Projektbericht GEROtherm -Erdwärmesystem

Transkript

1 Quelle: HakaGerodur AG / R. Tountov Energia Design Projektbericht GEROtherm -Erdwärmesystem Justizpalast Priština, Kosovo

2 Herausforderung Nachhaltige Energieversorgung des neuen Justizpalastes in Priština, Kosovo, mit insgesamt 212 Erdwärmesonden kombiniert mit Sonnenkollektoren und Kühlaggregaten. Das Neubauprojekt soll dabei höchste Ansprüche hinsichtlich Energieeffizienz erfüllen. 100% der Heizenergie und 80% der Kühlenergie werden mit den Erdwärmesondenfeldern abgedeckt und 50% des Warmwasserbedarfs liefern die Erdwärmesonden. Mit dem Justizpalast entsteht das erste Objekt für das geplante neue Zentrum von Priština Im Rahmen des EU-Programms zur "Verbesserung der Infrastruktur im Rechtswesen im Kosovo wurde in 2009 beschlossen ein neuen Justizpalast in Priština zu bauen. Dieser soll alle erforderlichen Institutionen unter einem Dach Platz bieten. Nach der Vergabe des Grossprojektes mit geschätzten Baukosten von rund 30 Mio an das bulgarische Unternehmen Glavbolgarstroy aus Sofia erfolgte der Baubeginn in Das Projekt befindet sich ca. 4km entfernt vom Stadtzentrum auf einem rund 2.5 Hektar grosser Fläche in der Nähe des International Village. Der gesamte Gebäudekomplex besteht aus 5 mehrstöckigen Gebäuden (A bis E) und soll höchste Ansprüche hinsichtlich Energieeffizienz erfüllen. Daher wurde bei der Planung der Entscheid für die oberflächennahe Geothermie mittels Erdwärmesondenanlage gefällt. Die oberflächennahe Geothermie stellt eine wirtschaftlich optimale und unabhängige Energiequelle dar, die nicht nur zum Heizen, sondern auch zum Kühlen von komplexen Gebäuden verwendet werden kann. Im Kosovo ist die oberflächennahe Geothermie eine eher neue Technologie, die vereinzelt bei grösseren Projekten eingesetzt wird, so z.b. im International Village, in dem über 100 Sonden für eine Wohnsiedlung in 2012 gebohrt wurden. Die Bohrungen wurden damals ebenfalls von Megaterm Heating Systems erfolgreich durchgeführt. Neben dem Justizpalast sollen zukünftig weitere Objekte in der Region erstellt werden. Planung der Energieversorgung des Justizpalasts Auf Basis der folgenden Vorgaben wurde die Planung und Betreuung durch die erfahrene Firma R. Tountov Energia Design, Zug, Schweiz durchgeführt. Die Erdwärmesondenanlage liefert 100% der Heizenergie, 80% der Kühlenergie und 50% des Warmwasserbedarfes. Zur Planung wurde eine Probebohrung erstellt und das geologische Profil aufgenommen. (siehe Abb.1) Es war nur mit einer tiefen Grundwasserschicht zu rechnen. Die Wärmeleitfähigkeit der Geologie betrug W/(m x K) für die Auslegungsplanung. Insgesamt wurden sechs Bereiche für die Erdwärmesondenbohrungen vorgesehen. Der geplante Abstand zwischen den Bohrungen betrug 8m. Jede Erdwärmesonde wird mittels Hosenstücke und Anbindeleitungen an einen Verteilerschacht angeschlossen. Die Energiezentrale befindet sich im Keller des Gebäudes A. Zwei Grosswärmepumpen mit einer Heizleistung von 1056 kw und einer Kühlleistung von 781 kw (Energieklasse A ) sorgen für die optimale Klimatisierung des Gebäudekomplexes. Die Kühlung der Gebäude erfolgt mittels Free cooling über die Erdwärmesonden, ein zusätzliches Kühlaggregat sorgt für die restliche Kühlenergie im Sommer. Die zwei Wärmepumpen können gleichzeitig Wärme- und Kühlenergie erzeugen. Der Coefficient of Performance (COP) liegt gemäss Planung bei max. 6.8 und min Zwei separate Systeme stellen die Warmwassererzeugung sicher. Das Erdwärmesystem liefert die Energie für zwei Warmwasserbehälter mit jeweils 2500l Volumen in einem ersten Schritt. Im zweiten Schritt liefern die installierten Sonnenkollektoren zusätzlich Energie zur Warmwasserbereitung. Die Systeme sind aufeinander optimal abgestimmt. Abb.1: Bohrprofil der ersten Probebohrung Quelle: Tountov Energia Design - 2 -

3 Aufgrund der Energiebedarfs-Analyse der fünf Gebäudekomplexe konnte der Gesamtenergiebedarf ermittelt und die Energieerzeuger entsprechend ausgelegt werden. (s. Abb.2) Abb.2: Energiebedarfs-Analyse der fünf Gebäudekomplexe (A-E) und Gesamtgebäudekomplex Quelle: Tountov Energia Design Erdwärmesondenproduktion unter besonderen Bedingungen Aufgrund der Finanzierung des Projektes mit EU-Finanzmitteln, war ein der Vorgaben an Lieferanten, dass die eingesetzten Produkte auch EU-Ursprung besitzen. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, wurden Anlagenkomponenten sowie Fachpersonal des schweizerischen Produktionswerkes in das Produktionswerk von Gerodur nach Neustadt, Sachsen, entsendet. Durch das Fachpersonal und technische Einweisung der Mitarbeiter von Gerodur konnte die einwandfreie Produktionsqualität der GEROtherm Erdwärmesonden sichergestellt werden. Ebenfalls ist das Produktionswerk in Neustadt vom Süddeutschen Kunststoffzentrum (SKZ) entsprechend zertifiziert. Innert kürzester Zeit wurde der erste LKW inkl. Injektionsrohre, etc. auf den Weg ab Produktion in Neustadt auf den Weg nach Priština geschickt. Die Rohre für die Verbindungsleitungen aus PE100 wurden ebenfalls im Produktionswerk in Neustadt hergestellt. Insgesamt verliessen neun LKWs Deutschland in Richtung Kosovo zur Auslieferung der Erdwärmesonden und weiteren Komponenten. Bohrungen der insgesamt 212 Erdwärmesonden Mit den Bohrarbeiten der 212 GEROtherm Erdwärmesonden à 125m wurde die Fa. Megaterm Heating Systems, die bereits das International Village in Priština gebohrt hat, beauftragt. Die Erdwärmesonden konnten erst nach Fertigstellung des Rohbaus gebohrt werden. Der vorhandene freie Platz war somit sehr begrenzt und musste komplett ausgenutzt werden. Ende 2013 begannen die Bohrarbeiten mit insgesamt zwei Casagrande Hütte Raupen- Bohrgeräten. Mittels Imloch-Hammer- Bohrverfahren wurde je ein 125m Bohrloch inkl. Erdwärmesonde innert eines Tages installiert. Die gesamten Bohrungen wurden innert 3-4 Monaten fertig gestellt. Die Dichtheitsprüfung der Erdwärmesonden erfolgte nach der Hinterfüllung mit einer Zement-Bentonit-Suspension über das Injektionsrohr von unten nach oben. Das Hinterfüllen des Bohrlochs hat grundsätzlich drei Aufgaben, die vollständige und dauerhafte Abdichtung, die Standfestigkeit des Bohrloches, sowie eine optimale thermische Übertragung zwischen Gestein und Wärmeaustauscherrohren der Erdwärmesonde zu gewährleisten. Während der Hinterfüllung wurden die Erdwärmesondenrohre bereits vollständig mit Wasser gefüllt und druckdicht verschlossen. Installation der Anbindeleitungen und Zusammenschluss mit den Verteilereinheiten Jede Doppel-U-Sonde wurde von der Fa. Megaterm Heating Systems über Hosenstücke mit der horizontalen Rohrleitung de 40mm verbunden. Die Anbindeleitungen aus PE100 wurden vorschriftsgemäss in einem Sandbett verlegt und zu den entsprechenden Verteilereinheiten geführt. Für die verschiedenen Felder wurde jeweils ein Verteilerschacht mit Verteilerpaar installiert und über Elektroschweissmuffen mit den Rohrleitungen verbunden. Aufgrund der leichten Hanglage des Gebäudes beträgt die Domhöhe einzelner Verteilerschächte rund 4m, was hinsichtlich der Statik der Verteilerschächte besonders berücksichtigt werden musste. Die meisten Verteilerschächte besitzen eine Domhöhe von 0.5m-1.0m. Die Verteilereinheiten sind im Vorlauf mit Kugelhähnen zum Absperren jeder einzelnen Sonde sowie mit Abgleichventilen zur Volumenstromeinstellung ausgerüstet. Die Hauptabgänge de 110mm der Sammler/Verteiler wurden mit PE100 Rohren in der Energiezentrale über einen Hauptverteiler zusammengeführt. Das Zentrum der Erdwärmesondenanlage Die Energiezentrale Die Energiezentrale im Keller des Gebäudes A ist das Herzstück der Anlagen. Hier laufen alle Leitungen zu den Wärmepumpen zusammen, um anschliessend wieder über den gesamten Gebäudekomplex verteilt zu werden. Die gesamte Energiezentrale ist übersichtlich gestalte mit kurzen Leitungswegen und ausrechend Freiflächen. Zwei separate Warmwassersysteme in der Energiezentrale versorgen die Gebäude mit Warmwasser. Die Gebäude D und E werden mit 60 c Warmwasserversorgt, da in diesen Gebäuden Küchen vorhanden sind, die anderen Gebäude mit einer Warmwassertemperatur von 45 C

4 1 Mit GEROtherm Erdwärmesonden beladener LKW ab Produktionswerk 2 Gebäude - D Justizpalast Priština 3 Durchführung eines Sondenfeldes mit GEROtherm Anbindeleitungen zum Verteilerpaar (Quelle: R. Tountov Energia Design) - 4 -

5 4 Hütte Casagrande Bohrgeräte der Firma Megaterm Heating Systems beim Bohren der ersten Erdwärmesonde 5 Beide Bohrgerät der Fa. Megaterm Heating Systems in Aktion 6 Sonnenkollektor-Anlage Dach des Justizpalastes Priština Gebäude A (Quelle: R. Tountov Energia Design) 7 Warmwasserspeicher in der Heizzentrale des Justizpalastes (Quelle: R. Tountov Energia Design) - 5 -

6 Projektdaten Baustelle: Justizpalast Priština XK-Priština Kosovo Planer: R. Tountov Energia Design Altgasse 64 CH-6340 Baar Eingesetzte Produkte: GEROtherm Erdwärmesonden, PE100-RC de 32mm,125m Injektionsrohre de32mm GEROtherm Gussgewichte m GEROtherm Anbindeleitungen PE 100, Verbindungselement, Hosenstücke Bauunternehmen: Glavbolgarstroy Veternik XK-1000 Priština Ausführende Bohrfirmen: Megaterm Heating Systems Ulpiana P+8/1 Nr.10 XK-1000 Priština - 6 -