kühlung oft nicht gewährleistet werden. Ziel des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Forschungsprojektes geo:build Systemoptimierung erdgekoppelter Wärme- und Kälteversorgung von Bürogebäuden reversible Wärmepumpen und freie Kühlung ist die Erarbeitung von

2 energetisch sowie wirtschaftlich sinnvollen Kombinationsmöglichkeiten dieser Technologie. Auf Basis von Simulationen, Monitoring und Bestandsdokumentation sollen fundierte Regelungs- und Planungsstrategien für den Wechsel zwischen passiver und mechanischer Kühlung entwickelt werden, die eine optimale Ausnutzung des Erdreiches als saisonalen Speicher ermöglichen. 2. Das Forschungsprojekt Zu Beginn des Forschungsprojektes wird die Abstimmung und der wechselnde Betrieb zwischen passiver Kühlung und Kältemaschine im Kühlbetrieb näher betrachtet. Dabei werden vier ausgewählte Nicht-Wohngebäude, die mit der entsprechenden Anlagentechnik ausgestattet sind, in Theorie und Praxis untersucht und bewertet. Der Schwerpunkt der Bearbeitung liegt dabei u.a. auf der messtechnischen Erfassung und der Analyse hinsichtlich ihrer Betriebsstrategien und Anlagenfunktionen sowie der Energiebilanz im Erdreich. Ergänzend erfolgen ganzheitliche Gebäude- und anlagentechnische Simulationen sowie Simulationen zum Wärmeeintrag und entzug und dem thermischen Verhalten des Erdreichs. (Abb. 1) Abb. 1: Vorgehensweise und Bearbeitungsschritte im Forschungsprojekt 3. Regelstrategien - passive Kühlung und mechanischer Kühlbetrieb Die bisher umgesetzten und gängigsten Regelungen für den Wechsel zwischen passiver Kühlung (PK) und Kältemaschinenbetrieb (KM) setzen auf einfache Vergleiche von Ist und Sollwerten. Über Literaturrecherchen sowie eine Umfrage bei Wärmepumpenherstellern konnten die folgenden vier Haupt-Regelstrategien definiert werden: 1. Sollwert -Regelung: Sobald eine definierte Temperatur über- bzw. unterschritten wird, wechselt der Betrieb von PK in den KM Betrieb, und umgekehrt. Dabei werden Parameter wie: Vorlauftemperaturen oder Rücklauftemperaturen (Verteiler, BKT, RLT, etc.), Austritts- bzw. Eintrittstemperaturen aus dem / in das Erdreich, Raumlufttemperatur oder Außenlufttemperatur herangezogen. 2. Differenz -Regelung: Hier erfolgt der Wechsel zwischen den beiden Modi in Abhängigkeit einer vordefinierten Differenz / Temperaturspanne von zwei definierten Temperaturen. Zur Bildung der Differenzen werden die Parameter Vorlauf- und Rücklauftemperaturen am Verteiler, Ein- und Austrittstemperaturen Erdreich, Primär- und Sekundärseite oder Austritts- und ungestörter Erdeichtemperatur eingesetzt.

3 Franziska Bockelmann, M. Norbert Fisch, Tim Petruszek, Lars Kühl, Fritz Nüßle, Sebastian Albert, Burkhard Sanner 3. Laufzeit -Regelung: Diese Regelung beruht darauf, dass z.b. ein bestimmtes Zeitprogramm abgefahren werden kann, nachdem die PK oder die KM in Betrieb geht oder es kann ein festgelegtes Intervall definiert werden, nachdem ein Wechsel stattfinden soll. 4. Algorithmus : Erst seit kurzem wird die Umsetzung von Algorithmen mit der Berücksichtigung einer ganzheitlichen Gebäudebetrachtung in Betracht gezogen und erforscht. Hierbei spielen die Faktoren ausgeglichenes Erdreich, Energie- / Primärenergieverbrauch, Energiekosten, Komfort, Wetterprognosen etc. eine Rolle. 4. TRNSYS Simulation Mit Hilfe der Simulationssoftware TRNSYS werden das Hörsaalgebäude in Salzgitter sowie die VGH Lüneburg in einem ganzheitlichen Gebäude- und Anlagenmodell erstellt und mit allen gebäudespezifischen Konfigurationen abgebildet. Die Räumlichkeiten der Gebäude werden entsprechend ihrer thermischen Randbedingungen und Konditionierung in Zonen zusammengefasst (Bsp. Abb. 2 und Abb. 3) und entsprechend ihrer bauphysikalischen Eigenschaften eingepflegt. Wichtige Randbedingungen zu Heizung, Kühlung, Lüftung und inneren Lasten, etc. werden ebenfalls je Zone hinterlegt. Abb. 2: Zonierung Hörsaalgebäude Salzgitter, Erdgeschoss (insgesamt 29 Zonen) Abb. 3: Zonierung VGH, 1. Obergeschoss (Blau: Büro, zusätzlich unterteilt in Nord und Süd; Orange: Sanitär und Küche, Gelb: Flur (Lichthof)) (insgesamt 10 Zonen) 3

4 Das Gebäudemodell wird im Anschluss in ein Gesamtmodell zur Abbildung von Gebäude und Anlagentechnik, mit jeweiligen Systemen der relevanten Technikeinheiten und Regelungsstrategien, eingebettet. Um eine realitätsnahe Darstellung von Gebäude- und Anlagentechnik zu gewährleisten, erfolgt die Validierung der wesentlichen Komponenten des Modells über Messdaten. Sowohl das Erdsondenfeld als auch die Energiepfähle werden mittels des DST-Modells modelliert und das simulierte Verhalten mit den Messwerten verglichen. Die im Type festgelegten Einstellungen und Parameter beruhen auf Angaben aus den Planungs- und Ausführungsunterlagen wie dem Thermal Response Test (TRT). Diese konnten größtenteils für TRNSYS direkt übernommen werden. Die Validierungen des Erdreichs der Modelle mit den vorhandenen Messdaten weisen eine sehr gute Übereinstimmung auf. Abb. 4 zeigt den Verlauf der berechneten Austrittstemperaturen aus dem Sondenfeld und den gemessenen Austrittstemperaturen. Bei dem Vergleich kann bei den Erdsonden (HSS - Hörsaalgebäude Salzgitter) im Mittel eine Abweichung zwischen Simulation und Messwerten von ca. 8 % festgestellt werden. Bei der Validierung der Energiepfähle konnte im Mittel eine Abweichung von ca. 5 % erzielt werden (VGH - Bürogebäude Lüneburg). Analog wird mit weiteren Komponenten wie z.b. der reversiblen Wärmepumpe verfahren. Abb. 4: Vergleich der messtechnisch erfassten Ein- und Austrittstemperaturen sowie der Massenstrom mit den simulierten Austrittstemperaturen bei den Erdsonden (HSS Hörsaalgebäude Salzgitter) 5. Auswertung und Simulation des Erdreichverhaltens mittels EED Im Rahmen des Projektes werden mit dem Auslegungs- und Simulationstool Earth Energie Designer 3.16 (EED) die messtechnisch erfassten Eintrags- und Entzugsmengen sowie die Ein- und Austritttemperaturen in das Erdreich aufbereitet und verglichen. Mit den im Projekt zur Verfügung stehenden Daten der einzelnen Gebäude sind die Untergrundeigenschaften für die Gebäude und

5 Franziska Bockelmann, M. Norbert Fisch, Tim Petruszek, Lars Kühl, Fritz Nüßle, Sebastian Albert, Burkhard Sanner die Erdreichsysteme größtenteils gegeben. Zu Beginn der Erdreich-Analyse wurden sowohl die Daten des TRT und Untergrundkenndaten als auch die Zusammenstellung der Eintrags- und Entzugsmengen auf Plausibilität geprüft. Am Beispiel des Erdsondenfeldes des Bürogebäudes der Gelsenwasser AG in Gelsenkirchen werden hier die die Messdaten von sieben Betriebsjahren ( ) mit den simulierten Werten aus EED verglichen. In EED werden alle relevanten Daten anhand der TRT Aufzeichnungen, dem Erdsondenplan und den Erdreichkenndaten eingegeben. Durch die Eingabe und Auswertung mit EED und dem Vergleich mit den erfassten Erdreichdaten (Abb. 5) kann am Beispiel der Gelsenwasser AG bestätigt werden, dass EED zur Vorhersagequalität und Auslegung von Erdwärmesondenfeldern sehr gut geeignet ist. Abb. 5: Vergleich der messtechnisch erfasste Ein- und Austrittstemperaturen mit der in EED simulierten mittleren Fluidtemperatur bei der Gelsenwasser AG, 2006 bis 2012 Eine Auslegung und Auswertung von Energiepfählen mittels EED ist in der Praxis nicht üblich und wird im Rahmen des Projektes noch genauer getestet. Die Berechnungen zeigen jedoch keine guten Erfolge. Die auftretenden Unstimmigkeiten werden analysiert und bewertet. Für die Gebäude VGH und HSS erfolgt ebenfalls eine Eingabe in FeFlow. Die Validierung und der Vergleich mit den Messwerten werden derzeit im Arbeitspaket bearbeitet. Nach erfolgreichem Vergleich und plausiblen Ergebnissen, werden die Modelle für die nähere Betrachtung des Erdreichverhaltens für die Regelvarianten herangezogen. 6. Monitoring Ergebnisse Grundlage des im Forschungsprojekt durchzuführenden Monitorings sind die aus dem Vorprojekt WKSP Wärme- und Kältespeicherung im Gründungsbereich energieeffizienter Bürogebäude (BMWi, FKZ A) [1] gesammelten Erfahrungen. Bei den Bürogebäuden der VGH in 5

6 Lüneburg als auch bei der Gelsenwasser AG konnten im Rahmen des Vorprojektes erste Optimierungen und Fehlerbehebungen bezüglich der Performance der Systeme, des Wärmeintragsund -entzugs zur Erreichung einer ausgeglichenen Bilanz im Erdreich als auch zur Umsetzung eines planmäßigen Betriebes erfolgreich abgeschlossen werden. Aktuell werden Maßnahmen und Optimierungen an den Gebäuden durchgeführt, welche den Wärmeeintrag in das Erdreich reduzieren und den Anteil des Kältemaschinenbetriebs senken. Beim Gebäude der Gelsenwasser AG wird dabei der kombinierte Heiz- und Kühlbetrieb näher untersucht. Das Hörsaalgebäude in Salzgitter sowie das Bürogebäude Freundlieb am See sind erst seit ein bis zwei Jahren in Betrieb und werden im Projekt geo:build erstmalig analysiert und in das Monitoring integriert. Auch an den neuen Gebäuden musste festgestellt werden, dass ein Monitoring und eine Einregulierungsphase in den ersten Betriebsjahren zwingend erforderlich sind. Es wurden ebenfalls Missstände in der Regelung und Ausführung festgestellt, die derzeit noch behoben und ausgewertet werden. VGH Regionaldirektion, Lüneburg Bis 2007 hat bei der VGH kein planmäßiger Heiz- oder Kühlbetrieb über das geothermische System stattgefunden. Im Rahmen des ersten Monitorings konnte in der Heizperiode 2007/08 der planmäßige Heizbetrieb und im Sommer 2009 dann der planmäßige Kühlbetrieb umgesetzt werden. Durch Optimierungsmaßnahmen und der Umsetzung eines planmäßigen Kühlbetriebes konnte das Verhältnis der Kältebereitstellung über Kältemaschine zur passiven Kühlung im Jahre 2007 von 86% zu 14 % auf 55 % zu 45 % im Jahr 2009 reduziert werden sowie im ersten Halbjahr 2014 beträgt das Verhältnis Kältemaschine zu passiver Kühlung wieder rund 60% zu 40 %. Aus den Planungs- und Ausführungsunterlagen sind keine Vorgaben zum geplanten Verhältnis von passiver und aktiver Kühlung bekannt. Gelsenwasser AG, Gelsenkirchen Bei der Gelsenwasser AG wurde in den ersten vier Jahren deutlich mehr Wärme ins Erdreich eingetragen als entzogen. Die eingetragene Wärme stammt u.a. aus dem Gebäude selbst (kombinierter Betrieb) als auch durch den hohen Anteil des Kältemaschinenbetriebes. Daraus resultiert die Erwärmung des Erdreichs auf ein für den passiven Kühlbetrieb ungünstiges Temperaturniveau. Gemäß den Planungsunterlagen ist für die Gelsenwasser AG ein Verhältnis der bereitgestellten Kühlenergie durch die passive Kühlung und dem Kältemaschinenbetrieb von 68% zu 32% vorgesehen und 2014 konnte das Verhältnis bereits auf 45% zu 55% reduziert werden. Hörsaalgebäude Salzgitter Das Hörsaalgebäude ist seit März 2013 in Betrieb und wird für den Hochschulbetrieb genutzt. Die messtechnische Einrichtung wurden im Frühjahr 2013 sukzessive in Betrieb genommen, erste verwertbare Daten konnten bereits an einzelnen Messstellen seit Januar 2013 aufgezeichnet werden. Die Grundlasten der Gebäudekühlung sollen hauptsächlich über die Wärmepumpe im Kältemaschinenbetrieb gedeckt werden. Für gleichzeitiges Auftreten von Heiz- und Kühllasten ist eine Verschiebung der Lasten intern unter den Verbrauchern über die Wärmepumpe vorgesehen. Zur Deckung von Spitzenlasten sind zwei zusätzliche Kompressionskältemaschinen integriert. In der Planung wird von einem Wärmeentzug von rund 33 MWh/a und einem Wärmeeintrag von 46 MWh/a ausgegangen. Ein Vergleich dieser Werte mit den bisher vorliegenden Messwerten von

7 Franziska Bockelmann, M. Norbert Fisch, Tim Petruszek, Lars Kühl, Fritz Nüßle, Sebastian Albert, Burkhard Sanner 2013 und 2014 zeigt, dass noch größere Abweichungen vorliegen. So wurde im ersten Betriebsjahr ~ 60 MWh (2013) mehr Wärme dem Erdreich entzogen als in der Planung angenommen. Der Wärmeeintrag durch geothermische Kühlung im selben Jahr deckt sich hingegen nahezu mit den Planungswerten. Die Verbrauchswerte für 2014 zeigen hinsichtlich des Wärmeentzugs einen positiven Trend. Im bisher erfassten Zeitraum Januar bis Juli ist der Wärmeentzug im Vergleich zu 2013 um mehr als 30% reduziert, liegt dennoch über den Planungswerten. Für das Hörsaalgebäude konnte durch Voruntersuchungen und ausführlichen Simulationen ein Verhältnis von 36% über die Kompressionskältemaschinen zu 54% über die rev. Wärmepumpe und 10% über die passive Kühlung zur Deckung des Kühlbedarfs definiert werden. Gemäß den Messwerten wird die benötigte Kälte derzeit vorranging über die Kompressionskältemaschinen und die aktive Kühlung der Wärmepumpe bereitgestellt. Die Einbindung der passiven Kühlung gilt es daher zu prüfen. Positiv zu vermerken ist der gegenüber der Planung erhöhte Anteil der aktiven geothermischen Kühlung gegenüber den Spitzenlastsystemen. Die erfassten Zeiträume weisen einen Anteil von 73 bzw. 71% gegenüber den geplanten 54% auf. Freundlieb am See Das Bürogebäude Freundlieb am See ist seit 2011 in Betrieb. Messdaten stehen seit 2012 zur Auswertung zur Verfügung. In der Planung des Erdsondenfeldes wurde von einer Eintragsmenge von 40 MWh/a und einer Entzugsmenge von 100 MWh/a ausgegangen. Die Planungswerte stimmen sehr gut mit den bisher gemessenen Ist-Werten überein. Des Weiteren werden die in der Planung angesetzten Anteile der Kältebereitstellung aus passiver Kühlung (80%) und Kältemaschine (20%) im Betrieb noch übertroffen und auch 2013 konnte die Kältebereitstellung zu ~85% über die passive Kühlung gedeckt werden. Einen großen Anteil an der Kühlung übernimmt zudem der Dualbetrieb kombinierter Heiz- und Kühlbetrieb. 7. Simulationsergebnisse Zu Beginn der Variantenstudie der Regelstrategien erfolgt die Festlegung, dass nur das Umschalten zwischen passiver und mechanischer Kühlung betrachtet und optimiert wird (siehe Abb. 6). Vorhandene Einstellungen und Definitionen für z.b. Soll-Vorlauftemperarturen (Heiz- und Kühlkurven), Betriebszeiten sowie die Freigabegrenzen für den Heiz- und Kühlfall werden nicht verändert. Die entsprechenden Untersuchungen und Optimierungen zu diesen Themen wurden bereits im Vorfeld in anderen Projekten durchgeführt. Hierzu gehört auch die Überführung der Anlage in den planmäßigen Betrieb. Der thermische Raumkomfort wird bei den derzeitigen Einstellungen eingehalten und für gut empfunden. Somit besteht hier kein weiterer Handlungsbedarf. Ziel der Variantenstudie ist somit neben der Effizienzerhöhung und der Steigerung der Betriebsstunden für den passiven Kühlbetrieb, dass die geforderten Vorlauf-Kühlkurven eingehalten werden. 7

8 Abb 6: Änderungspunkte der Variantenstudie in die Funktionsbeschreibung der Gebäudeautomation am Beispiel der VGH Für das Bürogebäude der VGH Regionaldirektion in Lüneburg sowie für das Hörsaalgebäude in Salzgitter werden die ersten Varianten der Regelstrategien durchspielt bzw. simuliert. Berücksichtigung finden neben den Klassiker in der Umsetzung auch Varianten aus den in Kapitel 3 definierten Regelstrategien (siehe Tabelle 1). Tabelle 1: Auswahl der angewendeten Regelstrategien in der Simulationsstudie (X = Zahlenreihen) Klassiker A - T out > T VLSoll B - T VLSoll T out < X K C - T out > X C Varianten Zeitkomponente Kombinationen Ausgang - T VL > T VLSoll D - T out > X C AND T VLSoll < X C E - T out > X C AND T RL > X C F - T VLsoll < X C AN und T VLSoll > X C AUS G - T out > X C AN und T out < X C AUS H - T In T out > X K I - T RL - T VLSoll < X K J - T In T ungestört > X K K - T VLSoll T ungestört < X K L - Erzwungene FK während 22:00 6:00 Uhr M - 2h FK / 2h KM; 1h FK / 3 h KM; 3h FK / 1h KM,... N - bezogen auf Betriebszeit Kombinationen aus den oberen Varianten

9 Franziska Bockelmann, M. Norbert Fisch, Tim Petruszek, Lars Kühl, Fritz Nüßle, Sebastian Albert, Burkhard Sanner Abb. 7 und Abb. 8 zeigen eine Auswahl an Simulationsergebnissen der VGH Lüneburg. Betriebsstunden passive Kühlung: Verläuft die rote Line im positiven Bereich, werden die Betriebsstunden für den passiven Kühlbetrieb gesteigert (gut). Liegt die rote Linie im negativen Bereich, so erhöhen sich die Betriebsstunden (schlecht für die Anlage). Wärmeeintrag: Verläuft die rote Line im negativen Bereich, wird der Wärmeeintrag für den gesamten Kühlbetrieb reduziert (gut). Liegt die rote Linie im positiven Bereich, so erhöht sich der Wärmeeintrag (schlecht für die Anlage). Die ersten Ergebnisse aus den Simulationen zeigen, dass - die Rücklauftemperatur / Eintrittstemperatur als Parameter nicht zielführend ist, hier sollten nur die Vorlauftemperaturen / Austrittstemperatur betrachtet werden. - sich auch bei der Sollwert-Regelung nicht nur auf einen Parameter bezogen werden sollte, sondern mindestens auf zwei; am besten Erd- und Gebäudeseite heranziehen. - das Verhalten des Erdreichs als auch die Anforderungen des Gebäudes aufeinander abgestimmt werden müssen. - Zeitprogramme wichtige Faktoren zur Regeneration des Erdreichs darstellen. In Zeiten, wo z.b. nur die BKT in Betrieb ist und höhere VL-Temperaturen gefahren werden, ist eine Einschränkung auf den passiven Betrieb sinnvoll. Ziel ist es, eine einheitliche Regelung für alle Gebäudestrukturen zu finden, die wirtschaftlich und effizient den Kühlbetrieb abbildet. In der weiteren Analyse und Auswertung muss u.a. auf die Frage gelegt werden, ob eine Steigerung der Betriebsstunden der passiven Kühlung um ca. 100 Stunden und eine Reduzierung des Wärmeeintrags in das Erdreich um ca kwh/a sich als wirtschaftlich erweisen (Abb. 7 und Abb. 8). Im Rahmen der FeFlow und EED Simulationen (Kapitel 5) wird kontrolliert, welcher Einfluss die Reduzierung auf das Erdreich hat und somit der Aspekt der optimalen Ausnutzung des Erdreiches als saisonalen Speicher positiv beeinflusst wird. Der energetische sowie wirtschaftliche Faktor muss im Vergleich zum Aufwand der Integration einer Regelung sowie der Kontrolle im Betrieb erfolgen. Eine einfache Regelung (Ursprung oder Klassiker) kann ggf. niedrigere Betriebsstunden für die passive Kühlung aufweisen, ist aber im Betrieb, der Kontrolle und der Implementierung leichter Umzusetzen und zu Verfolgen. Derzeit erfolgt die Untersuchung weiterer Regelvarianten u.a. unter Berücksichtigung einer Sondenfeldtrennung und der Regelung über Wärmeeintragsmengen und Betriebszeiten. Die bisher getesteten Regelstrategien sollen weiterführend am Gebäude der Gelsenwasser AG umgesetzt und ausgewertet werden. 9

10 Abb 7: Auswahl der Simulationsergebnisse Anzahl der Betriebsstunden im passiven Kühlbetrieb für die VGH Lüneburg Abb 8: Auswahl der Simulationsergebnisse Wärmeeintrag im Kühlfall für die VGH Lüneburg

11 Franziska Bockelmann, M. Norbert Fisch, Tim Petruszek, Lars Kühl, Fritz Nüßle, Sebastian Albert, Burkhard Sanner 8. Zusammenfassung Die Ergebnisse und Erfahrungen zeigen, dass ein Monitoring und die Überwachung des Betriebes der geothermischen Anlagen in den ersten Betriebsjahren sehr wichtig ist, um Probleme frühzeitig erkennen und lösen zu können. Die Umsetzung und Einbindung von passiver und mechanischer Kühlung in eine geothermische Anlage kann sehr umfangreich und variabel sein. Weiterhin zeigt sich, wie wichtig es ist, diese Kombination und Abstimmung richtig umzusetzen, um Gebäude effizient und erdreichschonend betreiben zu können. Die wissenschaftliche Begleitung liefert Daten, an denen getestet werden kann, inwieweit die erarbeiteten Regelstrategien und Systemlösungen zu verallgemeinern und auf andere Gebäude zu übertragen sind. Durch den abgestimmten Betrieb von passiver Kühlung und Kältemaschine kann das Erdreich auf einem gleichbleibenden Temperaturniveau gehalten und ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Wärmeeintrag und Wärmeentzug erzielt werden. Es ist abzuwägen, wie groß der Anteil der Energiekosten für den Betriebsstrom sowie der Wärmeeintrag durch eine optimierte Nutzung des effizienteren passiven Kühlbetriebes reduziert werden oder ob es sinniger sein kann, die Regelung einfach zu halten und eine Überwachung und Kontrolle kontinuierlich fortzuführen. 9. Literaturverzeichnis [1] Bockelmann, F., Kipry, H., Fisch, M. N.: Forschungsbericht: WKSP Wärme- und Kältespeicherung im Gründungsbereich energieeffizienter Bürogebäude, BMWi Fkz A, November [2] Bockelmann, F., Kipry, H., Fisch, M. N.: Erdwärme für Bürogebäude nutzen, BINE-Fachbuch im BINE Informationsdienst, Frauenhofer IRB Verlag, Stuttgart (2011), ISBN [3] Bockelmann, Fisch, Kühl, Petruszek, Nüßle, Sanner: geo:build - Optimierung der Regelstrategien im Kühlfall erdgekoppelter Wärme- und Kälteversorgung, Geothermiekongress Essen 2013 [4] Bockelmann, Fisch, Kühl, Petruszek: geo:build - Optimierung der Betriebsstrategien von erdgekoppelter Kälteversorgung in Bürogebäuden, Artikel bbr, Ausgabe Danksagung Das Forschungsprojekt Systemoptimierung erdgekoppelter Wärme- und Kälteversorger von Bürogebäuden reversible Wärmepumpe und freie Kühlung (FKZ 03ET1024A) wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert. Franziska Bockelmann Mühlenpfordtstraße 23,38106 Braunschweig bockelmann@igs.tu-bs.de Tim Petruszek Salzdahlumer Straße 46/48, Wolfenbüttel t.petruszek@ostfalia.de 11