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GEO-SOLE Thermisch-energetische und anlagentechnische Bewertung von Wärmeträgerflüssigkeiten für oberflächennahe geothermische Anwendungen (Teil 1)

Volltext

Beschreibung

Erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen werden im Regelfall mit Wasser-Frostschutz-Gemischen als Wärmeträgerflüssigkeit betrieben. Neben den häufig eingesetzten Fluiden auf Glykol-Basis kommen hierfür eine Reihe anderer Wärmeträger auf anorganischer und organischer Basis in Betracht - bis hin zu frostsicher mit reinem Wasser betriebenen Anlagen. Die Stoffeigenschaften der in Frage kommenden Fluide sind zwar grundsätzlich bekannt, für ihre Auswirkungen im Falle einer Undichtigkeit der Erdwärmesondenrohre sowie bezüglich des energetischen und betriebstechnischen Verhaltens in Gesamtanlagen fehlt jedoch eine vollständige und durchgängige Vergleichsbasis.

Die hier vorgestellten Ergebnisse der Hochschule Biberach zur thermischenergetischen und anlagentechnischen Bewertung von Wärmeträgerflüssigkeiten (Teil A) beruhen auf experimentellen Untersuchungen an einer Versuchsanlage sowie auf Simulationen, in denen der Geothermiekreislauf samt Erdwärmesonde und Wärmepumpe gekoppelt-iterativ abgebildet wurde. Es zeigt sich übereinstimmend, dass die untersuchten Fluide Wasser, Ethylenglykol, Kaliumformiat und Kaliumkarbonat im Kurzzeitverhalten in den energetischen Kenndaten (Leistungs- und Arbeitszahlen) nur wenig voneinander abweichen (Experimente: < ±3 %, Simulationen: ±1,5 %). Lediglich bei abweichender Strömungsform (laminar anstatt turbulent) - in den Simulationen betrachtet am Beispiel von Propylenglykol beträgt die Abweichung zu Wasser, dem energetisch besten Fluid, in der Simulation 5 %. Die rechnerische Übertragung der Simulationsergebnisse auf das Langzeitverhalten lässt für die verschiedenen untersuchten Wärmeträgerfluide bei gleicher Strömungsform in der Sonde Unterschiede in den Leistungs- und Arbeitszahlen von maximal 5 % bzw. bei der erforderlichen Länge einer auf jeweils gleiche minimale Fluidtemperatur ausgelegten Erdwärmesonde von 4 % bis maximal ca. 8 % erwarten. Erst bei abweichender Strömungsform (lami¬nar/turbulent) treten Unterschiede in der erforderlichen Sondenlänge größer 10 % auf.

Die rein fluidbedingten Unterschiede im Betriebsverhalten liegen damit innerhalb der ohnehin vorhandenen Bandbreite bzw. Unsicherheiten, die durch Planung, Ausführung sowie unsichere und variable Randbedingungen vorliegen.

Metadaten

TitelGEO-SOLE Thermisch-energetische und anlagentechnische Bewertung von Wärmeträgerflüssigkeiten für oberflächennahe geothermische Anwendungen (Teil 1) 
Stand 2009 
Seitenzahl102 
Förderkennzeichen ZO4E26005

 

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